CN112253332A - 一种单调变推大变比针栓式喷注器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单调变推大变比针栓式喷注器，包括中心筒以及套装在中心筒外的壳体，中心筒的内部设有中心杆，壳体与中心筒之间设有可上下移动的针阀，中心筒上设有第一推进剂入口，壳体上设有第二推进剂入口，单调变推大变比针栓式喷注器内设有一端分别与第一推进剂入口和第二推进剂入口连通的第一通道和第二通道，第一通道内依次设有第一节流过道和第二节流过道，第二通道内依次设有第三节流过道和第四节流过道，第一通道和第二通道的另一端均连接至壳体的内部；通过调节针阀，便可以调节第一通道和第二通道内的节流流阻，两级节流方案便可以实现喷注器压降最优设计目标，便可显著的提高发动机工作过程的性能。
Description
技术领域
本发明属于液体火箭发动机技术领域，特别涉及一种单调变推大变比针栓式喷注器。
背景技术
液体火箭发动机由于其高性能、可重复使用在运载火箭中广泛应用，通过回收、重复使用可大幅降低运载火箭发射成本，变推力火箭发动机是运载火箭回收的关键技术。变推力液体火箭发动机可分为单调变推系统、双调变推系统，双调变推发动机由流量调节器节流实现流量调节，喷注器压降调节负责组织合理燃烧状态，保证高性能稳定燃烧，单调变推力发动机由喷注器节流同时实现流量调节和组织燃烧。双调变推力发动机系统相对单调变推力发动机系统增加了流量调节器，并且需要解决氧化剂、燃料调节协调性的问题，双调变推力发动机系统相对更复杂。单调变推力发动机系统相对简单，按以往的设计方案，系统节流流阻要求值等于喷注器压降，并且喷注器压降最优值并非系统所需节流流阻值，这限制了喷注器设计，使得喷注器并不处在最优工作状态，造成变推工作过程发动机性能下降。
为解决单调变推发动机系统节流流阻与喷注器压降耦合的问题，提出了一种单调变推大变比针栓式喷注器，该喷注器两级节流，将系统节流流阻与喷注器压降解耦，可将喷注器压降设计为最优状态，提高变推发动机性能。
发明内容
本发明目的在于为克服现有的技术缺陷，提供一种单调变推大变比针栓式喷注器，包括中心筒以及套装在所述中心筒外的壳体，所述中心筒的内部设有中心杆，所述壳体与中心筒之间设有可上下移动的针阀，所述中心筒上设有第一推进剂入口，所述壳体上设有第二推进剂入口，所述单调变推大变比针栓式喷注器内设有一端分别与所述第一推进剂入口和第二推进剂入口连通的第一通道和第二通道，所述第一通道内依次设有第一节流过道和第二节流过道，所述第二通道内依次设有第三节流过道和第四节流过道，所述第一通道和所述第二通道的另一端均连接至所述壳体的内部。
进一步的，所述第一通道包括由前往后依次连通设置的第一推进剂集液腔、第一翻腔孔、第一节流过道、第一推进剂容置腔、第二翻腔孔和第二节流过道，所述第一节流过道设于所述中心筒上并用于连通所述中心筒的内外，所述第一推进剂容置腔设于所述针阀和中心筒之间并用于连通所述第一节流过道和所述第二翻腔孔，所述第二翻腔孔设于所述中心筒上并用于连通所述中心筒的内外，所述第二节流过道设于所述中心筒的下端与所述中心杆之间，所述第二节流过道的末端与所述壳体的内部连通。
进一步的，所述第二通道包括由前往后依次连通设置的第二推进剂外集液腔、第二推进剂内集液腔、第三节流过道和第四节流过道，所述第三节流过道和第四节流过道均设于所述壳体与所述针阀之间，所述第四节流过道的末端与所述壳体的内部连通。
进一步的，所述针阀的内壁和所述中心筒的外壁之间位于所述第一通道的上端设有第一动密封圈。
进一步的，所述针阀的内壁和所述中心筒的外壁之间位于所述第一通道的下端设有第二动密封圈。
进一步的，所述壳体的内壁与所述针阀的外壁之间位于所述第二通道的上端设有第三动密封圈。
进一步的，所述中心筒上部的中间设有用于容纳所述中心杆的通孔，所述中心杆活动设于所述通孔内，所述中心杆的中间设有一圈凸台，所述凸台抵接在所述通孔下端的外周，所述中心杆的上端凸出于所述通孔外并设有外螺纹，所述通孔外设有螺母，所述中心杆通过螺母与所述中心筒连接。
进一步的，所述中心筒的顶部位于所述通孔的外周设有一圈凹槽，所述凹槽内位于所述螺母的下端设有垫圈，所述垫圈与所述凹槽之间设有第一静密封圈。
进一步的，所述凸台与所述通孔下端的外周之间设有第二静密封圈。
进一步的，所述中心筒的顶部向下设有用于控制所述针阀上下移动的螺栓。
本发明具有以下有益效果：
本发明中第一节流过道和第二节流过道对由第一推进剂入口进入的推进剂形成两级节流，从第一推进剂入口进入的推进剂一级节流通过调整第一节流过道的节流面积实现，从第一推进剂入口进入的推进剂二级节流为喷注压降；当推进剂从第二推进剂入口进入后，需要经过第三节流过道和第四节流过道才可进入壳体的内部，第三节流过道和第四节流过道对由第二推进剂入口进入的推进剂形成两级节流，从第二推进剂入口进入的推进剂一级节流通过调整第三节流过道的节流面积实现，从第二推进剂入口进入的推进剂二级节流为喷注压降；通过拧动螺栓便可以上下移动针阀，便可以调节第一节流过道、第二节流过道、第三节流过道和第四节流过道的节流流阻，从而能够改变推进剂流速的大小，进而改变压降的大小，通过两级节流的结构设计实现了喷注器压降最优设计目标，可显著提高发动机工作过程性能。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1为实施例中单调变推大变比针栓式喷注器的截面图；
图2为实施例中单调变推大变比针栓式喷注器另一角度的截面图。
具体实施方式
为了更充分的理解本发明的技术内容，下面将结合附图以及具体实施例对本发明作进一步介绍和说明；需要说明的是，正文中如有“第一”、“第二”等描述，是用于区分不同的部件等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1-2所示，本实施例所示的单调变推大变比针栓式喷注器，包括中心筒1以及套装在中心筒1外的壳体2，中心筒1的内部设有中心杆3，壳体2与中心筒1之间设有可上下移动的针阀4，在中心筒1的顶部向下设有用于控制针阀4上下移动的螺栓40，中心筒1上设有第一推进剂入口10，壳体2上设有第二推进剂入口20，与第一推进剂入口10连通设有第一通道，在单调变推大变比针栓式喷注器内设有一端分别与第一推进剂入口10和第二推进剂入口20连通的设有第一通道和第二通道，第一通道内由前到后依次设有第一节流过道12和第二节流过道14，第二通道内依次设有第三节流过道23和第四节流过道24，第一通道和第二通道的另一端均连接至壳体2的内部；上述结构中，在中心筒1上设有第一推进剂入口10，在壳体2上设有第二推进剂入口20，当推进剂从第一推进剂入口10进入后，需要经过第一节流过道12和第二节流过道14才可进入壳体2的内部，第一节流过道12和第二节流过道14对由第一推进剂入口10进入的推进剂形成两级节流，从第一推进剂入口10进入的推进剂一级节流通过调整第一节流过道12的节流面积实现，从第一推进剂入口10进入的推进剂二级节流为喷注压降；当推进剂从第二推进剂入口20进入后，需要经过第三节流过道23和第四节流过道24才可进入壳体2的内部，第三节流过道23和第四节流过道24对由第二推进剂入口20进入的推进剂形成两级节流，从第二推进剂入口20进入的推进剂一级节流通过调整第三节流过道23的节流面积实现，从第二推进剂入口20进入的推进剂二级节流为喷注压降；通过拧动螺栓40便可以上下移动针阀4，便可以调节第一节流过道12、第二节流过道14、第三节流过道23和第四节流过道24的节流流阻，从而能够改变推进剂流速的大小，进而改变压降的大小，两级节流方案便可以实现喷注器压降最优设计目标，便可显著的提高发动机工作过程的性能。
具体的，第一通道包括设于第一推进剂入口10末端的第一推进剂集液腔15和设于第一推进剂集液腔15末端的第一翻腔孔11，第一节流过道12设于中心筒1上并位于第一翻腔孔11的末端，第一节流过道12用于连通中心筒1的内外，在中心筒1上还设有第二翻腔孔13，第二翻腔孔13连接至中心筒1的内部，在针阀4和中心筒1之间还设有第一推进剂容置腔19，第一推进剂容置腔19用于连通第一节流过道12和第二翻腔孔13，第二节流过道14设于中心筒1的下端与中心杆3之间，第二节流过道14的末端与壳体2的内部连通。
具体的，第二通道包括设于第二推进剂入口20末端的第二推进剂外集液腔21和设于第二推进剂外集液腔21末端的第二推进剂内集液腔22，第三节流过道23和第四节流过道24均设于壳体2与针阀4之间，第三节流过道23与第二推进剂内集液腔22的末端连接，第四节流过道24与第三节流过道23的末端连接，且第三节流过道23位于第四节流过道24的上端，第四节流过道24的末端与壳体2的内部连通。
具体的，在针阀4的内壁和中心筒1的外壁之间位于第一通道的上端设有长条型的第一容纳槽41，在第一容纳槽41的内部设有第一动密封圈46，第一动密封圈46可在第一容纳槽41内上下移动，在针阀4的内壁和中心筒1的外壁之间位于第一通道的下端设有长条型的第二容纳槽42，在第二容纳槽42的内部设有第二动密封圈47，第二动密封圈47可在第二容纳槽42内上下移动；当推进剂从第一推进剂入口10进入后，第一动密封圈46和第二动密封圈47能够对从第一推进剂入口10进入的推进剂进行密封，并且，第一动密封圈46和第二动密封圈47不会阻止针阀4上下移动，当针阀4上下移动时，第一动密封圈46和第二动密封圈47可分别在第一容纳槽41和第二容纳槽42内移动，第一动密封圈46和第二动密封圈47在形成密封的同时不会阻挡针阀4的上下移动。
具体的，在壳体2的内壁与针阀4的外壁之间位于第二通道的上端设有长条型的第三容纳槽43，在第三容纳槽43的内部设有第三动密封圈48，第三动密封圈48可在第三容纳槽43内上下移动；当推进剂从第二推进剂入口20进入后，第三动密封圈48能够对从第二推进剂入口20进入的推进剂进行密封，并且，第三动密封圈48不会阻止针阀4上下移动，当针阀4上下移动时，第三动密封圈48可在第三容纳槽43内移动，第三动密封圈48在形成密封的同时不会阻挡针阀4的上下移动。
具体的，在中心筒1上部的中间设有用于容纳中心杆3的通孔16，中心杆3设于通孔16内，并可以在通孔16内上下移动，中心杆3的中间位置径向设有一圈凸台31，凸台31抵接在通孔16下端的外周，在中心杆3的上端凸出于通孔16外设有外螺纹，在通孔16的上端设有螺母32，中心杆3通过螺母32与中心筒1连接。
具体的，在中心筒1的顶部位于通孔16的外周设有一圈凹槽17，在凹槽17内位于螺母32的下端设有垫圈18，垫圈18与凹槽17之间设有第一静密封圈33；在凸台31与通孔16下端的外周之间设有第二静密封圈34；第一静密封圈33和第二静密封圈34互为冗余，能够提高中心筒1和中心杆3之间密封可靠性。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种单调变推大变比针栓式喷注器，包括中心筒以及套装在所述中心筒外的壳体，所述中心筒的内部设有中心杆，所述壳体与中心筒之间设有可上下移动的针阀，其特征在于，所述中心筒上设有第一推进剂入口，所述壳体上设有第二推进剂入口，所述单调变推大变比针栓式喷注器内设有一端分别与所述第一推进剂入口和第二推进剂入口连通的第一通道和第二通道，所述第一通道内依次设有第一节流过道和第二节流过道，所述第二通道内依次设有第三节流过道和第四节流过道，所述第一通道和所述第二通道的另一端均连接至所述壳体的内部。
2.如权利要求1所述的单调变推大变比针栓式喷注器，其特征在于，所述第一通道包括由前往后依次连通设置的第一推进剂集液腔、第一翻腔孔、第一节流过道、第一推进剂容置腔、第二翻腔孔和第二节流过道，所述第一节流过道设于所述中心筒上并用于连通所述中心筒的内外，所述第一推进剂容置腔设于所述针阀和中心筒之间并用于连通所述第一节流过道和所述第二翻腔孔，所述第二翻腔孔设于所述中心筒上并用于连通所述中心筒的内外，所述第二节流过道设于所述中心筒的下端与所述中心杆之间，所述第二节流过道的末端与所述壳体的内部连通。
3.如权利要求2所述的单调变推大变比针栓式喷注器，其特征在于，所述第二通道包括由前往后依次连通设置的第二推进剂外集液腔、第二推进剂内集液腔、第三节流过道和第四节流过道，所述第三节流过道和第四节流过道均设于所述壳体与所述针阀之间，所述第四节流过道的末端与所述壳体的内部连通。
4.如权利要求3所述的单调变推大变比针栓式喷注器，其特征在于，所述针阀的内壁和所述中心筒的外壁之间位于所述第一通道的上端设有第一动密封圈。
5.如权利要求4所述的单调变推大变比针栓式喷注器，其特征在于，所述针阀的内壁和所述中心筒的外壁之间位于所述第一通道的下端设有第二动密封圈。
6.如权利要求5所述的单调变推大变比针栓式喷注器，其特征在于，所述壳体的内壁与所述针阀的外壁之间位于所述第二通道的上端设有第三动密封圈。
7.如权利要求1-6任一项所述的单调变推大变比针栓式喷注器，其特征在于，所述中心筒上部的中间设有用于容纳所述中心杆的通孔，所述中心杆活动设于所述通孔内，所述中心杆的中间设有一圈凸台，所述凸台抵接在所述通孔下端的外周，所述中心杆的上端凸出于所述通孔外并设有外螺纹，所述通孔外设有螺母，所述中心杆通过螺母与所述中心筒连接。
8.如权利要求7所述的单调变推大变比针栓式喷注器，其特征在于，所述中心筒的顶部位于所述通孔的外周设有一圈凹槽，所述凹槽内位于所述螺母的下端设有垫圈，所述垫圈与所述凹槽之间设有第一静密封圈。
9.如权利要求8所述的单调变推大变比针栓式喷注器，其特征在于，所述凸台与所述通孔下端的外周之间设有第二静密封圈。
10.如权利要求1所述的单调变推大变比针栓式喷注器，其特征在于，所述中心筒的顶部向下设有用于控制所述针阀上下移动的螺栓。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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