CN107606253A - 单向阀及运载器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单向阀及运载器，以解决现存单向阀在使用过程中存在振颤的技术问题。该单向阀包括壳体组件和活阀组件，壳体组件上设置有阀腔、第一通口、第二通口、入口、出口及介质通道，阀腔与介质通道间隔设置；其中，入口、第一通口和介质通道的第一端口依次连接；第一通口和第二通口均与阀腔连接且第一通口和第二通口沿阀腔的长度方向相对设置，活阀组件插接在阀腔内且能够在第一通口与第二通口之间往复运动，用于封堵或开启第一通口以切断或导通入口与介质通道的第一端口之间的连接；出口、第二通口和介质通道的第二端口三者同时连通，以使出口高速射流时通过卷吸作用迫使阀腔内位于活阀组件与第二通口之间的区域形成负压。

Description

单向阀及运载器

技术领域

本发明涉及阀控技术领域，尤其是涉及一种单向阀及运载器。

背景技术

单向阀是指依靠介质本身的流动而自动开闭阀瓣的阀类，其仅允许介质定向流动且阻止介质反方向流动，属于一种自动阀类，主要作用在于防止介质倒流及介质泄放。其中，气体单向阀在航天航空领域、石油化工领域的流体管路系统中具有广泛的应用，其原理为：当单向阀入口压力高于其打开压力时，单向阀定向导通，介质由单向阀入口流至出口；当管路系统压力低于其关闭压力时，单向阀关闭，介质的流通被切断。

现有技术中的单向阀为直通式单向阀，直通式单向阀的导通通路沿阀体的中轴线延伸，阀体中装设有沿其中轴线排列的复位弹簧和阀芯。当单向阀入口压力高于打开压力时，阀芯推动复位弹簧迫使其快速收缩，阀体内通路被导通；当单向阀入口压力低于关闭压力时，复位弹簧快速回弹并推动阀芯复位，阀体内通路被切断。上述过程中，管路系统压力不稳定，弹簧的变化趋势不稳定，尤其是小流量条件下，单向阀入口压力不足以使单向阀完全导通，阀芯和弹簧在微小压差的动态不平衡过程中产生多次往复运动，由于弹簧频繁且快速地往复，导致单向阀经常出现振颤现象，该种振颤有时可达数小时之久。由于振颤现象的存在，管路系统的增压操作难以进行，弹簧在多次往复运动中加速疲劳失效，阀芯在多次往复运动中与阀体不断冲击严重影响二者之间的密封性。尤其在航天航空领域内，运载器的增压输送系统中的气动单向阀极易出现耦合振颤，耦合振颤所产生的噪音会影响其他系统的正常工作，并且，由于振颤而引起的泄露将直接导致系统运行任务的失败。

由上可知，现存单向阀在使用过程中存在振颤现象，该振颤的存在导致单向阀的工作性能差、使用寿命短，进而导致单向阀所在的管路系统出现各种问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单向阀，以解决现存单向阀在使用过程中存在振颤的技术问题。

本发明提供一种单向阀，该单向阀包括壳体组件和活阀组件；

所述壳体组件上设置有阀腔、第一通口、第二通口、入口、出口及介质通道，所述阀腔与所述介质通道间隔设置；其中，

所述入口、所述第一通口和所述介质通道的第一端口依次连接；所述第一通口和所述第二通口均与所述阀腔连接且所述第一通口和所述第二通口沿所述阀腔的长度方向相对设置，所述活阀组件插接在所述阀腔内且能够在所述第一通口与所述第二通口之间往复运动，用于封堵或开启所述第一通口以切断或导通所述入口与所述介质通道的第一端口之间的连接；

所述出口、所述第二通口和所述介质通道的第二端口三者同时连通，以使所述出口高速射流时通过卷吸作用迫使所述阀腔内位于所述活阀组件与所述第二通口之间的区域形成负压。

进一步地，所述第二通口为阻尼孔。

进一步地，所述活阀组件包括由所述第二通口至所述第一通口依次连接的复位弹簧和阀芯，所述阀芯具有封堵状态和导通状态；

当所述入口的介质压力大于所述复位弹簧的弹力时，所述阀芯由封堵状态切换为导通状态并迫使所述复位弹簧压缩以储存弹性势能；

当所述入口的介质压力小于所述复位弹簧的弹力时，所述复位弹簧驱动所述阀芯由导通状态切换为封堵状态。

进一步地，所述阀芯包括芯体和封堵件，所述复位弹簧、所述芯体和所述封堵件依次连接；

当所述入口的介质压力大于所述复位弹簧的弹力时，所述封堵件由封堵状态切换为导通状态并通过所述芯体迫使所述复位弹簧压缩以储存弹性势能；

当所述入口的介质压力小于所述复位弹簧的弹力时，所述复位弹簧通过所述芯体驱动所述封堵件由导通状态切换为封堵状态。

进一步地，所述芯体上开设有与所述第一通口相对的第一插接槽，所述封堵件与所述第一插接槽插接。

进一步地，所述芯体上还开设有与所述第二通口相对的第二插接槽，所述复位弹簧的一端与所述阀腔的内壁插接，所述复位弹簧的另一端与所述第二插接槽插接。

进一步地，所述第二通口与所述复位弹簧同轴设置。

进一步地，所述壳体组件包括主壳、缸筒和进气壳；

所述主壳与所述进气壳固定连接且二者之间形成有容纳空间，所述入口设置在所述进气壳上，所述出口设置在所述主壳上；

所述缸筒位于所述容纳空间内，所述缸筒的内部形成所述阀腔；所述入口、所述缸筒和所述出口依次设置，所述缸筒的靠近筒口的区域设置有连通口，所述筒口和所述连通口共同形成所述第一通口，所述第二通口设置在所述缸筒的底面上；所述缸筒的至少部分外周面与所述容纳空间的内壁间隔设置形成所述介质通道。

进一步地，所述缸筒的一侧与所述容纳空间的内壁固定连接，所述缸筒的另一侧与所述容纳空间的内壁间隔设置形成所述介质通道。

本发明提供的单向阀包括壳体组件和活阀组件，其中，壳体组件上设置有阀腔、第一通口、第二通口、入口、出口及介质通道，阀腔与介质通道间隔设置；其中，入口、第一通口和介质通道的第一端口依次连接；第一通口和第二通口均与阀腔连接且第一通口和第二通口沿阀腔的长度方向相对设置，活阀组件插接在阀腔内且能够在第一通口与第二通口之间往复运动，用于封堵或开启第一通口以切断或导通入口与介质通道的第一端口之间的连接；其中，出口、第二通口和介质通道的第二端口三者同时连通，以使出口高速射流时通过卷吸作用迫使阀腔内位于活阀组件与第二通口之间的区域形成负压。

具体地，当活阀组件开启第一通口后，入口与介质通道通过第一通口连通，此时，入口、第一通口、介质通道及出口连通，介质由入口依次通过第一通口和介质通道的第一端口，当介质到达介质通道的第二端口、第二通口之间时，介质已经成为高速射流态，该高速射流到达出口并在出口高速喷射；由于介质通道的第二端口、第二通口和出口三者之间为常通状态，因此，介质流向出口的同时通过第二通口流向阀腔内活阀组件与第二通口之间的区域，该区域可称之为背压腔。出口高速喷射介质，由于高速介质的卷吸作用，介质通道的第二端口、第二通口和出口三者交汇的区域形成卷吸流动，由于卷吸流动的存在，第二通口周围区域的介质被抽吸走，包括背压腔内的介质，背压腔内的压力被迫降至出口压力以下，形成压力低于出口压力的负压区域，有效降低了背压腔的压力，如此，在单向阀入口的介质压力和单向阀出口介质的卷吸作用下，活阀组件两端的压差较大，在整个流路已经导通的情况下，活阀组件保持在持续稳定的状态，并且，活阀组件的稳定时间和出口高速射流的时间保持一致，因此，该单向阀在工作的过程中可保持持续稳定的状态，能够保证单向阀在工作过程中不发生振颤的现象。

相比于现有技术，本发明提供的单向阀，将阀腔与介质通道间隔设置，介质经由该介质通道从入口到达出口，不再经过阀芯，阀腔靠近出口的一端设置有第二通口，利用介质在出口处形成高速射流时产生的卷吸作用来增加活阀组件两端的压差，迫使活阀组件在介质通道导通的情况下保持一个稳定的状态，进而防止振颤现象发生。

本发明的另一目的还在于提供一种运载器，该运载器包括如上所述的单向阀。

上述运载器相比于现有技术的有益效果，同于上述单向阀相比于现有技术的有益效果，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的单向阀的示意图；

图2为本发明实施例提供的壳体组件的示意图；

图3为本发明实施例提供的活阀组件的示意图；

图4为本发明实施例提供的芯体的示意图。

附图标记：

10-壳体组件；20-活阀组件；101-阀腔；102-第一通口；103-第二通口；104-入口；105-出口；106-介质通道；107-主壳；108-缸筒；109-进气壳；201-复位弹簧；202-芯体；203-封堵件；1061-介质通道的第一端口；1062-介质通道的第二端口；2021-第一插接槽；2022-第二插接槽。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明实施例提供的单向阀的示意图，图2为本发明实施例提供的壳体组件的示意图，图3为本发明实施例提供的活阀组件的示意图。

如图1至图3所示，本发明实施例提供的单向阀包括壳体组件10和活阀组件20；壳体组件10上设置有阀腔101、第一通口102、第二通口103、入口104、出口105及介质通道106，其中，阀腔101与介质通道106间隔设置；其中，入口104、第一通口102和介质通道的第一端口1061依次连接；第一通口102和第二通口103均与阀腔101连接且第一通口102和第二通口103沿阀腔101的长度方向相对设置，活阀组件20插接在阀腔101内且能够在第一通口102与第二通口103之间往复运动，用于封堵或开启第一通口102以切断或导通入口104与介质通道的第一端口1061之间的连接；出口105、第二通口103和介质通道的第二端口1062三者同时连通，以使出口105高速射流时通过卷吸作用迫使阀腔101内位于活阀组件20与第二通口103之间的区域形成负压。

使用时，当活阀组件20开启第一通口102后，入口104与介质通道106通过第一通口102连通，此时，入口104、第一通口102、介质通道106及出口105连通，介质由入口104依次通过第一通口102和介质通道的第一端口1061，当介质到达介质通道的第二端口1062、第二通口103之间时，介质已经成为高速射流态，该高速射流到达出口105并在出口105高速喷射；由于介质通道的第二端口1062、第二通口103和出口105三者之间为常通状态，因此，介质流向出口105的同时通过第二通口103流向阀腔101内位于活阀组件20与第二通口103之间的区域，该区域可称之为背压腔。出口105高速喷射介质，由于高速介质的卷吸作用，介质通道的第二端口1062、第二通口103和出口105三者交汇的区域形成卷吸流动，由于卷吸流动的存在，第二通口103周围区域的介质被抽吸走，包括背压腔内的介质，背压腔内的压力被迫降至出口105的压力以下，形成压力低于出口105压力的负压区域，有效降低了背压腔的压力，如此，在单向阀的入口104的介质压力和单向阀的出口105的介质的卷吸作用下，活阀组件20两端的压差较大，在整个流路已经导通的情况下，活阀组件20保持在持续稳定的状态，并且，活阀组件20的稳定时间和出口105高速射流的时间保持一致，因此，该单向阀在工作的过程中可保持持续稳定的状态，能够保证单向阀在工作过程中不发生振颤的现象。

相比于现有技术，本发明提供的单向阀，将阀腔101与介质通道106间隔设置，介质经由该介质通道106从入口104到达出口105，不再经过活阀组件20，阀腔101靠近出口105的一端设置有第二通口103，利用介质在出口105处形成高速射流时产生的卷吸作用来增加活阀组件20两端的压差，迫使活阀组件20在介质通道106导通的情况下保持一个稳定的状态，进而防止振颤现象发生。

其中，卷吸作用又称空吸作用，是指利用增加流体流速而产生对周围气体或液体的吸入作用。根据流速与压强的关系，当某处的介质流速增大时，该处的介质压强就相应减小，当介质压强减少到低于周围介质的压强时，周围的介质被抽吸而向该处流入，称为空吸作用。

本实施例中，壳体组件10包括主壳107、缸筒108和进气壳109，其中，进气壳109可为进气嘴结构，主壳107与进气壳109通过螺纹固定连接且二者之间形成有容纳空间，入口104设置在进气壳109上，且入口104具有设定的长度以便于直接与外部管路连接，出口105设置在主壳107上，且出口105具有设定的长度以便于直接与外部管路连接；缸筒108位于容纳空间内，缸筒108的内部形成阀腔101；入口104、缸筒108和出口105依次设置，缸筒108的靠近筒口的区域设置有连通口(图中未示出)，该筒口和该连通口共同形成第一通口102，第二通口103设置在缸筒108的底面上；缸筒108的至少部分外周面与容纳空间的内壁间隔设置形成介质通道106。具体地，连通口为多个，多个连通口沿缸筒108的圆周依次间隔设置，以使介质能够由不同的方向进入介质通道，保证介质的良好流通性。本实施例中，连通口为4个。

本实施例中，缸筒108的一侧与容纳空间的内壁固定连接，缸筒108的另一侧与容纳空间的内壁间隔设置形成介质通道106。

其他实施例中，可将缸筒108的筒口与进气壳109固定连接，如此，缸筒108的外周面与容纳空间的内周面之间形成一个环形的介质通道106。

本实施例中，活阀组件20包括由第二通口103至第一通口102依次连接的复位弹簧201和阀芯，阀芯具有封堵状态和导通状态；其中，封堵状态是指阀芯封堵第一通口102以切断入口104与介质通道的第一端口1061之间的连接，导通状态是指阀芯开启第一通口102以导通入口104与介质通道的第一端口1061之间的连接；当入口104的介质压力大于复位弹簧201的弹力时，阀芯由封堵状态切换为导通状态并迫使复位弹簧201压缩以储存弹性势能；当入口104的介质压力小于复位弹簧201的弹力时，复位弹簧201驱动阀芯由导通状态切换为封堵状态。

其中，阀芯包括芯体202和封堵件203，复位弹簧201、芯体202和封堵件203依次连接；当入口104的介质压力大于复位弹簧201的弹力时，封堵件203由封堵状态切换为导通状态并通过芯体202迫使复位弹簧201压缩以储存弹性势能；当入口104的介质压力小于复位弹簧201的弹力时，复位弹簧201通过芯体202驱动封堵件203由导通状态切换为封堵状态。

本实施例提供的阀芯包括复位弹簧201和阀芯，其结构简单，可简化整个单向阀的内部结构，阀芯的芯体与阀腔的内壁进行密封设置，以保证单向阀的密封性能。

上述单向阀的介质可为气态或液态，尤其适用于气态，适于航空航天运载器上使用。上述第二通口的设置形式有多种，其形状、大小、位置可根据实际需要进行灵活设置，本实施例中，设置第二通口为阻尼孔，使该单向阀成为一个基于气动阻尼原理的防振颤单向阀，其结构简单，能够全面提高单向阀工作系统的稳定性。

具体地，在单向阀工作时，由于高速射流的卷吸作用，来自介质通道的介质在出口处形成射流进而产生卷吸流动，在卷吸作用下使得阻尼孔周围区域的介质被抽吸走，背压腔内的压力降至出口压力以下，形成一定的负压区域，有效降低了背压腔的压力，活阀组件被压紧以保证单向阀稳定工作不发生颤动，此时复位弹簧处于压缩状态；当单向阀结束工作时，由于阻尼孔的阻尼作用，有效降低了背压腔压力的上升速度，保证背压腔的压力在阻尼孔的阻尼作用下不产生急剧变化，起到阻尼减振作用，活阀组件由导通状态缓慢切换至封堵状态，以防止单向阀发生振颤。

在保证活阀组件不发生振颤的基础上，由于介质通道与阀腔间隔设置，互不干扰，介质直接由介质通道通过，相比于现有技术，该单向阀可适用的流量范围较大，并且，介质在流经过程中经过的部件少，其流动阻力小，将出口和入口设置为具有一定长度的长孔结构，可实现与管路系统的快速对接，其可应用于涉及到单向阀工作的各流体管路系统中。

优选地，第二通口103与活阀组件20中的复位弹簧201同轴设置，介质由第二通口103进入活阀组件20与第二通口103之间的背压腔，由于第二通口103与活阀组件20的中心对应，介质能够均匀地向活阀组件20的施加压力，以进一步提高活阀组件20的稳定性。

其他实施例中，第二通口的轴线与复位弹簧的轴线平行但不重合，第二通口可为一个，也可为多个。

优选地，第二通口为一个时，第二通口与复位弹簧同轴设置。

优选地，第二通口为多个时，多个第二通口沿缸筒的径向或周向按设定规律排布。

图4为本发明实施例提供的芯体的示意图。

如图4所示，本实施例中，芯体202上开设有与第一通口102相对的第一插接槽2021，封堵件203与第一插接槽2021插接，插接方式使得该单向阀的拆装简单化，并且，不使用其他的连接部件使其结构简单化。

芯体202上还开设有与第二通口103相对的第二插接槽2022，复位弹簧201的一端与阀腔101的内壁插接，复位弹簧201的另一端与第二插接槽2022插接，插接方式使得该单向阀的拆装简单化，并且，不使用其他的连接部件使其结构简单化。具体地，本实施例中，进气壳109与主壳107之间采用螺纹连接方式连接，封堵件203与第一插接槽2021采用螺纹连接方式连接，以便于快速便捷地完成安装或拆卸。

本发明的另一目的还在于提供一种运载器，该运载器包括如上所述的单向阀。

上述运载器相比于现有技术的有益效果，同于上述单向阀相比于现有技术的有益效果，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种单向阀，其特征在于，包括壳体组件和活阀组件；

所述壳体组件上设置有阀腔、第一通口、第二通口、入口、出口及介质通道，所述阀腔与所述介质通道间隔设置；其中，

所述入口、所述第一通口和所述介质通道的第一端口依次连接；所述第一通口和所述第二通口均与所述阀腔连接且所述第一通口和所述第二通口沿所述阀腔的长度方向相对设置，所述活阀组件插接在所述阀腔内且能够在所述第一通口与所述第二通口之间往复运动，用于封堵或开启所述第一通口以切断或导通所述入口与所述介质通道的第一端口之间的连接；

所述出口、所述第二通口和所述介质通道的第二端口三者同时连通，以使所述出口高速射流时通过卷吸作用迫使所述阀腔内位于所述活阀组件与所述第二通口之间的区域形成负压。

2.根据权利要求1所述的单向阀，其特征在于，所述第二通口为阻尼孔。

3.根据权利要求1所述的单向阀，其特征在于，所述活阀组件包括由所述第二通口至所述第一通口依次连接的复位弹簧和阀芯，所述阀芯具有封堵状态和导通状态；

当所述入口的介质压力大于所述复位弹簧的弹力时，所述阀芯由封堵状态切换为导通状态并迫使所述复位弹簧压缩以储存弹性势能；

当所述入口介质压力小于所述复位弹簧的弹力时，所述复位弹簧驱动所述阀芯由导通状态切换为封堵状态。

4.根据权利要求3所述的单向阀，其特征在于，所述阀芯包括芯体和封堵件，所述复位弹簧、所述芯体和所述封堵件依次连接；

当所述入口的介质压力大于所述复位弹簧的弹力时，所述封堵件由封堵状态切换为导通状态并通过所述芯体迫使所述复位弹簧压缩以储存弹性势能；

当所述入口的介质压力小于所述复位弹簧的弹力时，所述复位弹簧通过所述芯体驱动所述封堵件由导通状态切换为封堵状态。

5.根据权利要求4所述的单向阀，其特征在于，所述芯体上开设有与所述第一通口相对的第一插接槽，所述封堵件与所述第一插接槽插接。

6.根据权利要求5所述的单向阀，其特征在于，所述芯体上还开设有与所述第二通口相对的第二插接槽，所述复位弹簧的一端与所述阀腔的内壁插接，所述复位弹簧的另一端与所述第二插接槽插接。

7.根据权利要求6所述的单向阀，其特征在于，所述第二通口与所述复位弹簧同轴设置。

8.根据权利要求1所述的单向阀，其特征在于，所述壳体组件包括主壳、缸筒和进气壳；

所述主壳与所述进气壳固定连接且二者之间形成有容纳空间，所述入口设置在所述进气壳上，所述出口设置在所述主壳上；

所述缸筒位于所述容纳空间内，所述缸筒的内部形成所述阀腔；所述入口、所述缸筒和所述出口依次设置，所述缸筒的靠近筒口的区域设置有连通口，所述筒口和所述连通口共同形成所述第一通口，所述第二通口设置在所述缸筒的底面上；

所述缸筒的至少部分外周面与所述容纳空间的内壁间隔设置形成所述介质通道。

9.根据权利要求8所述的单向阀，其特征在于，所述缸筒的一侧与所述容纳空间的内壁固定连接，所述缸筒的另一侧与所述容纳空间的内壁间隔设置形成所述介质通道。

10.一种运载器，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的单向阀。