[发明专利]一种高压大变比流量调节阀

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压大变比流量调节阀，可适应于多种需要调节流量的液体火箭发动机。

背景技术

变推力火箭发动机具有推力可调的优点，是某些航天飞行器系统的最佳选择。如美国的航天飞机主发动机SSME，推力能在50～109％额定推力范围内变化，我国CE-3落月主发动机也具有5：1的推力变比。在变推力液体火箭发动机中，经常需要用到流量调节阀，在液体火箭发动机工作过程中改变推进剂的流量。

现有的单组元流量调节阀不具备更换节流孔板从而调节流量范围的功能，大部分流量调节阀的调节元件位移和流量不成比例，控制比较复杂。在某火箭发动机研制中，推进剂为具有强腐蚀性的过氧化氢，且系统压力高，流量变化范围大，需要适应不同的工况，为此设计了此高压大变比流量调节阀。

发明内容

为了解决现有单组元流量调节阀节流孔板不能更换、流量条件不准确、控制比较复杂的技术问题，本发明提出一种控制简单、调节精度高及流量变比大、可适应不同工况的流量调节阀。

本发明的技术解决方案为：

一种高压大变比流量调节阀，包括壳体6、设置在壳体6上的入口通道15和出口通道16，所述入口通道15和出口通道16之间设置有流量调节组件，其特殊之处在于：

所述流量调节组件包括节流孔板7、调节杆5、直线步进电机1及压板8，

所述入口通道15与出口通道16之间通过设置在壳体内的液体容腔17连接，所述节流孔板7设置在液体容腔17中，所述节流孔板7上设置有连通入口通道15与出口通道16的节流孔71；

所述调节杆5与直线步进电机1的输出轴同轴，所述调节杆5分为紧固部分51和调节部分52，所述紧固部分51与直线步进电机1的输出轴固定连接，所述调节部分52的直径是变化的；

所述节流孔板7正对的一端壳体处设置有调节杆过孔18，所述调节杆过孔18与液体容腔17相通，且调节杆过孔18与节流孔71同轴；

所述节流孔板7正对的另一端壳体处设置有节流孔板安装孔19，所述节流孔板安装孔19与液体容腔17相通，所述压板8设置在节流孔板安装孔19处，所述压板8与壳体6之间可拆卸固定连接，压板8的轴向设置有与节流孔71同轴的压板过孔81；

所述调节杆5的调节部分依次穿过同轴设置的调节杆过孔18、节流孔71及压板过孔81，调节杆在直线步进电机1的带动下改变节流孔板7介质流通面积；

所述高压大变比流量调节阀还包括密封装置，所述密封装置包括设置在节流孔板与壳体之间通过第一密封元件密封9；所述调节杆过孔18处还设置有用于实现调节杆与壳体之间密封的第二密封元件10，所述压板过孔81处还设置有用于实现调节杆与压板之间密封的第三密封元件11，所述节流孔板安装孔19处还设置有用于实现压板与壳体之间密封的第四密封元件12。

以上为本发明的基本结构，基于该基本结构，本发明还作出以下优化限定：

为保证直线步进电机1的输出轴与调节杆5的可靠连接，实现直线步进电机1的输出轴与调节杆5的同轴形及同步性，以便于流量的精确调节，本发明的直线步进电机1的输出轴的轴端加工成螺栓；所述调节杆5的紧固部分51的轴心设置有与直线步进电机1的输出轴相配合螺栓孔511，所述螺栓孔的头部还设置有一段导向光孔512；

所述直线步进电机1的输出轴上还设置有锁紧螺母3及垫片4，所述锁紧螺母3及垫片4依次设置在螺栓的头部与调节杆5端面之间，当直线步进电机1的输出轴与调节杆5螺纹紧固时，拧紧锁紧螺母3形成对锁。

进一步的，本发明的入口通道15与出口通道16平行设置于液体容腔17两侧，所述液体容腔17垂直于入口通道15和出口通道16。该结构布局的优点是步进电机输出轴和调节杆连接可靠且同轴，流过节流孔板的液体方向沿节流孔板的轴线，无液体流向偏差的影响，所有液体均从节流孔板流过且流量系数稳定。

再进一步的，本发明的液体容腔17包括同轴的进口液体容腔171和出口液体容腔172，所述进口液体容腔171与出口液体容腔172均为柱状，且进口液体容腔171的直径小于出口液体容腔172的直径，进口液体容腔171与出口液体容腔172之间形成了节流孔板安装面173；

所述节流孔板7位于节流孔板安装面173处，所述节流孔板7包括同轴设置的大端73和小端72，所述大端73位于出口液体容腔172内，所述小端72位于入口液体容腔171内，所述第一密封元件设置在节流孔板7与节流孔板安装面173之间。