一种粉末燃料供给装置

1.本技术涉及粉末燃料冲压发动机的燃料供给技术领域，更具体地说，尤其涉及一种粉末燃料供给装置。


背景技术：

2.粉末燃料冲压发动机采用高能金属或硼粉为燃料，兼具液体燃料冲压发动机推力可调、比冲高及固体火箭冲压发动机安全可靠、结构简单等优点，尤其是固体/粉末或液体/粉末燃料组合冲压发动机，粉末燃料的加入不仅可大幅提高传统冲压发动机的比冲等性能，还能改善并增加其原有功能，是极具发展潜力的新一代导弹动力装置之一。
3.粉末燃料在流化气作用下以气固两相形式流动，因此具有较强的流率调控性，使粉末燃料冲压发动机具备多次启动和推力调节功能。同时粉末燃料冲压发动机的燃料流量调节属于冷调节方式，且其密度比冲较高，与目前在研的流量可调冲压发动机相比，性能更优，特别适合于工作空域大，要求多弹道飞行等方面任务，粉末燃料供应系统是实现粉末燃料冲压发动机稳定燃烧和推力调节的关键，其供应性能的优劣直接影响发动机性能的好坏。
4.现有技术中，往往是通过活塞推动圆筒内的粉末燃料，活塞由气动或者电机等提供动力，但是由于粉末燃料与圆筒的内壁之间存在摩擦力的作用，活塞在推动粉末燃料的过程中容易产生卡顿现象，难以保证均匀的推粉速度。
5.因此，亟需一种粉末燃料供给装置，能够实现粉末燃料连续、稳定的流化和供给。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本技术提供一种粉末燃料供给装置，能够实现粉末燃料连续、稳定的流化和供给。
7.本技术提供的技术方案如下：
8.一种粉末燃料供给装置，包括：
9.壳体，所述壳体的前端设置有第一端盖；
10.设置在所述壳体内，与所述壳体密封滑动连接的活塞，所述活塞、所述第一端盖与所述壳体之间形成用于收容粉末燃料的储粉段，所述活塞上设置有用于过滤粉末燃料的过滤板，所述过滤板的后端设置与所述储粉段连通的流化段，所述流化段远离所述过滤板的一端设置有出粉口；
11.所述活塞靠近所述储粉段的一端设有与流化气源连通的气孔组件；
12.带动所述活塞沿所述壳体的轴向移动的驱动组件。
13.优选地，所述流化段，包括：
14.第一流化室和第二流化室；
15.其中，所述第一流化室的前端与所述储粉段连通，所述第一流化室的内腔为锥形，且朝所述出粉口的一端渐缩，所述第二流化室具体为轴向可伸缩的空心腔体，所述空心腔
体的前端与所述第一流化室连通，所述空心腔体的后端与所述壳体固定。
16.优选地，所述第二流化室，包括：
17.与所述活塞相连，与所述第一流化室连通的一级空心杆；
18.套装在所述一级空心杆的后端的二级空心杆；
19.套装在所述二级空心杆的后端的三级空心杆，所述三级空心杆远离所述活塞的一端与所述壳体固定。
20.优选地，
21.所述一级空心杆的孔径大于所述二级空心杆的孔径，所述二级空心杆的孔径大于所述三级空心杆的孔径。
22.优选地，
23.所述一级空心杆与所述二级空心杆的连接处，所述二级空心杆和所述三级空心杆的连接处设置有流线型的过渡面。
24.优选地，
25.所述壳体的后端设置有第二端盖，所述第二端盖上设置有供所述第二流化室的后端穿过的出口，所述第二端盖、所述活塞、所述流化段以及所述壳体之间形成密封的流化气室；
26.所述活塞上设置有用于连通所述流化气室和所述气孔组件的气流通道；
27.用于连接所述流化气室和所述流化气源的流化气接嘴。
28.优选地，所述气流通道，包括：
29.设置在所述第一流化室的外侧的集气腔；
30.连通所述集气腔与所述流化气室的第一通道；
31.连通所述集气腔与所述气孔组件的第二通道。
32.优选地，所述气孔组件，包括：
33.设置在所述活塞的前端面上的环形槽；
34.设置在所述环形槽内，与所述集气腔连通的第一气孔，所述第一气孔设置有多组，且所述第一气孔在所述环形槽内均匀设置。
35.优选地，所述气孔组件，还包括：
36.设置在所述活塞的内壁上的第二气孔；
37.所述第二气孔的进气口与所述集气腔连通，且所述第二气孔的出气口设置在所述过滤板的前端，所述第二气孔倾斜设置用于吹扫所述过滤板。
38.优选地，所述驱动组件，包括：
39.与所述活塞相连的推拉杆，所述推拉杆至少设置有两组，且所述推拉杆的末端均与推拉座相连；
40.与所述推拉座固定连接，带动所述推拉座沿外壳的轴线方向往复运动的驱动件。
41.本发明提供的粉末燃料供给装置，首先由于设置有壳体、活塞、流化段以及气孔组件，其中，壳体的前端设置有第一端盖，活塞设置在壳体内，且活塞与壳体密封滑动连接，壳体、活塞以及第一端盖之间形成用于收容粉末燃料的储粉段，活塞上设置有过滤板，通过过滤板对粉末燃料进行过滤，流化段设置在过滤板的后端，流化段远离过滤板的一端设置有出粉口，气孔组件设置在活塞上靠近储粉段的一端，气孔组件与流化气源连通，流化气源中
的流化气通过气孔组件吹向储粉段内，将燃料药柱吹动起来，使其成为粉末燃料，并促使粉末燃料穿过过滤板向流化段移动，流化段内的粉末燃料通过出粉口实现粉末燃料的供给。
42.其次，现有技术中往往是通过推动活塞从而推动粉末燃料在壳体内移动，一方面，粉末燃料与壳体的内壁之间的摩擦系数较大，在推动粉末燃料时易产生卡顿的现象，另一方面，由于粉末燃料在供给的过程中，粉末燃料会出现损耗，粉末燃料与壳体的内壁之间的摩擦力会逐渐减少，如此，很难保证均匀的推杆速度。而本技术中的流化段与活塞相连，且通过驱动组件带动活塞沿壳体的轴向移动，如此，活塞与壳体的内壁之间的摩擦力保持在一个恒定的状态，不会随着粉末燃料的量的减少而产生较大的变化，从而实现粉末燃料连续、稳定的流化和供给。
43.此可见，与现有技术相比，本发明实施例中的粉末燃料供给装置，结构简单，且能够实现粉末燃料连续、稳定的流化和供给。
附图说明
44.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
45.图1为本发明实施例提供的粉末燃料供给装置的结构示意图(不带驱动组件)；
46.图2为本发明实施例提供的活塞的一种结构示意图；
47.图3为本发明实施例提供的粉末燃料供给装置的结构示意图(带驱动组件)；
48.图4为本发明实施例提供的图3的剖视图。
49.附图标记：1、壳体；2、活塞；3、安装座；4、流化段；5、出粉口；6、气孔组件；7、驱动组件；8、流化气室；9、集气腔；11、第一端盖；12、储粉段；13、第二端盖；21、过滤板；31、固定件；41、第一流化室；42、第二流化室；421、一级空心杆；422、二级空心杆；423、三级空心杆；61、环形槽；62、第一气孔；63、第二气孔；71、推拉杆；72、推拉座；73、驱动件；81、流化气接嘴。
具体实施方式
50.为了使本领域的技术人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
51.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。
52.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
53.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性
或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
54.须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本技术所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
55.本发明实施例采用递进的方式撰写。
56.请如图1至图4所示，本发明实施例提供一种粉末燃料供给装置，包括：壳体1，壳体1的前端设置有第一端盖；设置在壳体1内，与壳体1密封滑动连接的活塞2，活塞2、第一端盖与壳体1之间形成用于收容粉末燃料的储粉段12，活塞2上设置有用于过滤粉末燃料的过滤板21，过滤板21的后端设置与储粉段12连通的流化段4，流化段4远离过滤板21的一端设置有出粉口5；活塞2靠近储粉段12的一端设有与流化气源连通的气孔组件6；带动活塞2沿壳体1的轴向移动的驱动组件7。
57.现有技术中，往往是通过活塞推动圆筒内的粉末燃料，活塞由气动或者电机等提供动力，但是由于粉末燃料与圆筒的内壁之间存在摩擦力的作用，活塞在推动粉末燃料的过程中容易产生卡顿现象，难以保证均匀的推粉速度。
58.本发明提供的粉末燃料供给装置，首先由于设置有壳体1、活塞2、流化段4以及气孔组件6，其中，壳体1的前端设置有第一端盖，活塞2设置在壳体1内，且活塞2与壳体1密封滑动连接，壳体1、活塞2以及第一端盖之间形成用于收容粉末燃料的储粉段12，活塞2上设置有过滤板21，通过过滤板21对粉末燃料进行过滤，流化段4设置在过滤板21的后端，流化段4远离过滤板21的一端设置有出粉口5，气孔组件6设置在活塞2上靠近储粉段12的一端，气孔组件6与流化气源连通，流化气源中的流化气通过气孔组件6吹向储粉段12内，将燃料药柱吹动起来，使其成为粉末燃料，并促使粉末燃料穿过过滤板21向流化段4移动，流化段4内的粉末燃料通过出粉口5实现粉末燃料的供给。
59.其次，现有技术中往往是通过推动活塞2从而推动粉末燃料在壳体1内移动，一方面，粉末燃料与壳体1的内壁之间的摩擦系数较大，在推动粉末燃料时易产生卡顿的现象，另一方面，由于粉末燃料在供给的过程中，粉末燃料会出现损耗，粉末燃料与壳体1的内壁之间的摩擦力会逐渐减少，如此，很难保证均匀的推杆速度。而本技术中的流化段4与活塞2相连，且通过驱动组件7带动活塞2沿壳体1的轴向移动，如此，活塞2与壳体1的内壁之间的摩擦力保持在一个恒定的状态，不会随着粉末燃料的量的减少而产生较大的变化，从而实现粉末燃料连续、稳定的流化和供给。
60.此可见，与现有技术相比，本发明实施例中的粉末燃料供给装置，结构简单，且能够实现粉末燃料连续、稳定的流化和供给。
61.在上述结构中，本发明实施例中的外壳具体为中空的圆柱壳体1。
62.进一步地，本发明实施例中的储粉段12内收容的粉末燃料可以采用高能固体粉末(铝、镁、硼、碳等)通过现有的工艺制成。本实施例将高能固体粉末压实，置于储粉段12内，即得燃料粉柱，本发明实施例中的燃料粉柱具有一定的松紧度。
63.进一步地，本发明实施例中的第一端盖与壳体1之间优选为可拆卸连接，更利于向储粉段12内填充燃料粉柱。
64.进一步地，本发明实施例中的活塞2具体为环状结构，优选地，本发明实施例中的活塞2与过滤板21之间为可拆卸连接，在使用的过程中可以对过滤板21进行更换，优选地，本发明实施例中的过滤板21与活塞2之间为通过螺纹进行连接。
65.更进一步地，本发明实施例中的活塞2与外壳内壁之间设置有密封件。
66.更进一步地，本发明实施例中的粉末燃料供给装置还包括安装座3，其中，安装座3上设置有与壳体1的外轮廓适配的限位槽，通过固定件31将壳体1固定在安装座3上。
67.更进一步地，本发明实施例中的流化段4包括第一流化室41和第二流化室42，其中，且第一流化室41的前端与储粉段12连通，流化气通过气孔组件6进入到储粉段12内，对燃料粉柱的表面减小吹扫和扰动，在储粉段12内与粉末燃料之间进行初步流化，在驱动组件7的作用下，推动活塞2和流化段4朝粉末燃料的一端移动，混合后的粉末燃料和流化气通过过滤板21进入到第一流化室41中进行进一步的流化，本发明实施例中的第一流化室41的内腔为锥形，且第一流化室41朝远离储粉段12的一端渐缩，由于第一流化室41的口径从前至后逐渐缩小，便于粉末燃料从第一流化室41中流出，第二流化室42具体为轴向可伸缩的空心腔体，空心腔体的前端与第一流化室41连通，空心腔体的后端与壳体1固定，出粉口5设置在空心腔体的后端。粉末燃料流化后经第一流化室41和第二流化室42流化后经出粉口5进入到冲压发动机中。
68.更进一步地，本发明实施例中的第二流化室42的轴向可伸缩通过套装的多级空心杆实现，空心杆的数量依据燃料药柱的长度进行设定。
69.作为一种具体地实施方式，本发明实施例中的第二流化室42包括一级空心杆421、二级空心杆422以及三级空心杆423，其中，一级空心杆421的前端与第一流化室41连通，二级空心杆422同轴套装在一级空心杆421的后端，三级空心杆423同轴套装在二级空心杆422的后端，其中三级空心杆423的后端与壳体1固定，出粉口5设置在三级空心杆423上，通过三级空心杆423与壳体1固定，使得出粉口5的位置固定，便于出粉口5与冲压发动机相连，通过同轴套装的一级空心杆421、二级空心杆422以及三级空心杆423，实现第二流化室42轴向可伸缩。
70.在上述结构中，作为一种更加优选的实施方式，本发明实施例中的一级空心杆421的孔径大于二级空心杆422的孔径，二级空心杆422套装在一级空心杆421内，二级空心杆422的孔径大于三级空心杆423的孔径，三级空心杆423套装在二级空心杆422内。
71.更进一步地，本发明实施例中的一级空心杆421与二级空心杆422的连接处，二级空心杆422以及三级空心杆423的连接处设置有流线型的过渡面。使得流化气以及粉末燃料的混合物能够更流畅地在第二流化室42内通过。
72.更进一步地，本发明实施例中的一级空心杆421与二级空心杆422的连接处，二级空心杆422以及三级空心杆423的连接处还设置有密封件，第二流化室42内的流化气和粉末燃料的混合物不会出现泄漏的现象。
73.更进一步地，作为一种更加优选的实施方式，本发明实施例中的壳体1的后端设置有第二端盖13，第二端盖13上设置有供第二流化室42的后端穿过的出口，第二端盖13、活塞2、流化段4以及壳体1之间形成密封的流化气室，在活塞2上设置有连通流化气室和气孔组
件6的气流通道，流化气接嘴81用于连接流化气室以及流化气源，流化气经流化气接嘴81、流化气室、气流通道以及气孔组件6进入到储粉段12内。
74.进一步地，本发明实施例中的第二端盖13与壳体1之间具体为可拆卸连接。
75.进一步地，本发明实施例中的流化气接嘴81通过橡胶管(附图未示)与流化气源(附图未示)相连。进一步地，本发明实施例中的流化气源具体为控制气瓶，控制气瓶控制流化气通过橡胶管以及流化气接嘴81进入到流化气室8内的流化气流量，使得流化气室8内的气压增大，进入通过气孔组件6将燃料药柱吹动起来，使其成为粉末燃料，并促使粉末燃料向第一流化室41内流动。
76.更进一步地，本发明实施例中的流化气可以是氮气、氩气等燃烧惰性气体中的任一种，也可以是甲烷、乙烯等可燃烧气体中的任一项。
77.在上述结构中，作为一种更加优选的实施方式，本发明实施例中的气流通道包括集气腔9、第一通道以及第二通道，其中，集气腔9设置在第一流化室41的外侧，第一通道用于连通集气腔9以及流化气室8，第二通道用于连通集气腔9以及气孔组件6，通过设置集气腔9以及第二通道，使得经第二通道进入到气孔组件6内的流化气的压力更加均衡。
78.具体地，本发明实施例中的第一流化室41和集气腔9为设置在活塞2上的不连通的腔体。
79.在上述结构中，作为一种更加优选的实施方式，本发明实施例中的气孔组件6，还包括，设置在活塞2的前端面上的环形槽61，在环形槽61上设置有与集气腔9连通的第一气孔62，第一气孔62设置有多组，且第一气孔62在环形槽61内绕活塞2的周向均匀设置，集气腔9内的高压流化混合气通过第一气孔62对粉柱进行吹扫和扰动以形成流化腔。更进一步地，本发明实施例中的第一气孔62设置在活塞2靠近外壳的内壁的边缘呈环状阵列分布，防止粉体在外壳的内壁上积存而引起活塞2移动的卡顿现象产生。
80.在上述结构中，作为一种更加优选的实施方式，本发明实施例总的气孔组件6还包括第二气孔63，第二气孔63设置在活塞2的内壁上，且第二气孔63的进气端与集气腔9连通，第二气孔63的出气端设置在过滤板21的前端，第二气孔63倾斜设置用于吹扫过滤板21，防止燃料粉末在过滤板21上沉积而造成过滤板21的堵塞。
81.更进一步地，作为一种更加优选的实施方式，本发明实施例中的驱动组件7包括推拉杆71、推拉座72以及直线步进电机，其中，推拉杆71与活塞2相连，推拉杆71至少设置有两组，推拉杆71绕活塞2的轴线均匀设置，推拉杆71的末端与推拉座72相连，驱动件73与推拉座72固定连接，带动推拉座72沿外壳的轴线方向往复移动，从而带动多组推拉杆71联动。
82.更进一步地，本发明实施例中的驱动件73具体为气动驱动、液压驱动或者电机驱动中的任一项。
83.更具体地，本发明实施例中的驱动件73具体为直线驱动电机。
84.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。