CN108561598B - 一种高温单向阀 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种高温单向阀。本发明高温单向阀通过阀门导向采用浮动导向结构、活阀采用高温合金骨架堆焊硬质合金结构和锥面密封设计、弹簧腔通过采用绝热、隔热结构等设计措施，有效解决了超高温单向阀易卡滞的问题和高温单向阀活阀不易密封的问题，进而解决了目前单向阀不能适应1000℃高温环境的问题。

Description

一种高温单向阀

技术领域

本申请涉及航天航空领域，具体而言，涉及一种高温单向阀。

背景技术

目前的一些特殊工作系统，例如正在研制的火药爆燃式增压系统，需要工作温度达1000℃的单向阀，但目前国内外高温单向阀工作温度最高600℃，不能满足1000℃的工作温度的任务需求，因此急需设计一种能够适应工作温度1000℃的超高温单向阀，以满足某些特殊工作系统例如导弹火箭的超高温使用要求，解决目前单向阀不能适应超高温环境，弹箭体设计无1000℃高温单向阀的问题。

针对上述能够适应工作温度1000℃的超高温单向阀的设计的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种高温单向阀，以至少解决能够适应工作温度1000℃的超高温单向阀的设计的技术问题。

本发明的一个目的是提供一种单向阀，所述单向阀包括下述1)-8)中至少一种：

1)所述单向阀活阀(1)连接有柔性弹簧(5)，为浮动导向结构；

2)所述单向阀活阀(1)包括密封端和非密封端，活阀(1)的密封端为锥形；

3)所述单向阀活阀(1)包括密封端和非密封端，活阀(1)的密封端表面采用硬质合金，骨架采用高温合金；

4)所述单向阀活阀(1)包括密封端和非密封端，活阀(1)的密封端为锥形，活阀(1)的锥面采用硬质合金，骨架采用高温合金；具体的，所述锥面堆焊于所述骨架上；

5)所述单向阀包括活阀(1)，石墨动密封结构(4)，弹簧罩(6)；所述弹簧罩(6)与所述活阀(1)之间通过石墨动密封结构(4)密封；

6)所述单向阀包括壳体(2)，隔热垫(3)，弹簧罩(6)；所述隔热垫(3)位于所述弹簧罩(6)与壳体(2)之间；

具体的，所述弹簧罩(6)与所述壳体(2)通过法兰安装隔热垫(3)；所述法兰与所述弹簧罩(6)一体成型；

再具体的，所述隔热垫(3)采用高硅氧制成；

7)所述单向阀包括活阀(1)，壳体(2)，隔热垫(3)，石墨动密封结构(4)，弹簧罩(6)；其中，所述弹簧罩(6)与所述壳体(2)通过法兰安装隔热垫(3)；所述弹簧罩(6)与所述活阀(1)之间通过石墨动密封结构(4)密封；

具体的，所述石墨动密封结构(4)为圈形石墨动密封结构；再具体的，所述石墨动密封结构(4)为3个圈形石墨动密封结构；

8)所述单向阀包括活阀(1)，壳体(2)，隔热垫(3)，石墨动密封结构(4)，柔性弹簧(5)，弹簧罩(6)，弹簧(7)；其中，所述弹簧罩(6)与所述壳体(2)通过法兰安装隔热垫(3)；所述弹簧罩(6)与所述活阀(1)之间通过石墨动密封结构(4)密封；所述活阀(1)穿过法兰的中心环，活阀(1)包括密封端和非密封端，活阀(1)的密封端位于壳体(2)内部，活阀(1)的非密封端位于弹簧罩(6)的内部；活阀(1)的非密封端连接有柔性弹簧(5)、弹簧(7)；壳体(2)包括入口和出口；具体的，所述法兰与所述弹簧罩(6)一体成型；所述隔热垫(3)采用高硅氧制成；所述石墨动密封结构(4)为圈形石墨动密封结构；再具体的，所述石墨动密封结构(4)为3个圈形石墨动密封结构；具体的，所述出口与所述入口相互垂直。

具体的，当所述单向阀包括8)所述的单向阀时，所述单向阀还包括下述1)-4)中的至少一种：

1)活阀(1)的密封端为锥形；

2)活阀(1)的密封端表面采用硬质合金，骨架采用高温合金；

3)活阀(1)的密封端为锥形，活阀(1)的锥面采用硬质合金，骨架采用高温合金；

4)活阀(1)的密封端靠近法兰的地方设置有限位结构，所述限位结构的直径或长度大于所述法兰中心环的直径；

具体的，所述硬质合金堆焊于所述高温合金上。

具体的，所述限位结构也为锥形。

本发明的另一个目的是提供本发明任一所述的单向阀的应用。

具体的，所述应用包括下述1)-2)中的至少一种：

1)作为耐高温阀体的应用；

2)在制备耐高温阀体及其相关产品中的应用。

所述高温包括工作温度450℃以上；具体的，所述高温包括工作温度600℃以上；再具体的，所述高温包括工作温度1000℃。

在本发明实施例中，通过分析认为，主要解决下述三个难点，可实现超高温单向阀的设计：

(1)导向结构设计：超高温单向阀工作温度达1000℃，在此温度下，现有普通高温阀采用的普通金属、非金属导向结构变形较大，易发生卡滞故障；本发明导向结构设计采用浮动导向，避免了直接接触，及导向面的摩擦力，消除了高温环境对导向面的影响。

(2)高温阀座、活阀设计：现有普通高温阀门阀座、活阀一般采用硬质合金堆焊，工作温度在600℃左右，而超高温单向阀工作温度为1000℃，采用现有设计，密封不易实现；本发明阀座、活阀设计采用锥面密封结构，该结构能自动对中，密封性能良好，活阀采用高温合金骨架堆焊硬质合金的结构，既能保持活阀的高温密封性能，又能实现活阀结构强度不降低。

(3)高温弹簧设计：目前高温阀门弹性元件一般采用高温合金，工作温度在600℃左右，超过600℃，弹簧弹性性能大大降低，无法保证超高温单向阀启闭功能，因此，本发明设计了一种隔热结构，确保弹簧工作温度不高于600℃。具体的，本发明采用石墨动密封隔绝主阀进气腔、弹簧腔采用隔热垫，减少阀门热气流对弹簧腔的热传导，这些措施降低了弹簧的工作温度。工作过程为：单向阀入口通气，保持流通，出口通气保持密封。

本发明实施例所提供的上述具体技术方案，有效解决了能够适应工作温度1000℃的超高温单向阀的设计的技术问题，进而解决了目前单向阀不能适应超高温环境，弹箭体设计无1000℃高温单向阀的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是超高温单向阀的结构示意图；其中1为活阀；2为壳体；3为隔热垫；4为石墨动密封结构；5为柔性弹簧；6为弹簧罩；7为弹簧。

图2是活阀结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

下述实施例中所涉及材料或零部件例如高温合金堆焊硬质合金材料、隔热垫、柔性弹簧均等可直接购买得到。

实施例1

本实施例提供了一种超高温单向阀，如图1所示，包括活阀1；壳体2；隔热垫3；石墨动密封结构4；柔性弹簧5；弹簧罩6；弹簧7。其中壳体2与弹簧罩6之间通过法兰安装隔热垫3，活阀动密封结构4采用石墨填料，减少了向弹簧罩传递热量，降低了弹簧的工作温度。活阀导向结构采用柔性弹簧浮动导向结构，避免了活阀运动摩擦，消除了卡滞故障风险。活阀1采用图2所示的高温合金活阀骨架堆焊硬质合金，解决了高温活阀密封问题。此外，活阀1采用锥面密封结构，该结构能自动对中，密封性能良好。

工作过程为：

当所述单向阀执行关闭动作时，单向阀入口通气，活阀在气体作用下，克服弹簧力，向右运动，单向阀打开；当单向阀入口压力降低，活阀在弹簧力作用下，向左运动关闭，单向阀关闭。

上述实施例公开的方案，通过阀门导向采用浮动导向结构、活阀采用高温合金骨架堆焊硬质合金结构和锥面密封设计、弹簧腔通过采用绝热、隔热结构等设计措施，有效解决了超高温单向阀易卡滞的问题和高温单向阀活阀不易密封的问题，进而解决了目前单向阀不能适应1000℃高温环境的问题。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述做出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

此外，上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种单向阀，其特征在于，所述单向阀包括：活阀(1)，壳体(2)，隔热垫(3)，石墨动密封结构(4)，柔性弹簧(5)，弹簧罩(6)，弹簧(7)；其中，所述弹簧罩(6)与所述壳体(2)通过法兰安装隔热垫(3)；所述弹簧罩(6)与所述活阀(1)之间通过石墨动密封结构(4)密封；所述活阀(1)穿过法兰的中心环，活阀(1)包括密封端和非密封端，活阀(1)的密封端位于壳体(2)内部，活阀(1)的非密封端位于弹簧罩(6)的内部；活阀(1)的密封端为锥形，活阀(1)的锥面采用硬质合金，骨架采用高温合金；活阀(1)的非密封端连接有柔性弹簧(5)、弹簧(7)；壳体(2)包括入口和出口；活阀导向结构采用柔性弹簧浮动导向结构，避免了活阀运动摩擦，消除了卡滞故障风险。

2.根据权利要求1所述的单向阀，其特征在于，活阀(1)的密封端靠近法兰的地方设置有限位结构，所述限位结构的直径大于所述法兰中心环的直径。

3.根据权利要求2所述的单向阀，其特征在于，所述限位结构为锥形。

4.根据权利要求1、2和3任一所述的单向阀，所述出口与所述入口相互垂直。

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