本实用新型涉及一种充气用高压气体发生装置，更具体的，涉及多次、快速充气型气体发生器，同时也可应用于燃气蓄能和燃气增压技术领域。
背景技术：
长期以来，作为液体火箭推进剂贮箱增压用的氮气都是用高压气瓶贮存的。这种气瓶贮气系统存在体积大、质量大、增压效率低、连接面会漏气须定期检查、高压贮存不安全、需要地面供气设备(压气机或气瓶车)，高压气瓶充气必须在火箭临射前进行，因而给使用带来不便等缺点。
技术实现要素：
本实用新型的技术解决问题是：克服现有高压气瓶贮气系统存在的体积大、质量大、增压效率低、连接面会漏气须定期检查、高压贮存不安全、需要供气设备(压气机或气瓶车)，使用不便等缺点，提出一种充气用高压气体发生装置，该发生装置为一种体积小、可长期贮存，能多次点火启动的快速充气装置，该装置通过低温产气药剂燃烧产生高压气体，并通过压力反馈装置控制点火器点火时机，可实现自动点火补气和长时、多次供气，该装置具有体积小，增压效率高，预装填，不需地面供气设备(压气机或气瓶车)，可长期贮存，使用方便等优势。产生的气体以氮气为主，燃气温度可低于400℃，适用于液体火箭发动机燃料贮箱增压。
本实用新型的技术解决方案是：
一种充气用高压气体发生装置，该发生装置包括出气管路、测压传感器、端盖、若干个燃气单向阀、伺服燃烧室接头、若干个伺服燃烧室、主燃烧室、主燃烧室产气药、中心过滤器、主燃烧室引燃药、伺服燃烧室产气药、伺服燃烧室引燃药和若干个钝感点火器；
主燃烧室的顶端固定连接在端盖的中心；主燃烧室的底端安装钝感点火器；
若干个伺服燃烧室以主燃烧室为中心周向均布且固定连接在端盖上，即若干个伺服燃烧室均布在主燃烧室的周围；
出气管路固定连接在端盖上；
测压传感器固定连接在出气管路上，测压传感器用于测量出气管路中气体的压力；
伺服燃烧室接头用于将伺服燃烧室固定连接在端盖上，燃气单向阀固定连接在伺服燃烧室的顶端；
中心过滤器为过滤精度为10μm的管形过滤器；中心过滤器的侧壁面为多层滤网；
中心过滤器为细圆筒结构，细圆筒结构的侧壁面为过滤层，细圆筒结构的一端开口，一端封闭，开口的一端与出气管路固定连接，封闭的一端采用多孔板支撑在主燃烧室的中部；
中心过滤器将主燃烧室的空间分为两部分，其中一部分为中心过滤器的侧壁面与主燃烧室的侧壁面之间的圆筒形空腔，另一部分为中心过滤器的封闭端与主燃烧室的底端之间的半圆形空腔；圆筒形空腔与半圆形空腔之间通过多孔板支撑进行隔离；
主燃烧室产气药安装在圆筒形空腔中，主燃烧室引燃药安装在半圆形空腔中；
伺服燃烧室的底端安装钝感点火器，伺服燃烧室产气药和伺服燃烧室引燃药安装在伺服燃烧室内，且伺服燃烧室引燃药位于钝感点火器和伺服燃烧室产气药之间；
端盖内侧径向均布有管形通道，管形通道的个数与伺服燃烧室的个数相同，伺服燃烧室通过管形通道与主燃烧室连通，且在位于伺服燃烧室和主燃烧室之间的管形通道上设置有燃气单向阀；设置燃气单向阀用于阻隔主燃烧室或其它伺服燃烧室工作后产生的热燃气进入未工作的伺服燃烧室；
主燃烧室的材料为合金钢或钛合金，合金钢或钛合金的强度较高。
多次、快速充气用高压气体发生装置的使用方法，包括下列步骤：
(1)根据总用气需求计算所需的产气药剂总量及伺服发生器的个数。
(2)与用气单元之间通过燃气减压器和燃气阀门控制放气或闭合。
(3)使用时，先对主燃烧室的点火器发出点火指令，点火器点燃引燃药及产气药，产气药燃烧产生低温(不高于400℃)燃气，将主燃烧室充至高压状态，当通向用气单元的燃气控制阀门开启时，燃气可经过中心过滤器过滤后流向燃气出口，向用气单元进行初始充气。
(4)测压接口连接测压传感器，持续监测主燃烧室压力变化情况，主燃烧室给用气单元充气降压到某个设定值时，在压力反馈点火控制器的指令下，1个或多个伺服燃烧室快速点火工作产生燃气，与主燃烧室之间的燃气单向阀在压差的作用下自动开启，燃气充入主燃烧室内，使主燃烧室恢复高压，可对用气单元再次进行充气；
(5)重复(4)的步骤直到所有伺服发生器(伺服燃烧室)工作完毕。
本实用新型专利的特点在于：
(1)体积小、产气速度快、燃气温度低、产气率高。
(2)可多次、长时供气。
(3)免维护。
(4)本实用新型涉及了一种多次、快速充气用高压气体发生装置。所述高压气体发生装置由一个主燃烧室、与主燃烧室连通的多个可独立工作的伺服燃烧室、端盖、燃气单向阀组成。本装置产生的燃气经内部中心过滤器过滤后从出气口排出，出口燃气温度最低可达350℃左右，装置带有压力传感器接口，可持续监测装置内部压力变化情况。本实用新型中的高压气体发生装置中主燃烧室用于给用气单元提供初始燃气，当压力传感器监测到装置内部压力下降到一定数值后，点火控制单元控制伺服燃烧室开始工作，从而继续产生高压气体，维持装置内部的压力，保证整套装置持续稳定的向用气单元供气。本实用新型专利具有体积小、产气速度快、燃气温度低、产气率高、可多次、长时供气及免维护等优点，可取代高压气瓶，用于液体火箭发动机燃料贮箱增压等。
附图说明
图1为本实用新型1个主燃烧室加10个伺服燃烧室的结构示意图。
图2为主燃烧室工作后的燃气流向图；
图3为一个伺服燃烧室工作后的燃气流向图。
具体实施方式
15g主燃烧室引燃药10放在主燃烧室头部，过滤精度为10μm的管形中心过滤器9在燃烧室中心，在主燃烧室7和中心过滤器9之间填上200g块状或散状主燃烧室产气药8和主燃烧室引燃药10，主燃烧室引燃药10和主燃烧室产气药8均由襄阳航天化学动力研究所生产。在主燃烧室7壳体侧面密封槽内放入o形橡胶密封圈后与端盖3中部的螺纹连接，主燃烧室7尾部装有钝感点火器13。伺服燃烧室6共10个，均为金属管状结构，一端采用伺服燃烧室接头5连接在端盖3上，伺服燃烧室6内填上80g块状或散状伺服燃烧室产气药11和伺服燃烧室引燃药12，钝感点火器13布置在另一端，用于点燃伺服燃烧室6内部的伺服燃烧室产气药11和伺服燃烧室引燃药12。
图2中，主燃烧室7的钝感点火器13激发主燃烧室7内主燃烧室引燃药10和主燃烧室产气药8后产生大量气体，产生的大量气体经中心过滤器9侧壁面多层滤网过滤后流向中心通道，最后通过出气管路1流出，向未标示在图中的用气单元进行充气。
图3中，伺服燃烧室6的钝感点火器13激发伺服燃烧室6内伺服燃烧室引燃药12和伺服燃烧室产气药11后产生大量气体，产生的大量气体从伺服燃烧室接头5经燃气单向阀4和端盖3内的燃气通道后流进主燃烧室7，经中心过滤器9侧壁面多层滤网过滤后流向中心通道，最后通过出气管路1流出，向未标示在图中的用气单元进行充气。
一种多次、快速充气用高压气体发生装置，具体包括一个主燃烧室、与主燃烧室连通的多个伺服燃烧室、端盖、燃气单向阀；上述各组成部分的连接关系为：伺服燃烧室、主燃烧室与端盖均采用螺纹连接，并用o形橡胶圈进行密封，其中主燃烧室壳体位于整个装置中部，多个伺服燃烧室圆周均布在主燃烧室四周；端盖内侧径向均布有多个与伺服发生器个数相等的管形通道，每个伺服燃烧室与主燃烧室在管形通道之间均设置一个燃气单向阀，用于阻隔主燃烧室或其它伺服燃烧室工作后产生的热燃气进入未工作的伺服燃烧室。主燃烧室内产生的燃气直接流向燃气出口及测压接口，伺服燃烧室内产生的燃气也需均经过主燃烧室后流向燃气出口及测压接口。
所述的主燃烧室包括主燃烧室壳体、产气药剂、引燃药、中心过滤器和钝感点火器。中心过滤器为细圆筒结构，圆筒侧面为过滤层，圆筒一端开口、与出气接口密封固定，另一端封闭、采用多孔板支撑在发生器壳体中部；产气药剂环向装填在壳体内侧和中心过滤器外侧的空隙内；主燃烧室壳体头部设有螺纹接口，用于安装钝感点火器；引燃药固定在点火器与过滤器的支撑孔板之间。
所述的伺服燃烧室包括伺服燃烧室接头、伺服燃烧室壳体、产气药剂、引燃药剂和钝感点火器。伺服燃烧室壳体头部设有螺纹接口，用于安装点火器，伺服燃烧室接头用于一端与伺服燃烧室连接密封，另一端安装燃气单向阀后与主燃烧室连接，产气药剂和引燃药剂自由装填在伺服燃烧室壳体内。
一种多次、快速充气用高压气体发生装置，具体包括一个主燃烧室、多个伺服燃烧室、一个端盖，端盖上设置有出气口和测压接口，主燃烧室、伺服燃烧室均安装在端盖上，主燃烧室位于装置中部，多个伺服燃烧室圆周均布在主燃烧室周围，主燃烧室与每个伺服燃烧室通过燃气单向阀连通。主燃烧室头部安装有钝感点火器，燃烧室内部设置有中心过滤器，产气药与引燃药装填在中心过滤器外侧与壳体的空隙内；伺服燃烧室头部安装有钝感点火器，燃烧室内装填有产气药与引燃药。
装置与用气单元之间可设置燃气减压器或燃气控制阀门，用气时先对主燃烧室的点火器发出点火指令，迅速点燃主燃烧室内的引燃药和产气药，产气药燃烧产生燃气使主燃烧室内升压，燃气经中心过滤器过滤后流向燃气出口，燃气通过控制阀门后向用气单元进行初始充气。在充气过程中，测压接口连接的测压传感器可持续监测主燃烧室压力变化情况，当主燃烧室内压强下降到一定数值时，在点火控制器的指令下，1个或多个伺服燃烧室迅速点火工作产生燃气，伺服燃烧室通向主燃烧室的燃气单向阀在压差的作用下自动开启，燃气通过管路充入主燃烧室内，使主燃烧室恢复高压，需要时，可继续点燃伺服燃烧室对用气单元再次进行充气。
主燃烧室与多个伺服燃烧室共用位于主燃烧室中部的过滤器，共用端盖上的燃气出口及测压接口。
测压接口与燃气出口焊接在端盖上。
根据需求可以调整产气药质量及伺服发生器个数。
产气药可压制成块状也可采用球粒散装，该产气药为湖北航天化学技术研究所研制生产。
伺服燃烧室、主燃烧室与端盖均使用螺纹连接。
燃气单向阀用于阻隔主燃烧室或伺服燃烧室工作后产生的热燃气进入未工作的伺服燃烧室。
根据用气情况，装置可实现自动控制多次点火补气。
主燃烧室产气药点燃时间不高于30ms，根据需要可调整产气药分解反应时间，最快可达1s以内。
出口燃气温度可低至350℃。
为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型专利，下面结合附图对本实用新型专利作进一步详细说明。
实施例
一种充气用高压气体发生装置，该发生装置包括出气管路1、测压传感器2、端盖3、10个燃气单向阀4、伺服燃烧室接头5、10个伺服燃烧室6、主燃烧室7、主燃烧室产气药8、中心过滤器9、主燃烧室引燃药10、伺服燃烧室产气药11、伺服燃烧室引燃药12和11个钝感点火器13；
主燃烧室7的顶端固定连接在端盖3的中心；主燃烧室7的底端安装钝感点火器13；
10个伺服燃烧室6以主燃烧室7为中心周向均布且固定连接在端盖3上，即10个伺服燃烧室6均布在主燃烧室7的周围；
出气管路1固定连接在端盖3上；
测压传感器2固定连接在出气管路1上，测压传感器2用于测量出气管路1中气体的压力；
伺服燃烧室接头5用于将伺服燃烧室6固定连接在端盖3上，燃气单向阀4固定连接在伺服燃烧室6的顶端；
中心过滤器9为过滤精度为10μm的管形过滤器；中心过滤器9的侧壁面为多层滤网；
中心过滤器9为细圆筒结构，细圆筒结构的侧壁面为过滤层，细圆筒结构的一端开口，一端封闭，开口的一端与出气管路1固定连接，封闭的一端采用多孔板支撑在主燃烧室7的中部；
中心过滤器9将主燃烧室7的空间分为两部分，其中一部分为中心过滤器9的侧壁面与主燃烧室7的侧壁面之间的圆筒形空腔，另一部分为中心过滤器9的封闭端与主燃烧室7的底端之间的半圆形空腔；圆筒形空腔与半圆形空腔之间通过多孔板支撑进行隔离；
主燃烧室产气药8安装在圆筒形空腔中，主燃烧室引燃药10安装在半圆形空腔中；
伺服燃烧室6的底端安装钝感点火器13，伺服燃烧室产气药11和伺服燃烧室引燃药12安装在伺服燃烧室6内，且伺服燃烧室引燃药12位于钝感点火器13和伺服燃烧室产气药11之间；
端盖3内侧径向均布有管形通道，管形通道的个数与伺服燃烧室6的个数相同，伺服燃烧室6通过管形通道与主燃烧室7连通，且在位于伺服燃烧室6和主燃烧室7之间的管形通道上设置有燃气单向阀4；设置燃气单向阀用于阻隔主燃烧室或其它伺服燃烧室工作后产生的热燃气进入未工作的伺服燃烧室；
主燃烧室7的材料为合金钢或钛合金，合金钢或钛合金的强度较高。
在图1中，气体发生装置主燃烧室7由合金钢、钛合金等强度较高的金属制成。15g引燃药10放在主燃烧室头部，过滤精度为10μm的管形过滤器9在燃烧室中心，在燃烧室壳体7和中心过滤器9之间填上200g块状或散状产气药剂8和引燃药10，引燃药10和产气剂8均由襄阳航天化学动力研究所生产。在主燃烧室壳体侧面密封槽内放入o形橡胶密封圈后与端盖3中部的螺纹连接，主燃烧室尾部装有钝感点火器13。伺服燃烧室共10个，为金属管状结构，一端采用伺服燃烧室接头5连接在端盖3上，伺服燃烧室6内填上80g块状或散状产气药剂11和引燃药12，点火器13布置在另一端，用于点燃伺服燃烧室内部的引燃药和产气药。
图2中，主燃烧室点火器激发主燃烧室内引燃药和产气药剂后产生的大量气体，气体经中心过滤器9侧壁面多层滤网过滤后流向中心通道，最后通过出气口1流出，向未标示在图中的用气单元进行充气。
图3中，伺服燃烧室点火器激发伺服燃烧室内引燃药和产气药剂后产生的大量气体，产生的气体从伺服燃烧室接头5经燃气单向阀4和端盖3内的燃气通道后流进主燃烧室7，经中心过滤器9侧壁面多层滤网过滤后流向中心通道，最后通过出气口1流出，向未标示在图中的用气单元进行充气。
以上实施例仅用以说明本实用新型专利的技术方案而非限制，凡在本专利的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，其均应涵盖在本实用新型专利的保护要求范围内。
1.一种充气用高压气体发生装置，其特征在于：该发生装置包括出气管路(1)、测压传感器(2)、端盖(3)、若干个燃气单向阀(4)、若干个伺服燃烧室接头(5)、若干个伺服燃烧室(6)、主燃烧室(7)、主燃烧室产气药(8)、中心过滤器(9)、主燃烧室引燃药(10)、伺服燃烧室产气药(11)、伺服燃烧室引燃药(12)和若干个钝感点火器(13)；
主燃烧室(7)的顶端固定连接在端盖(3)的中心；主燃烧室(7)的底端安装钝感点火器(13)；
若干个伺服燃烧室(6)均布在主燃烧室(7)的周围；
端盖(3)内侧径向均布有若干个管形通道，管形通道的个数与伺服燃烧室(6)的个数相同，伺服燃烧室(6)通过管形通道与主燃烧室(7)连通，且在位于伺服燃烧室(6)和主燃烧室(7)之间的管形通道上设置有燃气单向阀(4)；
中心过滤器(9)为圆筒结构，圆筒结构的侧壁面为过滤层，圆筒结构的一端开口，一端封闭，开口的一端与出气管路(1)固定连接且连通，封闭的一端采用多孔板支撑在主燃烧室(7)的中部；
中心过滤器(9)将主燃烧室(7)的空间分为两部分，其中一部分为中心过滤器(9)的侧壁面与主燃烧室(7)的侧壁面之间的圆筒形空腔，另一部分为中心过滤器(9)的封闭端与主燃烧室(7)的底端之间的半圆形空腔；圆筒形空腔与半圆形空腔之间通过多孔板支撑进行隔离；
主燃烧室产气药(8)安装在圆筒形空腔中，主燃烧室引燃药(10)安装在半圆形空腔中；
出气管路(1)穿过端盖(3)后与中心过滤器(9)固定连接且连通；
测压传感器(2)固定连接在出气管路(1)上，测压传感器(2)用于测量出气管路(1)中气体的压力；
伺服燃烧室接头(5)用于将伺服燃烧室(6)固定连接在端盖(3)上；
伺服燃烧室(6)的底端安装钝感点火器(13)，伺服燃烧室产气药(11)和伺服燃烧室引燃药(12)安装在伺服燃烧室(6)内，且伺服燃烧室引燃药(12)位于钝感点火器(13)和伺服燃烧室产气药(11)之间。
2.根据权利要求1所述的一种充气用高压气体发生装置，其特征在于：主燃烧室(7)的材料为合金钢。
3.根据权利要求1所述的一种充气用高压气体发生装置，其特征在于：主燃烧室(7)的材料为钛合金。
4.根据权利要求1所述的一种充气用高压气体发生装置，其特征在于：中心过滤器(9)的过滤精度为10μm。
5.根据权利要求1所述的一种充气用高压气体发生装置，其特征在于：中心过滤器(9)的侧壁面为多层滤网。
6.根据权利要求1所述的一种充气用高压气体发生装置，其特征在于：伺服燃烧室(6)共10个。
7.根据权利要求1所述的一种充气用高压气体发生装置，其特征在于：伺服燃烧室(6)均为金属管状结构。
8.根据权利要求1所述的一种充气用高压气体发生装置，其特征在于：伺服燃烧室(6)与端盖(3)采用螺纹连接，并用o形橡胶圈进行密封。
9.根据权利要求1所述的一种充气用高压气体发生装置，其特征在于：主燃烧室(7)与端盖(3)采用螺纹连接，并用o形橡胶圈进行密封。
10.根据权利要求1所述的一种充气用高压气体发生装置，其特征在于：主燃烧室产气药(8)和伺服燃烧室产气药(11)均为块状或球粒。
技术总结