CN108661806A - 一种流体流阻调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种流体流阻调节装置，包括锁形结构、流阻调节孔板和密封及过滤组件，流阻调节孔板包括孔板本体、O形圈密封槽、工质径向进入孔、工质轴向进入孔和节流小孔；密封及过滤组件包括方形焊片一、方形滤网、方形焊片二、环形滤网、环形焊片、O形圈；锁形结构包括锁底通道和导向凸台。本发明能够通过设定孔板内部孔径大小使孔板具有不同的流阻特性，以满足液体发动机及电推力器上游管路系统的压力调节需求，本发明集成流阻调节、工质过滤、可拆卸的功能为一体，可根据使用需求放置在管路接头中，充分利用接头处的空间，无需额外总装布局，结构紧凑，具有体积小、重量轻、可靠性高、便于安装及拆卸、易操作性强、适用范围更广的特点。

Description

一种流体流阻调节装置
技术领域
本发明涉及航天领域，尤其涉及一种流体流阻调节装置。
背景技术
电推力器在放电工作时，推力器的阴、阳极入口处的工质压力必须均为额定压力，才能保证电推力器的正常工作。目前，航天电推进工质贮供系统通常采用微流道方法调节阴、阳极入口处的工质压力，如毛细管、刻蚀流道等方案，由于制造工艺的缺陷及不稳定，实际流阻与设计值存在一定差异，无法同时满足电推力器阴、阳极入口额定压力要求。
化学发动机在点火工作时，燃烧室也需要额定压力的工质。航天液体发动机工质管理系统多用“节流孔板”调节发动机入口工质压力，该孔板在设定合理流阻后，通过螺纹安装在发动机入口，并通过破坏螺纹结构的形式实现孔板的固定。因该孔板安装后无法拆卸，可操作性差，且未设置工质过滤装置，存在节流孔被堵死的风险。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种流体流阻调节装置，该流阻调节装置具有流阻调节功能、工作过滤及可拆卸的功能。可装配在航天用管路接头中，根据不同流阻需求，设定孔板本体上节流小孔不同的孔径，实现装置不同的流阻特性，从而同时满足电推力器及液体发动机进口处额定压力要求，以弥补制造工艺的缺陷及不稳定导致的流阻差异。该装置具有工质过滤功能及可拆卸功能，改善了工质贮供系统的质量稳定性，降低了研制周期，提升了产品可靠性，占用极小的体积和质量即可满足推力产生装置稳定工作的需求。
为实现上述目的，本发明具体通过以下技术方案实现：
一种流体流阻调节装置，包括锁形结构、流阻调节孔板和密封及过滤组件，所述流阻调节孔板包括孔板本体、O形圈密封槽、工质径向进入孔、工质轴向进入孔和节流小孔；所述密封及过滤组件包括方形焊片一、方形滤网、方形焊片二、环形滤网、环形焊片、O形圈；所述锁形结构包括锁底通道和导向凸台；所述孔板本体前端通过锁底通道与导向凸台相连，后端侧壁上设有一工质径向进入孔，尾端设有一工质轴向进入孔，所述工质径向进入孔与孔板本体的内腔之间通过方形焊片一和方形焊片二安装有一方形滤网，所述工质轴向进入孔的入口处通过环形焊片安装有一环形滤网；所述导向凸台的中心处设有一与孔板本体的内腔相连通的节流小孔，所述孔板本体的外壁上设有用于安装O形圈的O形圈密封槽。
优选地，该流体流阻调节装置的尺寸在几十毫米量级，其中轴向尺寸不超过40mm，径向直径不超过15mm，体积和质量均极小。
优选地，节流小孔的孔径尺寸随工质物性状态的不同而不同；对于气体工质，节流小孔的孔径尺寸在0.1～0.25mm之间；对于液体体工质，节流小孔的孔径尺寸在0.5mm左右，可根据液体发动机及电推力器入口流阻的需要合理设定孔径数值,。
优选地，所述工质径向进入孔和工质轴向进入孔的数目和孔径大小可以根据工质的质量流量合理设定。
优选地，所述环形滤网和环形焊片通过激光焊缝与孔板本体连接，激光焊缝和环形焊片，既能保证滤网具有较强的承压能力，又能使工质全部流经环形滤网，保证进入孔板本体内腔工质的洁净度要求。
优选地，方形滤网、方形焊片一及方形焊片二通过激光焊缝与孔板本体连接，激光焊缝和方形焊片既能保证滤网具有较强的承压能力，又能使工质全部流经方形滤网4，满足进入孔板本体内腔工质的洁净度要求。
优选地，所述方形滤网和环形滤网的过滤精度大于或等于航天工质贮供系统内过滤器的过滤精度。
优选地，所述方形滤网和环形滤网上的网孔的直径小于或等于节流小孔孔径数值的五分之一。
优选地，所述方形滤网和环形滤网和工质径向进入孔、工质轴向进入孔构成的等效工质流通面积应远大于节流小孔截面面积，既保证滤网和工质进入孔的流阻相对于节流小孔的流阻可以忽略，也保证流阻调节孔板具备较强的容污能力。
本发明具有以下有益效果：
1)该流阻调节孔板质量及体积极小，便于总装布局；
2)可通过适当调整尺寸，实现不同类型柱塞接头中的装配，适用性高；
3)可通过锁形结构可以方便的实现流阻调节孔板的安装和拆卸，可更换；
4)该流阻调节孔板上节流小孔的孔径可合理调整，以满足不同的流阻要求，简单高效；
5)流阻调节孔板的密封过滤组件可有效保证该孔板在使用过程中的流阻稳定性，产品性能稳定性高；
6)该流阻调节孔板极大地弥补了制造工艺的缺陷及不稳定导致的流阻差异。
附图说明
图1为本发明实施例一种流体流阻调节装置的装配示意图；
图2为本发明实施例一种流体流阻调节装置的拆卸示意图；
图3为本发明实施例的拆卸工装轴测图；
图4为本发明实施例一种流体流阻调节装置的总装示意图；
图5为本发明实施例一种流体流阻调节装置的结构示意图。
图6为锁形结构的剖面图。
图7为激光焊缝的布置示意图。
具体实施方式
下面结合摘要附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1-图7所示，本发明实施例提供了一种流体流阻调节装置，包括锁形结构、流阻调节孔板和密封及过滤组件，所述流阻调节孔板包括孔板本体1、O形圈密封槽2、工质径向进入孔5、工质轴向进入孔9和节流小孔14；所述密封及过滤组件包括方形焊片一3、方形滤网4、方形焊片二6、环形滤网7、环形焊片8、O形圈11；所述锁形结构包括锁底通道12和导向凸台13；所述孔板本体1前端通过锁底通道12与导向凸台13相连，可以通过锁底通道12及导向凸台13组成的锁形结构，实现微流量流阻调节孔板在航天工质贮供系统管路接头内的装配及拆卸，该装置在航天用柱塞接头内装配、拆卸的过程如附图1～3所示；后端侧壁上设有一工质径向进入孔5，尾端设有一工质轴向进入孔9，所述工质径向进入孔5与孔板本体的内腔之间通过方形焊片一3和方形焊片二6安装有一方形滤网4，所述工质轴向进入孔9的入口处通过环形焊片8安装有一环形滤网7；所述导向凸台13的中心处设有一与孔板本体的内腔相连通的节流小孔14，所述孔板本体1的外壁上设有用于安装O形圈11的O形圈密封槽2，流阻调节孔板装配在柱塞接头中后，O型密封圈能够保证工质由滤网4、7和工质进入孔5、9进入孔板本体1的内腔，并经过节流小孔14流出。
该流体流阻调节装置的尺寸在几十毫米量级，其中轴向尺寸不超过40mm，径向直径不超过15mm，体积和质量均极小。节流小孔14的孔径尺寸随工质物性状态的不同而不同；对于气体工质，节流小孔14的孔径尺寸在0.1～0.25mm之间；对于液体体工质，节流小孔14的孔径尺寸在0.5mm左右，可根据液体发动机及电推力器入口流阻的需要合理设定孔径数值。所述工质径向进入孔5和工质轴向进入孔6的数目和孔径大小可以根据工质的质量流量合理设定。所述环形滤网7和环形焊片8通过激光焊缝10与孔板本体1连接，激光焊缝和环形焊片8既能保证滤网具有较强的承压能力，又能使工质全部流经环形滤网7，保证进入孔板本体1内腔工质的洁净度要求。方形滤网4、方形焊片一3及方形焊片二6通过激光焊缝10与孔板本体1连接，激光焊缝和方形焊片既能保证滤网具有较强的承压能力，又能使工质全部流经方形滤网4，满足进入孔板本体1内腔工质的洁净度要求。所述方形滤网4和环形滤网7的过滤精度大于或等于航天工质贮供系统内过滤器的过滤精度。所述方形滤网4和环形滤网7上的网孔的直径小于或等于节流小孔14孔径数值的五分之一。所述方形滤网4和环形滤网7和工质径向进入孔5、工质轴向进入孔9构成的等效工质流通面积应远大于节流小孔14截面面积，既保证滤网4、7和工质进入孔5、9的流阻相对于节流小孔14的流阻可以忽略，也保证流阻调节孔板具备较强的容污能力。
本具体实施通过以下步骤完成安装：
1、根据系统及单机需求确定节流小孔14的孔径数值；
2、根据节流小孔14的孔径数值及系统过滤器过滤精度，确定流阻调节孔板的滤网规格；
3、根据额定流量确定流阻调节孔板上工质进入口的数目及孔径；
4、根据柱塞接头尺寸规格，确定O型圈规格，确定流阻调节孔板基本尺寸；
5、设计各零件详细尺寸并完成制造；
6、完成节流小孔加工工艺；
7、通过激光焊接工艺，完成密封及过滤组件与流阻调节孔板的装配；
8、通过附属工装完成产品在柱塞接头中的总装，如附图4所示。
至此，微流量流阻调节孔板装配完毕。
本具体实施的流阻调节孔板可以在基于微流道调压方法的基础上，进一步调节阴、阳极管路的流阻，以弥补制造工艺的缺陷及不稳定导致的流阻差异，从而同时满足电推力器阴、阳极入口额定压力要求。该装置具有工质过滤功能及可拆卸功能，提升了液体发动机工作的可靠性，增强了节流装置安装的可操作性。该流阻调节孔板可装配在航天用管路接头中，体积和质量极小，极大的改善了工质贮供系统的质量稳定性，降低了研制周期，提升了产品可靠性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种流体流阻调节装置，包括锁形结构、流阻调节孔板和密封及过滤组件，其特征在于，所述流阻调节孔板包括孔板本体(1)、O形圈密封槽(2)、工质径向进入孔(5)、工质轴向进入孔(9)和节流小孔(14)；所述密封及过滤组件包括方形焊片一(3)、方形滤网(4)、方形焊片二(6)、环形滤网(7)、环形焊片(8)、O形圈(11)；所述锁形结构包括锁底通道(12)和导向凸台(13)；所述孔板本体(1)前端通过锁底通道(12)与导向凸台(13)相连，后端侧壁上设有一工质径向进入孔(5)，尾端设有一工质轴向进入孔(9)，所述工质径向进入孔(5)与孔板本体的内腔之间通过方形焊片一(3)和方形焊片二(6)安装有一方形滤网(4)，所述工质轴向进入孔(9)的入口处通过环形焊片(8)安装有一环形滤网(7)；所述导向凸台(13)的中心处设有一与孔板本体的内腔相连通的节流小孔(14)，所述孔板本体(1)的外壁上设有用于安装O形圈(11)的O形圈密封槽(2)。
2.根据权利要求1所述的一种流体流阻调节装置，其特征在于，该流体流阻调节装置的尺寸在几十毫米量级，其中轴向尺寸不超过40mm，径向直径不超过15mm，体积和质量均极小。
3.根据权利要求1所述的一种流体流阻调节装置，其特征在于，节流小孔(14)的孔径尺寸随工质物性状态的不同而不同；对于气体工质，节流小孔(14)的孔径尺寸在0.1～0.25mm之间；对于液体体工质，节流小孔(14)的孔径尺寸在0.5mm左右，可根据液体发动机及电推力器入口流阻的需要合理设定孔径数值,。
4.根据权利要求1所述的一种流体流阻调节装置，其特征在于，所述工质径向进入孔(5)和工质轴向进入孔(6)的数目和孔径大小可以根据工质的质量流量合理设定。
5.根据权利要求1所述的一种流体流阻调节装置，其特征在于，所述环形滤网(7)和环形焊片(8)通过激光焊缝(10)与孔板本体(1)连接，激光焊缝和环形焊片(8)。
6.根据权利要求1所述的一种流体流阻调节装置，其特征在于，方形滤网(4)、方形焊片一(3)及方形焊片二(6)通过激光焊缝(10)与孔板本体(1)连接，激光焊缝和方形焊片既能保证滤网具有较强的承压能力，又能使工质全部流经方形滤网(4)，满足进入孔板本体(1)内腔工质的洁净度要求。
7.根据权利要求1所述的一种流体流阻调节装置，其特征在于，所述方形滤网(4)和环形滤网(7)的过滤精度大于或等于航天工质贮供系统内过滤器的过滤精度。
8.根据权利要求1所述的一种流体流阻调节装置，其特征在于，所述方形滤网(4)和环形滤网(7)上的网孔的直径小于或等于节流小孔(14)孔径数值的五分之一。
9.根据权利要求1所述的一种流体流阻调节装置，其特征在于，所述方形滤网(4)和环形滤网(7)和工质径向进入孔(5)、工质轴向进入孔(9)构成的等效工质流通面积应远大于节流小孔(14)截面面积，既保证滤网(4、7)和工质进入孔(5、9)的流阻相对于节流小孔(14)的流阻可以忽略，也保证流阻调节孔板具备较强的容污能力。
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