一種穩流型多級流量調節裝置的制造方法
【專利摘要】一種穩流型多級流量調節裝置，它包括殼體、啟動螺釘、齒套、齒輪軸、主級套筒、初級套筒、主級窗口、初級窗口、初級控制口、初級彈簧、滑閥、調節彈簧、主級控制口、阻尼孔、可調節流孔。起動狀態下，起動流量全部通過啟動螺釘處流通；轉初級時，給初級口供應控制壓力，初級套筒左移，形成初級流量；主級時，給主級口供應控制壓力，主級套筒左移，形成主級流量。在主級狀態下，通過調節齒套的位置，改變主級窗口的流通面積，從而改變其流量，進而實現了起動、初級、主級三級大范圍高壓流量調節。通過獨立設置主級套筒與初級套筒，保證轉初級與轉主級相互不關聯，進而確保轉級過程獨立且不干涉。
【專利說明】
一種穩流型多級流量調節裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種穩流型多級流量調節裝置，特別是一種起動、初級、主級三級精確調節和穩定流量的調節裝置。
【背景技術】
[0002]液體火箭發動機中采用帶有穩流型多級流量調節裝置的目的是提高調節過程的精度和保持工況，并且還可以改善推力調節特性。不采用調節裝置的發動機調節精度和工況參數保持的精度較低。根據已有估計，對于現代液體火箭發動機來說，參數的偏差可能達到± (7%?15% )，甚至更高。為解決發動機起動控制、轉初級控制、轉主級控制、推力穩定和調節等關鍵技術，開展了一種穩流型多級流量調節裝置。發動機系統采用流量調節裝置能夠使得調節精度和工況保持的精度提高至± (1.5%?3% )，并且可以放寬其他組件的加工要求，發動機制造成本降低;另外，采用流量調節器可以控制發動機的轉級速度和參數偏差，實現分級起動，控制熱載荷和機械載荷的沖擊量級。中國實用新型專利公開文件ZL200710300737.5公開了一種穩流型流量調節器，該流量調節器設置流量調節裝置、轉級裝置和流量穩定裝置，解決了流量精度高、調節范圍寬、流量穩定的技術問題。該流量調節器具備起動、主級兩級轉級功能，無法滿足發動機起動、初級、主級三級工況調節功能要求，進而導致發動機起動速率大、熱載荷和機械載荷沖擊大的問題，且沒有提供流量調節裝置的實現結構。
【發明內容】
[0003]為解決現有流量調節裝置無法實現三級流量調節的技術問題，本實用新型提供一種起動、初級、主級三級精確調節和穩定流量的調節裝置。
[0004]本實用新型所提供的穩流型多級流量調節裝置，包括外殼1A，其特殊之處在于:還包括設置在外殼IA內的內導向筒1B、設置在內導向筒內的芯軸1C，所述內導向筒的左端與外殼IA連接，所述內導向筒IB靠右端設置有連接環21，所述內導向筒IB通過連接環21與芯軸IC連接，所述芯軸IC的左端與外殼IA左端端蓋連接，從外殼IA左端端蓋朝向芯軸IC設置有流體出口B，流體出口B的周向側壁設置有多個流體過孔22流體過孔，
[0005]所述外殼IA的右端設置有流體入口A，靠近流體入口 A處的外殼IA壁上設置有啟動螺釘2，所述內導向筒IB正對啟動螺釘2處設置有與啟動螺釘2相適配的螺釘孔23;
[0006]所述多級流量調節裝置還包括主級窗口7、主級套筒5、初級套筒6、初級窗口、定位環24及初級彈簧10，
[0007]所述定位環24沿內導向筒IB的內側向內設置且位于連接環21的左側，所述主級窗口設置在內導向筒IB上且位于定位環24的左側，
[0008]所述主級套筒5包括主級套筒主體51及主級套筒外筒52，所述主級套筒主體51包括圓柱形套筒511及在圓柱形套筒兩端沿圓柱形套筒外壁向外徑向延伸的左端蓋512和右端蓋513，所述主級套筒主體51套裝于芯軸IC上，主級套筒主體51的左端蓋512軸向設置有主級過孔25，所述主級套筒外筒52設置于主級套筒主體左端蓋512的外側與內導向筒IB周向接觸，所述初級窗口 7設置在主級套筒外筒52的筒壁上;所述主級套筒主體51的右端蓋513靠近連接環21且與內導向筒IB周向接觸，主級套筒右端蓋513與連接環21之間形成主級控制腔12;
[0009]所述初級套筒6包括初級套筒主體61及初級套筒外筒62，所述初級套筒主體套裝于主級套筒主體上，初級套筒主體左端蓋63位于主級套筒左端與定位環之間，初級套筒主體左端蓋63軸向設置有初級過孔26，初級套筒主體右端蓋64靠近主級套筒主體的右端蓋513并與內導向筒IB的內壁接觸，所述初級套筒外筒62設置于初級套筒主體左端蓋63且初級套筒6的外壁與主級套筒外筒62的內壁接觸，所述初級窗口 8設置在初級套筒外筒62的筒壁上;初級套筒主體右端蓋64與主級套筒的右端蓋513之間形成初級控制腔16;
[0010]所述初級彈簧10位于定位環24與初級套筒主體右端蓋63之間；彈簧處于初始狀態時，初級窗口 8與主級窗口 7對準，初級套筒外筒62遮擋住初級窗口 8;
[0011 ] 所述穩流型多級流量調節裝置還包括初級控制口 9和主級控制口 17，所述初級控制口 9穿過外殼1A、內導向筒IB通向初級控制腔16;所述主級控制口 17穿過外殼1A、內導向筒IB通向主級控制腔12;
[0012]當向初級控制腔16通入控制氣體時，初級套筒6左移，初級彈簧10受到壓縮，初級套筒外筒62離開初級窗口 8，初級窗口 8打開，形成初級流量，
[0013]當向主級控制腔12通入控制氣體時，主級套筒5左移，初級套筒外筒62離開初級窗口 8，主級窗口 8打開，形成主級流量；
[0014]以上為本實用新型的基本結構，基于該基本結構，本實用新型還可以做出以下優化限定:
[0015]上述穩流型多級流量調節裝置還包括齒套3、齒輪軸4及馬達11，所述齒套設置于內導向筒IB的外側，所述齒輪軸在馬達11的作用下使齒套3調節主級窗口 7的開口大小。在主級工況下，如果需進一步對流量進行調節，可以通過齒套3改變主級窗口 7的流通面積，進而改變流量。
[0016]進一步的，本實用新型的穩流型多級流量調節裝置還包括穩流裝置，所述穩流裝置包括滑閥13、調節彈簧14，所述芯軸IC沿軸向開設有臺階型盲孔27，所述臺階型盲孔包括通孔271及盲孔272，所述通孔271由芯軸IC左端開設直至連接環21底部，所述盲孔272的孔壁設置有阻尼孔18，所述滑閥13的左端位于阻尼孔18的右端，所述滑閥13的外壁與內導向筒IB的內壁密封接觸，所述滑閥13的右端位于流體過孔22的左端，所述彈簧位于滑閥13與芯軸IC之間，所述調節彈簧的左端與滑閥13接觸，所述調節彈簧的右端與芯軸IC接觸，所述滑閥13壁上設置有可調節流孔19。
[0017]該穩流部件的結構設計上的優點是:流體過孔為三角形，滑閥的穩態液動力隨滑閥位移的增加而減小，流量穩定性好;穩流部件結構緊湊，且具有自反饋功能，能夠實現寬范圍流量波動條件下的流量穩定;通過優化滑閥與芯軸之間的配合間隙、公差以及零件表面質量，實現高精度調節(小于±1.2%)。
[0018]本實用新型與現有技術相比的優點在于:
[0019]I)具有三級工況調節功能。通過設置啟動螺釘、初級套筒及主級套筒實現了起動、初級、主級三級流量調節功能;主級套筒與初級套筒獨立設置，進而確保轉級過程獨立且不干涉。
[0020]2)結構緊湊，布局巧妙。主級套筒與初級套筒通過采用嵌套式結構，結構緊湊;通過巧妙布局轉級機構、穩流機構與轉級作動機構，實現了小型化設計。
[0021]3)本實用新型的流體過孔為三角形，滑閥的穩態液動力隨滑閥位移的增加而減小，流體過孔也可選擇為圓形。
[0022]4)起動流量可調。通過調節啟動螺釘的旋合高度，可以實現起動流量的調節，產品的工作適用范圍寬。
[0023]5)具有穩流功能。通過設置穩流裝置，可以保證在各種工況下流量的穩定。
[0024]6)調節精度高。主級窗口及初級窗口為矩形，流體過孔為三角形，實現特定流量特性設計;通過優化滑閥與芯軸之間的配合間隙、公差以及零件表面質量，保證在起動、初級和主級狀態下調節精度均高于±1.2%，
[0025]7)調節范圍寬。在主級工況下，通過設置齒套可對流量進行連續調節，實現發動機推力在50%?110%范圍內變化，
【附圖說明】
[0026]圖1是本實用新型的穩流型多級流量調節裝置起動工況結構示意圖；
[0027]圖2是本實用新型的穩流型多級流量調節裝置初級工況結構示意圖；
[0028]圖3是本實用新型的穩流型多級流量調節裝置主級工況結構示意圖；
[0029]圖4是本實用新型的穩流型多級流量調節裝置外殼結構示意圖。
[0030]其中，IA-外殼、IB-內導向筒、IC-芯軸、2-啟動螺釘、3-齒套、4-齒輪軸、5-主級套筒、51-主級套筒主體、52-主級套筒外筒、511-圓柱形套筒、512-左端蓋、513-右端蓋、6-初級套筒、61-初級套筒主體、62-初級套筒外筒、63-初級套筒主體左端蓋、64-初級套筒主體右端蓋、7-主級窗口、8_初級窗口、9_初級控制口、10-初級彈簧、11-驅動裝置、12-主級控制腔、13-滑閥、14-調節彈簧、15-流體入口、16-初級控制腔、17-主級控制口、18-阻尼孔、19-可調節流孔、20-流體出口、21-連接環、22-流體過孔、23-螺釘孔、24-定位環、25-主級過孔、26-初級過孔、27-臺階型盲孔、271 -通孔、272-盲孔。
【具體實施方式】
[0031]以下結合附圖對本實用新型的一個優選實施例進行詳細說明。
[0032]圖1所示為本實用新型的穩流型多級流量調節裝置結構，它包括外殼1A、內導向筒1B、芯軸1C，啟動螺釘2、齒套3、齒輪軸4、主級套筒5、初級套筒6、主級窗口 7、初級窗口 8、定位環24、初級彈簧10、主級控制腔12、滑閥13、調節彈簧14、流體入口 15、初級控制腔16、阻尼孔18、可調節流孔19、流體出口 20、初級控制口 9、驅動裝置11、主級控制口 17。
[0033]內導向筒IB位于外殼IA內，芯軸IC設置在內導向筒內，內導向筒的左端與外殼IA連接，內導向筒IB靠右端設置有連接環21，內導向筒IB通過連接環21與芯軸IC連接，芯軸IC的左端與外殼IA左端端蓋連接，從外殼IA左端端蓋朝向芯軸IC設置有流體出口B，流體出口B的周向側壁設置有多個流體過孔22流體過孔;外殼IA的右端設置有流體入口A，啟動螺釘2設置在靠近流體入口 A處的外殼IA壁上，內導向筒IB正對啟動螺釘2處設置有與啟動螺釘2相適配的螺釘孔23;定位環24沿內導向筒IB的內側向內設置且位于連接環21的左側，主級窗口設置在內導向筒IB上且位于定位環24的左側;主級套筒5包括主級套筒主體51及主級套筒外筒52，主級套筒主體51包括圓柱形套筒511及在圓柱形套筒兩端沿圓柱形套筒外壁向外徑向延伸的左端蓋512和右端蓋513，主級套筒主體51套裝于芯軸IC上，主級套筒主體51的左端蓋512軸向設置有主級過孔25，主級套筒外筒52設置于主級套筒主體左端蓋512的外側與內導向筒IB周向接觸，初級窗口 7設置在主級套筒外筒52的筒壁上;主級套筒主體51的右端蓋513靠近連接環21且與內導向筒IB周向接觸，主級套筒右端蓋513與連接環21之間形成主級控制腔12;初級套筒6包括初級套筒主體61及初級套筒外筒62，初級套筒主體套裝于主級套筒主體上，初級套筒主體左端蓋63位于主級套筒左端與定位環之間，初級套筒主體左端蓋63軸向設置有初級過孔26，初級套筒主體右端蓋64靠近主級套筒主體的右端蓋513并與內導向筒IB的內壁接觸，初級套筒外筒62設置于初級套筒主體左端蓋63且初級套筒6的外壁與主級套筒外筒62的內壁接觸，初級窗口 8設置在初級套筒外筒62的筒壁上;初級套筒主體右端蓋64與主級套筒的右端蓋513之間形成初級控制腔16;初級彈簧10位于定位環24與初級套筒主體右端蓋63之間；彈簧處于初始狀態時，初級窗口 8與主級窗口 7對準，初級套筒外筒62遮擋住初級窗口8;初級控制口9穿過外殼1A、內導向筒IB通向初級控制腔16;主級控制口 17穿過外殼1A、內導向筒IB通向主級控制腔12;當向初級控制腔16通入控制氣體時，初級套筒6左移，初級彈簧10受到壓縮，初級套筒外筒62離開初級窗口8，初級窗口 8打開，形成初級流量，當向主級控制腔12通入控制氣體時，主級套筒5左移，初級套筒外筒62離開初級窗口 8，主級窗口 8打開，形成主級流量。
[0034]齒套3設置于內導向筒31B的外側，齒輪軸4在馬達11的作用下使齒套3調節主級窗口 7的流通面積，進而實現流量調節。
[0035]滑閥13通過感受流體入口和流體出口的介質作用力并與調節彈簧14彈簧力比較，調整可調節流孔19節流面積，使流體入口和流體出口前后壓差基本保持為常數，進而維持流量穩定。
[0036]起動狀態下，起動流量全部通過啟動螺釘2處流通，起動工況流量由調節啟動螺釘2打開的通道的面積來保證;轉初級時，給初級控制口 9供應控制壓力，初級套筒6左移，形成初級流量;主級時，給主級控制口 17供應控制壓力，主級套筒5左移，形成主級流量，進而實現了起動、初級、主級三級流量調節。
[0037]本領域技術人員可以根據不同的設計要求和設計參數在不偏離權利要求所界定的結構的情況下進行各種增補、改進和更換，因此，本實用新型是廣泛的。
【主權項】
1.穩流型多級流量調節裝置，包括外殼(ΙΑ)，其特征在于:還包括設置在外殼(IA)內的內導向筒(1Β)、設置在內導向筒內的芯軸(1C);所述內導向筒(IB)的左端與外殼(IA)連接，所述內導向筒(IB)靠右端設置有連接環(21)，所述內導向筒(IB)通過連接環(21)與芯軸(IC)連接，所述芯軸(IC)的右端與外殼(IA)右端端蓋連接，從外殼(IA)右端端蓋朝向芯軸(IC)設置有流體出口(B)，流體出口(B)的周向側壁設置有多個流體過孔(22)， 所述外殼(IA)的右端設置有流體入口(A)，靠近流體入口(A)處的外殼(IA)壁上設置有啟動螺釘(2)，所述內導向筒(IB)正對啟動螺釘(2)處設置有與啟動螺釘(2)相適配的螺釘孔(23); 所述多級流量調節裝置還包括主級窗口(7)、主級套筒(5)、初級套筒(6)、初級窗口(8)、定位環(24)及初級彈簧(10)， 所述定位環(24)沿內導向筒(IB)的內側向內設置且位于連接環(21)的左側，所述主級窗口(7)設置在內導向筒(IB)上且位于定位環(24)的左側， 所述主級套筒(5)包括主級套筒主體(51)及主級套筒外筒(52)，所述主級套筒主體(51)包括圓柱形套筒(511)及在圓柱形套筒兩端沿圓柱形套筒外壁向外徑向延伸的左端蓋(512)和右端蓋(513)，所述主級套筒主體(51)套裝于芯軸(IC)上，主級套筒主體(51)的左端蓋(512)軸向設置有主級過孔(25)，所述主級套筒外筒(52)設置于主級套筒主體左端蓋(512)的外側與內導向筒(1Β)周向接觸，所述初級窗口(8)設置在主級套筒外筒(52)的筒壁上;所述主級套筒主體(51)的右端蓋(513)靠近連接環(21)且與內導向筒(IB)周向接觸，主級套筒右端蓋(513)與連接環(21)之間形成主級控制腔(12); 所述初級套筒(6)包括初級套筒主體(61)及初級套筒外筒(62)，所述初級套筒主體(61)套裝于主級套筒主體上，初級套筒主體左端蓋(63)位于主級套筒左端與定位環之間，初級套筒主體左端蓋(63)軸向設置有初級過孔(26)，初級套筒主體右端蓋(64)靠近主級套筒主體的右端蓋(513)并與內導向筒(IB)的內壁接觸，所述初級套筒外筒(62)設置于初級套筒主體左端蓋(63)，初級套筒(6)的外壁與主級套筒外筒(62)的內壁接觸;初級套筒主體右端蓋(64)與主級套筒的右端蓋(513)之間形成初級控制腔(16); 所述初級彈簧(10)位于定位環(24)與初級套筒主體右端蓋(64)之間；彈簧處于初始狀態時，初級窗口(8)與主級窗口(7)對準，初級套筒外筒(62)遮擋住初級窗口(8); 所述穩流型多級流量調節裝置還包括初級控制口(9)和主級控制口(17)，所述初級控制口(9)穿過外殼(IA)、內導向筒(IB)通向初級控制腔(16);所述主級控制口(17)穿過外殼(IA)、內導向筒(IB)通向主級控制腔(12); 當向初級控制腔(I6)通入控制氣體時，初級套筒(6)左移，初級彈簧(1)壓縮，初級套筒外筒(62)離開初級窗口(8)，初級窗口(8)打開，形成初級流量， 當向主級控制腔(12)通入控制氣體時，主級套筒(5)左移，主級套筒外筒(52)離開主級窗口(7)，主級窗口(7)打開，形成主級流量。2.根據權利要求1所述的穩流型多級流量調節裝置，其特征在于:所述穩流型多級流量調節裝置還包括齒套(3)、齒輪軸(4)及馬達(11)，所述齒套(3)設置于內導向筒(IB)的外側，所述齒輪軸(4)在馬達(11)的作用下使齒套(3)調節主級窗口(7)的流通面積，進而實現流量調節。3.根據權利要求1或2所述的穩流型多級流量調節裝置，其特征在于:所述穩流型多級流量調節裝置還包括滑閥(13)、調節彈簧(14)，所述芯軸(IC)沿軸向開設有臺階型盲孔(27)，所述臺階型盲孔包括通孔(271)及盲孔(272)，所述通孔(271)由芯軸(IC)左端開設直至連接環(21)底部，所述盲孔(272)的孔壁設置有阻尼孔(18)，所述滑閥(13)的左端位于阻尼孔(18)的右端，所述滑閥(13)的外壁與內導向筒(IB)的內壁密封接觸，所述滑閥(13)的右端位于流體過孔(22)的左端，所述調節彈簧(14)位于滑閥(13)與芯軸(IC)之間，所述調節彈簧(14)的左端與滑閥(13)接觸，所述調節彈簧(14)的右端與芯軸(IC)接觸，所述滑閥(13)壁上設置有可調節流孔(19)。4.根據權利要求3所述的穩流型多級流量調節裝置，其特征在于:主級窗口(7)及初級窗口(8)為矩形結構，流體過孔(22)為三角形結構。
【文檔編號】G05D7/03GK205450799SQ201521031340
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月10日
【發明人】程亞威, 李小明, 王昕 , 王志永, 謝寧, 馮軍華, 雷恒
【申請人】西安航天動力研究所