一种液体火箭发动机直线式调节阀执行机构及调节阀的制作方法

1.本发明涉及火箭发动机技术领域，具体涉及一种液体火箭发动机直线式调节阀执行机构及调节阀。


背景技术：

2.变推力液体火箭发动机发展历史悠久，其为航天器提供可控动力，以完成多样化航天任务。
3.变推力发动机搭载有复杂的调节阀系统，以控制燃料与氧化剂流量，进而调节发动机产生的推力大小，这一过程由调节阀执行机构执行来自控制系统的指令实现。工作时，由推进线路盒按相应的控制要求控制步进电机运动，步进电机再驱动阀芯运动，改变流量调节阀的流通面积，使发动机推进剂流量发生变化。
4.但是，通过步进电机直接调节阀芯的移动，很难控制精度，导致发动机推进剂流量的调节难以精确控制。


技术实现要素：

5.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的通过步进电机直接调节阀芯的移动，很难控制精度，导致发动机推进剂流量的调节难以精确控制的缺陷，从而提供一种液体火箭发动机直线式调节阀执行机构。
6.本发明还提供一种调节阀。
7.为解决上述技术问题，本发明提供的一种液体火箭发动机直线式调节阀执行机构，设置在调节阀的壳体上；所述调节阀执行机构包括：
8.驱动电机；
9.传动组件，与所述驱动电机并排设置；所述传动组件包括丝杠和套设在所述丝杠上的移动块；
10.所述丝杠的一端通过齿轮组件与驱动电机的驱动端连接；所述移动块与阀芯连接。
11.作为优选方案，所述驱动电机为直流无刷电机。
12.作为优选方案，还包括：
13.制动器，与驱动电机的输出轴连接。
14.作为优选方案，所述移动块上设置有防转面；所述壳体上设置有防转件；所述防转件和所述防转面在所述移动块移动的方向滑动且抵接，限制所述移动块绕轴线转动。
15.作为优选方案，所述所述防转件通过双深沟球轴承与所述壳体连接。
16.作为优选方案，所述防转面靠近所述齿轮组件的一端设置有阻挡面；所述阻挡面与所述防转面呈角度设置。
17.作为优选方案，还包括：
18.保护罩，外表面与调节阀的壳体连接；所述保护罩罩设在所述驱动电机和所述传
动组件的外表面；
19.所述保护罩和所述壳体之间设置有加热件。
20.作为优选方案，所述保护罩和所述壳体之间设置有温度传感器，所述温度传感器与加热件电连接。
21.作为优选方案，还包括：
22.直线位置传感器，设置在保护罩内；所述直线位置传感器用于检测移动块的移动；
23.电连接器，设置在调节阀的壳体上；所述电连接器与驱动电机电连接。
24.本发明还提供一种调节阀，包括上述中任一项所述的液体火箭发动机直线式调节阀执行机构。
25.本发明技术方案，具有如下优点：
26.1.本发明提供的液体火箭发动机直线式调节阀执行机构，设置在调节阀的壳体上；所述调节阀执行机构包括：驱动电机和传动组件；具体的，阀芯通过丝杠结构和齿轮组件与驱动电机的驱动端连接，提高了控制阀芯移动的精度，通过提高该执行机构的承载功率；
27.所述传动结构和驱动电机并排设置，使得执行机构机构的布局更加的合理。
28.2.本发明提供的液体火箭发动机直线式调节阀执行机构，所述驱动电机为直流无刷电机；进一步的，选用功率密度较大的直流无刷电机，采用dc160v的高压功率电源，在相同功率下工作电流远小于28v低压产品，起到减少电机发热量、延长工作时间的作用；同时，直流无刷电动机通过霍尔传感器实现三相绕组的换相逻辑判断，没有机械式换相电刷，规避了电火花引发起火、爆炸的风险。
29.3.本发明提供的液体火箭发动机直线式调节阀执行机构，还包括：制动器；通过制动器的设置可以满足在阀门关闭时的密封需求；即在阀芯到达关闭位置后，通过制动器锁定驱动电机的输出轴，使调节阀维持在关闭状态，并在无需调节的时段将阀芯固定在指定开度处。
30.4.本发明提供的液体火箭发动机直线式调节阀执行机构，通过防转面和防转件的设置，可以防止移动块绕轴线转动。
31.5.本发明提供的液体火箭发动机直线式调节阀执行机构，通过阻挡面的设置，可以实现对移动块在其移动方向的限位。
32.6.本发明提供的液体火箭发动机直线式调节阀执行机构，由于液体火箭发动机调节阀中流过的是低温介质，通过温度传感器采集保护罩和壳体之间的温度，通过调节加热件的加热功率，阻断通过该执行机构向低温阀体的热传导，保证执行机构上的各电气元件在允许的工作温度范围内。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
34.图1为本发明的液体火箭发动机直线式调节阀执行机构的仰视结构示意图。
35.图2为图1所示的a-a向剖视图。
36.图3为本发明的液体火箭发动机直线式调节阀执行机构内部结构示意图。
37.图4为本发明的丝杠和移动块的结构示意图。
38.图5为本发明的液体火箭发动机直线式调节阀执行机构的主视结构示意图。
39.图6为图5所示的b-b向剖视图。
40.附图标记说明：
41.1、驱动电机；2、丝杠；3、移动块；4、制动器；5、齿轮组件；6、第一齿轮；7、第二齿轮；8、第三齿轮；9、第四齿轮；10、防转件；11、防转面；12、阻挡面；13、双深沟球轴承；14、直线位置传感器；15、电连接器；16、温度传感器；17、壳体；18、保护罩。
具体实施方式
42.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
43.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，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发明的限制。
44.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
45.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
46.实施例1
47.本实施例提供一种液体火箭发动机直线式调节阀执行机构，如图1、2所示，设置在调节阀的壳体17上执行机构包括：驱动电机1和与驱动电机1并排设置的传动组件；传动组件包括丝杠2和套设在丝杠2上的移动块3；丝杠2的一端通过齿轮组件5与驱动电机1的驱动端连接；移动块3与阀芯连接。
48.阀芯通过丝杠2结构和齿轮组件5与驱动电机1的驱动端连接，提高了控制阀芯移动的精度，通过提高该执行机构的承载功率；同时，传动结构和驱动电机1并排设置，使得执行机构机构的布局更加的合理。
49.进一步的，驱动电机1优选为直流无刷电机；且该直流无刷电机选用功率密度较大的，同时采用dc160v的高压功率电源，这样在相同功率下工作电流远小于28v低压产品，起到减少电机发热量、延长工作时间的作用。直流无刷电动机通过霍尔传感器实现三相绕组的换相逻辑判断，没有机械式换相电刷，规避了电火花引发起火、爆炸的风险。
50.在驱动电机1的一端设置有制动器4，该制动器4与驱动电机1的输出轴连接；当驱动电机1在关闭状态时，通过制动器4固定驱动电机1的输出轴使其不能自由转动，进而使得
阀芯不能自由移动，可以满足在阀门关闭时的密封的需求。即在阀芯到达关闭位置后，通过制动器4锁定驱动电机1的输出轴，使调节阀维持在关闭状态，并在无需调节的时段将阀芯固定在指定开度处。
51.通过制动器4的设置，将阀门关闭功能集成在调节阀执行机构上，配合阀芯的密封件，通过力闭环控制，实现阀门关闭时的精准控制，代替原有电磁阀的开关功能，提高阀门系统集成度，降低系统重量。
52.如图3所示，齿轮组件5包括第一齿轮6、第二齿轮7、第三齿轮8和第四齿轮9；第一齿轮6与驱动电机1的输出轴连接，第二齿轮7与第一齿轮6啮合连接，第三齿轮8和第二齿轮7同轴设置，第四齿轮9和第三齿轮8啮合连接，且第四齿轮9与丝杠2的一端固定连接；进而，驱动电机1的输出轴的转动，通过第一齿轮6、第二齿轮7、第三齿轮8和第四齿轮9的传动，带动丝杠2的转动。
53.在使用过程中，驱动电机1的驱动轴发生转动，通过齿轮组件5带动丝杠2发生转动，进而带动移动块3发生移动。为了防止移动块3绕其自身的轴线转动，在移动块3上设置了防转面11和与防转面11配合设置的防转件10。
54.如图3所示，在本方案中，移动块3为圆柱形，防转面11为开设在圆柱形的移动块3上的平面；防转件10为圆柱形，且与保护壳转动设置；防转件10与防转面11在移动块3的移动方向上滑动且抵接，即在移动块3移动的过程和方向上，防转件10和防转面11发生移动，但是，在如图3所示的竖直方向上，防转件10和防转面11抵接，可以限制移动块3绕字自身的轴线发生转动。
55.防转件10通过双深沟球轴承13与壳体17连接。
56.如图5所示，防转面11靠近齿轮组件5的一端设置有阻挡面12，阻挡面12与防转面11成角度设置；通过阻挡面12与防转件10的配合使用，可以实现对移动块3在其移动方向上的限位。
57.如图5、6所示，在驱动电机1和传动组件的外表面罩设有保护壳，保护壳的外表面与调节阀的壳体17连接；在保护罩18和壳体17之间设置加热件和温度传感器16，温度传感器16和加热件电连接。
58.由于液体火箭发动机调节阀中流过的是低温介质，通过温度传感器16采集保护罩18和壳体17之间的温度，通过调节加热件的加热功率，阻断通过该执行机构向低温阀体的热传导，保证执行机构上的各电气元件在允许的工作温度范围内。
59.进一步，在保护罩18内还设置有直线位置传感器14；该直线位置传感器14用于检测移动块3的移动。
60.进一步，在调节阀的壳体17上设置有电连接器15，该电连接器15与驱动电机1电连接。
61.使用方法及原理
62.当需要调节阀对推进剂的流量进行调节时，开启驱动电机1，驱动电机1通过齿轮组件5带动丝杠2进行转动，带动移动块3进行移动，带动阀芯的移动，实现推进剂流量的调节。
63.当需要调节阀维持在关闭状态，或者需要维持在某个开度时，开启制动器4，通过制动器4将驱动电机1的输出轴进行锁定。
64.该调节阀执行机构针对液体发动机安装于箭体尾段外部的环境要求，采用紧凑式一体式保护壳设计，产品化程度高，整体拆装便捷。
65.实施例2
66.本实施例提供一种调节阀，包括实施例1中的液体火箭发动机直线式调节阀执行机构。
67.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。