调节球阀、阀芯设置方法及喉部二次流喷射装置

本发明涉及二次流喷射，尤其是涉及一种调节球阀、阀芯设置方法及喉部二次流喷射装置。

背景技术：

1、推力调节技术可有效提高发动机的机动性和突防能力，已成为火箭发动机发展的关键技术。气动喉部技术通过在火箭发动机喷管喉部处喷射二次射流，使二次流与主流相互作用，实现发动机推力。在固液火箭发动机上使用气动喉部技术，通常选取液体氧化剂作为二次流工质，例如：液体过氧化氢。

2、能够实现发动机多工况下推力的调节，是该项技术应用的关键。为了实现调节二次流的流量，需要用到调节阀，而常用的地面试验发动机，均为小型发动机，喷管尺寸极小，相对应的二次流喷射机构就小，现有的调节阀的流量调节精度欠佳。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种调节球阀及喉部二次流喷射装置，以在一定程度上解决现有技术中存在的流量调节精度欠佳的技术问题。

2、本发明提供了一种调节球阀，包括：阀座、球形阀芯、密封座、端盖和密封垫；所述阀座包括阀座基体和设置在所述阀座基体上的连通的阀芯腔和安装腔，所述阀芯腔的两侧均设有所述安装腔；所述阀芯包括阀芯基体和设置所述阀芯基体上的连通通道；所述阀芯基体转动设置在所述阀芯腔内，每个所述安装腔内均安装有所述密封座和端盖，所述密封座与所述阀芯基体之间设有所述密封垫，所述端盖与所述密封座的外侧抵接，所述端盖与所述阀座基体固定连接；所述密封座和所述端盖上对应设有管道，所述连通通道能够将两个所述管道连通。

3、每个安装腔内均设有密封座和端盖，且密封座和端盖上对应设有管道，则形成两个管道，一个管道可以作为输入管道，另一个管道作为输出管道；阀芯基体转动，当连通通道的两端的开口分别与输入管道和输出管道连通时，调节球阀打开，通过转动阀芯基体转动，可改变连通通道与输入管道连通的面积和连通通道与输出管道的连通的面积，从而可以调节流体流量。本发明提供的调节球阀采用角行程调节，可以实现小体积设置，实现调节球阀的微型化设置，更适用于二次流喷射装置调节量。

4、进一步地，所述密封座包括环形基板和固定在所述环形基板上环形挡板，所述环形挡板与所述环形基板形成第一台阶；所述密封垫包括第一密封垫，所述第一密封垫的一侧与所述第一台阶卡接，另一侧与所述阀芯基体抵接。

5、进一步地，所述环形挡板设置在所述环形基板的中部，所述环形挡板的内侧与所述环形基板之间形成第一台阶，所述环形挡板的外侧与所述环形基板的外侧形成第二台阶，所述安装腔内形成有与所述第二台阶配合的第一配合台阶；所述密封垫还包括第二密封垫，所述第二台阶和所述第一配合台阶之间夹设所述第二密封垫。

6、进一步地，所述端盖上形成有第三台阶，所述安装腔内形成有第二配合台阶，所述第三台阶和所述第二配合台阶之间夹设有第三密封垫。

7、进一步地，所述阀座基体的顶部设有通孔，所述阀芯基体的顶部设有传动槽，所述通孔与所述传动槽正对设置，所述传动槽用于插入电机的动力输出轴。

8、进一步地，所述阀芯基体的外部，位于所述通孔的上方设置有容置台阶，所述容置台阶上设有密封层。

9、进一步地，由所述阀芯基体的第一侧向与所述第一侧相对的第二侧，在所述阀芯基体上开设凹槽，所述凹槽形成所述连通通道。

10、进一步地，所述阀芯基体的相对的两侧分别设有所述安装腔，从而使得所述管道呈一字型设置。

11、本发明提供一种阀芯设置方法，用于设置上述调节球阀的阀芯，包括：

12、根据工质类型、流量大小和流量调节范围，确定所述管道的直径，根据所述管道直径确定所述阀芯的直径；

13、调节球阀的流量特性采用线性流量特性；

14、确定相应流量特性下的连通通道初始的形状，并将连通通道的形状用数学表达式表示；

15、计算初始形状下的调节球阀的阻力系数；

16、选取多个不同的开度作为设计点，计算每个开度下的连通通道的流通面积，从而计算出不同开度下调节球阀的流量系数；

17、不断改变连通通道的形状，并计算相应连通通道的形状下的调节球阀的流量系数，将计算得到的流量系数和目标流量系数比较，与所述目标流量系数相差最小的流量系数对应的连通通道的形状即为连通流道的最终形状。

18、本发明提供一种喉部二次流喷射装置，包括上述调节球阀，所述电机与所述调节球阀传动连接；所述喉部二次流喷射装置还包括喷管和管路，一个所述管道用于与外部二次流供给装置连通，另一个所述管道与所述管路连通，所述管路与所述喷管连通。

19、应当理解，前述的一般描述和接下来的具体实施方式两者均是为了举例和说明的目的并且未必限制本公开。并入并构成说明书的一部分的附图示出本公开的主题。同时，说明书和附图用来解释本公开的原理。

技术特征：

1.一种调节球阀，其特征在于，包括：阀座(1)、球形阀芯(2)、密封座(3)、端盖(4)和密封垫；所述阀座(1)包括阀座基体和设置在所述阀座基体上的连通的阀芯腔和安装腔，所述阀芯腔的两侧均设有所述安装腔；所述阀芯(2)包括阀芯基体和设置所述阀芯基体上的连通通道(201)；所述阀芯基体转动设置在所述阀芯腔内，每个所述安装腔内均安装有所述密封座(3)和端盖(4)，所述密封座(3)与所述阀芯基体之间设有所述密封垫，所述端盖(4)与所述密封座(3)的外侧抵接，所述端盖(4)与所述阀座基体固定连接；所述密封座(3)和所述端盖(4)(4)上对应设有管道(5)，所述连通通道(201)能够将两个所述管道(5)连通。

2.根据权利要求1所述的调节球阀，其特征在于，所述密封座(3)包括环形基板和固定在所述环形基板上环形挡板，所述环形挡板与所述环形基板形成第一台阶；所述密封垫包括第一密封垫(6)，所述第一密封垫(6)的一侧与所述第一台阶卡接，另一侧与所述阀芯基体抵接。

3.根据权利要求2所述的调节球阀，其特征在于，所述环形挡板设置在所述环形基板的中部，所述环形挡板的内侧与所述环形基板之间形成第一台阶，所述环形挡板的外侧与所述环形基板的外侧形成第二台阶，所述安装腔内形成有与所述第二台阶配合的第一配合台阶；所述密封垫还包括第二密封垫(7)，所述第二台阶和所述第一配合台阶之间夹设所述第二密封垫(7)。

4.根据权利要求3所述的调节球阀，其特征在于，所述端盖(4)(4)上形成有第三台阶，所述安装腔内形成有第二配合台阶，所述第三台阶和所述第二配合台阶之间夹设有第三密封垫(8)。

5.根据权利要求1所述的调节球阀，其特征在于，所述阀座基体的顶部设有通孔，所述阀芯基体的顶部设有传动槽(202)，所述通孔与所述传动槽(202)正对设置，所述传动槽(202)用于插入电机(10)的动力输出轴。

6.根据权利要求5所述的调节球阀，其特征在于，所述阀芯基体的外部，位于所述通孔的上方设置有容置台阶，所述容置台阶上设有密封层(9)。

7.根据权利要求1所述的调节球阀，其特征在于，由所述阀芯基体的第一侧向与所述第一侧相对的第二侧的方向上，在所述阀芯基体上开设凹槽，所述凹槽形成所述连通通道(201)。

8.根据权利要求1所述的调节球阀，其特征在于，所述阀芯基体的相对的两侧分别设有所述安装腔，从而使得所述管道(5)呈一字型设置。

9.一种阀芯(2)设置方法，用于设置如权利要求1-8中任一项所述的调节球阀的阀芯(2)，其特征在于，包括：

10.一种喉部二次流喷射装置，其特征在于，包括电机(10)和如权利要求1-8中任一项所述的调节球阀，所述电机(10)与所述调节球阀传动连接；所述喉部二次流喷射装置还包括喷管(20)和管路(30)，一个所述管道(5)用于与外部二次流供给装置连通，另一个所述管道(5)与所述管路(30)连通，所述管路(30)与所述喷管(20)连通。

技术总结
本发明涉及二次流喷射技术领域，尤其是涉及一种调节球阀、阀芯设置方法及喉部二次流喷射装置。所述调节球阀，包括：阀座、球形阀芯、密封座、端盖和密封垫；所述阀座包括阀座基体和设置在所述阀座基体上的连通的阀芯腔和安装腔，所述阀芯腔的两侧均设有所述安装腔；所述阀芯包括阀芯基体和设置所述阀芯基体上的连通通道；所述阀芯基体转动设置在所述阀芯腔内，每个所述安装腔内均安装有所述密封座和端盖，所述密封座与所述阀芯基体之间设有所述密封垫，所述端盖与所述密封座的外侧抵接，所述端盖与所述阀座基体固定连接；所述密封座和所述端盖上对应设有管道，所述连通通道能够将两个所述管道连通。

技术研发人员：蔡国飙,田嘉琪,郭海洲,孙俊杰,童敏彰,朱浩
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13