一种稳流型多级流量调节装置的制造方法
【专利摘要】一种稳流型多级流量调节装置，它包括壳体、启动螺钉、齿套、齿轮轴、主级套筒、初级套筒、主级窗口、初级窗口、初级控制口、初级弹簧、滑阀、调节弹簧、主级控制口、阻尼孔、可调节流孔。起动状态下，起动流量全部通过启动螺钉处流通；转初级时，给初级口供应控制压力，初级套筒左移，形成初级流量；主级时，给主级口供应控制压力，主级套筒左移，形成主级流量。在主级状态下，通过调节齿套的位置，改变主级窗口的流通面积，从而改变其流量，进而实现了起动、初级、主级三级大范围高压流量调节。通过独立设置主级套筒与初级套筒，保证转初级与转主级相互不关联，进而确保转级过程独立且不干涉。
【专利说明】
一种稳流型多级流量调节装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种稳流型多级流量调节装置，特别是一种起动、初级、主级三级精确调节和稳定流量的调节装置。
【背景技术】
[0002]液体火箭发动机中采用带有稳流型多级流量调节装置的目的是提高调节过程的精度和保持工况，并且还可以改善推力调节特性。不采用调节装置的发动机调节精度和工况参数保持的精度较低。根据已有估计，对于现代液体火箭发动机来说，参数的偏差可能达到± (7%?15% )，甚至更高。为解决发动机起动控制、转初级控制、转主级控制、推力稳定和调节等关键技术，开展了一种稳流型多级流量调节装置。发动机系统采用流量调节装置能够使得调节精度和工况保持的精度提高至± (1.5%?3% )，并且可以放宽其他组件的加工要求，发动机制造成本降低;另外，采用流量调节器可以控制发动机的转级速度和参数偏差，实现分级起动，控制热载荷和机械载荷的冲击量级。中国实用新型专利公开文件ZL200710300737.5公开了一种稳流型流量调节器，该流量调节器设置流量调节装置、转级装置和流量稳定装置，解决了流量精度高、调节范围宽、流量稳定的技术问题。该流量调节器具备起动、主级两级转级功能，无法满足发动机起动、初级、主级三级工况调节功能要求，进而导致发动机起动速率大、热载荷和机械载荷冲击大的问题，且没有提供流量调节装置的实现结构。
【发明内容】
[0003]为解决现有流量调节装置无法实现三级流量调节的技术问题，本实用新型提供一种起动、初级、主级三级精确调节和稳定流量的调节装置。
[0004]本实用新型所提供的稳流型多级流量调节装置，包括外壳1A，其特殊之处在于:还包括设置在外壳IA内的内导向筒1B、设置在内导向筒内的芯轴1C，所述内导向筒的左端与外壳IA连接，所述内导向筒IB靠右端设置有连接环21，所述内导向筒IB通过连接环21与芯轴IC连接，所述芯轴IC的左端与外壳IA左端端盖连接，从外壳IA左端端盖朝向芯轴IC设置有流体出口B，流体出口B的周向侧壁设置有多个流体过孔22流体过孔，
[0005]所述外壳IA的右端设置有流体入口A，靠近流体入口 A处的外壳IA壁上设置有启动螺钉2，所述内导向筒IB正对启动螺钉2处设置有与启动螺钉2相适配的螺钉孔23;
[0006]所述多级流量调节装置还包括主级窗口7、主级套筒5、初级套筒6、初级窗口、定位环24及初级弹簧10，
[0007]所述定位环24沿内导向筒IB的内侧向内设置且位于连接环21的左侧，所述主级窗口设置在内导向筒IB上且位于定位环24的左侧，
[0008]所述主级套筒5包括主级套筒主体51及主级套筒外筒52，所述主级套筒主体51包括圆柱形套筒511及在圆柱形套筒两端沿圆柱形套筒外壁向外径向延伸的左端盖512和右端盖513，所述主级套筒主体51套装于芯轴IC上，主级套筒主体51的左端盖512轴向设置有主级过孔25，所述主级套筒外筒52设置于主级套筒主体左端盖512的外侧与内导向筒IB周向接触，所述初级窗口 7设置在主级套筒外筒52的筒壁上;所述主级套筒主体51的右端盖513靠近连接环21且与内导向筒IB周向接触，主级套筒右端盖513与连接环21之间形成主级控制腔12;
[0009]所述初级套筒6包括初级套筒主体61及初级套筒外筒62，所述初级套筒主体套装于主级套筒主体上，初级套筒主体左端盖63位于主级套筒左端与定位环之间，初级套筒主体左端盖63轴向设置有初级过孔26，初级套筒主体右端盖64靠近主级套筒主体的右端盖513并与内导向筒IB的内壁接触，所述初级套筒外筒62设置于初级套筒主体左端盖63且初级套筒6的外壁与主级套筒外筒62的内壁接触，所述初级窗口 8设置在初级套筒外筒62的筒壁上;初级套筒主体右端盖64与主级套筒的右端盖513之间形成初级控制腔16;
[0010]所述初级弹簧10位于定位环24与初级套筒主体右端盖63之间；弹簧处于初始状态时，初级窗口 8与主级窗口 7对准，初级套筒外筒62遮挡住初级窗口 8;
[0011 ] 所述稳流型多级流量调节装置还包括初级控制口 9和主级控制口 17，所述初级控制口 9穿过外壳1A、内导向筒IB通向初级控制腔16;所述主级控制口 17穿过外壳1A、内导向筒IB通向主级控制腔12;
[0012]当向初级控制腔16通入控制气体时，初级套筒6左移，初级弹簧10受到压缩，初级套筒外筒62离开初级窗口 8，初级窗口 8打开，形成初级流量，
[0013]当向主级控制腔12通入控制气体时，主级套筒5左移，初级套筒外筒62离开初级窗口 8，主级窗口 8打开，形成主级流量；
[0014]以上为本实用新型的基本结构，基于该基本结构，本实用新型还可以做出以下优化限定:
[0015]上述稳流型多级流量调节装置还包括齿套3、齿轮轴4及马达11，所述齿套设置于内导向筒IB的外侧，所述齿轮轴在马达11的作用下使齿套3调节主级窗口 7的开口大小。在主级工况下，如果需进一步对流量进行调节，可以通过齿套3改变主级窗口 7的流通面积，进而改变流量。
[0016]进一步的，本实用新型的稳流型多级流量调节装置还包括稳流装置，所述稳流装置包括滑阀13、调节弹簧14，所述芯轴IC沿轴向开设有台阶型盲孔27，所述台阶型盲孔包括通孔271及盲孔272，所述通孔271由芯轴IC左端开设直至连接环21底部，所述盲孔272的孔壁设置有阻尼孔18，所述滑阀13的左端位于阻尼孔18的右端，所述滑阀13的外壁与内导向筒IB的内壁密封接触，所述滑阀13的右端位于流体过孔22的左端，所述弹簧位于滑阀13与芯轴IC之间，所述调节弹簧的左端与滑阀13接触，所述调节弹簧的右端与芯轴IC接触，所述滑阀13壁上设置有可调节流孔19。
[0017]该稳流部件的结构设计上的优点是:流体过孔为三角形，滑阀的稳态液动力随滑阀位移的增加而减小，流量稳定性好;稳流部件结构紧凑，且具有自反馈功能，能够实现宽范围流量波动条件下的流量稳定;通过优化滑阀与芯轴之间的配合间隙、公差以及零件表面质量，实现高精度调节(小于±1.2%)。
[0018]本实用新型与现有技术相比的优点在于:
[0019]I)具有三级工况调节功能。通过设置启动螺钉、初级套筒及主级套筒实现了起动、初级、主级三级流量调节功能;主级套筒与初级套筒独立设置，进而确保转级过程独立且不干涉。
[0020]2)结构紧凑，布局巧妙。主级套筒与初级套筒通过采用嵌套式结构，结构紧凑;通过巧妙布局转级机构、稳流机构与转级作动机构，实现了小型化设计。
[0021]3)本实用新型的流体过孔为三角形，滑阀的稳态液动力随滑阀位移的增加而减小，流体过孔也可选择为圆形。
[0022]4)起动流量可调。通过调节启动螺钉的旋合高度，可以实现起动流量的调节，产品的工作适用范围宽。
[0023]5)具有稳流功能。通过设置稳流装置，可以保证在各种工况下流量的稳定。
[0024]6)调节精度高。主级窗口及初级窗口为矩形，流体过孔为三角形，实现特定流量特性设计;通过优化滑阀与芯轴之间的配合间隙、公差以及零件表面质量，保证在起动、初级和主级状态下调节精度均高于±1.2%，
[0025]7)调节范围宽。在主级工况下，通过设置齿套可对流量进行连续调节，实现发动机推力在50%?110%范围内变化，
【附图说明】
[0026]图1是本实用新型的稳流型多级流量调节装置起动工况结构示意图；
[0027]图2是本实用新型的稳流型多级流量调节装置初级工况结构示意图；
[0028]图3是本实用新型的稳流型多级流量调节装置主级工况结构示意图；
[0029]图4是本实用新型的稳流型多级流量调节装置外壳结构示意图。
[0030]其中，IA-外壳、IB-内导向筒、IC-芯轴、2-启动螺钉、3-齿套、4-齿轮轴、5-主级套筒、51-主级套筒主体、52-主级套筒外筒、511-圆柱形套筒、512-左端盖、513-右端盖、6-初级套筒、61-初级套筒主体、62-初级套筒外筒、63-初级套筒主体左端盖、64-初级套筒主体右端盖、7-主级窗口、8_初级窗口、9_初级控制口、10-初级弹簧、11-驱动装置、12-主级控制腔、13-滑阀、14-调节弹簧、15-流体入口、16-初级控制腔、17-主级控制口、18-阻尼孔、19-可调节流孔、20-流体出口、21-连接环、22-流体过孔、23-螺钉孔、24-定位环、25-主级过孔、26-初级过孔、27-台阶型盲孔、271 -通孔、272-盲孔。
【具体实施方式】
[0031]以下结合附图对本实用新型的一个优选实施例进行详细说明。
[0032]图1所示为本实用新型的稳流型多级流量调节装置结构，它包括外壳1A、内导向筒1B、芯轴1C，启动螺钉2、齿套3、齿轮轴4、主级套筒5、初级套筒6、主级窗口 7、初级窗口 8、定位环24、初级弹簧10、主级控制腔12、滑阀13、调节弹簧14、流体入口 15、初级控制腔16、阻尼孔18、可调节流孔19、流体出口 20、初级控制口 9、驱动装置11、主级控制口 17。
[0033]内导向筒IB位于外壳IA内，芯轴IC设置在内导向筒内，内导向筒的左端与外壳IA连接，内导向筒IB靠右端设置有连接环21，内导向筒IB通过连接环21与芯轴IC连接，芯轴IC的左端与外壳IA左端端盖连接，从外壳IA左端端盖朝向芯轴IC设置有流体出口B，流体出口B的周向侧壁设置有多个流体过孔22流体过孔;外壳IA的右端设置有流体入口A，启动螺钉2设置在靠近流体入口 A处的外壳IA壁上，内导向筒IB正对启动螺钉2处设置有与启动螺钉2相适配的螺钉孔23;定位环24沿内导向筒IB的内侧向内设置且位于连接环21的左侧，主级窗口设置在内导向筒IB上且位于定位环24的左侧;主级套筒5包括主级套筒主体51及主级套筒外筒52，主级套筒主体51包括圆柱形套筒511及在圆柱形套筒两端沿圆柱形套筒外壁向外径向延伸的左端盖512和右端盖513，主级套筒主体51套装于芯轴IC上，主级套筒主体51的左端盖512轴向设置有主级过孔25，主级套筒外筒52设置于主级套筒主体左端盖512的外侧与内导向筒IB周向接触，初级窗口 7设置在主级套筒外筒52的筒壁上;主级套筒主体51的右端盖513靠近连接环21且与内导向筒IB周向接触，主级套筒右端盖513与连接环21之间形成主级控制腔12;初级套筒6包括初级套筒主体61及初级套筒外筒62，初级套筒主体套装于主级套筒主体上，初级套筒主体左端盖63位于主级套筒左端与定位环之间，初级套筒主体左端盖63轴向设置有初级过孔26，初级套筒主体右端盖64靠近主级套筒主体的右端盖513并与内导向筒IB的内壁接触，初级套筒外筒62设置于初级套筒主体左端盖63且初级套筒6的外壁与主级套筒外筒62的内壁接触，初级窗口 8设置在初级套筒外筒62的筒壁上;初级套筒主体右端盖64与主级套筒的右端盖513之间形成初级控制腔16;初级弹簧10位于定位环24与初级套筒主体右端盖63之间；弹簧处于初始状态时，初级窗口 8与主级窗口 7对准，初级套筒外筒62遮挡住初级窗口8;初级控制口9穿过外壳1A、内导向筒IB通向初级控制腔16;主级控制口 17穿过外壳1A、内导向筒IB通向主级控制腔12;当向初级控制腔16通入控制气体时，初级套筒6左移，初级弹簧10受到压缩，初级套筒外筒62离开初级窗口8，初级窗口 8打开，形成初级流量，当向主级控制腔12通入控制气体时，主级套筒5左移，初级套筒外筒62离开初级窗口 8，主级窗口 8打开，形成主级流量。
[0034]齿套3设置于内导向筒31B的外侧，齿轮轴4在马达11的作用下使齿套3调节主级窗口 7的流通面积，进而实现流量调节。
[0035]滑阀13通过感受流体入口和流体出口的介质作用力并与调节弹簧14弹簧力比较，调整可调节流孔19节流面积，使流体入口和流体出口前后压差基本保持为常数，进而维持流量稳定。
[0036]起动状态下，起动流量全部通过启动螺钉2处流通，起动工况流量由调节启动螺钉2打开的通道的面积来保证;转初级时，给初级控制口 9供应控制压力，初级套筒6左移，形成初级流量;主级时，给主级控制口 17供应控制压力，主级套筒5左移，形成主级流量，进而实现了起动、初级、主级三级流量调节。
[0037]本领域技术人员可以根据不同的设计要求和设计参数在不偏离权利要求所界定的结构的情况下进行各种增补、改进和更换，因此，本实用新型是广泛的。
【主权项】
1.稳流型多级流量调节装置，包括外壳(ΙΑ)，其特征在于:还包括设置在外壳(IA)内的内导向筒(1Β)、设置在内导向筒内的芯轴(1C);所述内导向筒(IB)的左端与外壳(IA)连接，所述内导向筒(IB)靠右端设置有连接环(21)，所述内导向筒(IB)通过连接环(21)与芯轴(IC)连接，所述芯轴(IC)的右端与外壳(IA)右端端盖连接，从外壳(IA)右端端盖朝向芯轴(IC)设置有流体出口(B)，流体出口(B)的周向侧壁设置有多个流体过孔(22)， 所述外壳(IA)的右端设置有流体入口(A)，靠近流体入口(A)处的外壳(IA)壁上设置有启动螺钉(2)，所述内导向筒(IB)正对启动螺钉(2)处设置有与启动螺钉(2)相适配的螺钉孔(23); 所述多级流量调节装置还包括主级窗口(7)、主级套筒(5)、初级套筒(6)、初级窗口(8)、定位环(24)及初级弹簧(10)， 所述定位环(24)沿内导向筒(IB)的内侧向内设置且位于连接环(21)的左侧，所述主级窗口(7)设置在内导向筒(IB)上且位于定位环(24)的左侧， 所述主级套筒(5)包括主级套筒主体(51)及主级套筒外筒(52)，所述主级套筒主体(51)包括圆柱形套筒(511)及在圆柱形套筒两端沿圆柱形套筒外壁向外径向延伸的左端盖(512)和右端盖(513)，所述主级套筒主体(51)套装于芯轴(IC)上，主级套筒主体(51)的左端盖(512)轴向设置有主级过孔(25)，所述主级套筒外筒(52)设置于主级套筒主体左端盖(512)的外侧与内导向筒(1Β)周向接触，所述初级窗口(8)设置在主级套筒外筒(52)的筒壁上;所述主级套筒主体(51)的右端盖(513)靠近连接环(21)且与内导向筒(IB)周向接触，主级套筒右端盖(513)与连接环(21)之间形成主级控制腔(12); 所述初级套筒(6)包括初级套筒主体(61)及初级套筒外筒(62)，所述初级套筒主体(61)套装于主级套筒主体上，初级套筒主体左端盖(63)位于主级套筒左端与定位环之间，初级套筒主体左端盖(63)轴向设置有初级过孔(26)，初级套筒主体右端盖(64)靠近主级套筒主体的右端盖(513)并与内导向筒(IB)的内壁接触，所述初级套筒外筒(62)设置于初级套筒主体左端盖(63)，初级套筒(6)的外壁与主级套筒外筒(62)的内壁接触;初级套筒主体右端盖(64)与主级套筒的右端盖(513)之间形成初级控制腔(16); 所述初级弹簧(10)位于定位环(24)与初级套筒主体右端盖(64)之间；弹簧处于初始状态时，初级窗口(8)与主级窗口(7)对准，初级套筒外筒(62)遮挡住初级窗口(8); 所述稳流型多级流量调节装置还包括初级控制口(9)和主级控制口(17)，所述初级控制口(9)穿过外壳(IA)、内导向筒(IB)通向初级控制腔(16);所述主级控制口(17)穿过外壳(IA)、内导向筒(IB)通向主级控制腔(12); 当向初级控制腔(I6)通入控制气体时，初级套筒(6)左移，初级弹簧(1)压缩，初级套筒外筒(62)离开初级窗口(8)，初级窗口(8)打开，形成初级流量， 当向主级控制腔(12)通入控制气体时，主级套筒(5)左移，主级套筒外筒(52)离开主级窗口(7)，主级窗口(7)打开，形成主级流量。2.根据权利要求1所述的稳流型多级流量调节装置，其特征在于:所述稳流型多级流量调节装置还包括齿套(3)、齿轮轴(4)及马达(11)，所述齿套(3)设置于内导向筒(IB)的外侧，所述齿轮轴(4)在马达(11)的作用下使齿套(3)调节主级窗口(7)的流通面积，进而实现流量调节。3.根据权利要求1或2所述的稳流型多级流量调节装置，其特征在于:所述稳流型多级流量调节装置还包括滑阀(13)、调节弹簧(14)，所述芯轴(IC)沿轴向开设有台阶型盲孔(27)，所述台阶型盲孔包括通孔(271)及盲孔(272)，所述通孔(271)由芯轴(IC)左端开设直至连接环(21)底部，所述盲孔(272)的孔壁设置有阻尼孔(18)，所述滑阀(13)的左端位于阻尼孔(18)的右端，所述滑阀(13)的外壁与内导向筒(IB)的内壁密封接触，所述滑阀(13)的右端位于流体过孔(22)的左端，所述调节弹簧(14)位于滑阀(13)与芯轴(IC)之间，所述调节弹簧(14)的左端与滑阀(13)接触，所述调节弹簧(14)的右端与芯轴(IC)接触，所述滑阀(13)壁上设置有可调节流孔(19)。4.根据权利要求3所述的稳流型多级流量调节装置，其特征在于:主级窗口(7)及初级窗口(8)为矩形结构，流体过孔(22)为三角形结构。
【文档编号】G05D7/03GK205450799SQ201521031340
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月10日
【发明人】程亚威, 李小明, 王昕 , 王志永, 谢宁, 冯军华, 雷恒
【申请人】西安航天动力研究所