[发明专利]一种液体火箭发动机用共轭活塞式气动执行机构

说明书

一种液体火箭发动机用共轭活塞式气动执行机构,由气缸、顶盖、活塞、齿轮轴、轴承、弹簧、弹簧室和密封圈组成；其中齿轮轴设置于气缸中心，轴中部为齿轮，两端安装有上、下轴承，上、下轴承分别装配于顶盖、气缸的轴承室内；顶盖中央开有通气孔，并与气缸通过螺钉连接固定；齿轮轴两侧设有共轭对称式双活塞，活塞矩形部位布有齿条，与齿轮轴的齿轮啮合，圆周部位设有密封圈，与气缸内壁配合；活塞外侧弹簧位安装有弹簧，弹簧整体包覆于弹簧室内，弹簧室与气缸通过螺栓连接固定。本发明使得气动执行机构体积小、结构紧凑。

技术领域

本发明涉及到一种液体火箭发动机用共轭活塞式气动执行机构，属于航空航天、液体火箭发动机技术领域，用于液体火箭发动机燃料剂氧化剂供应系统。

背景技术

半个多世纪以来，随着航天事业的不断发展，人类在征服太空和开发利用空间资源方面取得了巨大的成就。航天技术的发展和进步，在很大程度上取决于火箭推进技术的不断发展。世界各航天大国研制了一批先进的液体火箭发动机，用这些发动机组成了各种用途的运载火箭，实现了人造卫星的发射、载人航天、登月、火星探测，以及全球卫星通信和电视传播，甚至建立了全球因特网。极大的推动了人类文明的发展，取得了无以估量的经济效益及社会效益；

液体火箭一般由整流罩、仪器舱、级间段、氧化剂贮箱和燃料贮箱、增压输送系统、发动机、尾段等部分组成。液体火箭发动机主要由推力室、涡轮泵、燃气发生器和各种阀门、管路等组成。每台液体火箭发动机，要用到多种阀门来实现流体控制，用气压力驱动启闭或调节阀门的执行装置，称为阀门气动执行机构。之前所有的液体火箭发动机，使用的阀门气动执行机构为波纹管气动执行机构，波纹管气动执行机构气缸内只能容纳一个波纹管式活塞，通过伸缩来驱动阀门启闭或调节开度，不仅制造周期长，成本也是相当高昂，气动压力也受到很大的限制。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服了现有液体火箭发动机采用的波纹管式气动执行机构制造周期长、成本高、结构尺寸大和气动压力受限等问题，提出了共轭活塞式气动执行机构，即气动执行机构的气缸内设置两个共轭式对称双活塞，体积小结构紧凑，活塞通过密封圈与气缸精密配合，气源压力响应快，尤其是受气体推力的活塞数量增加为两个，使输出扭矩值比原来也增大了一倍；

本发明的技术解决方案为：一种液体火箭发动机用共轭活塞式气动执行机构，由气缸（1）、顶盖（2）、活塞（3）、齿轮轴（4）、轴承（5）、弹簧（6）和弹簧室（7）组成；其中气缸（1）位于整个气动执行机构的中部，齿轮轴（4）位于气缸（1）的中心, 齿轮轴（4）的中部安装有齿轮，齿轮轴（4）的上下两端均安装有轴承（5），上端的轴承（5）的内圈安装在齿轮轴（4）上端的轴肩处，外圈安装在顶盖(2)的轴承室内，下端的轴承（5）的内圈安装在齿轮轴（4）下端的轴肩处，外圈安装在气缸（1）的轴承室内；顶盖（2）中央开有通气孔，并与气缸（1）通过沿圆周均匀分布的螺钉固定；齿轮轴（4）的中部两侧安装有共轭对称式双活塞（3），活塞（3）矩形部位布有齿条，与齿轮轴（4）中部安装的齿轮啮合，活塞（3）的圆周上设有密封圈，与气缸（1）的内壁配合；活塞（3）的外侧弹簧位安装有弹簧（6），弹簧（6）整体包覆于弹簧室（7）内，弹簧室（7）与气缸（1）通过螺栓连接固定。当配备的高压气体经通气孔进入气缸，推动活塞（3）向两端做直线运动，并转换为齿轮齿条的啮合传动，推动齿轮轴旋转，齿轮轴下端连接阀门阀杆，带动阀杆旋转；当进入气缸中的高压气体经通气孔排出，活塞在弹簧作用下复位，推动齿轮轴逆向旋转，带动阀杆逆向旋转；

所述共轭对称式双活塞驱动齿轮轴旋转90°；

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明将共轭活塞式气动执行机构应用于液体火箭发动机上，通过共轭式双活塞、气缸、齿轮轴和密封圈的设计使得气动执行机构体积缩小结构紧凑，尤其是受气体推力的活塞数量增加为两个，使输出扭矩值大幅增加。

附图说明

图1为本发明所述共轭活塞式气动执行机构的正视结构图；

图2为本发明所述共轭活塞式气动执行机构的充气前俯视结构图；

图3为本发明所述共轭活塞式气动执行机构的充气后俯视结构图；