CN109027399A - 常开式高压气控燃气阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种常开式高压气控燃气阀，包括：波纹管组件、套筒、活门和壳体；其中，所述套筒与所述壳体的一端通过法兰连接；所述波纹管组件设置于所述套筒内；所述波纹管组件与活门固定连接；活门能够压于壳体上的阀座；壳体开设有进口和出口；其中，进口位于壳体的右端，出口位于壳体的上端。本发明减小了阀门流阻损失和提高了阀门可靠性。

Description

常开式高压气控燃气阀

技术领域

本发明属于航天航空技术领域，尤其涉及一种常开式高压气控燃气阀。

背景技术

50t级液氢液氧发动机为新一代运载火箭的芯级发动机，它具有高技术、高性能、高可靠、环保等优点。现有的调节火箭发动机起动段时燃气流量分配，存在发动机的起动过程不能平稳和可靠的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种常开式高压气控燃气阀，减小了阀门流阻损失和提高了阀门可靠性。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种常开式高压气控燃气阀，包括：波纹管组件、套筒、活门和壳体；其中，所述套筒与所述壳体的一端通过法兰连接；所述波纹管组件设置于所述套筒内；所述波纹管组件与活门固定连接；活门能够压于壳体上的阀座；壳体开设有进口和出口；其中，进口位于壳体的右端，出口位于壳体的上端。

上述常开式高压气控燃气阀中，所述波纹管组件包括外波纹管组件和内波纹管组件；其中，所述外波纹管组件包括外部连接件、外波纹管和法兰；其中，外波纹管一端与外部连接件焊接，外波纹管的另一端与法兰焊接；法兰的一端面与套筒压接；法兰的另一端面与壳体压接；内波纹管组件包括顶杆、内部连接件和内波纹管；其中，内波纹管的一端与顶杆焊接，内波纹管的另一端与内部连接件焊接，顶杆的一端插入内部连接件；顶杆的另一端与外部连接件焊接，内部连接件和法兰焊接。

上述常开式高压气控燃气阀中，所述活门包括活门杆和活门头；其中，所述活门杆和所述活门头一体连接；所述活门杆和所述顶杆固定连接；所述活门头能够压于壳体上的阀座。

上述常开式高压气控燃气阀中，还包括：销钉；其中，所述波纹管组件的顶杆插入活门的活门杆内，顶杆开设有插孔，活门杆开设有与顶杆的插孔相对应的小孔，销钉穿过活门杆的小孔和顶杆的插孔将顶杆和活门杆相连接。

上述常开式高压气控燃气阀中，还包括：第一密封垫片和第二密封垫片；其中，法兰的一端面通过第一密封垫片与套筒压接；法兰的另一端面通过第二密封垫片与壳体压接。

上述常开式高压气控燃气阀中，还包括：螺钉；其中，壳体还开设有第一检漏孔，第一检漏孔位于壳体的下端，第一检漏孔与套筒的第二检漏孔相连通；螺钉插设于第一检漏孔。

上述常开式高压气控燃气阀中，所述活门头为流线型。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)本发明在总体布局上采用整体阀座角式菌阀结构形式，提高了整体工艺性，结构零件少，可靠性高；

(2)本发明通过流线型的活门头形式减小了阀门流阻损失；

(3)本发明在控制腔使用波纹管组件形式，通过高压氦气控制活门动作，提高了阀门可靠性；

(4)本发明在法兰连接方面采用，采用高温自锁螺母，能有效防松。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明实施例提供的常开式高压气控燃气阀的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的波纹管组件的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的外波纹管组件的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的内波纹管组件的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1是本发明实施例提供的常开式高压气控燃气阀的结构示意图。如图1所示，该常开式高压气控燃气阀包括波纹管组件1、套筒2、活门3、壳体4、密封垫片5、销钉6和螺钉7；其中，

套筒2与壳体4的一端通过法兰连接；波纹管组件1设置于套筒2内，波纹管组件1通过第一密封垫片51压在套筒2上，再加第二密封垫片52将壳体4压上，套筒2和壳体4之间用M10的螺栓连接；波纹管组件1的顶杆121插入活门3的活门杆31内，顶杆121开设有插孔，活门杆31开设有与顶杆121的插孔相对应的小孔，销钉6穿过活门杆31的小孔和顶杆121的插孔将顶杆121和活门杆31相连接；活门3的活门头32能够压于壳体4上的阀座41；壳体4开设有进口42、出口43和第一检漏孔44；其中，进口42位于壳体的右端，出口43位于壳体的上端；第一检漏孔44位于壳体的下端，第一检漏孔44与套筒2的第二检漏孔22相连通；螺钉7插设于第一检漏孔44。

如图2所示，波纹管组件1包括外波纹管组件和内波纹管组件；其中，

如图3所示，外波纹管组件包括外部连接件111、外波纹管112和法兰113；其中，外波纹管112一端与外部连接件111焊接，外波纹管112的另一端与法兰113焊接；法兰113的一端面通过第一密封垫片51与套筒2压接；法兰113的另一端面通过第二密封垫片52与壳体4压接。

如图4所示，内波纹管组件包括顶杆121、内部连接件122和内波纹管123；其中，

内波纹管123的一端与顶杆121焊接，内波纹管123的另一端与内部连接件122焊接，顶杆121的一端插入内部连接件122。顶杆121的另一端与外部连接件111焊接，内部连接件122和法兰113焊接。

套筒2和波纹管组件1组成了控制腔，通入气体为氦气；壳体4和活门3组成介质腔，介质为高温燃气。图示状态为阀门交付状态，入口与出口相通，波纹管组件为自由状态，活门处于半开位置。装配前要先配研活门3与壳体4的密封面，使其密封效果更好，然后再将波纹管组件1和活门3通过销钉6连接在一起，连接后需要用专用工具冲击销钉开口端，使其扩口。装配时将波纹管组件1通过密封垫片5压在套筒2上，再加一密封垫片5将壳体4压上，套筒2和壳体4之间用M10的螺栓连接，拧紧力矩为30～40N.m，在螺纹连接处需要涂一薄层7805润滑油脂，螺柱短端拧入壳体4后尾端冲点锁紧。

工作时，在初始状态，套筒2形成的控制腔内无控制气，壳体4内部无介质压力，此时波纹管组件1处于自由状态，活门3的活门头32保持半开。

高温燃气介质从进口42进入，经过阀座41从出口43排出，

需要燃气阀关闭时，给套筒2形成的控制腔通7MPa控制氦气，控制气作用在波纹管组件1，此时波纹管组件1的外波纹管组件受压，使整个波纹管组件1压缩，推动顶杆121带动活门3的活门头32运动至壳体4的阀座41使其处于关闭位置，此时进口42和出口43不相通，活门头32保持关闭状态且具有一定的密封能力。需要燃气阀打开时，卸掉阀门控制腔内的氦气，波纹管组件1的内波纹管组件感受高温燃气介质的压力作用，克服波纹管组件1的刚性，推动活门头32向打开方向运动，使活门完全打开，进口42和出口43相通。

阀门在总体布局上采用整体阀座角式菌阀结构形式，提高了整体工艺性，结构零件少，可靠性高，同时，流线型的活门头形式减小了阀门流阻损失，满足系统要求。控制腔为双波纹管组件形式，通过高压氦气控制活门动作，提高了阀门可靠性，使控制气压力作用面积大于通道工作介质作用面积，确保阀门在控制气作用下有效关闭。同时，当控制气压力撤出后，通过通道内工作介质作用，保证阀门长时间处于打开状态。阀门壳体选用整体铸造成型，采用先进的高温合金材料GH4169，保证阀门在高温下可靠工作，同时波纹管组件材料为GH4169,其他结构材料(包括套筒、活门等)也均为GH4169。在法兰连接方面采用，采用高温自锁螺母，能有效防松，是一种推荐使用的结构。螺栓采用高强度滚压螺栓，提高强度和抗疲劳性能。本实施例在总体布局上采用整体阀座角式菌阀结构形式，提高了整体工艺性，结构零件少，可靠性高。

本实施例已装配共28台，都经过了常温检查试验，典试件经过了高低温环境试验、振动试验、寿命试验、高温试验等，均能够正常动作和密封，到目前为止已参加了多次热试车及多项研究性试验，工作正常，性能满足发动机系统要求。

以上所述的实施例只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种常开式高压气控燃气阀，其特征在于包括：波纹管组件(1)、套筒(2)、活门(3)和壳体(4)；其中，

所述套筒(2)与所述壳体(4)的一端通过法兰连接；

所述波纹管组件(1)设置于所述套筒(2)内；

所述波纹管组件(1)与所述活门(3)固定连接；

所述活门(3)能够压于所述壳体(4)上的阀座(41)；

所述壳体(4)开设有进口(42)和出口(43)；其中，所述进口(42)位于壳体的右端，所述出口(43)位于壳体的上端。

2.根据权利要求1所述的常开式高压气控燃气阀，其特征在于：所述波纹管组件(1)包括外波纹管组件和内波纹管组件；其中，

所述外波纹管组件包括外部连接件(111)、外波纹管(112)和法兰(113)；其中，外波纹管(112)一端与外部连接件(111)焊接，外波纹管(112)的另一端与法兰(113)焊接；法兰(113)的一端面与套筒(2)压接；法兰(113)的另一端面与壳体(4)压接；

内波纹管组件包括顶杆(121)、内部连接件(122)和内波纹管(123)；其中，

内波纹管(123)的一端与顶杆(121)焊接，内波纹管(123)的另一端与内部连接件(122)焊接，顶杆(121)的一端插入内部连接件(122)；

顶杆(121)的另一端与外部连接件(111)焊接，内部连接件(122)和法兰(113)焊接。

3.根据权利要求2所述的常开式高压气控燃气阀，其特征在于：所述活门(3)包括活门杆(31)和活门头(32)；其中，

所述活门杆(31)和所述活门头(32)一体连接；

所述活门杆(31)和所述顶杆(121)固定连接；

所述活门头(32)能够压于壳体(4)上的阀座(41)。

4.根据权利要求3所述的常开式高压气控燃气阀，其特征在于还包括：销钉(6)；其中，

所述波纹管组件(1)的顶杆(121)插入活门(3)的活门杆(31)内，顶杆(121)开设有插孔，活门杆(31)开设有与顶杆(121)的插孔相对应的小孔，销钉(6)穿过活门杆(31)的小孔和顶杆(121)的插孔将顶杆(121)和活门杆(31)相连接。

5.根据权利要求2所述的常开式高压气控燃气阀，其特征在于还包括：第一密封垫片(51)和第二密封垫片(52)；其中，

法兰(113)的一端面通过第一密封垫片(51)与套筒(2)压接；法兰(113)的另一端面通过第二密封垫片(52)与壳体(4)压接。

6.根据权利要求1所述的常开式高压气控燃气阀，其特征在于还包括：螺钉(7)；其中，

壳体(4)还开设有第一检漏孔(44)，第一检漏孔(44)位于壳体的下端，第一检漏孔(44)与套筒(2)的第二检漏孔(22)相连通；螺钉(7)插设于第一检漏孔(44)。

7.根据权利要求3所述的常开式高压气控燃气阀，其特征在于：所述活门头(32)为流线型。