CN110748437A - 一种推进剂输送系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种推进剂输送系统，包括贮箱，用于储存推进剂；输送管，输送管的第一端连接于贮箱的出料口，输送管的第二端连接于发动机的进料口；气动泵，设于输送管上，用于输送推进剂；高压气体部，用于储存高压气体；预压管，预压管的第一端与高压气体部的出气口相连，预压管的第二端与气动泵的进气口相连；预压管控制部，设于预压管上，用于开关预压管内的气体通道；增压管，增压管的第一端连接于气动泵的出气口，增压管的第二端与贮箱的进气口相连。本发明提高了推进剂的输送压力，对贮箱进行了增压，使整个增压输送系统体积小、重量轻。

Description

一种推进剂输送系统

技术领域

本发明属于燃料输送领域，尤其涉及一种推进剂输送系统。

背景技术

火箭发动机依靠推进剂来工作，而进入发动机的推进剂压力都需要很高，所以需要一套输送系统来提高推进剂进入发动机的入口压力。

火箭发动机输送系统一般利用自生增压系统工作，即利用推进剂受热蒸发变成的气体，对同类推进剂贮箱进行增压。

但是面对较复杂的飞行任务，发动机入口压力要求更高时，自生增压系统无法满足要求，发动机高入口压力的要求造成增压气体质量以及增压输送系统规模大，贮箱结构重量增加，也使运载火箭结构效率降低。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种推进剂输送系统，以解决要求提高推进剂输送压力、对贮箱增压的技术问题。

本发明的技术方案为：

一种推进剂输送系统，包括：

贮箱，用于储存推进剂；

输送管，所述输送管的第一端连接于所述贮箱的出料口，所述输送管的第二端连接于发动机的进料口；

气动泵，设于所述输送管上，用于输送所述推进剂；

高压气体部，用于储存高压气体；

预压管，所述预压管的第一端与所述高压气体部的出气口相连，所述预压管的第二端与所述气动泵的进气口相连；

预压管控制部，设于所述预压管上，用于开关所述预压管内的气体通道；

增压管，所述增压管的第一端连接于所述气动泵的出气口，所述增压管的第二端与所述贮箱的进气口相连。

提高了推进剂的输送压力，实现了对贮箱的增压需求，降低了整个系统的重量和体积，且气动泵安全可靠。

根据本发明一实施例，包括预冷系统，所述预冷系统包括：

回流管，所述回流管的第一端与所述贮箱的进料口相连；

回流控制阀，所述回流控制阀的第一进口与所述输送管的第二端相连，所述回流控制阀的第二出口与所述发动机的进料口相连，所述回流控制阀的第三出口与所述回流管的第二端相连；

预冷管，所述预冷管的第一端与所述高压气体部的出气口相连，所述预冷管的第二端与所述气动泵的进气口相连；

预冷管控制部，设于所述预冷管上，用于开关所述预冷管内的气体通道。

实现了对发动机的循环预冷，保证发动机正常工作，且推进剂能回流，提高利用率。

根据本发明一实施例，所述预冷管控制部为预冷电磁阀。电磁阀为常用的气体通断控制元件，简单实用。

根据本发明一实施例，包括预冷气体减压装置，所述预冷气体减压装置设于所述预冷电磁阀与所述气动泵之间的所述预冷管上。

根据本发明一实施例，所述预冷气体减压装置包括第一减压阀和第一孔板，所述第一减压阀、所述第一孔板依次设于所述预冷电磁阀与所述气动泵之间的所述预冷管上。减压阀和多孔板为常用的减压装置，实现了对气体的减压和稳流。

根据本发明一实施例，所述第一减压阀为自动调节式减压阀，所述第一孔板为碗状结构。

根据本发明一实施例，所述预压管控制部为预压电磁阀。电磁阀为常用的气体通断控制元件，简单实用。

根据本发明一实施例，包括预压气体减压装置，所述预压气体减压装置设于所述预压电磁阀与所述气动泵之间的所述预压管上。

根据本发明一实施例，所述预压气体减压装置包括第二减压阀和第二孔板，所述第二减压阀、所述第二孔板依次设于所述预压电磁阀与所述气动泵之间的所述预压管上。减压阀和多孔板为常用的减压装置，实现了对气体的减压和稳流。

根据本发明一实施例，所述第二减压阀为自动调节式减压阀，所述第二孔板为碗状结构。

根据本发明一实施例，所述贮箱和所述输送管均为金属薄壁结构，所述贮箱和所述输送管的外壁均设有绝热层。金属薄壁结构能减轻重量。

根据本发明一实施例，所述增压管为金属薄壁结构。金属薄壁结构能减轻重量。

根据本发明一实施例，所述回流管为金属薄壁结构。金属薄壁结构能减轻重量。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

(1)本发明一实施例中，设置气动泵来输送推进剂，利用气动泵出气口的气体经由增压管输送至贮箱内并对推进剂进行增压，提高了推进剂的输送压力，实现了对贮箱的增压需求，经气动泵后的气体回收利用来对贮箱进行增压，实现了气体的高效利用，并且不需要单独针对贮箱设置专门的增压设备，进一步降低了整个系统的重量和体积，且气动泵安全可靠。

(2)本发明一实施例中，设置预冷系统，预冷系统包括回流管、回流控制阀、预冷管、预冷控制部，通过推进剂循环流经发动机，实现了对发动机的循环预冷，保证了发动机的正常工作，且推进剂能回流，提高利用率。

(3)本发明一实施例中，设置预冷气体减压装置和预压气体减压装置，起到了对高压气体的减压和稳定气体压力的作用。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：

图1为本发明的一种推进剂输送系统的整体结构示意图；

附图标记说明：

1：贮箱；2：气动泵；3：输送管；4：回流管；5：回流控制阀；6：发动机；7：高压气体部；8：预冷电磁阀；9：预压电磁阀；10：第一减压阀；11：第二减压阀；12：第一孔板；13：第二孔板；14：增压管。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种推进剂输送系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

参看图1，本发明提供一种推进剂输送系统，包括贮箱1，用于储存推进剂，贮箱1为金属薄壁结构，质量轻，外壁喷涂绝热层以隔绝外部热量；输送管3，用以输送推进剂给发动机6，该发动机6可以为采用液氧煤油、液氧液氢或其他种类低温推进剂的液体火箭发动机，输送管3的第一端连接于贮箱1的出料口，输送管3的第二端连接于发动机6的进料口，输送管3采用金属薄壁结构，并在外壁喷涂绝热层，达到重量轻、绝热的目的；气动泵2，设于所述输送管3上，用于输送所述推进剂，气动泵2安全可靠，气动泵2具体为气动涡轮泵，由驱动气体吹动涡轮后带动泵的运转，泵驱动输送管3内液体流动并提高液体压力；高压气体部7，用于储存高压气体，高压气体部7可以为高压气瓶等容器，高压气瓶可以为溶积60L，承压35Mpa的气瓶，高压气瓶的数量根据飞行任务需求确定，高压气体用于驱动气动泵2，该高压气体为惰性气体；预压管，用于输送高压气体给气动泵2，以产生高压力推进剂给发动机6工作，预压管的第一端与高压气体部7的出气口相连，预压管的第二端与气动泵2的进气口相连，预压管也可以为金属薄壁结构；预压管控制部，设于预压管上，用于开关预压管内的气体通道，预压管控制部可以为预压电磁阀9等控制气体通道通断的控制元件，预压电磁阀9为常闭式两位两通电磁阀，电磁阀根据指令执行通断电动作；增压管14，用于给贮箱1增压，也为金属薄壁结构，增压管14的第一端连接于气动泵2的出气口，增压管14的第二端与贮箱1的进气口相连，对经气动泵2后的气体回收利用，贮箱1的进气口在贮箱1的顶部，气体进入贮箱1顶部空间给推进剂施压。该系统采用在输送管3增加气动泵2的方法提高推进剂输送的压力从而降低了贮箱1增压压力的需求，同时气动泵2的驱动气回到贮箱1增压，兼顾了贮箱1的增压功能，无需增加额外的设备。

进一步的，包括预冷系统，用于对发动机6进行预冷，预冷系统包括回流管4，回流管4为金属薄壁结构，用于对发动机6预冷后的推进剂输送回到贮箱1底部，回流管4的第一端与贮箱1的进料口相连；回流控制阀5，回流控制阀5的第一进口与输送管3的第二端相连，回流控制阀5的第二出口与发动机6燃烧室的进料口相连，回流控制阀5的第三出口与回流管4的第二端相连，回流控制阀5为两位三通阀门，为发动机6内置阀门，回流控制阀5一个出口与回流管4相连，另一出口与发动机6燃烧室相连，阀门未动作时保持与回流管4常通，阀门动作后切换至与发动机6燃烧室接通并与回流管4断开；预冷管，用于输送气体，预冷管的第一端与高压气体部7的出气口相连，预冷管的第二端与气动泵2的进气口相连，预冷管也为金属薄壁结构；预冷管控制部，设于预冷管上，用于开关预冷管内的气体通道，可以为预冷电磁阀8等控制气体通道通断的控制元件，预冷电磁阀8为常闭式两位两通电磁阀，电磁阀根据指令执行通断电动作。利用气动泵2辅助完成发动机6强制循环预冷，回流管4无需回流到贮箱1上部，管路长度减少，重量减轻，并且该系统可适应发动机6多次启动时低液位状态下的循环预冷要求，系统功能非常强。

进一步的，包括预冷气体减压装置，预冷气体减压装置设于预冷电磁阀8与气动泵2之间的预冷管上。预冷气体减压装置包括第一减压阀10和第一孔板12，第一减压阀10、第一孔板12依次设于预冷电磁阀8与气动泵2之间的预冷管上。由于发动机6预冷并不需要高压力的推进剂，第一减压阀10和第一孔板12将气体流量减小到较小的流量状态，并稳定该流量，使气动泵2低速运转，满足发动机6循环预冷对泵的需求。

进一步的，第一减压阀10为自动调节式减压阀，第一孔板12为碗状结构。自动调节式减压阀可将高压气体部7的高压气体减压至所需的压力，并随着气瓶压力的降低而保持气体压力的稳定；第一孔板12为碗状结构利于对高压气体节流，将气体流量控制在一定范围内，第一孔板12的孔径的大小根据飞行任务确定。

进一步的，包括预压气体减压装置，所述预压气体减压装置设于所述预压电磁阀9与所述气动泵2之间的所述预压管上。预压气体减压装置包括第二减压阀11和第二孔板13，第二减压阀11、第二孔板13依次设于预压电磁阀9与气动泵2之间的预压管上。第二减压阀11和第二孔板13将气体流量控制到较高的流量状态，并稳定该流量，使气动泵2高速运转，输送高压力的推进剂，满足发动机6点火时需要高压力推进剂的需求。

进一步的，所述第二减压阀11为自动调节式减压阀，所述第二孔板13为碗状结构。自动调节式减压阀可将高压气体部7的高压气体减压至所需的压力，并随着气瓶压力的降低而保持气体压力的稳定；第二孔板13为碗状结构利于对高压气体节流，将气体流量控制在一定范围内，第二孔板13的孔径的大小根据飞行任务确定。

下面对本发明具体工作方式作进一步说明：

首先对发动机6进行预冷，控制预冷电磁阀8开通，高压气体部7的高压气体经预冷管经过预冷电磁阀8，再经过第一减压阀10和第一孔板12，将气体流量减小到一定值，并稳定该流量，随后该小流量气体经过气动泵2，再经增压管14进入贮箱1顶部，气动泵2低速运转带动贮箱1内的推进剂，低压力的推进剂进入回流控制阀5，回流控制阀5在发动机6内部，以达到对发动机6的预冷，回流控制阀5通往发动机6燃烧室的一路关闭，通往回流管4的一路打开，推进剂随后经回流管4流回贮箱1，完成整个预冷过程。

火箭点火时，控制预冷电磁阀8关闭，打开预压电磁阀9，高压气体部7的高压气体经预压管经过预压电磁阀9，再经过第二减压阀11和第二孔板13，将气体流量控制到一定大流量，并稳定该流量，随后该大流量气体经过气动泵2，再经增压管14进入贮箱1顶部，对贮箱1增压以提高推进剂输出压力，气动泵2高速运转带动贮箱1内的推进剂，高压力的推进剂进入回流控制阀5，回流控制阀5通往发动机6燃烧室的一路打开，通往回流管4的一路关闭，推进剂进入燃烧室，完成整个点火过程。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (13)

1.一种推进剂输送系统，其特征在于，包括：

贮箱，用于储存推进剂；

输送管，所述输送管的第一端连接于所述贮箱的出料口，所述输送管的第二端连接于发动机的进料口；

气动泵，设于所述输送管上，用于输送所述推进剂；

高压气体部，用于储存高压气体；

预压管，所述预压管的第一端与所述高压气体部的出气口相连，所述预压管的第二端与所述气动泵的进气口相连；

预压管控制部，设于所述预压管上，用于开关所述预压管内的气体通道；

增压管，所述增压管的第一端连接于所述气动泵的出气口，所述增压管的第二端与所述贮箱的进气口相连。

2.根据权利要求1所述的推进剂输送系统，其特征在于，包括预冷系统，所述预冷系统包括：

回流管，所述回流管的第一端与所述贮箱的进料口相连；

回流控制阀，所述回流控制阀的第一进口与所述输送管的第二端相连，所述回流控制阀的第二出口与所述发动机燃烧室的进料口相连，所述回流控制阀的第三出口与所述回流管的第二端相连；

预冷管，所述预冷管的第一端与所述高压气体部的出气口相连，所述预冷管的第二端与所述气动泵的进气口相连；

预冷管控制部，设于所述预冷管上，用于开关所述预冷管内的气体通道。

3.根据权利要求2所述的推进剂输送系统，其特征在于，所述预冷管控制部为预冷电磁阀。

4.根据权利要求3所述的推进剂输送系统，其特征在于，包括预冷气体减压装置，所述预冷气体减压装置设于所述预冷电磁阀与所述气动泵之间的所述预冷管上。

5.根据权利要求4所述的推进剂输送系统，其特征在于，所述预冷气体减压装置包括第一减压阀和第一孔板，所述第一减压阀、所述第一孔板依次设于所述预冷电磁阀与所述气动泵之间的所述预冷管上。

6.根据权利要求5所述的推进剂输送系统，其特征在于，所述第一减压阀为自动调节式减压阀，所述第一孔板为碗状结构。

7.根据权利要求1所述的推进剂输送系统，其特征在于，所述预压管控制部为预压电磁阀。

8.根据权利要求7所述的推进剂输送系统，其特征在于，包括预压气体减压装置，所述预压气体减压装置设于所述预压电磁阀与所述气动泵之间的所述预压管上。

9.根据权利要求8所述的推进剂输送系统，其特征在于，所述预压气体减压装置包括第二减压阀和第二孔板，所述第二减压阀、所述第二孔板依次设于所述预压电磁阀与所述气动泵之间的所述预压管上。

10.根据权利要求9所述的推进剂输送系统，其特征在于，所述第二减压阀为自动调节式减压阀，所述第二孔板为碗状结构。

11.根据权利要求1所述的推进剂输送系统，其特征在于，所述贮箱和所述输送管均为金属薄壁结构，所述贮箱和所述输送管的外壁均设有绝热层。

12.根据权利要求1所述的推进剂输送系统，其特征在于，所述增压管为金属薄壁结构。

13.根据权利要求2所述的推进剂输送系统，其特征在于，所述回流管为金属薄壁结构。

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