一种流量能调节且易安装的针栓喷注器制造技术

本发明专利技术公开了一种流量能调节且易安装的针栓喷注器，包括中心杆、旋转夹套、旋转驱动机构和夹板；中心杆中心具有内流道，底部设有若干个内流道连通孔；旋转夹套同轴套设在中心杆的外周，且能旋转，其包括外套壳、内套壳、环形顶盖和外流道；内套壳底部设有内流道喷孔；环形顶盖上设有若干个外流道喷孔；夹板同轴套装在位于夹套顶部的中心杆外周，且中心具有集液腔，集液腔底部设有外流道连通孔；当旋转夹套旋转时，外流道喷孔能对外流道连通孔形成封堵或连通，内流道喷孔能对内流道连通孔形成封堵或连通。本发明专利技术结构简单、易安装，而且可以实现两种推进剂流量的协同调节，实现两种推进剂的同步调节。

【技术实现步骤摘要】
一种流量能调节且易安装的针栓喷注器
本专利技术涉及空间推进技术，特别是一种流量能调节且易安装的针栓喷注器。
技术介绍
针栓式喷注器与用在双组元液体火箭发动机上的典型的撞击式或同轴式喷嘴比较，具有独特的几何特性和喷注特性。针栓式喷注器能够产生很高的燃烧效率，具有以下优点：调节能力强、具有面关机特性、成本低、可靠性高以及操作安全等。对针栓发动机而言，总动量比（TMR）是最重要的设计参数，定义为径向动量和轴向动量的比值。现有技术中，针栓喷注器的主要问题是流量调节方式比较复杂，并且在传统针栓喷注器，两种推进剂的流量是单独控制的，在动量比（TMR）的控制上，并不能达到同步调节，得到预期的动量比。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种流量能调节且易安装的针栓喷注器，该流量能调节且易安装的针栓喷注器结构简单、易安装，而且可以实现两种推进剂流量的协同调节，实现两种推进剂的同步调节。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种流量能调节且易安装的针栓喷注器，包括中心杆、旋转夹套、旋转驱动机构和夹板。中心杆为回转体，且中心具有内流道，中心杆底部沿周向均匀布设有若干个内流道连通孔。旋转夹套为回转体，同轴套设在中心杆的外周，且能在旋转驱动机构的作用下沿自身轴线旋转。旋转夹套包括外套壳、内套壳和环形顶盖。外套壳和内套壳顶部齐平，且通过环形顶盖密封连接。外套壳、内套壳和环形顶盖围合形成底端开口的外流道。内套壳底部沿周向设置有与内流道连通孔数理相等的内流道喷孔。环形顶盖沿周向均匀布设有若干个外流道喷孔。夹板为回转体，同轴套装在位于夹套顶部的中心杆外周，夹板中心具有集液腔，位于中心杆外周的集液腔底部沿周向均匀布设有与外流道喷孔数量相等的外流道连通孔。当旋转夹套旋转时，外流道喷孔能对外流道连通孔形成封堵或连通，内流道喷孔能对内流道连通孔形成封堵或连通。旋转驱动机构包括步进电机、齿轮和罩壳。步进电机安装在夹板下端面，齿轮套装在步进电机的电机轴上，外套壳顶部设置有能与齿轮相啮合的外齿。罩壳为回转体，安装在夹板底部，中心套设在旋转夹套外周，并将步进电机和齿轮罩设在内。罩壳底部对旋转夹套的外齿进行支撑，实现旋转夹套的轴向定位。还包括底座，底座套设在位于夹板顶部的中心杆外周，底座上设置有外流道液体注入孔，用于向集液腔注入推进剂。中心杆顶部设置有台肩，台肩搭设在底座顶部，用于对中心杆进行轴向定位。每个外流道连通孔均为矩形孔。内流道流动的推进剂为液氧或甲烷，外流道中流动的推进剂为甲烷或液氧。本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术的针栓喷注器适用于液氧、甲烷液体火箭发动机；通过改变外流道喷孔和内流道喷孔的有效面积，以及推进剂喷出和停止时间的比值，实现了两种推进剂的流行的同时变化，可以得到准确的动量比（TMR），提高了发动机的工作范围。可重复使用的航天器一直是发展的重点，煤油作为推进剂冷却剂始终存在结焦的问题，当甲烷作为推进剂时,则能解决结焦的问题；当采用本专利技术的针栓喷注器后，最大推力能实现7500N，推力变比（最大推力与最小推力的比值）能达到5：1。2、本专利技术加入了旋转驱动机构和旋转夹套，使得内流道有效流动面积发生改变，使得推力实现连续可调节，提高了液体火箭发动机的工作范围。现在的针栓喷注器主要运用于载人航天主动段，可以进行变推力飞行，实现严格控制宇航员的过载，确保宇航员的飞行安全。内流道推进剂A通常为燃料，同时对燃烧室内壁起到降温的作用，因此流量是恒定的。只需要改变外流道推进剂B氧化剂的流量，控制燃烧，使得推力发生改变。对于落月发动机，如果只采取外流道的流量变化，所能实现的最大推力范围只有6000N，所能实现的推力变比只有4：1，如果采取增加流量的方式，则会产生雾化效果不好，燃烧效率低，偶尔会出现燃烧不稳定的现象，便不能满足推力的需求了，采用此专利技术后同样的流量条件下，雾化更加均匀，燃烧效率提高，并且内流道的流量也可以调节，使得推力范围得到进一步扩大，达到了7500N的推力需求。附图说明图1显示了本专利技术一种流量能调节且易安装的针栓喷注器的结构示意图。图2显示了本专利技术中中心杆的结构示意图。图3显示了旋转夹套的立体结构示意图。图4显示了旋转夹套的剖面结构示意图。图5显示了步进电机和齿轮的结构示意图。图6显示了罩壳的结构示意图。图7显示了夹板的结构示意图。图8显示了底座的结构示意图。其中有：10.中心杆；11.台肩；12.内流道；13.内流道连通孔；20.旋转夹套；21.外套壳；211.外齿；22.内套壳；221.内流道喷孔；23.环形顶盖；231.外流道喷孔；24.外流道；30.旋转驱动机构；31.步进电机；32.齿轮；33.罩壳；331.夹套穿孔；40.夹板；41.集液腔；42.中心杆过孔；43.外流道连通孔；50.底座；51.外流道液体注入孔。具体实施方式下面结合附图和具体较佳实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”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专利技术和简化描述，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，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本专利技术的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本专利技术的保护范围。本专利技术中的针栓喷注器，主要用于液氧、甲烷推进剂组合的推力可调的液体火箭发动机，两种推进剂液氧和甲烷的流量能同步调节。如图1所示，一种流量能调节且易安装的针栓喷注器，包括中心杆10、旋转夹套20、旋转驱动机构30、夹板40和底座50。上述中心杆10、旋转夹套20、夹板40和底座50均优选为回转体。如图2所示，中心杆的顶部外缘优选设置有台肩11。中心杆的中心具有内流道12，内流道中的推进剂优选为液氧或甲烷。中心杆底部沿周向均匀布设有若干个内流道连通孔13，每个内流道连通孔13均与内流道相连通。旋转夹套同轴套设在中心杆的外周，如图3和图4所示，旋转夹套包括外套壳21、内套壳22和环形顶盖23。外套壳和内套壳顶部齐平，且通过环形顶盖23密封连接。外套壳、内套壳和环形顶盖围合形成底端开口的外流道24，外流道中流动的推进剂为甲烷或液氧。进一步，外套壳顶部外壁面优选设置一圈外齿211。环形顶盖沿周向均匀布设有若干个外流道喷孔231，每个外流道喷孔均与外流道相连通。内套壳底部沿周向设置有与内流道连通孔数理相等的内流道喷孔221，内流道喷孔221与内流道连通孔位置等高，且一一对应。旋转夹套能在旋转驱动机构的作用下沿自身轴线旋转。如图1、图5和图6所示，旋转驱动机构优选包括步进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流量能调节且易安装的针栓喷注器，其特征在于：包括中心杆、旋转夹套、旋转驱动机构和夹板；/n中心杆为回转体，且中心具有内流道，中心杆底部沿周向均匀布设有若干个内流道连通孔；/n旋转夹套为回转体，同轴套设在中心杆的外周，且能在旋转驱动机构的作用下沿自身轴线旋转；旋转夹套包括外套壳、内套壳和环形顶盖；外套壳和内套壳顶部齐平，且通过环形顶盖密封连接；外套壳、内套壳和环形顶盖围合形成底端开口的外流道；内套壳底部沿周向设置有与内流道连通孔数理相等的内流道喷孔；环形顶盖沿周向均匀布设有若干个外流道喷孔；/n夹板为回转体，同轴套装在位于夹套顶部的中心杆外周，夹板中心具有集液腔，位于中心杆外周的集液腔底部沿周向均匀布设有与外流道喷孔数量相等的外流道连通孔；/n当旋转夹套旋转时，外流道喷孔能对外流道连通孔形成封堵或连通，内流道喷孔能对内流道连通孔形成封堵或连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种流量能调节且易安装的针栓喷注器，其特征在于：包括中心杆、旋转夹套、旋转驱动机构和夹板；
中心杆为回转体，且中心具有内流道，中心杆底部沿周向均匀布设有若干个内流道连通孔；
旋转夹套为回转体，同轴套设在中心杆的外周，且能在旋转驱动机构的作用下沿自身轴线旋转；旋转夹套包括外套壳、内套壳和环形顶盖；外套壳和内套壳顶部齐平，且通过环形顶盖密封连接；外套壳、内套壳和环形顶盖围合形成底端开口的外流道；内套壳底部沿周向设置有与内流道连通孔数理相等的内流道喷孔；环形顶盖沿周向均匀布设有若干个外流道喷孔；
夹板为回转体，同轴套装在位于夹套顶部的中心杆外周，夹板中心具有集液腔，位于中心杆外周的集液腔底部沿周向均匀布设有与外流道喷孔数量相等的外流道连通孔；
当旋转夹套旋转时，外流道喷孔能对外流道连通孔形成封堵或连通，内流道喷孔能对内流道连通孔形成封堵或连通。


2.根据权利要求1所述的流量能调节且易安装的针栓喷注器，其特征在于：旋转驱动机构包括步进电机、齿轮和罩壳；步进电机安装在夹板下端面，...

【专利技术属性】
技术研发人员：仝毅恒，谢远，楚威，闫常春，朱杨柱，林伟，苏凌宇，聂万胜，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学，
类型：发明
国别省市：北京;11