粉末燃料供料系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种粉末燃料供料系统及方法，系统包括：粉箱；气源供气装置，气源供气装置位于粉箱的进料口处，用于向粉箱内充入气体；活塞，活塞设于粉箱内，活塞的外壁与粉箱的内壁之间有间隙，以使气源供气装置充入的气体通过间隙进入粉箱内，驱动粉箱内的粉末从粉箱的出料口出料。本发明专利技术减小了活塞与粉箱壁面间的摩擦力，提升了粉末供料的可靠性和稳定性。提升了粉末供料的可靠性和稳定性。提升了粉末供料的可靠性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
粉末燃料供料系统及方法


[0001]本专利技术涉及粉末发动机
，具体涉及一种粉末燃料供料系统及方法。

技术介绍

[0002]随着人类对近地空间的开发和对外太空的探索，航天器的任务越来越多样化，工作环境也越来越复杂，这对航天器的动力系统提出了更高的要求。在此背景下，粉末发动机应运而生，该类发动机以粉末燃料为推进剂，兼具液体发动机和固体发动机的优点，如推力可调、多脉冲启动、发射周期短等，具备巨大的应用潜力，因此受到各国研究者的青睐。
[0003]粉末燃料供料系统作为粉末发动机的核心部件，不仅要求其具备优异的粉末输运性能，还要考虑系统的集成化和轻量化。因此，其设计一直是粉末发动机发展中的重点与难点。现有的粉末供料系统多采用活塞驱动、流化气夹带的输送方法，即在粉箱尾部增设一个活塞以推动粉末向前，流化气从粉箱前部引入，粉末在活塞推力和气体夹带的双重作用下以气固两相流的形式排出粉箱。这一粉末供料系统最大的问题是可靠性低，由于活塞与粉箱采用强密封结构，活塞边缘与粉箱壁面间具有较强摩擦作用，因此存在系统阻力大、活塞易卡顿等潜在问题，对粉末的连续供给提出了挑战。另一方面，流化气夹带形式要求在粉箱前端引入流化气促流，该股气流与粉末的相互作用会导致出口附近出现强烈的气体湍动和粉末波动，影响粉末供给的稳定性。因此，亟需对现有的粉末燃料供料模式进行创新，专利技术更加高效的供料系统及方法，以提升粉末供给性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中粉末供料系统活塞阻力大导致供料不连续的缺陷，提供一种粉末燃料供料系统及方法。
[0005]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0006]第一方面，提供一种粉末燃料供料系统，系统包括：
[0007]粉箱；
[0008]气源供气装置，所述气源供气装置位于所述粉箱的进料口处，用于向所述粉箱内充入气体；
[0009]活塞，所述活塞设于所述粉箱内，所述活塞的外壁与所述粉箱的内壁之间有间隙，以使所述气源供气装置充入的气体通过所述间隙进入所述粉箱内，驱动所述粉箱内的粉末从所述粉箱的出料口出料。
[0010]可选地，所述活塞的外壁有凸起。
[0011]可选地，所述活塞的厚度满足以下条件：其中，h为所述活塞的厚度，D为所述粉箱的直径，d为所述活塞的直径，且所述活塞的直径小于所述粉箱的直径。
[0012]可选地，所述活塞的内部中空。
[0013]可选地，所述粉箱包括锥形的出料组件，所述出料组件上设有出料口。
[0014]可选地，所述系统还包括电磁阀、压力检测模块和处理器；
[0015]电磁阀，所述电磁阀连通所述粉箱的出料口，所述电磁阀还与所述处理器连接；
[0016]压力检测模块，所述压力检测模块设于所述粉箱内且与所述处理器连接，用于检测所述粉箱内的压力；
[0017]处理器，用于在所述粉箱内的压力达到目标压力后，控制所述电磁阀打开所述粉箱的出料口，以使所述粉末从所述粉箱的出料口出料。
[0018]可选地，所述气源供气装置包括管道以及设于所述管道上的流量计；
[0019]所述管道的一端用于输入外接供气设备，另一端与所述粉箱的进料口连接；
[0020]所述流量计用于测量所述管道内的气体流量；
[0021]所述处理器还与所述流量计电连接，以使所述供气设备注入所述粉箱的气体流量达到目标流量。
[0022]可选地，所述系统还包括摄像机，所述摄像机与所述处理器连接，用于获取所述粉箱的出料口的图像。
[0023]第二方面，提供一种粉末燃料供料方法，应用于第一方面所述的粉末燃料供料系统，方法包括：
[0024]向填充有粉末的粉箱的进料口充入气体，以使所述气体从所述活塞与所述粉箱的间隙进入所述粉箱的同时驱动所述活塞向所述粉箱的出料口运动，以驱动所述粉箱内的粉末从所述粉箱的出料口出料。
[0025]可选地，所述系统还包括称重模块，位于所述粉箱的出料口的下方，用于称取所述粉箱出料的粉末质量，所述方法还包括：
[0026]当所述粉箱内的压力达到目标压力时，获取所述粉箱的出料口出料的粉末质量。
[0027]在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本专利技术各较佳实例。
[0028]本专利技术的积极进步效果在于：通过活塞与粉箱壁面的间隙，减小供料系统供料时的摩擦力，使活塞不易卡顿，提升粉末供料的可靠性和稳定性。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例提供的一种粉末燃料供料系统的结构示意图；
[0030]图2为本专利技术实施例提供的一种粉末燃料供料系统的气源供气装置充入气体的示意图；
[0031]图3为本专利技术实施例提供的一种粉末燃料供料方法的气体流量和粉箱内的压力的对应关系示意图；
[0032]图4为本专利技术实施例提供的一种使用新型透气活塞的粉末供料系统与使用传统密封活塞的粉末供料系统的粉末供料流量对比图；
[0033]图5为本专利技术实施例提供的一种使用新型透气活塞的粉末供料系统与使用传统密封活塞的粉末供料系统的相对固体浓度时间序列曲线图；
[0034]图6为本专利技术实施例提供的一种使用新型透气活塞的粉末供料系统与使用传统密封活塞的粉末供料系统的相对标准偏差折线图。
具体实施方式
[0035]下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。
[0036]图1为本专利技术实施例提供的一种粉末燃料供料系统的结构示意图，该粉末燃料供料系统包括粉箱14、气源供气装置11和活塞13；气源供气装置11位于粉箱14的进料口处，与粉箱14通过管道110连接，用于从粉箱的进料口(也即粉箱的尾部)向粉箱14内充入气体，活塞13设于粉箱14内，且活塞13的外壁与粉箱14的内壁之间有间隙，以使气源供气装置11充入的气体通过间隙进入粉箱14内并驱动粉箱14内的粉末从粉箱14的粉箱的出料口出料。
[0037]活塞与粉箱之间有间隙，可称之为新型透气活塞。以往的传统密封活塞采用强密封结构，活塞的边缘与粉箱壁面之间具有较强的摩擦力，存在阻力大、活塞易卡顿等问题，影响粉末供料的连续性。而本专利技术实施例提出透气活塞新概念，利用新型透气活塞代替传统的密封活塞，减小活塞与粉箱壁面之间的摩擦阻力，减小供料系统供料时的摩擦力，突破了活塞易卡顿的难题，提高粉末供料的连续性。
[0038]且本专利技术实施例中，气源供气装置11充入的气体可以通过活塞与粉箱壁面的间隙进入粉箱14内以使气体与粉末作用，采用该气体充压的方式，强化了粉箱内的气固作用效果，提升了粉末供料流速，从而无需在粉箱的出料口(也即粉箱前端)设置用于在粉箱前端引入流化气促流的供气支路，即可实现提升粉末供料流速的效果，简化了供气支路，使粉末燃料供料系统更加轻质化；进一步地，由于无需在粉箱前端引入流化气促流，从而可以避免该股气流与粉末的相互作用导致出口附近出现强烈的气体湍动和粉末波动，进而可以提高粉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粉末燃料供料系统，其特征在于，所述系统包括：粉箱；气源供气装置，所述气源供气装置位于所述粉箱的进料口处，用于向所述粉箱内充入气体；活塞，所述活塞设于所述粉箱内，所述活塞的外壁与所述粉箱的内壁之间有间隙，以使所述气源供气装置充入的气体通过所述间隙进入所述粉箱内，驱动所述粉箱内的粉末从所述粉箱的出料口出料。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述活塞的外壁有凸起。3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述活塞的厚度满足以下条件：其中，h为所述活塞的厚度，D为所述粉箱的直径，d为所述活塞的直径，且所述活塞的直径小于所述粉箱的直径。4.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述活塞的内部中空。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述粉箱包括锥形的出料组件，所述出料组件上设有出料口。6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括电磁阀、压力检测模块和处理器；电磁阀，所述电磁阀连通所述粉箱的出料口，所述电磁阀还与所述处理器连接；压力检测模块，所述压力检测模块设于所述粉箱内且与所述处理器连接，用于检测所述粉箱内的压力；处理器，用于在所述粉箱内的压力达到目标压力后，控制所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆海峰，杨玉新，刘海峰，黄礼铿，郭晓镭，田凌寒，代正华，霍东兴，梁钦锋，许建良，于广锁，王辅臣，王亦飞，陈雪莉，李伟锋，王兴军，郭庆华，赵辉，龚岩，沈中杰，丁路，刘霞，赵丽丽，高云飞，
申请(专利权)人：西安航天动力技术研究所，
类型：发明
国别省市：