一种膏体燃料发动机阀控喷嘴

摘要

本发明涉及一种膏体燃料发动机阀控喷嘴。该阀控喷嘴将控制阀体和喷嘴直接集成为一体，阀的出口设计成膏体燃料喷嘴，用一个阀控喷嘴实现了控制阀和喷嘴的双重功能。喷嘴阀体和阀芯共同形成一个气室并与操纵气路接通，气室内安装一个弹簧，阀芯的前后运动靠操纵气注入和排空来驱动，从而实现阀门的开启和关闭。喷嘴阀体、阀芯、燃料入口挡环与壳体共同形成的环形腔构成燃料流通通道。通道末端设置有两个半环形缝隙为燃料喷嘴，窄缝形喷口使燃料以薄膜状喷射，从而有利于膏体燃料的充分燃烧。本发明阀控喷嘴的一体化设计后去掉了连接阀门和喷嘴间的连接管路，实现高度集成和小型化，在战术导弹中使用有利于减轻消极重量，提高空间利用率。

权利要求

1.一种膏体燃料发动机阀控喷嘴，其特征在于：包括喷嘴阀体[1]、壳体[2]、弹簧[5]、阀芯[7]、燃料入口挡环[8]、操纵气路[10]，其中所述喷嘴阀体[1]固定设置在壳体[2]末端，且其具有一内腔[12]；所述内腔[12]与横向设置在壳体[2]上的操纵气路[10]相连，且内腔[12]内设置有阀芯圆柱尾部，围绕阀芯圆柱尾部设置有一轴向长度大于阀芯圆柱尾部的弹簧[5]；所述阀芯头部为锥形，其伸出喷嘴阀体内腔[12]外，并与设置在壳体[2]前端的燃料入口挡环[8]上的锥形孔相匹配，二者接触可形成密封面，另外所述壳体[2]末端与喷嘴阀体[1]相接处外围设置有喷口，所述喷口为两个对称设置的半环形缝隙；所述壳体[2]喷口、喷嘴阀体[1]、阀芯[7]与壳体[2]内壁间的空间以及燃料入口挡环[8]的锥形孔一起构成燃料流通通道。

2.根据权利要求1所述的膏体燃料发动机阀控喷嘴，其特征在于：所述操纵气路由设置在壳体[2]外表面的气路固定卡环[4]固定。

3.根据权利要求2所述的膏体燃料发动机阀控喷嘴，其特征在于：所述喷嘴阀体[1]通过固定螺钉实现与壳体[2]末端的紧固连接。

4.根据权利要求3所述的膏体燃料发动机阀控喷嘴，其特征在于：气路固定卡环[4]上设置有紧固螺钉[3]。

5.根据权利要求4所述的膏体燃料发动机阀控喷嘴，其特征在于：所述阀芯[7]中部与喷嘴阀体[1]接触面之间设置耐腐蚀橡胶材料的“○”型密封圈。

说明书

一种膏体燃料发动机阀控喷嘴

技术领域

[0001] 本发明涉及发动机喷嘴，尤其是关于膏体燃料发动机的燃料喷嘴。

背景技术

[0002] 膏体发动机是一种使用膏状燃料的新型发动机，目前主要有膏体火箭发动机和膏体冲压发动机两种。膏体发动机的燃料控制和喷嘴设计多借鉴液体火箭发动机的相关技术。现有技术膏体燃料发动机中的膏体燃料控制阀和喷嘴均分开设计，二者之间通过管道进行连接，系统集成度低，尺寸大。

[0003] 请参阅图1，其是一种现有技术膏体发动机燃料控制阀和喷嘴的结构示意图。所述连接管路2一端连接膏体燃料贮箱，另一端连接一共用一腔体的多孔喷嘴，而膏体燃料控制阀为电磁阀1，其设置在膏体燃料贮箱和电磁阀1之间的连接管路2上，通过控制连接管路的开关来实现对膏体燃料流通的控制。

[0004] 一般膏体燃料供应采用高压气体挤压供料的方式，由于膏体燃料属于粘稠的非牛顿流体，粘度较大，挤压压力比较高。因此高压条件下，要求使用的电磁阀尺寸大、重量重。对于战术导弹使用的发动机，重量增加意味着导弹消极重量增加，尺寸增大意味着所占用空间增大。而且阀门和喷嘴为相互分离的两个不同部件，二者之间依靠管路连接，使得安装不紧凑、空间利用率低，从而导致导弹有效载荷的减少和射程的降低，影响了导弹的战斗力。

[0005] 另外，由于喷嘴有多个喷孔而共用一个腔体，而且由一套阀门控制，因此所有阀门只能同时开启、关闭和调节。对于粘度很大的膏体燃料而言，当流量变化幅度较大时，喷嘴前的压力变化相应很大，从而导致燃料喷出速度变化很大，对下游的燃烧机构产生不利的影响，增加了燃烧机构的故障率并降低其使用寿命。

发明内容

[0006] 为了解决现有技术膏体燃料发动机的燃料控制阀和喷嘴分开设计所导致的体积大、系统集成度低、并对燃烧机构产生不利影响的问题，本发明通过控制阀和喷嘴的集成设计，提供了一体积小、系统集成度高且避免了对燃烧机构产生不利影响的阀控喷嘴。

[0007] 为了解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种膏体燃料发动机阀控喷嘴，其包括喷嘴阀体、壳体、弹簧、阀芯、燃料入口挡环、操纵气路，其中所述喷嘴阀体固定设置在壳体末端，且其具有一内腔；所述内腔与横向设置在壳体上的操纵气路相连，且内腔内设置有阀芯圆柱尾部，围绕阀芯圆柱尾部设置有一轴向长度大于阀芯圆柱的弹簧；所述阀芯头部为锥形，其伸出喷嘴阀体内腔外，并与设置在壳体前端的燃料入口挡环上的锥形孔相匹配，二者接触可形成密封面，另外所述壳体末端与喷嘴阀体相接处外围设置有喷口，所述喷口为两个对称设置的半环形缝隙；所述壳体喷口、喷嘴阀体、阀芯与壳体内壁间的空间以及燃料入口挡环的锥形孔一起构成燃料流通通道。

[0008] 所述操纵气路由设置在壳体外表面的气路固定卡环固定。

[0009] 所述喷嘴阀体通过固定螺钉实现与壳体末端的紧固连接。

[0010] 气路固定卡环上设置有紧固螺钉。

[0011] 所述阀芯中部与喷嘴阀体接触面之间设置耐腐蚀橡胶材料的“O，，型密封圈。

[0012] 有别于现有技术，本发明膏体燃料发动机阀控喷嘴通过将控制阀体和喷嘴直接集成为一体，阀的出口直接设计成膏体燃料喷嘴，用一个阀控喷嘴实现了原来控制阀和喷嘴的双重功能，并通过一体化设计去掉了连接阀门和喷嘴的连接管路，从而有效实现了高度集成和小型化。因此阀控喷嘴小型化，有利于在导弹发动机狭小空间内多点安装，即在喷头上安装多个阀控喷嘴，且每个阀控喷嘴前后压差相同且基本保持恒定，不存在因为压强变化导致喷射速度大幅变化的问题。而且本发明阀控喷嘴喷口为两个半环形缝，因此膏体燃料经喷口喷出后成为薄膜状，从而减小喷射阻力并便于燃烧，避免对燃烧机构产生不利影响。

[0013] 另外，本发明膏体燃料发动机阀控喷嘴的喷嘴阀体内腔与阀芯共同形成一个气室，该气室与操纵气路接通，且气室内安装一个压缩弹簧。操纵气路与膏体燃料的挤压气源连通，二者共用一个气源，通过控制气室内气体的注入和排空，在气室压力、膏体燃料压力和弹簧力的共同作用下实现阀芯的前后运动，从而实现阀门的开启和关闭。而且由于操纵气压力与膏体燃料使用同一气源，供应压力相同，无需再调压，因此操纵方便。

附图说明

[0014] 图2是本发明膏体燃料阀控喷嘴一较佳实施方式沿轴向垂直剖视图：

[0015] 图3是本发明膏体燃料阀控喷嘴一较佳实施方式沿轴向水平剖视图；

[0016] 图4是图1中A-A截面结构的剖视图；

[0017] 图5是本发明膏体燃料阀控喷嘴在发动机喷头上多点安装示意图；

[0018] 其中，1喷嘴阀体、2-壳体、3-紧固螺钉、4-气路固定卡环、5-弹簧、6-阀芯密封圈、7-阀芯、8-燃料入口挡环、9-操纵气路密封圈、10-操纵气路、11固定螺钉、12-内腔。

具体实施方式

[0019] 下面通过具体实施方式对本发明做进一步的说明：

[0020] 请同时参阅图2和图3，其分别是本发明膏体燃料阀控喷嘴一较佳实施方式沿轴向的垂直剖视图和水平剖视图，两个剖面相互垂直。本实施方式中，所述膏体燃料发动机阀控喷嘴包括喷嘴阀体1、壳体2、紧固螺钉3、气路固定卡环4、弹簧5、阀芯密封圈6、阀芯7、燃料入口挡环8、操纵气路10以及固定螺钉11。

[0021] 其中，所述喷嘴阀体1通过固定螺钉11固定设置在壳体2末端，且其具有一内腔12；所述内腔12与操纵气路10相连。所述阀芯7具有一锥形头部和圆柱尾部，其圆柱尾部设置在喷嘴阀体1内腔12，且围绕该圆柱尾部设置有一轴向长度大于阀芯圆柱的弹簧5。
所述阀芯头部伸出喷嘴阀体内腔12外，并与设置在壳体2前端的燃料入口挡环8上的锥形孔相匹配，二者接触可形成密封面。另外，所述阀芯锥形头部与圆柱尾部之间的中部与喷嘴阀体接触面设置有耐腐蚀橡胶材料的“O”型密封圈，从而实现良好气密性。另外，所述操纵气路10横向设置在壳体上，并由气路固定卡环4固定，而气路固定卡环4由紧固螺钉3固定在壳体上。

[0022] 请同时参阅图4，其是图1中A-A截面结构的剖视图。图中，所述壳体2末端与喷嘴阀体1相接处外围设置有喷口。所述喷口为两个对称设置的半环形缝隙，由于喷口为条形缝隙结构，因此膏体燃料喷射时为薄膜状态，因此能够充分燃烧，从而避免对下游燃烧机构产生不利影响。而且所述壳体2喷口与喷嘴阀体1、阀芯7与壳体2内壁间的空间以及燃料入口挡环的锥形孔一起构成燃料流通通道，供膏体燃料流体的流通。

[0023] 本实施方式中，所述喷嘴阀1内腔12与阀芯7圆柱尾部之间形成一个气室，该气室与操纵气路10接通，且气室内安装弹簧5，所述阀控喷嘴的开启和关闭由操纵气和弹簧力共同控制。当通过操纵气路10给气室进气时，在操纵气压力和弹簧力作用下阀控喷嘴阀芯7前移，使得阀芯7的锥心头与燃料入口挡环8的锥形孔相接处，形成密封面，从而实现阀门关闭。当通过操纵气路10排空气室时，阀芯7在膏体燃料供应压力作用下后移，使得阀芯7的锥心头与燃料入口挡环8的锥形孔分离，使得阀门开启。此时膏体燃料经阀芯周围环形空腔从壳体2上的两个环形缝隙喷口喷出，图2中的箭头所示方向即为燃料流动方向。另外，本实施方式中，操纵气与膏体燃料采用同一气源，二者供应压力相同，因此不需调压，操纵方便。

[0024] 本发明膏体燃料喷嘴阀体将控制阀体和喷嘴直接集成为一体，阀的出口直接设计成膏体燃料喷嘴，用一个阀控喷嘴实现了原来控制阀和喷嘴的双重功能，有效实现高度集成和小型化。请参阅图5，其是本发明膏体燃料阀控喷嘴在发动机喷头上多点安装示意图。由于本发明阀体喷嘴高度集成化，体积小，从而有利于在导弹发动机狭小空间内多点安装，为此，如图所示可在喷头上安装5个阀控喷嘴，从而实现分区可控喷射，并可去掉前端的电磁阀和管路，有效减小系统尺寸、减轻重量。

[0025] 另外，由于本发明膏体燃料阀控喷嘴的喷口为环形缝隙，因此膏体燃料虽为非牛顿流体，粘性很大，雾化困难，但是膏体燃料经环形缝隙喷出后能以薄膜状态喷射，从而容易雾化，且燃烧充分，从而避免膏体燃料不充分对下游燃烧机构带来的不利影响。