CN103032592A - 卫星用双边切破式常闭钛合金火药燃气作动阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种卫星用双边切破式常闭钛合金火药燃气作动阀，主要包括基体、盲管组件、切刀、防烧环、密封圈、螺堵、密封片、堵头、焊片，切刀设置在基体的内腔内与基体通过密封组件配合密封，基体内腔依次形成高压高温燃气腔、切刀通道以及切屑腔，盲管组件固定在基体上且贯穿基体和切刀通道。本发明的切刀在动作之后与基体形成锥面楔紧密封，提高阀门在动作之后的密封可靠性和耐压性，有利于介质的长期贮存。

Description

卫星用双边切破式常闭钛合金火药燃气作动阀

技术领域

本发明涉及的卫星用双边切破式常闭钛合金火药燃气作动阀，用于卫星推进分系统的不同部位，控制氦气及推进剂的打开。

背景技术

火药燃气作动阀是航天型号各类系统上重要的自动器组件之一，在系统中起到对流体控制的作用。火药燃气作动阀是利用火药燃烧产生的高压燃气来动作的，具有密封性好、尺寸小、质量轻、响应速度快以及自身带有只要很小脉冲电源就能作动高压能源等特点，因此广泛应用于液体火箭发动机上。目前，在我国的各类航天型号系统中，火药燃气作动阀多用于对工作介质起隔离、关闭作用的工作场合。但是现有的火药燃气作动阀存在质量大、密封性和稳定性不高的技术问题。

发明的内容

为了解决现有的火药燃气作动阀存在质量大、密封性和稳定性不高的技术问题，本发明提供一种卫星用双边切破式常闭钛合金火药燃气作动阀，本发明为一种具有高可靠、低流阻、适应长期贮存的卫星用双边切破式常闭钛合金火药燃气作动阀。

本发明采取的技术解决方案是：

卫星用双边切破式常闭钛合金火药燃气作动阀，包括基体、盲管组件、切刀、密封组件，所述切刀设置在基体的内腔内且与基体通过密封组件配合密封，所述基体内腔依次形成高压高温燃气腔、切刀通道以及切屑腔，所述盲管组件固定在基体上且垂直贯穿基体和切刀通道，

所述盲管组件包括连接头、第一通道以及第二通道，所述连接头的一端与第一通道连接，所述连接头的另一端与第二通道连接，所述连接头的中心设置有环形通槽，所述环形通槽的底部为薄壁管，所述薄壁管的直径大于第一通道的内径，所述第一通道和第二通道通过薄壁管隔断，

所述切刀包括依次固定连接的大径驱动段、小径切割段以及设置在小径切割段的导通孔，所述大径驱动段的另一端为高压高温燃气腔，所述小径切割段的另一端正对环形通槽，所述大径驱动段上在与小径切割段的连接处设置有密封锥面，

所述基体的内壁上设置有限位锥面，限位锥面与密封锥面之间的距离等于或小于导通孔与薄壁管的距离，所述限位锥面与密封锥面形成锥面密封。

限位锥面的锥度小于密封锥面的锥度。

上述密封组件为密封圈，所述密封圈套装在大径驱动段上。

上述密封组件为两个密封圈，两个均套装在大径驱动段上。

还包括防烧环，所述防烧环套装在大径驱动段上且靠近高压高温燃气腔。

还包括两道防烧环，两道防烧环依次套装在大径驱动段上且靠近高压高温燃气腔。

上述基体和盲管组件间采用电子束焊接固定。

上述基体上的检漏孔采用焊接密封。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1、本发明的切刀在动作之后与基体1形成锥面楔紧密封，提高阀门在动作之后的密封可靠性和耐压性，有利于带介质的长期贮存。

2、本发明火药燃气作动阀的全部金属采用不同性能的钛合金，不仅减轻了产品质量，而且有利于切刀和基体楔紧、基体和盲管、焊片的焊接。

3、本发明全部接口采用焊接结构，提高了密封的可靠性。

4、本发明涉及的卫星用双边切破式常闭钛合金火药燃气作动阀，是为卫星推进分系统研制的一种质量轻，通径小（

），工作压力变化范围大（2.2~30MPa）、作动前后的泄漏率小于1×10^-4Pa.L/s的高可靠性、高密封性火药燃气作动阀，填补了此类结构和通径常闭火药燃气作动阀的空白。

附图说明

图1是本发明卫星用双边切破式常闭钛合金火药燃气作动阀作动前结构示意图；

图2是本发明卫星用双边切破式常闭钛合金火药燃气作动阀作动后结构示意图；

其中附图标记为：1-基体，10-高压高温燃气腔，11-切刀通道，12-限位锥面，13-切屑腔，2-盲管组件，21-连接头，22-第一通道，23-第二通道，24-环形通槽，25-薄壁管，3-切刀，31-大径驱动段，32-小径切割段，33-导通孔，34-密封锥面，4-防烧环，5-密封圈，6-螺堵，7-密封片，8-堵头，9-焊片。

具体实施方式

如图1所示，本发明的卫星用双边切破式常闭钛合金火药燃气作动阀，主要包括基体1、盲管组件2、切刀3、防烧环4、密封圈5、螺堵6、密封片7、堵头8、焊片9，切刀设置在基体的内腔内与基体通过密封组件配合密封，基体内腔依次形成高压高温燃气腔10、切刀通道11以及切屑腔13，盲管组件2固定在基体上且贯穿基体和切刀通道，

其中盲管组件2包括连接头21、第一通道22以及第二通道23，连接头21的一端与第一通道22连接，连接头21的另一端与第二通道23连接，连接头21的中心设置有环形通槽24，环形通槽24的底部为薄壁管25，薄壁管25的直径大于第一通道的内径；第一通道22和第二通道23通过薄壁管25隔断，薄壁管的高度也就是环形通槽的宽度，小于等于小径切割段32的最大直径。薄壁管的厚度能够被切刀3掰断。

切刀3包括依次固定连接的大径驱动段31、小径切割段32以及设置在小径切割段的导通孔33，大径驱动段31的另一端为高压高温燃气腔10，小径切割段32的另一端正对环形通槽24，大径驱动段31上在与小径切割段32的连接处设置有密封锥面34，基体1的内壁上设置有限位锥面12，限位锥面12与密封锥面34之间的距离等于或小于导通孔与薄壁管的距离，限位锥面与密封锥面形成锥面密封。

本发明的工作过程：盲管组件2先拧入基体1中，然后在盲管组件和基体的外端面上进行电子束焊接，保证基体1和盲管2联接和密封的可靠性。盲管组件2采用整体式双边隔离结构，保证火药燃气作动阀能够双向承压。盲管组件2切破处设置有环形通槽实现薄壁结构，保证盲管组件从该处切破。工作前盲管组件2对介质起到隔离作用，密封圈5靠压缩量将切刀3固定住，防止其移动，工作后燃气作用在切刀3前端，切刀3迅速移动切破盲管组件2的薄壁管，介质流道打开，切刀3的密封锥面接触到基体1内腔限位锥面后，在惯性和燃气压力的作用下楔入基体1限位锥面，切刀3可靠锁紧并形成密封。为防止介质外泄漏，基体1和盲管2采用焊接密封。

为避免火药爆炸产生的火焰烧蚀密封圈，引起密封能力下降，因此，在设计时采用了防烧环+密封圈的密封结构，可以起到良好的防烧密封效果。

为防止切刀和基体之间密封失效，基体1检漏孔处采用橡胶密封片7及焊片9与基体1激光焊接的密封形式保证该处起到冗余密封作用。

为了切刀楔紧和盲管组件的切破，切刀3和基体1采用不同硬度的钛合金材料，并且切刀3和基体1锥面应具有一定的配合角度来保证切刀3和基体1楔紧密封的可靠性，一般限位锥面的锥度小于密封锥面的锥度。确保形成可靠的“金属-金属”的锥面楔紧式密封，达到火药燃气作动阀打开后锥面密封可靠的目的。

Claims (8)

1.卫星用双边切破式常闭钛合金火药燃气作动阀，其特征在于：包括基体（1）、盲管组件（2）、切刀（3）、密封组件，所述切刀设置在基体的内腔内且与基体通过密封组件配合密封，所述基体内腔依次形成高压高温燃气腔（10）、切刀通道（11）以及切屑腔（13），所述盲管组件（2）固定在基体上且垂直贯穿基体和切刀通道，

所述盲管组件（2）包括连接头（21）、第一通道（22）以及第二通道（23），所述连接头（21）的一端与第一通道（22）连接，所述连接头（21）的另一端与第二通道（23）连接，所述连接头（21）的中心设置有环形通槽（24），所述环形通槽（24）的底部为薄壁管（25），所述薄壁管（25）的直径大于第一通道的内径，所述第一通道（22）和第二通道（23）通过薄壁管（25）隔断，

所述切刀（3）包括依次固定连接的大径驱动段（31）、小径切割段（32）以及设置在小径切割段的导通孔（33），所述大径驱动段（31）的另一端为高压高温燃气腔（10），所述小径切割段（32）的另一端正对环形通槽（24），所述大径驱动段（31）上在与小径切割段（32）的连接处设置有密封锥面（34），

所述基体（1）的内壁上设置有限位锥面（12），限位锥面（12）与密封锥面（34）之间的距离等于或小于导通孔与薄壁管的距离，所述限位锥面与密封锥面形成锥面密封。

2.根据权利要求1所述的卫星用双边切破式常闭钛合金火药燃气作动阀，其特征在于：限位锥面的锥度小于密封锥面的锥度。

3.根据权利要求1或2所述的卫星用双边切破式常闭钛合金火药燃气作动阀，其特征在于：所述密封组件为密封圈，所述密封圈套装在大径驱动段上。

4.根据权利要求1或2所述的卫星用双边切破式常闭钛合金火药燃气作动阀，其特征在于：所述密封组件为两个密封圈，两个均套装在大径驱动段上。

5.根据权利要求4所述的卫星用双边切破式常闭钛合金火药燃气作动阀，其特征在于：还包括防烧环，所述防烧环套装在大径驱动段上且靠近高压高温燃气腔。

6.根据权利要求4所述的卫星用双边切破式常闭钛合金火药燃气作动阀，其特征在于：还包括两道防烧环，两道防烧环依次套装在大径驱动段上且靠近高压高温燃气腔。

7.根据权利要求6所述的卫星用双边切破式常闭钛合金火药燃气作动阀，其特征在于：所述基体（1）和盲管组件（2）间采用电子束焊接固定。

8.根据权利要求7所述的卫星用双边切破式常闭钛合金火药燃气作动阀，其特征在于：所述基体上的检漏孔采用焊接密封。

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