CN214499256U - 一种自适应柔性活塞粉末输送装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自适应柔性活塞粉末输送装置，其特征在于：包括气嘴、端盖、粉腔、平面活塞、滚珠、带球面活塞、流化器腔以及流化器，所述气嘴采用螺纹与带螺纹端盖气孔进行连接紧固，在气嘴与端盖接触处安装气嘴密封圈密封，所述端盖与粉腔采用间隙配合并用六角头螺栓紧固，为防止在粉腔加压时产生泄气现象，故在端盖周向安装端盖密封圈，所述平面活塞和所述带球面活塞采用球面接触组成活塞组安装到粉腔内，所述流化器腔则是采用缸筒螺纹与所述粉腔连接紧固，流化器腔密封圈安装在缸筒螺纹外侧，所述流化器安装在粉腔的远离端盖的一侧，解决了粉末发动机在高空机动过程中产生的过载使粉箱出现轻度变形而使普通活塞输送粉末时卡死问题。

Description

一种自适应柔性活塞粉末输送装置

技术领域

本实用新型涉及一种航空航天金属粉末火箭发动机的粉末燃料供给装置。

背景技术

金属粉末是一种高能量载体，它能与特定的氧化剂如空气发生反应，释放大量的化学能量，故广泛用于各种粉末火箭发动机。金属粉末燃料的使用不仅可以提高发动机的比冲，还能有效降低推进剂燃烧过程的不稳定性，使发动机结构相对简单和适应各种环境，在近地空间开发以及深空探测领域具有广阔的发展前景。常用的金属粉末主要是镁粉、铝粉和硼粉，通过氧化剂与各种粉末燃料相组合，衍生出各种类型的粉末火箭发动机，比如Al/AP粉末火箭发动机、Mg/CO2粉末火箭发动机、Al/LOX粉末火箭发动机、Al/N2O粉末火箭发动机等。目前粉末燃料供给主要是驱动粉腔内的活塞，活塞受到特定方向的驱动力来推动粉末运动，从而达到输送的目的，为防止粉燃料在收敛段堆积，在收敛段增设流化气使燃料顺利输送到燃烧室。而上述粉末输送方式带来的问题是：粉末火箭发动机在高空机动过程中产生过载使粉箱出现变形而使普通活塞输送粉末时卡死问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种自适应柔性活塞粉末输送装置，克服原输送装置粉腔产生弯曲变形易发生卡死的缺点。

一种自适应柔性活塞粉末输送装置，其特征在于：包括气嘴、端盖、粉腔、平面活塞、滚珠、带球面活塞、流化器腔以及流化器，所述气嘴采用螺纹与带螺纹端盖气孔进行连接紧固，为防止高压气源驱动活塞运动过程中发生泄气，在气嘴与端盖接触处安装气嘴密封圈密封，所述端盖与粉腔采用间隙配合并用六角头螺栓紧固，为防止在粉腔加压时产生泄气现象，故在端盖周向安装端盖密封圈，所述平面活塞和所述带球面活塞采用球面接触组成活塞组安装到粉腔内，所述流化器腔则是采用缸筒螺纹与所述粉腔连接紧固，流化器腔密封圈安装在缸筒螺纹外侧，所述流化器安装在粉腔的远离端盖的一侧。

一种自适应柔性活塞粉末输送装置，其特征在于：所述平面活塞和带球面活塞按照从端盖由近到远的顺序依次排放一个平面活塞和三个带球面活塞，组成活塞组安装到粉腔内，其中各个活塞之间采用滚珠定位，每个活塞周向安装O型橡胶密封圈。

一种自适应柔性活塞粉末输送装置，其特征在于：所述流化器腔采用收敛型，在流化器腔收敛段凸台处加工带螺纹的流化器腔气孔，流化器收敛段处呈周向分布流化器进气孔，每列分布数个流化器进气孔。

本实用新型的优点是：当粉腔在火箭机动过载作用下发生弯曲变形时，各个活塞之间通过球面接触调整运动方向，来适应发生弯曲变形的粉腔，从而有效避免卡死的问题。在设计阶段时，传递动力源类型的选择尤为重要，常用的活塞杆式显然不适用，因为活塞杆采用的是刚性杆，在活塞杆推动粉末的过程中，活塞的一侧会与粉腔内壁接触得越来越紧，当活塞与内壁之间的摩擦力大于驱动力时便会产生卡死现象，这种情况可能会导致活塞杆被折断。为避免这种危害的发生，动力源采用高压气源，利用气体为动力提供媒介，能保证在粉腔变形后活塞还能稳定推动粉末燃料。活塞与活塞之间采用滚珠接触增大其灵活性，方便活塞能迅速调整方向运动。本发明提供的自适应柔性活塞粉末输送装置可解决粉腔变形产生卡死的固有问题，其工程化应用前景广阔。

附图说明

图1为本实用新型的示意图；

图2为本实用新型的粉腔变形后状态示意图；

图中：1-气嘴、2-气嘴密封圈、3-端盖、4-六角头螺栓、5-端盖密封圈、6-粉腔、7-平面活塞、8-滚珠、9-O型橡胶密封圈、10-带球面活塞、11-流化器腔密封圈、12-流化器腔、13-流化器。

具体实施方式

现结合附图详细说明本实用新型结构的实施方式：

一种自适应柔性活塞粉末输送装置，如图1～2所示，包括气嘴1、端盖3、粉腔6、平面活塞7、滚珠8、带球面活塞10、流化器腔12以及流化器13。 所述气嘴1采用螺纹与带螺纹端盖气孔进行连接紧固，为了使高压气源能尽全部做功，采用气嘴密封圈2在气嘴与端盖接触处密封，所述端盖3与粉腔6采用间隙配合并用六角头螺栓4紧固，为防止在粉腔加压时产生泄气现象，故在端盖周向安装端盖密封圈5，所述平面活塞7和带球面活塞10按照从端盖3由近到远的顺序依次排放一个平面活塞7和三个带球面活塞10，组成活塞组安装到粉腔6内，其中各个活塞之间采用滚珠8定位，每个活塞周向安装O型橡胶密封圈9，所述流化器13采用间隙配合安装在粉腔6的远离端盖3的一侧，流化器13收敛段处呈周向分布流化器进气孔。所述流化器腔12则是采用缸筒螺纹与粉腔6紧固连接，流化器腔密封圈11安装在缸筒螺纹外侧，但必须保证流化器13工作时不会产生轴向窜动，其中流化器13被流化器腔12包裹；流化器腔12采用收敛型的目的为了减少所占空间。粉末颗粒则是储存在活塞组与流化器13之间的空间内，为了能让粉末颗粒顺利与流化气混合，在流化器腔12收敛段凸台处加工带螺纹的流化器腔气孔。

在本实用新型实施例中，所用的六角头螺栓4数量为八枚，法兰孔均匀分布在圆周面上，但根据实际需要可以适当调整其数量；所用的带球面活塞10为三个，依据实际中粉腔的弯曲程度和气源压力的大小适当调整带球面活塞10个数；流化器13和流化器腔12收敛段的角度为120°，流化器13曲面上均匀圆周分布着八列流化器孔，每列为四个孔。

本实用新型提供的自适应柔性活塞粉末输送装置，具体工作过程为：从气嘴1通入高压气源进入粉腔6内，驱动平面活塞7运动，根据联动效应驱使整个活塞组远离端盖3方向运动，从而推动粉末燃料，在流化器腔12进气孔处喷入流化气与粉末燃料混合形成气固两相流经过输粉管输出。在粉腔发生弯曲变形时，活塞组中的每个活塞会根据粉腔内壁弯曲程度适当调整运动方向，使粉末燃料能顺利稳定输送，解决了粉末发动机在高空机动过程中产生的过载使粉箱出现轻度变形而使普通活塞输送粉末时卡死问题。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，则应当视为属于本实用新型所提交的权利要求书确定的保护范围。

Claims (3)

1.一种自适应柔性活塞粉末输送装置，其特征在于：包括气嘴（1）、端盖（3）、粉腔（6）、平面活塞（7）、滚珠（8）、带球面活塞（10）、流化器腔（12）以及流化器（13），所述气嘴（1）采用螺纹与带螺纹端盖气孔进行连接紧固，在气嘴（1）与端盖（3）接触处安装气嘴密封圈（2）密封，所述端盖（3）与粉腔（6）采用间隙配合并用六角头螺栓（4）紧固，在端盖（3）周向安装端盖密封圈（5），所述平面活塞（7）和所述带球面活塞（10）采用球面接触组成活塞组安装到粉腔（6）内，所述流化器腔（12）则是采用缸筒螺纹与所述粉腔（6）连接紧固，流化器腔密封圈（11）安装在缸筒螺纹外侧，所述流化器（13）安装在粉腔（6）的远离端盖（3）的一侧。

2.根据权利要求1所述的自适应柔性活塞粉末输送装置，其特征在于：所述平面活塞（7）和带球面活塞（10）按照从端盖（3）由近到远的顺序依次排放一个平面活塞和三个带球面活塞，组成活塞组安装到粉腔（6）内，其中各个活塞之间采用滚珠（8）定位，每个活塞周向安装O型橡胶密封圈（9）。

3.根据权利要求1或2所述的自适应柔性活塞粉末输送装置，其特征在于：所述流化器腔（12）采用收敛型，在流化器腔（12）收敛段凸台处加工带螺纹的流化器腔气孔，流化器（13）收敛段处呈周向分布流化器进气孔，每列分布数个流化器进气孔。

Images