[發(fā)明專利]一種氣體噴射膨脹作動系統(tǒng)及控制方法

有效

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• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111927559B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉琦;劉相新;張濤華;李陽;林漳;李曜;蔡葉平
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航天發(fā)射技術(shù)研究所
• 主分類號: F01B29/08
• 分類號: F01B29/08;F17D1/04;F17D3/01
• 代理公司: 北京天方智力知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11719
• 代理人: 張廷利

本發(fā)明涉及一種氣體噴射膨脹作動系統(tǒng)及控制方法，系統(tǒng)包括增壓器、增壓控制閥、第一儲罐、第二儲罐、第三儲罐、反應(yīng)器和導(dǎo)向筒，增壓控制閥與增壓器連接，第一儲罐、第二儲罐和第三儲罐的增壓口分別與增壓控制閥連接，第一儲罐、第二儲罐和第三儲罐的出液口以及導(dǎo)向筒分別與反應(yīng)器連接，第一儲罐與反應(yīng)器之間設(shè)有第一壓力閥，第二儲罐與反應(yīng)器之間設(shè)有第二壓力閥，第三儲罐與反應(yīng)器之間設(shè)有第三壓力閥，導(dǎo)向筒與反應(yīng)器之間設(shè)有作動壓力閥，導(dǎo)向筒連接反應(yīng)器的側(cè)壁與配重之間形成作動壓力腔；第一儲罐中設(shè)有作動介質(zhì)，第二儲罐中設(shè)有燃料A，第三儲罐中設(shè)有燃料B，具有結(jié)構(gòu)簡單、控制方便、安全可靠的優(yōu)點；控制方法具有流程簡單、精度高的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種作動裝置，具體涉及一種基于氣體噴射膨脹做功的作動系統(tǒng)，以及該作動系統(tǒng)的控制方法。

背景技術(shù)

利用氣體噴射膨脹做功是一種常用的作動技術(shù)。以高壓容器為儲能裝置，利用氣體壓力能釋放直接作動的裝置較為常見，如空氣作動裝置、氮氣作動裝置等。這種作動裝置存在體積大、儲存壓力高的缺陷。隨著液氣相變概念的推廣應(yīng)用，近年來出現(xiàn)了一種新型的氣體作動裝置，通過選擇合適的氣體(如二氧化碳)作為作動介質(zhì)，其在充裝過程發(fā)生液化并以氣液飽和態(tài)儲存；工作時，作動介質(zhì)吸收熱量并發(fā)生相變，在其內(nèi)能和壓力能同步增大的過程中通過噴射膨脹即可做功。因作動介質(zhì)做功需吸收能量，現(xiàn)有氣體作動裝置通常將加熱器直接置于液態(tài)的作動介質(zhì)中，作動時裝置內(nèi)部的壓力急劇升高，需靠結(jié)構(gòu)設(shè)計保證其強度。較高的強度要求不利于減重，增大了設(shè)計難度，且存在較大的高壓風(fēng)險。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種氣體噴射膨脹作動系統(tǒng)及控制方法，作動系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、控制方便、安全可靠、實用性強的優(yōu)點，與現(xiàn)有氣體噴射作動裝置相比，有效降低了高壓風(fēng)險和設(shè)計難度，提高了安全性；控制方法具有流程簡單、精度高、安全性好的優(yōu)點。

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供的一種氣體噴射膨脹作動系統(tǒng)，包括增壓器、增壓控制閥、第一儲罐、第二儲罐、第三儲罐、反應(yīng)器和導(dǎo)向筒，所述增壓控制閥與增壓器連接，所述第一儲罐、第二儲罐和第三儲罐的增壓口分別通過管路與增壓控制閥連接，第一儲罐、第二儲罐和第三儲罐的出液口以及導(dǎo)向筒分別通過管路與反應(yīng)器連接，第一儲罐與反應(yīng)器之間的管路上設(shè)有第一壓力閥，第二儲罐與反應(yīng)器之間的管路上設(shè)有第二壓力閥，第三儲罐與反應(yīng)器之間的管路上設(shè)有第三壓力閥，導(dǎo)向筒與反應(yīng)器之間的管路上設(shè)有作動壓力閥，導(dǎo)向筒中設(shè)有配重，導(dǎo)向筒連接反應(yīng)器的側(cè)壁與配重之間形成作動壓力腔；所述增壓器和增壓控制閥用于控制第一儲罐、第二儲罐和第三儲罐的增壓，第一儲罐中設(shè)有作動介質(zhì)，第二儲罐中設(shè)有燃料A，第三儲罐中設(shè)有燃料B。

進一步的，本發(fā)明一種氣體噴射膨脹作動系統(tǒng)，其中，所述第二儲罐與增壓控制閥之間的管路上設(shè)有第一減壓閥，所述第三儲罐與增壓控制閥之間的管路上設(shè)有第二減壓閥。

進一步的，本發(fā)明一種氣體噴射膨脹作動系統(tǒng)，其中，所述增壓器和增壓控制閥用于將增壓介質(zhì)通過各自對應(yīng)的管路分別輸送到第一儲罐、第二儲罐和第三儲罐。

進一步的，本發(fā)明一種氣體噴射膨脹作動系統(tǒng)，其中，所述第一儲罐設(shè)有兩個以上，所述作動介質(zhì)為二氧化碳或氮。

進一步的，本發(fā)明一種氣體噴射膨脹作動系統(tǒng)，其中，所述增壓介質(zhì)為壓縮空氣、壓縮氮氣或壓縮氦氣。

進一步的，本發(fā)明一種氣體噴射膨脹作動系統(tǒng)，其中，所述燃料A為亞硝酸鈉，所述燃料B為氯化銨。

進一步的，本發(fā)明一種氣體噴射膨脹作動系統(tǒng)，其中，所述第一壓力閥、第二壓力閥和第三壓力閥為調(diào)節(jié)閥、減壓閥或穩(wěn)壓閥。

進一步的，本發(fā)明一種氣體噴射膨脹作動系統(tǒng)，其中，所述作動壓力閥為調(diào)節(jié)閥、減壓閥或穩(wěn)壓閥。

進一步的，本發(fā)明一種氣體噴射膨脹作動系統(tǒng)，其中，所述第一減壓閥和第二減壓閥為活塞式減壓閥或先導(dǎo)式減壓閥。

一種上述氣體噴射膨脹作動系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：