一种自沉积集成式热燃气两相分离流量调节阀制造技术

本发明专利技术提供了一种自沉积集成式热燃气两相流分离流量调节阀，调节阀内壁为防热冲蚀层；喷管内壁为防热层和防冲蚀层，防冲蚀层一端伸入调节阀壳体内，内壁形成喷管收敛段，外壁与调节阀的防热冲蚀层之间形成旋流腔体，旋流腔体底部形成沉积槽；防冲蚀层另一端连接防热层并与防热层形成喷管扩张段，阀杆一端为圆锥结构，伸入喷管收敛段并在驱动装置作用下轴向运动，调节喷管收敛段的气道横截面大小；调节阀壳体侧壁沿切向开有燃气通道，燃气通道内壁的防热内衬连接调节阀的防热冲蚀层，且燃气通道的开口与阀杆之间间隔有壳体的防冲蚀层。本发明专利技术结构简单，保证了阀杆端流量调节的精度，提高了热燃气阀门运行的可靠性，提高了空间利用率。间利用率。间利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种自沉积集成式热燃气两相分离流量调节阀


[0001]本专利技术属于先进制造
，主要涉及航空、航天的高温强冲刷两相工质流量调节阀。

技术介绍

[0002]随着火箭推进技术的发展，固体火箭发动机以其结构简单、维护简单、可靠性高、贮存时间长与高机动性等优势逐渐成为各类战术、战略导弹动力装置的主要选择。
[0003]高比冲铝粉复合推进剂成为目前固体火箭发动机的主要推进工质，但其燃烧产物中存在有大量的凝相颗粒，铝粉固体颗粒在高温高压燃气的卷积下对喷管内型面产生严重的热力侵蚀与气动剥蚀，破坏了喷管内型面，部分铝粉粘附至阀芯与喷管内壁面，导致阀门密封副失效并影响到流量调节的稳定性，从而降低固体火箭姿轨控动力系统的准确性与稳定性。目前现有技术中，通常选取燃温较低无颗粒的低温推进剂来降低内喷管烧蚀与冲刷，同时采用高强度材料被动抵抗高温大流量热燃气的冲蚀，但依旧会造成内型面的破坏导致喷管效率低下。
[0004]目前针对热燃气的气固两相流分离器一般均为独立的分离装置，且其体积与占用空间较大，同时还需要考虑分离装置内壁面受高温高压热燃气的冲刷与烧蚀，可靠性不足，因此无法适用于需要轻质量、小型化的固体动力系统中。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术中姿轨控燃气调节阀内型面与针栓抗冲刷能力差、喉道粒子冲刷堵塞、工作可靠性差、密封性差、燃气流量调节能力差等不足，本专利技术提供一种自沉积集成式热燃气两相流分离流量调节阀，实现姿轨控燃流量调节阀工作精确可靠、耐冲刷、高精度调节、密封性能好、防堵塞等功能。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自沉积集成式热燃气两相流分离流量调节阀，包括调节阀、燃气通道、喷管和驱动装置。
[0007]所述调节阀的壳体为一端开口一端封闭的中控柱体，开口端固连喷管，壳体内壁为防热冲蚀层；所述喷管的壳体为两端开口的中空柱体，内壁为防热层和防冲蚀层，所述的防冲蚀层一端伸入调节阀壳体内，内壁形成喷管收敛段，外壁与调节阀的防热冲蚀层之间形成旋流腔体，旋流腔体底部形成沉积槽；防冲蚀层另一端连接防热层并与防热层形成喷管扩张段，所述的阀杆一端为圆锥结构，伸入喷管收敛段并在驱动装置作用下轴向运动，调节喷管收敛段的气道横截面大小；所述的调节阀壳体侧壁沿切向开有燃气通道，燃气通道内壁的防热内衬连接调节阀的防热冲蚀层，且燃气通道的开口与阀杆之间间隔有壳体的防冲蚀层。
[0008]所述燃气通道的防热内衬与调节阀的防热冲蚀层连接处在远离阀杆一侧相切，确保燃气平顺进入旋流腔体内。
[0009]所述的的燃气通道与旋流腔体具有相同的流道横截面。
[0010]所述燃气通道的流向轴线与调节阀中心线的法向垂直距离为所述t
e
为喷管出口喉道直径，d
p
为阀杆外径。
[0011]所述喷管收敛段的进气口横截面面积
[0012]所述燃气通道内的横截面积所述t1表示1mm。
[0013]所述的调节阀壳体和喷管壳体均采用金属材质，内防热采用环形石墨圈密封，防止热燃气泄漏至金属内壁。
[0014]所述的阀杆包括耐冲刷段防热杆与传动力矩杆，耐冲刷段防热杆位于调节阀内，通过传动力矩杆连接驱动装置。
[0015]本专利技术的有益效果是：
[0016]1)本专利技术在内防热旋流耐冲蚀腔体内设计贴壁切向进口，使得高温热燃气由阀体侧方向进入阀内，流道截面圆相切于阀杆外缘端，避免了高温热燃气对阀杆的直接冲刷，较好地保留了阀杆外型面的线性完整性，保证了阀杆端流量调节的精度。
[0017]2)本专利技术在内防热旋流耐冲蚀腔体底部外侧设计有旋流沉积槽，含有颗粒的推进剂形成的高温热燃气由侧向流道进入阀体内，沿内壁面绕阀杆高速旋流，基于离心力将固相颗粒甩附至壁面并随气流以及重力作用掉落至外侧沉积槽内，分离气固两相流，保留气体介质流经喷管段喉道，极大地减弱了凝相、固体颗粒对喉道的冲刷，较好地保持了喷管气动内型面，提高了燃气阀流量调节的精度；同时沉积槽可以沉积过滤大量的凝相固体颗粒，使得过喉道燃气中固相颗粒减少，大大地降低了喉道堵塞的可能性，提高了热燃气阀门运行的可靠性。
[0018]3)本专利技术将气固两相旋流分离装置与高温燃气阀进行了高度集成，将喷管收敛段潜入阀体内腔，将喷管收敛段外侧作为沉积槽，阀杆作为旋流轴心，降低了空间尺寸，提高了空间利用率。
[0019]4)本专利技术结构简单，阀杆运动为直行程式线性调节，同时旋流沉积槽可保护阀杆不受侧向介质负载，保证了阀杆直线运行的可靠性。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的径向剖视图；
[0021]图2为本专利技术的轴向剖视图；
[0022]图中，1
‑
喷管扩张段，2
‑
喷管防热层，3
‑
喷管金属外壳，4
‑
喷管防冲蚀层，5
‑
阀体旋流腔沉积槽，6
‑
燃气流量调节阀金属壳体旋流腔防热冲蚀层，7
‑
燃气流量调节阀金属壳体，8
‑
阀杆，9
‑
驱动装置，10
‑
燃气流量调节阀金属壳体防热内衬通道，11
‑
防热旋流耐冲蚀腔体燃气通道。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明，本专利技术包括但不仅限于下述实施
例。
[0024]本专利技术提供一种自沉积集成式热燃气两相流分离流量调节阀，包括调节阀旋流气固两相分离腔体、阀杆、喷管、沉积槽、流量调节驱动装置等。
[0025]所述调节阀旋流腔体包括燃气流量调节阀金属壳体、内防热旋流耐冲蚀腔体，其中燃气流量调节阀金属壳体分为防热内衬通道与金属腔体，内防热旋流耐冲蚀腔体分为旋流腔体与燃气通道。
[0026]所述阀杆包括耐冲刷段防热杆与传动力矩杆；
[0027]所述喷管包括喷管壳体、喷管防热层与喉道冲刷层，喷管防热层与喉道冲刷层形成喷管内气动型面；
[0028]所述燃气流量调节阀金属壳体为第一固定部，第一固定部与内防热旋流耐冲蚀腔体、管路防热内衬相连；
[0029]优选的，内防热旋流耐冲蚀腔体为环形腔结构，材料为耐高温冲蚀复合材料，且在内侧壁相切处开一燃气通道孔。
[0030]优选的，内防热旋流耐冲蚀腔体中的燃气通道与防热内衬通道相连且具有相同流道横截面，热燃气介质通过防热内衬通道进入阀内腔。
[0031]优选的，热燃气流量调节阀金属外壳体防热内衬通道与阀体连接位置偏心于阀体轴向段法向中心线，其热燃气流量调节阀旋流腔金属外壳防热内衬通道和燃气通道与外侧型面相切，流道流向轴线与阀体轴向中心线法向垂直距离为
[0032][0033]所述t
e
为集成式燃气流量调节阀喷管出口喉道直径。
[0034]所述d
p
为阀杆外径。
[0035]所述第二固定部与第一固定部连接，第一固定部中内防热旋流耐冲刷腔与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自沉积集成式热燃气两相流分离流量调节阀，包括调节阀、燃气通道、喷管和驱动装置，其特征在于，所述调节阀的壳体为一端开口一端封闭的中控柱体，开口端固连喷管，壳体内壁为防热冲蚀层；所述喷管的壳体为两端开口的中空柱体，内壁为防热层和防冲蚀层，所述的防冲蚀层一端伸入调节阀壳体内，内壁形成喷管收敛段，外壁与调节阀的防热冲蚀层之间形成旋流腔体，旋流腔体底部形成沉积槽；防冲蚀层另一端连接防热层并与防热层形成喷管扩张段，所述的阀杆一端为圆锥结构，伸入喷管收敛段并在驱动装置作用下轴向运动，调节喷管收敛段的气道横截面大小；所述的调节阀壳体侧壁沿切向开有燃气通道，燃气通道内壁的防热内衬连接调节阀的防热冲蚀层，且燃气通道的开口与阀杆之间间隔有壳体的防冲蚀层。2.根据权利要求1所述的自沉积集成式热燃气两相流分离流量调节阀，其特征在于，所述燃气通道的防热内衬与调节阀的防热冲蚀层连接处在远离阀杆一侧相切，确保燃气平顺进入旋流腔体内。3.根据权利要求1所述的自沉积集成式热燃气两相流分离流量调...

【专利技术属性】
技术研发人员：康云星，王亚东，武冠杰，李卓，田明，游艳峰，刘喆，
申请(专利权)人：西安长峰机电研究所，
类型：发明
国别省市：