專利名稱：一種可重復(fù)使用的推力室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可重復(fù)使用推力室，特別是對于小推力軌姿控推力室方案研究中，適用于研究周期短、研制成本低的背景項目，也可作為低成本推力室方案應(yīng)用于型號產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
軌姿控動力系統(tǒng)是空間飛行器重要的分系統(tǒng)之一，主要用作制導(dǎo)控制、姿態(tài)保持、軌道調(diào)整等，其中推力室作為核心的組件之一，主要功能是實現(xiàn)液體推進劑合理分配、霧化、摻混和燃燒，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，產(chǎn)生的高溫燃?xì)饨?jīng)噴管高速噴出產(chǎn)生推力，從而為動力系統(tǒng)提供直接控制力。作為承受高壓、高熱流密度的組件，推力室需要具有高性能、輕質(zhì)量、高可靠性等特點，因此推力室研制是制約軌姿控系統(tǒng)的關(guān)鍵。一方面，傳統(tǒng)研究方法中，方案研究階段，需要對雙組元推力室進行大量的熱試車考核工作，以獲得推力室的燃燒效率、冷卻效果、燃燒穩(wěn)定性等參數(shù)，所需要的試車產(chǎn)品和試車次數(shù)較多，對于傳統(tǒng)的全焊接方式裝配的推力室，加工工序復(fù)雜、生產(chǎn)周期長，產(chǎn)品參加試車后，如需進行方案更改，需要重新加工，從而增加了研制成本、延長了研制周期，甚至直接影響型號成敗。另一方面，低成本成為推力室發(fā)展的要求之一，為了降低成本，將傳統(tǒng)的全焊接結(jié)構(gòu)的推力室改為法蘭連接方案，能夠降低工藝難度、減小加工周期，同時減低廢品率，進而有效的降低成本，該技術(shù)應(yīng)用能夠在滿足可靠性的同時，降低產(chǎn)品的成本。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有的推力室加工工序復(fù)雜、一次成型后進行改進就需要重新加工而增加成本的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種可重復(fù)使用的推力室，克服傳統(tǒng)的全焊接結(jié)構(gòu)推力室零件數(shù)量多、加工工藝復(fù)雜、焊接工序多等問題，為全法蘭連接結(jié)構(gòu)的推力室，有效減小零件數(shù)量、簡化工藝，縮短產(chǎn)品的加工周期和成本，實現(xiàn)推力室可重復(fù)使用。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種可重復(fù)使用的推力室，其特殊之處在于包括依次連接的蓋板1、噴注盤2以及身部3，所述噴注盤2包括基體21以及設(shè)置在基體21上位于蓋板一側(cè)的環(huán)形凸臺22、夕卜圈密封榫23和內(nèi)圈密封榫24，所述基體上圓周均布有多個第一噴注孔25和多個第二噴注孔26，所述第一噴注孔位于環(huán)形凸臺內(nèi)，所述第二噴注孔位于外圈密封榫和環(huán)形凸臺之間，所述第一噴注孔與第二噴注孔的的數(shù)量相等且一一對應(yīng)，所述第一噴注孔和第二噴注孔均朝向身部，所述蓋板I包括隔熱框11、以及設(shè)置在隔熱框11兩端的法蘭盤12和對接盤13，所述對接盤上設(shè)置有內(nèi)圈密封槽和外圈密封槽，所述蓋板通過對接盤與噴注盤固定連接，所述內(nèi)圈密封槽、外圈密封槽分別與內(nèi)圈密封榫、外圈密封榫相匹配，所述環(huán)形凸臺與對接盤之間形成第一集液腔4，外圈密封榫、環(huán)形凸臺以及對接盤形成第二集液腔5，所述隔熱框上設(shè)置有第一輸送管13和第二輸送管14，所述第一輸送管的一端與第一集液腔連通，所述第二輸送管的一端與第二集液腔連通，所述第一輸送管的另一端通過法蘭與控制閥門連接，所述第二輸送管的另一端通過法蘭與控制閥門連接。上述內(nèi)圈密封榫位于環(huán)形凸臺頂端。上述內(nèi)圈密封榫和外圈密封榫的頂端開有密封齒7。上述密封齒的頂角a為60-90°，密封齒的高度b為0. 35-0. 5mm。上述對接盤與噴注盤通過螺栓固定連接。上述內(nèi)圈密封槽與內(nèi)圈密封榫之間通過石墨密封匹配,所述外圈密封榫與外圈密封槽通過石墨密封匹配。本發(fā)明與傳統(tǒng)的全焊接結(jié)構(gòu)推力室相比優(yōu)點是1、本發(fā)明將輸送管、密封槽、對接盤、隔熱框、法蘭盤等均集中在蓋板，實現(xiàn)了供液、密封、連接等功能，結(jié)構(gòu)簡單、零件數(shù)量少、方便拆卸。在滿足功能要求的同時，將零件數(shù)量減小為3 5個。2、簡化加工工藝，產(chǎn)品采用法蘭連接，省去釬焊、電子束焊等工藝。3、本發(fā)明推力室具有完全可重復(fù)使用能力，由于全法蘭連接結(jié)構(gòu)，通過非破壞式途徑能夠?qū)a(chǎn)品分解和再組裝。4、本發(fā)明杜絕了由于釬焊所引起的頭部廢品率高的缺陷，當(dāng)裝配成頭部組件后液流等參數(shù)出現(xiàn)異常，通過分解、返修后重新組裝，降低了廢品率。


圖1為可重復(fù)使用推力室結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為頭部結(jié)構(gòu)及密封示意圖；圖3為圖2中的A處局部放大圖；圖4為圖2的側(cè)視圖。
具體實施例方式如圖1所示，一種可重復(fù)使用的推力室，包括依次連接的蓋板1、噴注盤2以及身部3。如圖2所示，噴注盤2包括基體21以及設(shè)置在基體21上的環(huán)形凸臺22、外圈密封榫23和內(nèi)圈密封榫24，基體上圓周均布有多個第一噴注孔25和多個第二噴注孔26，第一噴注孔位于環(huán)形凸臺內(nèi)，第二噴注孔位于外圈密封榫和環(huán)形凸臺之間，第一噴注孔25與第二噴注孔的的數(shù)量相等且一一對應(yīng)，第一噴注孔和第二噴注孔均朝向身部，蓋板I包括隔熱框11、以及設(shè)置在隔熱框11兩端的法蘭盤12和對接盤13對接盤上設(shè)置有內(nèi)圈密封槽和外圈密封槽，蓋板通過對接盤與噴注盤的固定連接，所述內(nèi)圈密封槽、外圈密封槽分別與內(nèi)圈密封榫、外圈密封榫相匹配，環(huán)形凸臺與對接盤之間形成第一集液腔4，外圈密封榫、環(huán)形凸臺以及對接盤形成第二集液腔5，隔熱框上設(shè)置有第一輸送管13和第二輸送管14，第一輸送管的一端與第一集液腔連通，第二輸送管的一端與第二集液腔連通，第一輸送管的另一端通過法蘭與控制閥門連接，所第二輸送管的另一端通過法蘭與控制閥門連接。蓋板與噴注盤連接組裝成頭部，頭部與身部組裝成推力室；蓋板與噴注盤、頭部與身部之間的密封材料為柔性石墨，密封性能高、耐高溫，抗氧化性能好，石墨密封圈壓縮量不低于30% ;蓋板要隔離氧化劑和燃料，要確保密封可靠，設(shè)計時將氧路設(shè)計成臺階結(jié)構(gòu)，合理選擇對接尺寸，以控制氧路、燃路密封圈的壓縮量接近；為了改善密封效果，內(nèi)圈密封榫、外圈密封榫的密封面上設(shè)計成截面為等腰三角形的密封齒，頂角a為60-90°，密封齒的高度b為0.35-0. 5mm之間；為滿足強度要求，蓋板與噴注盤連接的對接盤的法蘭面厚度(m)不小于6_;為了同時滿足結(jié)構(gòu)強度和隔熱作用，蓋板的中間的矩形塊隔熱框高度(h)不小于20_。本發(fā)明的原理將推力室設(shè)計成三個組件組裝的結(jié)構(gòu)，即蓋板、噴注盤、身部組件，通過螺栓進行連接。將頭部多個零件集成為一個零件，以滿足法蘭盤連接閥門、輸送推進齊U、隔離氧化劑腔和燃料腔、隔熱、連接噴注盤等多種用途，通過法蘭形式與噴注盤連接，螺栓緊固，形成的氧化劑集液腔和燃料集液腔采用柔性石墨密封，由此組裝成頭部。身部采用鈮合金材料，與頭部對接處設(shè)計成法蘭結(jié)構(gòu)，對接位置焊有測壓嘴，組裝成身部組件，通過法蘭連接與頭部組裝成推力室，頭部和身部連接處采用柔性石墨密封，該產(chǎn)品實現(xiàn)可拆卸。
權(quán)利要求
1.一種可重復(fù)使用的推力室，其特征在于包括依次連接的蓋板(I)、噴注盤(2)以及身部(3)，所述噴注盤(2)包括基體(21)以及設(shè)置在基體(21)上位于蓋板一側(cè)的環(huán)形凸臺(22)、外圈密封榫(23)和內(nèi)圈密封榫(24)，所述基體上圓周均布有多個第一噴注孔(25)和多個第二噴注孔(26)，所述第一噴注孔位于環(huán)形凸臺內(nèi)，所述第二噴注孔位于外圈密封榫和環(huán)形凸臺之間，所述第一噴注孔與第二噴注孔的的數(shù)量相等且一一對應(yīng)，所述第一噴注孔和第二噴注孔均朝向身部， 所述蓋板(I)包括隔熱框(11)、以及設(shè)置在隔熱框(11)兩端的法蘭盤(12)和對接盤(13)，所述對接盤上設(shè)置有內(nèi)圈密封槽和外圈密封槽，所述蓋板通過對接盤與噴注盤固定連接，所述內(nèi)圈密封槽、外圈密封槽分別與內(nèi)圈密封榫、外圈密封榫相匹配， 所述環(huán)形凸臺與對接盤之間形成第一集液腔(4)，外圈密封榫、環(huán)形凸臺以及對接盤形成第二集液腔(5)， 所述隔熱框上設(shè)置有第一輸送管(13)和第二輸送管(14)，所述第一輸送管的一端與第一集液腔連通，所述第二輸送管的一端與第二集液腔連通，所述第一輸送管的另一端通過法蘭與控制閥門連接，所述第二輸送管的另一端通過法蘭與控制閥門連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重復(fù)使用的推力室，其特征在于所述內(nèi)圈密封榫位于環(huán)形凸臺頂端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可重復(fù)使用的推力室，其特征在于所述內(nèi)圈密封榫和外圈密封榫的頂端開有密封齒(J)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可重復(fù)使用的推力室，其特征在于所述密封齒的頂角α為60-90。，密封齒的高度b為O. 35-0. 5_。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可重復(fù)使用的推力室，其特征在于所述對接盤與噴注盤通過螺栓固定連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可重復(fù)使用的推力室，其特征在于所述內(nèi)圈密封槽與內(nèi)圈密封榫之間通過石墨密封匹配，所述外圈密封榫與外圈密封槽通過石墨密封匹配。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可重復(fù)使用推力室，包括依次連接的蓋板、噴注盤以及身部，噴注盤包括基體以及設(shè)置在基體上位于蓋板一側(cè)的環(huán)形凸臺、外圈密封榫和內(nèi)圈密封榫，基體上有多個第一、第二噴注孔，蓋板包括隔熱框、法蘭盤和對接盤，對接盤上設(shè)置有內(nèi)圈密封槽和外圈密封槽，蓋板通過對接盤與噴注盤固定連接，內(nèi)圈密封槽、外圈密封槽分別與內(nèi)圈密封榫、外圈密封榫相匹配，隔熱框上設(shè)置有第一、第二輸送管，第一輸送管與第一集液腔連通，第二輸送管與第二集液腔連通。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的推力室加工工序復(fù)雜、一次成型后進行改進就需要重新加工而增加成本的技術(shù)問題，本發(fā)明有效減小零件數(shù)量、簡化工藝，縮短產(chǎn)品的加工周期和成本，實現(xiàn)推力室可重復(fù)使用。
文檔編號B64G1/40GK103029852SQ20121053642
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者郝智超, 張蒙正, 李軍, 蔡鋒娟 申請人:中國航天科技集團公司第六研究院第十一研究所