一种基于液化气的微小型增压系统的制作方法

本实用新型涉及一种基于液化气的微小型增压系统，属于轻小型液体火箭发动机动力系统领域。

背景技术：

传统的液体火箭发动机动力系统使用冷气增压方式提供推进剂的挤压压力，这种方式利用预充填高压惰性气体的气瓶来存储增压用气，通常气瓶压力在30MPa以上，受制于需要解决长期可靠储存和运输环境适应性问题，系统规模难以进一步下降，在对系统体积、重量要求苛刻的应用场合无法满足使用要求。

技术实现要素：

本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于液化气的微小型增压系统，该增压系统能够长期储存和运输，系统规模小，在保证增压性能基础上实现轻小型化。

本实用新型的技术解决方案是：一种基于液化气的微小型增压系统，包括增压工质贮箱、减压阀、热交换器和开关阀；

增压工质贮箱出口通过管路与开关阀入口连接，开关阀出口通过管路与减压阀入口连接，减压阀出口通过管路同时与下游的氧化剂贮箱和燃料贮箱连接；热交换器一端包覆在减压阀出口处的干路管路上；增压工质贮箱中的工质为液化气，开关阀与飞行器控制系统连接。

在减压阀出口与下游氧化剂贮箱和燃料贮箱连接的管路上设置有安全阀。

在减压阀出口与安全阀连接的管路上设置有下游压力传感器。

在增压工质贮箱出口与开关阀入口连接的管路上设置有上游压力传感器。

热交换器未包覆管路的另一端靠近、贴附或缠绕在周围发热元器件上。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

(1)本实用新型增压工质为液化气，常温下液化气的饱和蒸汽压(4MPa左右)远远低于增压气瓶所需的压力(30MPa以上)，低温下液化气的饱和蒸汽压可降至大气压以下，能够低压或无压储存，因此具备更好的长期可靠储存和运输的能力。

(2)本实用新型利用液体汽化后体积膨胀为下游贮箱增压，同时通过热交换器进行热量补偿，体积膨胀率远高于传统冷气增压方式，因此所需工质更少，能够有效减小贮箱的体积和重量，从而极大降低了系统规模，在保证增压性能基础上实现轻小型化。

(3)本实用新型增压工质贮箱加注方法既可以通过手阀加注液化气，也可以拆卸后通过出口加注液化气然后再连入增压系统，前者的好处是操作方便，工艺简单。后者的好处是减少了贮箱的对外接口(手阀)，降低了从该接口泄漏的风险，提高了贮存性能。使用中可以根据情况选择。

附图说明

图1为本实用新型系统构成示意图。

具体实施方式

本实用新型用于微小型液体火箭发动机动力系统，为系统提供恒压增压压力源。通过液化气汽化膨胀做功挤压推进剂，并采用汽化过程控制实现恒压挤压。由于液化气具有贮存压力低、低温工作适应性好、工质消耗量小及可预包装等特点，能够长期储存和运输，系统规模小，是动力系统轻小型化、实现长期贮存的有效途径。

如图1所示，本实用新型微小型增压系统，包括增压工质贮箱1、减压阀2、热交换器3和开关阀7。

增压工质贮箱1出口通过管路与开关阀7入口连接，开关阀7出口通过管路与减压阀2入口连接，开关阀7与飞行器控制系统连接，以接收飞行控制系统的打开指令。减压阀2出口通过管路同时与下游的氧化剂贮箱和燃料贮箱连接；热交换器3一端包覆在减压阀2出口处的干路管路上，热交换器3另一端靠近、贴附或缠绕在周围发热元器件(如CPU、电池)上，从而导入周围元器件的热量。增压工质贮箱1中的工质为液化气。

为了保证系统安全，在减压阀2出口与下游氧化剂贮箱和燃料贮箱连接的管路上设置有安全阀4，在系统超压时打开，卸除系统压力。

在减压阀2出口与安全阀4连接的管路上设置有下游压力传感器5，用于监测减压阀2出口处的压力。在增压工质贮箱1出口与开关阀7入口连接的管路上设置有上游压力传感器6，用于监测增压工质贮箱1的出口压力。并将检测的压力值回传到地面。

本实用新型增压系统中，减压阀上游为高压液路，工作过程中压力始终保持等于工质的饱和蒸汽压，使工质维持在液态，靠工质自身的饱和蒸汽压将工质从增压工质贮箱中挤出，在挤出过程中部分工质汽化，使增压工质贮箱温度降低；减压阀后为低压气路，工作过程中压力始终保持低于工质的饱和蒸汽压，使工质经过减压阀后迅速汽化，同时通过热交换器(从发热元器件吸热)维持工作温度以保证工作压力，之后进入下游氧化剂贮箱、燃料贮箱用于挤压推进剂，为下游贮箱增压，当下游压力达到上限时减压阀关闭。

液化气应选择常温下加压易于液化、饱和蒸汽压适宜、性质稳定的气体，常见的如二氧化氮、小分子烷类、氨、氧化亚氮等。

以上所述，仅为本实用新型最佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

本实用新型说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。