JP3572221B2

JP3572221B2 - Floating poppet valve device

Info

Publication number: JP3572221B2
Application number: JP08573699A
Authority: JP
Inventors: 敏晴藤田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 1999-03-29
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2019-03-29
Also published as: JP2000283301A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロケットエンジンのスラスタ装置における推力制御等に使用されるフローティング式ポペット弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体推進薬を使用するロケットエンジンにおいては、燃焼室に通ずるノズルスロート部におけるスロート面積を変化させることにより、ノズルスロート部を通過する燃焼ガス流量を制御している。かかるノズルスロート部のスロート面積を制御する技術として、特公平６−５８０９０号の発明が提供されている。
この発明においては、燃焼室チャンバの後端にピントルを固着するノズルスカートを有して該ピントルとによりノズルスロート部を形成するノズルホルダーを前記燃焼室チャンバに軸方向移動可能に装着し、該ノズルホルダーを軸方向に移動させてノズルスロート面積を連続的に変化させるように構成している。
かかる発明の場合は、ノズルスカートを有するノズルホルダーを軸方向に移動するため、移動部分が大型になる。
【０００３】
そこで、上記のような問題点を有しないスロート面積を変化させる手段として、図５〜図６に示されるフローティング式ポペット弁装置が提案されている。図５〜図６は、かかるフローティング式ポペット弁装置の概略構成を示し、図５はポペット弁の閉弁時、図６は開弁時である。
【０００４】
図５〜図６において、１はハウジング、２は該ハウジング１に形成されたシリンダであり、該シリンダ２内にはフローティング式のポペット弁０３が往復摺動自在に嵌合されている。該ポペット弁０３はタングステン等の耐熱金属によって構成されている。
８は該ポペット弁０３の上面とシリンダ２とにより区画形成された圧力室で、該圧力室８にはパイロット弁６によって開閉される作動流体供給口７が開口している。該パイロット弁６は、アクチュエータ（不図示）によって開閉作動することにより、前記圧力室８の圧力を制御するようになっている。
【０００５】
５は、前記ハウジング１内に形成された燃焼ガスの入口室で、前記ポペット弁０３の下部０３ｂの外周が臨んでいる。９は該入口室５への燃焼ガスの供給口で、燃焼室（不図示）に接続されている。４は燃焼ガスを噴出させるためのノズルである。
前記ポペット弁０３は、その下端部０３ｂの先端に円錐状のシート部０３ａが形成され、ハウジング１に設けられた弁座１ａと着脱することにより、前記入口室５とノズル４との間を開閉するようになっている。
【０００６】
また、前記ポペット弁０３にはその外周寄りの部位に前記圧力室８と燃焼ガスの入口室５とを連通する通孔０１１が穿孔され、該通孔０１１の途中には通路を絞ったポペットオリフィス０１０が設けられている。
【０００７】
かかるフローティング式ポペット弁装置の作動時において、燃焼室（不図示）にて生成された燃焼ガスは供給口９から入口室５に導入される。
一方、ポペット弁０３の閉時には、図５に示すように、パイロット弁制御装置（不図示）によって、パイロット弁６が閉じられて圧力室８内の作動流体の圧力が高圧となり、該作動流体の圧力による下向きの力が入口室５内の燃焼ガス圧力による上向きの力よりも大きくなって、ポペット弁０３のシート部０３ａがハウジング１の弁座１ａに押しつけられ、燃焼ガスのノズル４への流出を遮断している。
【０００８】
図６に示すように、前記パイロット弁制御装置によってパイロット弁６が開弁されると、圧力室８内の作動流体が排出され、入口室５内における燃焼ガスによる上向きの力が前記作動流体による下向きの力よりも大きくなってポペット０３は上動し、前記シート部０３ａが弁座１ａから離れてポペット弁は開弁する。
該ポペット弁０３の開弁により、燃焼ガスが、図６の矢印に示すように、入口室５からノズル４へと流れて外部に噴出されることにより、推力を発生する。
【０００９】
一方、入口室５内の燃焼ガスの一部は、通孔０１１に入り、ポペットオリフィス０１０にて絞られて圧力室８側へ流入した後、パイロット弁６を経て外部に排出される。このポペットオリフィス０１０の絞り度つまり通路面積を変化させることにより、ポペット０３の開弁速度及び閉弁速度を調整する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図５〜図６に示される従来技術に係るフローティング式ポペット弁装置にあっては、ポペット弁０３は供給口９から入口室５に導入される燃焼ガスによって２０００℃以上に加熱されるため、タングステン材等の耐熱金属から構成されている。このタングステン材は熱伝導率が大きく、ポペット弁０３全体が高温となる。このため、該ポペット弁０３の外周面とシリンダ２との摺動部にはゴム製のＯリングの使用は不可能となり、前記ポペット弁０３の外周面とシリンダ２との摺動部はＯリング等のシール部材を有しない金属接触部となることから隙間を大きく形成せざるを得ず、該隙間を燃焼ガスが流れてポペット弁０３の熱スティックの発生をみることが多い。
【００１１】
また、前記タングステン材は比重が１９ｇ／ｃｍ^３程度と大きいため、ポペット弁０３の重量が大きく該ポペット弁０３の応答性が低くなる。
また、前記タングステン材は加工性が悪いため、ポペット弁０３に複雑な形状の溝加工が困難であり、このためポペットオリフィス０１０を有する通孔０１１はポペット弁０３の外周寄りの肉薄の部位に穿孔されている。
従って、前記通孔０１１がポペット弁０３の軸心０３ｃ上に無いため、該ポペット弁０３の下部０３ｂ周りの燃焼ガスの流れが軸心０３ｃに対称な流れとならず、該軸心０３ｃに直角方向の流体力Ｔがポペット０３に作用し、該ポペット弁０３には、この流体力Ｔによって拗れが発生し、これによりポペット弁０３のスティックが引き起こされる。
【００１２】
また、図５〜図６に示される従来のポペット弁装置にあっては、ポペット弁０３の開放（図６）から閉鎖への動作時には圧力室８内の圧力Ｐｖは入口室５内の圧力即ちシステム圧力Ｐｓ以上には設定できないため、該ポペット弁０３の開閉動作に必要な駆動力が制限され、大きな駆動力を必要としない。
【００１３】
一方、前記従来技術にあっては、ポペット弁０３の閉鎖（図５）から開放（図６）への動作時には、圧力室８内の圧力Ｐｖは、前記システム圧力Ｐｓ、ポペットオリフィス０１０の面積Ａｈ及びシート部０３ａの面積Ａｂとの間に次の（１）式の関係がある。
Ｐｖ＝（Ａｈ／Ａｂ）×Ｐｓ …（１）
従って、前記ポペット弁０３の閉→開動作時には、前記圧力Ｐｖは小さい方がポペット弁０３の駆動力は増大するが、該圧力Ｐｖは前記（１）式のように、値よりも小さくできない。
【００１４】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、ポペット弁の温度上昇を抑制して該ポペット弁とシリンダとの摺動部にＯリング等のシール部材の使用を可能として、該摺動部における燃焼ガスの漏れによるポペット弁の熱スティックの発生を防止すると共に、開閉時の応答性を向上することを第１の目的とする。
【００１５】
また、本発明の第２の目的は、ポペット弁の軸心に直角方向の流体力の発生を抑制して、ポペット弁の拗れ及びこれに伴うポペット弁の作動不良の発生を防止することにある。
【００１６】
また、第３の目的は、ポペット弁の閉動作時により大きな駆動力を得るとともに、開動作時におけるポペット弁の抵抗を最小限にして、ポペット弁の開閉を高い応答性で以ってなし得るとともに、作動性が向上されたポペット弁装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、シリンダ内に往復摺動自在に嵌合されたポペット弁の上下面が臨む２つの室の圧力差により、該ポペット弁の先端シート部を弁座に着脱してガス通路を開閉するように構成されたフローティング式ポペット弁装置において、
前記ポペット弁は耐熱複合材料からなり、前記摺動部にはシールリングが嵌装された弁体部と該弁体部より小径にした先端シート部とを有し、前記先端シート部にその軸心線に直角に第１の通孔を設けるとともに、前記弁体部を軸線上に貫通し前記第１の通孔を介して前記２つの室を連通する第２の通孔を有し、前記第２の通孔にオリフィスを設けてなることを特徴とするフローティング式ポペット弁装置を提案する。
【００１８】
そして、好ましくは、前記耐熱複合材料として、セラミックス繊維の耐熱複合材を用い、更に請求項２記載のように、前記オリフィスを有する第２の通孔が第１の通孔より大径に形成されているのがよい。
【００１９】
また、前記オリフィスを有する通孔は、ポペット弁の軸心線上に１個所設けるのが好適であるが、前記軸心線に対称に複数個設けても良い。
【００２０】
かかる発明によれば、ポペット弁の材料を従来技術におけるタングステン材よりも熱伝導率が大幅に小さい耐熱複合材で構成しているので、高温ガス上に直接触れる下部から外周摺動部への熱伝導率が少なくなり、該外周摺動部の温度上昇が抑制される。これにより外周摺動部に耐熱、耐油ゴム製のシールリングの使用が可能となり、外周摺動部のシール性が向上し、該部からのガスの漏洩が回避され、該漏洩によるポペット弁の熱スティックの発生が防止される。
【００２１】
また、ポペット弁はその軸心に対称にオリフィス付きの通孔を設けているので、ポペット弁に作用するガスによる流体力がバランスし、従来技術のようなアンバランスな流体力の作用が回避される。
これにより、かかるアンバランスな流体力による弁の拗れの発生及びこれにより引き起こされるポペット弁の作動不良の発生を防止することができ、ポペット弁を滑らかに作動させることができる。
【００２２】
さらに、ポペット弁は従来技術に係るタングステン材よりも比重がはるかに小さい耐熱複合材で構成されているので、軽量となり、弁開閉の応答性が向上する。
【００２３】
また請求項３記載の発明は、シリンダ内に往復摺動自在に嵌合された弁体摺動部の下方に該弁体摺動部より小径の弁シート部が形成されたポペット弁の上下面が臨む２つの室の圧力差により、前記小径の先端シート部を弁座に着脱してガス通路を開閉するように構成されたフローティング式ポペット弁装置において、
前記２つの室は、前記弁体摺動部の上面が臨み、作動気体の供給口及び吐出口が設けられた圧力室と、前記小径の弁シート部の下面が臨み前記ガス通路の供給口に連通される入口室とよりなり、前記作動気体が封入されたアキュムレータを前記圧力室の供給口に接続するとともに吐出口を大気に接続し、
前記供給口及び吐出口を開閉するパイロット弁を設けたことを特徴とするフローティング式ポペット弁装置にある。
【００２４】
そしてロケットエンジン用フローティング式ポペット弁装置において、前記パイロット弁は、弁棒の両端に球状の弁体を固着してなり、弁駆動装置から駆動リンク及び駆動レバーを介して一方側の弁体が前記供給口又は吐出口の一方を閉止しているとき、他方側の弁体が前記供給口又は吐出口の他方を開放するように構成されてなる。
【００２５】
また、前記作動気体は、前記入口室内のガス圧力よりも高圧に加圧された不活性ガスを用いるのが良い。
【００２６】
かかる発明によれば、パイロット弁は常時アキュムレータからの低温の気体に触れているため、温度上昇が抑制される。これにより、パイロット弁に耐熱材料の使用することが不要となり、低コストの材料を使用できるとともに、熱スティックの発生も完全に防止される。
【００２７】
また、ポペット弁の開弁→閉弁時に作用する圧力室内の圧力はアキュムレータ内のガス圧力をそのまま加えることとなるので、該圧力を高圧に設定することが可能となって、ポペット弁の駆動力を増大することができる。これによって、ポペット弁の応答性及び作動性が向上する。
【００２８】
一方、ポペット弁の閉弁→開弁時には、パイロット弁により供給口を閉、吐出口を開として圧力室内を大気圧にすることができ、ポペット弁の開放に要する上向きの力、即ち開閉力が大きくなって、その応答性、作動性が向上する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００３０】
図１〜図２は本発明の第１実施形態に係るロケットエンジン用フローティング式ポペット弁装置の概略構成を示し、図１はポペット弁の閉弁時、図２は開弁時を示す。
【００３１】
図１〜図２において、１はハウジング、２は該ハウジング１に形成されたシリンダであり、該シリンダ２内にはフローティング式のポペット弁３が往復摺動自在に嵌合されている。
８は該ポペット弁３の上面とシリンダ２とにより区画形成された圧力室で、該圧力室８にはパイロット弁６によって開閉される作動流体供給口７が開口している。該パイロット弁６は、アクチュエータ（不図示）によって開閉作動することにより、前記圧力室８の圧力を制御するようになっている。
【００３２】
５は、前記ハウジング１内に形成された燃焼ガスの入口室で、前記ポペット弁３の下部３ｂの外周が臨んでいる。９は該入口室５への燃焼ガスの供給口で、燃焼室（不図示）に接続されている。４は燃焼ガスを噴出させるためのノズルである。
前記ポペット弁３は、その下端部３ｂの先端に円錐状のシート部３ａが形成され、ハウジング１に設けられた弁座１ａと着脱することにより、前記入口室５とノズル４との間を開閉するようになっている。
【００３３】
以上の構成は図５〜図６に示す従来技術と同様である。本発明においてはポペット弁の材料及び内部構造を改良している。
【００３４】
すなわち、図１〜図２において、ポペット弁３は熱伝導率の小さいセラミックス繊維等の耐熱複合材からなる。
１１は該ポペット弁３の内部に穿孔された通孔である。該通孔１１はポペット弁３の上面、つまり前記圧力室８に臨む面に開口され、この上面からポペット弁３の軸心３ｃに沿って下方に延び、該ポペット弁３の下部３ｂにおいて直角方向に分岐（１１ａ）し、前記入口室５に開口している。そして、該通孔１１の途中には、図５〜図６に示す従来技術と同様に通路を絞ったポペットオリフィス１０が設けられている。
尚、この実施形態では、ポペットオリフィス１０を有する通孔１１を１個、ポペット弁３の軸心３ｃに沿って設けているが、該通孔１１はポペット弁３の軸心３ｃに対称な位置であれば、２個以上に設けてもよい。
【００３５】
前記ポペット弁３の外周摺動部には、耐熱耐油ゴム材からなるＯリング１２が、並びに該Ｏリング１２の上下に耐熱性及び摺動性の良好な金属からなるピストンリング１３，１３が嵌装されている。
【００３６】
かかるフローティング式ポペット弁装置の作動時において、燃焼室（不図示）にて生成された燃焼ガスは、供給口９から入口室５に導入される。
一方、ポペット弁３の閉時には、図１に示すように、パイロット弁制御装置（不図示）によって、パイロット弁６が閉じられて圧力室８内の作動流体の圧力が高圧となり、該作動流体の圧力による下向きの力が入口室５内の燃焼ガス圧力による上向きの力よりも大きくなって、ポペット弁３のシート部３ａがハウジング１の弁座１ａに押し付けられ、燃焼ガスのノズル４への流出を遮断している。
【００３７】
図２に示すように、前記パイロット弁制御装置によってパイロット弁６が開弁されると、圧力室８内の作動流体が排出され、入口室５内における燃焼ガスによる上向きの力が前記作動流体による下向きの力よりも大きくなって、ポペット弁３は上動し、前記シート部３ａが弁座１ａから離れて、ポペット弁は開弁する。該ポペット弁３の開弁により、燃焼ガスが、図２の矢印に示すように、入口室５からノズル４へと流れて外部に噴出されることにより、推力を発生する。
【００３８】
一方、入口室５内の燃焼ガスの一部は通孔１１に入り、ポペットオリフィス１０にて絞られて圧力室８側へ流入した後、パイロット弁６を経て外部に排出される。このポペットオリフィス１０の絞り度つまり通路面積を変化させることにより、ポペット弁３の開弁速度及び閉弁速度を調整する。
【００３９】
かかる実施形態において、ポペット弁３は従来のタングステン材に比べて熱伝導率が充分に小さいセラミックス繊維の耐熱複合材で構成されているため、燃焼ガスに直接触れる下部３ｂが加熱されて高温となるが、シリンダ２との摺動部への熱伝導量が少なくなり、該摺動部の温度上昇が抑制される。
これにより、該摺動部に耐熱、耐油ゴムからなるＯリング１２を用いても、これが焼損を起こすことは無く、また当然ながら金属製のシールリング１３，１３を使用しても充分に高い耐熱性を有する。
【００４０】
従って、ポペット弁３の外周摺動部のシール性が金属面のシールである従来技術に比べて大幅に向上する。これにより、外周摺動部からの燃焼ガスの漏洩が回避され、該漏洩によるポペット弁の熱スティックの発生が回避される。
【００４１】
また、該ポペット弁３は、その軸心３ｃに対称にポペットオリフィス１０付きの通孔１１を設けているので、該ポペット弁３に作用する燃焼ガスによる流体力Ｔがバランスし、従来技術のようなアンバランス力の発生が回避される。これにより、該アンバランス力によるポペット弁３の拗れの発生及びこれにより引き起こされるポペット弁３の作動不良の発生が防止され、ポペット弁３は滑らかに作動可能となる。
【００４２】
更に、該ポペット弁３は、従来技術のタングステン材（比重＝１９ｇ／ｃｍ^３程度）に比べて比重が小さいので、軽量となり、開閉時における応答性が良好となる。
【００４３】
図３〜図４は、本発明の第２実施形態に係るロケットエンジン用フローティング式ポペット弁装置の概略構成を示し、図３はポペット弁の閉弁時、図４はポペット弁の開弁時を示す。
【００４４】
図３〜図４において、ハウジング１の上部にはガス供給口２３及び吐出口２４が対向して設けられている。２１は窒素ガス等の不活性ガスが収容されたアキュムレータ、該アキュムレータ２１は供給管２２を介して前記供給口２３に接続されている。
【００４５】
２５はパイロット弁である。該パイロット弁２５は、球形状の供給弁体２５ａ及び吐出弁体２５ｂが弁棒２５ｃの両端に設けられて、前記ハウジング１の弁支持部１ｂを往復動することによって前記供給口２３及び吐出口２４を開閉するようになっている。
２６は弁駆動アクチュエータ（不図示）に連結される駆動リンク、２７は駆動レバーである。該駆動レバー２７は支点２８にて前記ハウジング１に支持されており、一端側を前記駆動リンク２６に連結され、他端側を前記パイロット弁２５の弁棒２５ｃに連結されて、駆動リンク２６に付与されるパイロット弁駆動力をパイロット弁２５に伝達するようになっている。
また、この実施形態では、前記第１実施形態における通孔１１及びポペットオリフィス１０を廃止している。
【００４６】
その他の構成は図１〜図２に示す第１実施形態と同様であり、これと同一の部材は同一の符号にて示す。
【００４７】
かかる第２実施形態において、燃焼室（不図示）にて生成された燃焼ガスは、供給口９から入口室５に導入され、該入口室５の圧力Ｐｓは燃焼ガス圧力に保持されている。
一方、ポペット弁３の閉時には、図３に示されるように、弁駆動装置（不図示）から駆動リンク２６及び駆動レバー２７を介してパイロット弁２５が右動せしめられ、供給弁体２５ａが供給口２３を開くとともに、吐出弁体２５ｂが吐出口２４を閉鎖する。
【００４８】
これにより、アキュムレータ２１内の不活性ガスが供給管２２及び供給口２３を経て圧力室８内に導入され、該圧力室８内の圧力は、アキュムレータ２１の圧力と同レベルのＰｖとなる。そして、該圧力室８内の圧力Ｐｖによる下向きの力が前記入口室５の圧力Ｐｓによる上向きの力に打ち勝つこととなり、ポペット弁３はそのシート部３ａが弁座１ａに押し付けられて閉弁される。
【００４９】
また、前記ポペット弁３の開時には、図４に示されるように、前記パイロット弁２５が左動せしめられて供給弁体２５ａが供給口２３を閉じるとともに吐出弁体２５ｂが吐出口２４を開く。
これにより圧力室８内の不活性ガスは吐出口２４から外部に排出されて該圧力室８内の圧力は大気圧となり、入口室５内の燃焼ガスの圧力Ｐｓによる上向きの力が前記圧力室８内の圧力Ｐｖによる下向きの力よりも大きくなってポペット弁３は上動され、シート部３ａが弁座１ａから離れて開弁し、入口室５内の燃焼ガスはノズル４に流出して推力を発生する。
【００５０】
かかる実施形態によれば、アキュムレータ２１内に収容された低温の不活性ガスを供給口２３を通して圧力室８に供給し、また吐出口２４を通して外部に排出するので、該供給口２３及び吐出口２４を開閉するパイロット弁２５の温度上昇が抑制される。これにより、パイロット弁２５に耐熱材料の使用を不要として、低コストの材料を使用でき、また該パイロット弁２５の熱スティックの発生も完全に回避できる。
【００５１】
また、前記アキュムレータ２１内の圧力は、高圧に設定可能であるため、該圧力を入口室５内の圧力即ち、燃焼ガス圧力Ｐｓよりも充分に大きく採ることができ、従来は前記燃焼ガス圧力Ｐｓが上限であった圧力室８内の圧力Ｐｖを前記アキュムレータ２１内の圧力まで上昇させることができる。
これにより、ポペット弁３の開→閉時の駆動力を従来技術に比べて増大することができ、該ポペット弁３の応答性及び作動性が向上する。
【００５２】
また、ポペット弁３の閉→開時には、パイロット弁２５により、供給口２３を閉じるとともに、吐出口２４を開口することにより、アキュムレータ２１から圧力室８への不活性ガスの供給を遮断するとともに、圧力室８内のガスを排出することにより、該圧力室８内の圧力Ｐｖを大気圧まで減圧可能となる。この結果、ポペット弁３の閉→開時においても、該ポペット弁３の上向きの駆動力即ち、開弁力が大きくなり、応答性及び作動性が向上する。
【００５３】
【発明の効果】
以上記載のごとく、本発明によれば、ポペット弁が、熱伝導率の小さい耐熱複合材からなるので、該弁の外周摺動部の温度上昇が抑制され、耐熱、耐油ゴム製シールリングの使用が可能となり、該外周摺動部におけるガスの漏洩を防止でき、該漏洩によるポペット弁の熱スティックの発生を防止することができる。
【００５４】
また、ポペット弁は、軸心に対称にオリフィス付きの通孔を設けているので、ガスの流体力のアンバランスの発生が回避され、これによって引き起こされるポペット弁の拗れの発生を防止でき、ポペット弁を滑らかに作動させることができる。
【００５５】
さらに、前記のように、ポペット弁は従来技術に係るタングステン材よりも比重が小さい耐熱複合材からなるので、軽量となり、弁開閉の応答性が向上する。以上により、耐久性が高く、応答性が良好で、滑らかな作動がなされるポペット弁装置を得ることができる。
【００５６】
また、請求項３乃至４の発明によれば、ポペット弁を開閉作動させる圧力室への作動気体にアキュムレータに封入された低温気体を用いるので、パイロット弁の材料として低コストの材料の使用が可能となるとともに、熱スティックの発生が防止される。
また、かかる発明によれば、ポペット弁の閉弁時の作動圧力をアキュムレータ内の圧力まで上昇させることが容易にできるため、開弁駆動力が増大し、さらに、閉弁時には圧力室を完全に大気圧に低下せしめることができるので、ポペット弁の下面からの開弁力が大きくなる。これにより、応答性が高く、かつ作動性が向上されたポペット弁装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るロケットエンジン用フローティング式ポペット弁装置の構成を示す断面図で、ポペット弁閉時を示す図である。
【図２】前記実施形態におけるポペット弁開時を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す図１対応図である。
【図４】上記第２実施形態における図２対応図である。
【図５】従来技術に係るフローティング式ポペット弁装置の弁閉時を示す図１対応図である。
【図６】従来技術に係るフローティング式ポペット弁装置の弁開時を示す図２対応図である。
【符号の説明】
１ハウジング
１ａ弁座
２シリンダ
３ポペット弁
３ａシート部
３ｂ下部
４ノズル
５入口室
６パイロット弁
７作動流体供給口
８圧力室
９供給口
１０ポペットオリフィス
１１通孔
１２Ｏリング
１３ピストンリング
２１アキュムレータ
２２供給管
２３供給口
２４吐出口
２５パイロット弁
２６駆動リング
２７駆動レバー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a floating type poppet valve device used for thrust control or the like in a thruster device of a rocket engine.
[0002]
[Prior art]
In a rocket engine using a solid propellant, the flow rate of combustion gas passing through the nozzle throat is controlled by changing the throat area in the nozzle throat leading to the combustion chamber. As a technique for controlling the throat area of the nozzle throat portion, the invention of Japanese Patent Publication No. 6-58090 is provided.
In the present invention, a nozzle holder having a nozzle skirt for fixing a pintle at a rear end of the combustion chamber and forming a nozzle throat portion with the pintle is mounted on the combustion chamber so as to be axially movable, The holder is moved in the axial direction to continuously change the nozzle throat area.
In the case of this invention, since the nozzle holder having the nozzle skirt is moved in the axial direction, the moving portion becomes large.
[0003]
Therefore, as a means for changing the throat area which does not have the above-mentioned problems, a floating type poppet valve device shown in FIGS. 5 to 6 has been proposed. 5 and 6 show a schematic configuration of such a floating type poppet valve device. FIG. 5 shows the poppet valve when it is closed, and FIG. 6 shows it when it is open.
[0004]
5 to 6, reference numeral 1 denotes a housing, 2 denotes a cylinder formed in the housing 1, and a floating type poppet valve 03 is fitted in the cylinder 2 so as to be reciprocally slidable. The poppet valve 03 is made of a heat-resistant metal such as tungsten.
Reference numeral 8 denotes a pressure chamber defined by the upper surface of the poppet valve 03 and the cylinder 2, and a working fluid supply port 7 opened and closed by a pilot valve 6 is opened in the pressure chamber 8. The pilot valve 6 controls the pressure in the pressure chamber 8 by being opened and closed by an actuator (not shown).
[0005]
Reference numeral 5 denotes a combustion gas inlet chamber formed in the housing 1, and an outer periphery of a lower portion 03b of the poppet valve 03 faces the same. Reference numeral 9 denotes a supply port of the combustion gas to the inlet chamber 5, which is connected to a combustion chamber (not shown). Reference numeral 4 denotes a nozzle for ejecting combustion gas.
The poppet valve 03 has a conical seat portion 03a formed at the end of a lower end portion 03b thereof, and is attached to and detached from a valve seat 1a provided in the housing 1, thereby opening and closing the space between the inlet chamber 5 and the nozzle 4. It is supposed to.
[0006]
The poppet valve 03 is provided with a through-hole 011 communicating with the pressure chamber 8 and the combustion gas inlet chamber 5 at a position close to the outer periphery thereof, and a poppet orifice having a narrowed passage in the middle of the through-hole 011. 010 is provided.
[0007]
During the operation of the floating type poppet valve device, the combustion gas generated in the combustion chamber (not shown) is introduced from the supply port 9 into the inlet chamber 5.
On the other hand, when the poppet valve 03 is closed, as shown in FIG. 5, the pilot valve 6 is closed by the pilot valve control device (not shown), and the pressure of the working fluid in the pressure chamber 8 becomes high. The downward force due to the pressure is greater than the upward force due to the combustion gas pressure in the inlet chamber 5, and the seat 03 a of the poppet valve 03 is pressed against the valve seat 1 a of the housing 1, and the combustion gas flows out to the nozzle 4. Is shut off.
[0008]
As shown in FIG. 6, when the pilot valve 6 is opened by the pilot valve control device, the working fluid in the pressure chamber 8 is discharged, and the upward force of the combustion gas in the inlet chamber 5 is generated by the working fluid. The poppet 03 moves upward due to the force greater than the downward force, the seat portion 03a moves away from the valve seat 1a, and the poppet valve opens.
By opening the poppet valve 03, the combustion gas flows from the inlet chamber 5 to the nozzle 4 and is ejected to the outside as shown by the arrow in FIG.
[0009]
On the other hand, a part of the combustion gas in the inlet chamber 5 enters the through hole 011, is throttled by the poppet orifice 010, flows into the pressure chamber 8 side, and is discharged to the outside via the pilot valve 6. By changing the degree of throttle of the poppet orifice 010, that is, the passage area, the valve opening speed and the valve closing speed of the poppet 03 are adjusted.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the floating poppet valve device according to the prior art shown in FIGS. 5 to 6, the poppet valve 03 is heated to 2000 ° C. or more by the combustion gas introduced from the supply port 9 into the inlet chamber 5. It is composed of a heat-resistant metal such as a material. This tungsten material has a high thermal conductivity, and the entire poppet valve 03 becomes hot. For this reason, a rubber O-ring cannot be used for the sliding portion between the outer peripheral surface of the poppet valve 03 and the cylinder 2, and the sliding portion between the outer peripheral surface of the poppet valve 03 and the cylinder 2 is an O-ring. Since the metal contact portion does not have a seal member such as that described above, a large gap has to be formed, and the generation of a heat stick of the poppet valve 03 is often observed when the combustion gas flows through the gap.
[0011]
Moreover, since the specific gravity of the tungsten material is as large as about 19 g / cm ³ , the poppet valve 03 has a large weight and the responsiveness of the poppet valve 03 is low.
Further, since the tungsten material has poor workability, it is difficult to form a groove having a complicated shape in the poppet valve 03. Therefore, the through hole 011 having the poppet orifice 010 is drilled in a thin portion near the outer periphery of the poppet valve 03. Have been.
Therefore, since the through hole 011 is not on the axis 03c of the poppet valve 03, the flow of the combustion gas around the lower portion 03b of the poppet valve 03 does not become a flow symmetrical with respect to the axis 03c, but is perpendicular to the axis 03c. The directional fluid force T acts on the poppet 03, and the poppet valve 03 is stiffened by the fluid force T, thereby causing the poppet valve 03 to stick.
[0012]
In the conventional poppet valve device shown in FIGS. 5 to 6, when the poppet valve 03 is operated from the opening (FIG. 6) to the closing, the pressure Pv in the pressure chamber 8 is the pressure in the inlet chamber 5, that is, the pressure in the inlet chamber 5. Since the pressure cannot be set higher than the system pressure Ps, the driving force required for opening and closing the poppet valve 03 is limited, and a large driving force is not required.
[0013]
On the other hand, in the prior art, when the poppet valve 03 is operated from the closed state (FIG. 5) to the open state (FIG. 6), the pressure Pv in the pressure chamber 8 is equal to the system pressure Ps and the area Ah of the poppet orifice 010. And the area Ab of the seat portion 03a has the following relationship (1).
Pv = (Ah / Ab) × Ps (1)
Therefore, when the poppet valve 03 is closed to open, the driving force of the poppet valve 03 increases as the pressure Pv decreases, but the pressure Pv cannot be made smaller than the value as in the above equation (1).
[0014]
The present invention has been made in view of the problems of the related art, and suppresses a rise in the temperature of a poppet valve so that a sealing member such as an O-ring can be used for a sliding portion between the poppet valve and a cylinder. A first object is to prevent generation of a heat stick of a poppet valve due to gas leakage and to improve responsiveness at the time of opening and closing.
[0015]
A second object of the present invention is to suppress the generation of fluid force in a direction perpendicular to the axis of the poppet valve to prevent the poppet valve from becoming unstable and the poppet valve from malfunctioning. is there.
[0016]
A third object is to obtain a larger driving force during the closing operation of the poppet valve, minimize the resistance of the poppet valve during the opening operation, and open and close the poppet valve with high responsiveness. Another object of the present invention is to provide a poppet valve device with improved operability.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is directed to a first aspect of the present invention, wherein a pressure difference between two chambers facing upper and lower surfaces of a poppet valve slidably fitted in a cylinder reciprocally faces the tip of the poppet valve. In a floating type poppet valve device configured to open and close a gas passage by attaching and detaching a seat portion to and from a valve seat,
The poppet valve is made of a heat-resistant composite material, and the sliding portion has a valve body portion in which a seal ring is fitted and a tip seat portion having a smaller diameter than the valve body portion. A first through-hole is provided at right angles to the core wire, and a second through- hole penetrates the valve body portion on an axis and communicates the two chambers through the first through- hole. A floating type poppet valve device characterized in that an orifice is provided in the second through hole .
[0018]
Preferably, a heat-resistant composite material of ceramic fibers is used as the heat-resistant composite material, and the second through hole having the orifice is formed to have a larger diameter than the first through hole. Good to be.
[0019]
It is preferable that one or more through holes having the orifices be provided on the axis of the poppet valve, but a plurality of holes may be provided symmetrically with respect to the axis.
[0020]
According to this invention, since the material of the poppet valve is made of a heat-resistant composite material whose thermal conductivity is much smaller than that of the tungsten material in the prior art, the heat from the lower part directly in contact with the high-temperature gas to the outer peripheral sliding part is obtained. The conductivity is reduced, and the temperature rise of the outer peripheral sliding portion is suppressed. This makes it possible to use a heat-resistant, oil-resistant rubber seal ring in the outer peripheral sliding portion, improves the sealing performance of the outer peripheral sliding portion, avoids gas leakage from the outer peripheral sliding portion, and reduces the heat of the poppet valve due to the leakage. The occurrence of sticks is prevented.
[0021]
In addition, since the poppet valve has a through hole with an orifice symmetrically about its axis, the fluid force by the gas acting on the poppet valve is balanced, and the effect of unbalanced fluid force as in the prior art is avoided. You.
Thus, it is possible to prevent the valve from becoming unsteady due to the unbalanced fluid force and to prevent the poppet valve from malfunctioning due to the unbalanced fluid force, and to smoothly operate the poppet valve.
[0022]
Further, the poppet valve is made of a heat-resistant composite material having a specific gravity much smaller than that of the tungsten material according to the prior art, so that the weight is reduced and the responsiveness of opening and closing the valve is improved.
[0023]
According to a third aspect of the present invention, there is provided an upper and lower surface of a poppet valve in which a valve seat having a smaller diameter than the valve body sliding portion is formed below the valve body sliding portion which is reciprocally slidably fitted in the cylinder. A floating poppet valve device configured to open and close a gas passage by attaching and detaching the small-diameter end seat portion to and from a valve seat by a pressure difference between two chambers facing
The two chambers face the upper surface of the valve body sliding portion and are provided with a pressure chamber provided with a supply port and a discharge port for the working gas, and the lower surface of the small diameter valve seat portion with a supply port of the gas passage. An inlet chamber communicated with the pressure chamber, the accumulator filled with the working gas is connected to a supply port of the pressure chamber, and a discharge port is connected to the atmosphere.
The floating type poppet valve device is provided with a pilot valve for opening and closing the supply port and the discharge port.
[0024]
In the floating poppet valve device for a rocket engine, the pilot valve has a spherical valve body fixed to both ends of a valve rod, and one side of the valve body is connected to the valve body via a drive link and a drive lever from a valve drive device. When one of the supply port and the discharge port is closed, the valve element on the other side is configured to open the other of the supply port and the discharge port.
[0025]
The working gas is preferably an inert gas pressurized to a higher pressure than the gas pressure in the inlet chamber.
[0026]
According to this invention, since the pilot valve is constantly in contact with the low-temperature gas from the accumulator, the rise in temperature is suppressed. Accordingly, it is not necessary to use a heat-resistant material for the pilot valve, a low-cost material can be used, and the generation of a heat stick is completely prevented.
[0027]
Further, since the gas pressure in the accumulator is directly applied to the pressure in the pressure chamber that acts when the poppet valve is opened and closed, the pressure can be set to a high pressure, and the driving force of the poppet valve can be set. Can be increased. This improves the responsiveness and operability of the poppet valve.
[0028]
On the other hand, when the poppet valve is closed → opened, the supply port is closed and the discharge port is opened by the pilot valve to open the pressure chamber to atmospheric pressure, and the upward force required to open the poppet valve, that is, the opening / closing force, is reduced. As the size increases, the responsiveness and operability are improved.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be illustratively described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, and are merely illustrative examples. Only.
[0030]
1 and 2 show a schematic configuration of a floating type poppet valve device for a rocket engine according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a poppet valve when it is closed, and FIG. 2 shows a poppet valve when it is open.
[0031]
1 and 2, reference numeral 1 denotes a housing, 2 denotes a cylinder formed in the housing 1, and a floating type poppet valve 3 is reciprocally slidably fitted in the cylinder 2.
Reference numeral 8 denotes a pressure chamber defined by the upper surface of the poppet valve 3 and the cylinder 2, and a working fluid supply port 7 opened and closed by a pilot valve 6 is opened in the pressure chamber 8. The pilot valve 6 controls the pressure in the pressure chamber 8 by being opened and closed by an actuator (not shown).
[0032]
Reference numeral 5 denotes a combustion gas inlet chamber formed in the housing 1, and the outer periphery of a lower portion 3 b of the poppet valve 3 faces. Reference numeral 9 denotes a supply port of the combustion gas to the inlet chamber 5, which is connected to a combustion chamber (not shown). Reference numeral 4 denotes a nozzle for ejecting combustion gas.
The poppet valve 3 has a conical seat portion 3a formed at the end of a lower end portion 3b thereof, and opens and closes between the inlet chamber 5 and the nozzle 4 by being attached to and detached from a valve seat 1a provided in the housing 1. It is supposed to.
[0033]
The above configuration is the same as that of the prior art shown in FIGS. In the present invention, the material and internal structure of the poppet valve are improved.
[0034]
That is, in FIGS. 1 and 2, the poppet valve 3 is made of a heat-resistant composite material such as a ceramic fiber having a low thermal conductivity.
Reference numeral 11 denotes a through hole formed inside the poppet valve 3. The through hole 11 is opened in the upper surface of the poppet valve 3, that is, the surface facing the pressure chamber 8, extends downward from the upper surface along the axis 3c of the poppet valve 3, and extends in the lower direction 3b of the poppet valve 3 at right angles. (11a), and opens to the entrance chamber 5. In the middle of the through hole 11, a poppet orifice 10 having a narrowed passage is provided as in the prior art shown in FIGS.
In this embodiment, one through hole 11 having the poppet orifice 10 is provided along the axis 3c of the poppet valve 3, but the position of the through hole 11 is symmetrical with respect to the axis 3c of the poppet valve 3. If so, two or more may be provided.
[0035]
An O-ring 12 made of a heat-resistant and oil-resistant rubber material, and piston rings 13 made of a metal having good heat resistance and slidability are fitted on the O-ring 12 on the outer peripheral sliding portion of the poppet valve 3. Is equipped.
[0036]
During the operation of the floating type poppet valve device, the combustion gas generated in the combustion chamber (not shown) is introduced from the supply port 9 into the inlet chamber 5.
On the other hand, when the poppet valve 3 is closed, as shown in FIG. 1, the pilot valve 6 is closed by a pilot valve control device (not shown), so that the pressure of the working fluid in the pressure chamber 8 becomes high, and The downward force due to the pressure becomes larger than the upward force due to the combustion gas pressure in the inlet chamber 5, and the seat portion 3 a of the poppet valve 3 is pressed against the valve seat 1 a of the housing 1, and the combustion gas flows out to the nozzle 4. Is shut off.
[0037]
As shown in FIG. 2, when the pilot valve 6 is opened by the pilot valve control device, the working fluid in the pressure chamber 8 is discharged, and the upward force of the combustion gas in the inlet chamber 5 is generated by the working fluid. When the force becomes larger than the downward force, the poppet valve 3 moves upward, the seat portion 3a moves away from the valve seat 1a, and the poppet valve opens. When the poppet valve 3 is opened, the combustion gas flows from the inlet chamber 5 to the nozzle 4 and is ejected to the outside as shown by an arrow in FIG. 2, thereby generating thrust.
[0038]
On the other hand, a part of the combustion gas in the inlet chamber 5 enters the through hole 11, is throttled by the poppet orifice 10, flows into the pressure chamber 8 side, and is discharged to the outside via the pilot valve 6. By changing the degree of throttle of the poppet orifice 10, that is, the passage area, the valve opening speed and the valve closing speed of the poppet valve 3 are adjusted.
[0039]
In this embodiment, since the poppet valve 3 is made of a heat-resistant composite material of ceramic fibers having a sufficiently low thermal conductivity as compared with the conventional tungsten material, the lower portion 3b that directly contacts the combustion gas is heated to a high temperature. However, the amount of heat conduction to the sliding portion with the cylinder 2 is reduced, and the temperature rise of the sliding portion is suppressed.
Thus, even if the O-ring 12 made of a heat-resistant and oil-resistant rubber is used for the sliding portion, it does not cause burnout. Naturally, even if the metal seal rings 13 are used, the heat resistance is sufficiently high. Has the property.
[0040]
Therefore, the sealing performance of the outer peripheral sliding portion of the poppet valve 3 is greatly improved as compared with the related art in which a metal surface is sealed. Thereby, the leakage of the combustion gas from the outer peripheral sliding portion is avoided, and the generation of the heat stick of the poppet valve due to the leakage is avoided.
[0041]
Further, since the poppet valve 3 is provided with the through hole 11 with the poppet orifice 10 symmetrically at the axis 3c, the fluid force T due to the combustion gas acting on the poppet valve 3 is balanced, as in the prior art. The generation of an unbalanced force is avoided. This prevents the poppet valve 3 from becoming unsteady due to the unbalance force and the operation failure of the poppet valve 3 caused by this, and the poppet valve 3 can operate smoothly.
[0042]
Further, since the poppet valve 3 has a lower specific gravity than a conventional tungsten material (specific gravity = about 19 g / cm ³ ), the poppet valve 3 is light in weight and has good responsiveness when opening and closing.
[0043]
3 and 4 show a schematic configuration of a floating type poppet valve device for a rocket engine according to a second embodiment of the present invention. FIG. 3 shows a state where the poppet valve is closed, and FIG. 4 shows a state where the poppet valve is opened. Show.
[0044]
3 and 4, a gas supply port 23 and a discharge port 24 are provided at the upper part of the housing 1 so as to face each other. An accumulator 21 stores an inert gas such as nitrogen gas. The accumulator 21 is connected to the supply port 23 via a supply pipe 22.
[0045]
25 is a pilot valve. The pilot valve 25 is provided with a spherical supply valve body 25a and a discharge valve body 25b at both ends of a valve rod 25c, and reciprocates the valve support portion 1b of the housing 1 so that the supply port 23 and the discharge port 24 are opened and closed.
26 is a drive link connected to a valve drive actuator (not shown), and 27 is a drive lever. The drive lever 27 is supported by the housing 1 at a fulcrum 28. One end of the drive lever 27 is connected to the drive link 26, and the other end is connected to the valve rod 25c of the pilot valve 25. The applied pilot valve driving force is transmitted to the pilot valve 25.
Further, in this embodiment, the through hole 11 and the poppet orifice 10 in the first embodiment are omitted.
[0046]
Other configurations are the same as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, and the same members are denoted by the same reference numerals.
[0047]
In the second embodiment, the combustion gas generated in the combustion chamber (not shown) is introduced from the supply port 9 into the inlet chamber 5, and the pressure Ps of the inlet chamber 5 is maintained at the combustion gas pressure.
On the other hand, when the poppet valve 3 is closed, as shown in FIG. 3, the pilot valve 25 is moved rightward from a valve driving device (not shown) via the drive link 26 and the drive lever 27, and the supply valve body 25a is supplied. With the opening 23 opened, the discharge valve 25b closes the discharge port 24.
[0048]
Thereby, the inert gas in the accumulator 21 is introduced into the pressure chamber 8 through the supply pipe 22 and the supply port 23, and the pressure in the pressure chamber 8 becomes Pv of the same level as the pressure of the accumulator 21. The downward force due to the pressure Pv in the pressure chamber 8 overcomes the upward force due to the pressure Ps in the inlet chamber 5, and the poppet valve 3 is closed with its seat 3a pressed against the valve seat 1a. You.
[0049]
When the poppet valve 3 is opened, as shown in FIG. 4, the pilot valve 25 is moved to the left so that the supply valve 25a closes the supply port 23 and the discharge valve 25b opens the discharge port 24.
As a result, the inert gas in the pressure chamber 8 is discharged to the outside from the discharge port 24, the pressure in the pressure chamber 8 becomes atmospheric pressure, and the upward force due to the pressure Ps of the combustion gas in the inlet chamber 5 is increased by the pressure chamber. 8, the poppet valve 3 is moved upward, the seat portion 3a is separated from the valve seat 1a, and the combustion gas in the inlet chamber 5 flows out to the nozzle 4. Generates thrust.
[0050]
According to this embodiment, the low-temperature inert gas contained in the accumulator 21 is supplied to the pressure chamber 8 through the supply port 23 and is discharged to the outside through the discharge port 24, so that the supply port 23 and the discharge port 24 are discharged. Is suppressed. Thus, the use of a heat-resistant material is not required for the pilot valve 25, so that a low-cost material can be used and the generation of a heat stick of the pilot valve 25 can be completely avoided.
[0051]
Further, since the pressure in the accumulator 21 can be set to a high pressure, the pressure can be set sufficiently higher than the pressure in the inlet chamber 5, that is, the combustion gas pressure Ps. Can be increased up to the pressure in the accumulator 21.
As a result, the driving force when the poppet valve 3 is opened → closed can be increased as compared with the related art, and the responsiveness and operability of the poppet valve 3 are improved.
[0052]
Further, when the poppet valve 3 is closed to open, the supply port 23 is closed by the pilot valve 25 and the discharge port 24 is opened to shut off the supply of the inert gas from the accumulator 21 to the pressure chamber 8. By discharging the gas in the pressure chamber 8, the pressure Pv in the pressure chamber 8 can be reduced to the atmospheric pressure. As a result, even when the poppet valve 3 is closed to open, the upward driving force of the poppet valve 3, that is, the valve opening force is increased, and the responsiveness and the operability are improved.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the poppet valve is made of a heat-resistant composite material having a low thermal conductivity, the temperature rise of the outer peripheral sliding portion of the valve is suppressed, and the use of a heat-resistant, oil-resistant rubber seal ring is used. It is possible to prevent leakage of gas in the outer peripheral sliding portion, and to prevent generation of a heat stick of the poppet valve due to the leakage.
[0054]
In addition, since the poppet valve has a through hole with an orifice symmetrically with respect to the axis, occurrence of imbalance of gas fluid force can be avoided, and the occurrence of poppet valve stiffness caused by this can be prevented. The poppet valve can be operated smoothly.
[0055]
Further, as described above, since the poppet valve is made of a heat-resistant composite material having a lower specific gravity than the tungsten material according to the related art, the poppet valve is light in weight and the responsiveness of valve opening / closing is improved. As described above, a poppet valve device having high durability, good responsiveness, and smooth operation can be obtained.
[0056]
According to the third and fourth aspects of the present invention, since the low-temperature gas sealed in the accumulator is used as the working gas for the pressure chamber for opening and closing the poppet valve, a low-cost material can be used as the material of the pilot valve. And the occurrence of heat stick is prevented.
According to this invention, the operating pressure at the time of closing the poppet valve can be easily increased to the pressure in the accumulator, so that the valve opening driving force increases, and further, when the valve is closed, the pressure chamber is completely closed. Since the pressure can be reduced to the atmospheric pressure, the valve opening force from the lower surface of the poppet valve increases. Thereby, a poppet valve device with high responsiveness and improved operability can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a floating type poppet valve device for a rocket engine according to a first embodiment of the present invention, showing a poppet valve closed.
FIG. 2 is a view showing a poppet valve in the embodiment when the poppet valve is open.
FIG. 3 is a diagram corresponding to FIG. 1, showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram corresponding to FIG. 2 in the second embodiment.
FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 1 and showing a floating poppet valve device according to the related art when the valve is closed.
FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 2 and shows a state in which a floating poppet valve device according to the related art is opened.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Housing 1a Valve seat 2 Cylinder 3 Poppet valve 3a Seat part 3b Lower part 4 Nozzle 5 Inlet chamber 6 Pilot valve 7 Working fluid supply port 8 Pressure chamber 9 Supply port 10 Poppet orifice 11 Through hole 12 O ring 13 Piston ring 21 Accumulator 22 Supply Pipe 23 Supply port 24 Discharge port 25 Pilot valve 26 Drive ring 27 Drive lever

Claims

シリンダ内に往復摺動自在に嵌合されたポペット弁の上下面が臨む２つの室の圧力差により、該ポペット弁の先端シート部を弁座に着脱してガス通路を開閉するように構成されたフローティング式ポペット弁装置において、
前記ポペット弁は耐熱複合材料からなり、前記摺動部にはシールリングが嵌装された弁体部と該弁体部より小径にした先端シート部とを有し、前記先端シート部にその軸心線に直角に第１の通孔を設けるとともに、前記弁体部を軸線上に貫通し前記第１の通孔を介して前記２つの室を連通する第２の通孔を有し、前記第２の通孔にオリフィスを設けてなることを特徴とするフローティング式ポペット弁装置。The gasket is configured to open and close the gas passage by attaching and detaching the front seat portion of the poppet valve to and from the valve seat by the pressure difference between the two chambers facing the upper and lower surfaces of the poppet valve that is reciprocally slidably fitted in the cylinder. In the floating poppet valve device,
The poppet valve is made of a heat-resistant composite material, and the sliding portion has a valve body portion in which a seal ring is fitted and a tip seat portion having a smaller diameter than the valve body portion. A first through-hole is provided at right angles to the core wire, and a second through- hole penetrates the valve body portion on an axis and communicates the two chambers through the first through- hole. A floating type poppet valve device comprising an orifice provided in a second through hole .

前記オリフィスを有する第２の通孔が第１の通孔より大径に形成されていることを特徴とする請求項１記載のフローティング式ポペット弁装置。The floating poppet valve device according to claim 1, wherein the second through hole having the orifice is formed to have a larger diameter than the first through hole .

シリンダ内に往復摺動自在に嵌合された弁体摺動部の下方に該弁体摺動部より小径の弁シート部が形成されたポペット弁の上下面が臨む２つの室の圧力差により、前記小径の先端シート部を弁座に着脱してガス通路を開閉するように構成されたフローティング式ポペット弁装置において、
前記２つの室は、前記弁体摺動部の上面が臨み、作動気体の供給口及び吐出口が設けられた圧力室と、前記小径の弁シート部の下面が臨み前記ガス通路の供給口に連通される入口室とよりなり、前記作動気体が封入されたアキュムレータを前記圧力室の供給口に接続するとともに吐出口を大気に接続し、
前記供給口及び吐出口を開閉するパイロット弁を設けたことを特徴とするフローティング式ポペット弁装置。The pressure difference between the two chambers facing the upper and lower surfaces of a poppet valve having a valve seat portion smaller in diameter than the valve body sliding portion below the valve body sliding portion fitted reciprocally slidably in the cylinder. A floating poppet valve device configured to open and close a gas passage by attaching and detaching the small-diameter front seat portion to and from a valve seat;
The two chambers face the upper surface of the valve body sliding portion and are provided with a pressure chamber provided with a supply port and a discharge port for the working gas, and the lower surface of the small diameter valve seat portion with a supply port of the gas passage. An inlet chamber communicated with the pressure chamber, the accumulator filled with the working gas is connected to a supply port of the pressure chamber, and a discharge port is connected to the atmosphere.
A floating type poppet valve device comprising a pilot valve for opening and closing the supply port and the discharge port.

ロケットエンジン用フローティング式ポペット弁装置において、前記パイロット弁は、弁棒の両端に球状の弁体を固着してなり、弁駆動装置から駆動リンク及び駆動レバーを介して一方側の弁体が前記供給口又は吐出口の一方を閉止しているとき、他方側の弁体が前記供給口又は吐出口の他方を開放するように構成されてなる請求項３記載のフローティング式ポペット弁装置。In the floating poppet valve device for a rocket engine, the pilot valve has a spherical valve body fixed to both ends of a valve rod, and the one side valve body is supplied from a valve drive device via a drive link and a drive lever. 4. The floating poppet valve device according to claim 3, wherein when one of the port and the discharge port is closed, the valve element on the other side is configured to open the other of the supply port and the discharge port.