[發明專利]球形進氣式粉末燃料供給裝置

在審

• 申請號: 202210249711.7
• 申請日: 2022-03-15
• 公開（公告）號: CN114484507A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 任冠龍;孫海俊;徐義華;蔡平;胡曉安
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: F23R5/00
• 分類號: F23R5/00
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 張文杰

本發明提供了一種球形進氣式粉末燃料供給裝置。所述球形進氣式粉末燃料供給裝置包括粉箱直段端蓋、設于所述粉箱直段端蓋一端的粉箱后端蓋、相對于所述粉箱后端蓋設于所述粉箱直段端蓋另一端的錐形流化筒套蓋，以及設于所述粉箱直段端蓋內的平板剛性活塞，所述粉箱直段端蓋、所述平板剛性活塞以及所述錐形流化筒套蓋圍合而成的空間為用于容納粉末燃料的流化室，所述空腔內設有球形出氣室和設于所述球形出氣室上的直段流化氣供氣管，所述直段流化氣供氣管上遠離所述球形出氣室的一端經由所述錐形流化筒套蓋伸出至外界，所述粉箱后端蓋上開設有驅動氣體進氣孔和法蘭孔。本發明的球形進氣式粉末燃料供給裝置流化性能較好。

技術領域

本發明涉及粉末發動機、粉末沖壓發動機以及粉末火箭發動機等航空航天動力技術領域，主要涉及一種球形進氣式粉末燃料供給裝置。

背景技術

粉末發動機是以金屬粉末（鎂、鋁等）為燃料、以液體或粉末或氣體為氧化劑的一類新型發動機。由于粉末燃料為顆粒狀，能夠實現燃料的供給可調和流量的靈活調節，從而讓發動機具備多脈沖啟停點火和推力可調控等優點，使得粉末發動機能夠更好的適用于航天推進以及宇宙探測等領域，正逐漸獲得廣泛的關注和研究。目前通過調配不同的燃料與氧化劑，國內外已發展出了許多種粉末發動機類型，如用于導彈系統的粉末燃料沖壓發動機、鋁/高氯酸銨粉末火箭發動機和用于火星探測和月球開發的鎂/二氧化碳粉末發動機、鋁/氧氣火箭發動機，以及用于超高速魚雷的粉末燃料水沖壓發動機等。以上所述，不同類型的粉末發動機均存在一個共性問題：如何實現粉末燃料的充分流化以及均勻輸送。

目前粉末燃料供給裝置主要分為兩類：電機驅動式粉末供給系統和氣壓驅動活塞式粉末供給系統。在電機驅動式中，導桿的功率轉調性能較差，相比之下，氣壓驅動活塞式粉末供給系統更為簡便高效，工作原理是在粉箱直段中增添平板剛性活塞結構，活塞在驅動氣體壓力的作用下不斷向前運動，推動流化室內粉末向前運動，再加上收斂段處流化氣卷吸的作用，粉末燃料被輸出粉箱，流入燃燒室。在上述氣壓驅動活塞式粉末供給系統中，流化氣的進氣方式為環縫進氣或環孔進氣，而環縫或環孔分布在錐形收斂段的表面上，相比表面進氣，粉箱內部通入流化氣能夠更好的使粉末與流化氣進行摻混流化。另一方面，粉末流化性能的好壞直接決定了粉末燃料的輸送穩定性能，進而影響粉末發動機的燃燒性能。

由此來看，為實現粉末燃料的高效流化并適用于實際工程應用中，很有必要解決因進氣方式的原因而導致流化性能較低的問題。在氣壓驅動活塞式粉末供給系統中平板剛性活塞推動粉末向前運動，流化氣卷吸粉末顆粒輸出粉箱，顆粒能否在流化氣的卷吸作用下充分流化，進而實現高效流化并提高輸送穩定性也就成為了主要問題。

發明內容

基于此，為解決粉末燃料在粉箱內的流化性能問題，提供一種球形進氣式粉末燃料供給裝置。

本發明提供一種球形進氣式粉末燃料供給裝置，包括粉箱直段端蓋、設于所述粉箱直段端蓋一端的粉箱后端蓋、相對于所述粉箱后端蓋設于所述粉箱直段端蓋另一端的錐形流化筒套蓋，以及設于所述粉箱直段端蓋內的平板剛性活塞，所述粉箱直段端蓋、所述平板剛性活塞以及所述錐形流化筒套蓋圍合而成的空間為用于容納粉末燃料的流化室，所述空腔內設有球形出氣室和設于所述球形出氣室上的直段流化氣供氣管，所述直段流化氣供氣管上遠離所述球形出氣室的一端經由所述錐形流化筒套蓋伸出至外界，所述粉箱后端蓋上開設有驅動氣體進氣孔和法蘭孔，所述錐形流化筒套蓋的內表面上設有圓臺流化蓋。

進一步的，所述圓臺流化蓋具有內斂形喉道。

進一步的，所述球形出氣室的球面上均勻分布有多個流化氣出氣孔。

進一步的，所述粉箱后端蓋通過雙頭螺柱和所述粉箱直段端蓋連接，所述雙頭螺柱通過螺母緊固，所述雙頭螺柱和所述螺母之間設有彈簧墊圈。