CN109477584B - 密封件、阀组件和固持方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种阀组件，其包括设置在腔内的固持环，该腔通过邻接固持器和盘部件形成。固持环可关于腔的内表面成倾斜设置。

Description

密封件、阀组件和固持方法

技术领域

本发明大体上涉及阀组件。特别地，本发明涉及用于航天应用中的阀密封组件设计。

背景技术

用于发动机阀（尤其是用于航天应用中的发动机）中的阀密封组件中的过早失效可能特别成问题。例如，通常用于许多喷气发动机中的常规阀密封组件在空气流冲击在密封件上时经受显著的力和其他应力。例如，蝶形密封件惯常地用于这些应用中。然而，蝶形密封件包括碳密封环，其在操作期间出现的显著的空气流力的压力下变形。此变形可导致阀失效。

更特别地，常规的阀可能由于它们的构成部分的构造而更易于失效。例如，常规的蝶形阀包括盘部件、固持器以及设置在固持器的表面与盘部件的表面之间的密封件。然而，该密封件未由基底支承，或未牢固地支承在基础结构上。结果，当经受显著的空气流时，缺少牢固的基底附件导致密封件过量地移动。

此外，当密封件由碳构造时，它可在暴露于这些空气流力时弯曲。弯曲还可导致密封件变形或破裂，造成失效。当密封件失效时，固持器延伸到阀的孔中，导致常规的阀卡在打开位置中。因此，常规的阀可能具有短的寿命，造成对于使用它们的喷气发动机的增加的维修频率。

发明内容

给定前述不足，存在对于最大限度地降低空气流力和其他应力的影响的改进的密封件固持构造的需要。还需要的是充分支承包括在阀组件中的密封件的改进的基底。此外，存在延长碳密封件的寿命以最大限度地减少部分维修和/或替换（这继而节省成本）的需要。本文中表征的实施例有助于解决上文注意到的不足。

例如，一个实施例提供阀组件，其包括设置在腔内的固持环，该腔通过将固持器邻接至盘部件形成。固持环可关于腔的内表面成倾斜设置。

另一实施例提供包括密封件和固持器的阀组件。该阀组件还可包括固持环，其提供将密封件固定在固持器与盘部件之间的力。固持环在腔中成倾斜设置，该腔通过将固持器邻接至盘部件形成。

下文参照附随的附图描述各种实施例的额外的特征、优点和其他方面。要注意的是，本公开内容不限于本文中描述的特定实施例。这些实施例为了说明的目的呈现。基于所提供的教导，额外的实施例或所公开的实施例的变型对相关领域技术人员将容易显而易见。

附图说明

说明性实施例可具体化为各种构件和构件的布置。说明性实施例在附随的附图中示出，贯穿附图，相似的参考标号可指示各种附图中对应或类似的部分。附图为了示出实施例的目的，且不应解释为限制本公开内容。给定附图的以下开放描述，本公开内容的新颖方面应对相关领域的普通技术人员变得明显。

图1示出常规阀组件的示例截面图。

图2示出根据本文中描述的各种方面的示例截面图。

图3示出根据本文中描述的各种方面的示例截面图。

图4示出根据本文中描述的各种方面的阀组件的示例顶视图。

图5示出根据本文中描述的各种方面的示例性阀组件的分解图。

图6示出根据本文中描述的各种方面在组装示例性阀时所采取的步骤的示例顺序。

图7示出根据本文中描述的各种方面在示例性阀的组装期间的固持环的各种位置。

具体实施方式

尽管说明性实施例在本文中描述成用于特定应用，但应理解的是，本公开内容不限于此。本领域技术人员和可得到本文中所提供的教导的人员将认识到其范围内的额外的应用、变型和实施例以及本公开内容将在其中具有显著效用的额外领域。

图1为常规阀组件100的截面图。常规阀组件100包括盘部件102、固持器104以及由固持器104固定到盘部件102的表面上的密封件106。在常规阀组件100中，由于缺乏牢固的基底附件，密封件106可过量地移动到空气流或流中。此基底不足固有地存在于设计中，且如上文解释的那样限制密封件的寿命。

更特别地，在操作期间施加在密封件106上的过量弯曲力可导致过早失效（尤其是当密封件106由碳制成时）。这些力还通过导致固持器104延伸到阀的孔（未示出）中导致固持器104失效。此延伸导致常规阀组件100卡在打开位置中。本文中描述的示例性实施例解决这些问题。

图2示出根据本文中描述的各种方面的阀组件200的截面图。阀组件200可为蝶形密封组件，且可包括盘部件202和固持器206，带有固定在其间的密封件204。盘部件202和固持器206中的至少一个可由钢、不锈钢或一般而言耐腐蚀的材料（例如，耐腐蚀的钢）制成。

密封件204可部分地固定在盘部件202的第一表面218与固持器206的第二表面220之间。密封件204的一部分可远离盘部件202和固持器206向外突出。当促动阀组件200时，密封件204向外突出的部分执行阀的密封操作。密封件204可为L-形密封件。即，它的截面可具有形状基本像L的形式。密封件204还可具有为相关领域技术人员已知的其他截面形状。例如，还可使用T-形密封件。

腔210通过邻接盘部件202和固持器206形成。特别地，固持器206包括第一凹槽212且盘部件202包括第二凹槽214，它们在两个部分接合时形成腔210。

固持环208关于腔210的底部表面成倾斜216设置。一般而言，固持环208关于腔210的内表面成角度（即，倾斜）。固持环208可具有矩形截面。此外，固持环208可由时效硬化的铁超级合金或一般而言由铁基合金制成。

在设置（即，关于腔210的底部表面带有倾斜的定向）时，固持环208提供径向力。即，固持环208在图2中提供从右到左的力，其保持密封件204固定就位。与常规阀组件100中的密封件固持相比，此构造提供更牢固的密封件固持。

固持环208提供额外的固持力，其有助于在典型的操作（其中在阀组件200上易发生空气流）期间将密封件204保持就位。除了由固持器206生成的力之外，固持力将密封件204压或偏置在盘部件202上。因而，密封件204被牢固地保持就位且不过量地突出到空气流中。因此，防止由空气流施加在密封件204上的应力（或减小到最小），因为固持环208提供用于在操作期间固定密封件204的额外固持。以此方式，实施例提供高度耐久的密封件。对于使用碳密封件的阀组件，因为碳密封件比其他类型的密封件更易受失效（来自过度地受应力）影响，可获得提高的耐久性。

图3示出根据本文中描述的各种方面的阀组件300的截面图。阀组件300包括设置在密封件204的底端处的支承件302。在一些实施例中，支承件302可为金属支承件。在其他实施例中，支承件302可由钢制成。

支承件302赋予阀组件300若干优点。例如，支承件302用作用于密封件204的基底，从而在操作阀组件300时提供增加的物理支承。此外，支承件302使密封件204相对于阀本体壁（未示出）偏置。在操作阀组件时，此额外的偏置减小泄漏。

图4示出阀组件200的（或阀组件300的）顶视图400的示例。固持器206设置在盘部件202的周边处。密封件204（未示出）可固定在盘部件202与固持器206之间。将密封件204固定在其间的力由固持环208提供。阀组件200还可包括端口402，其在结构上构造成接纳促动器（未示出）的一部分。促动器可用来使阀在打开位置和关闭位置中或在任何中间位置中切换。

在航天应用中，阀组件200可为蝶形阀。更准确地，阀组件200可为压力调节蝶形阀组件。此类阀可为喷气发动机中的引导压力调节阀。因而，阀组件200可提供鲁棒的压力调节系统，其中使用的碳密封件（即，密封件204）具有增加的寿命，因为它经受的由空气流造成的应力减小。这些减小的应力由紧密地固定在盘部件202与固持器206之间的密封件204引起。

图5示出阀组件200的示例性分解图500。特别地，图5示出固持环208的更详细的视图。尽管固持环208具有矩形截面，但它向内倾斜。当组装所有构件以产生阀组件200时，此构造提供倾斜216（如图2中所示）。

已阐述各种实施例和它们的结构，现在关于图6和图7描述关于阀组件200的各种构成元件的组装的特定细节。

图6示出用于将固持环208组装到蝶形密封件608上的方法600。方法500包括步骤602，其中将密封件204安装在盘部件202上（即，在阀的蝶形部分上）。方法500还包括用于将固持环208插入固持器206中的步骤604。步骤606包括朝密封件204滑动固持器206（包括固持环208）。步骤610包括将固持器206固定在固持环208上。步骤610在两个部分会合（由于通过固持环208生成的力）时被动地执行。此外，在一些实施例中，可在盘部件202与固持器206之间的接口处进行焊接以进一步加固组件。

图7示出根据本文中描述的各种方面且在阀组件200的组装期间固持环208的各种可能位置700。如上文关于图6提到的那样，首先密封件204期望地安装在蝶形部分上，且然后执行组装的随后步骤。在组装期间，位置702指示固持环208的位置在它的自由状态中。更准确地，在它的自由状态中，固持环208处于假定它放置在盘部件202的凹槽中的情况的位置中。

在组装时，固持环208将扩展到由位置704指示的固持器206的凹槽中。在扩展期间，固持环208将产生轴向预载，该轴向预载由固持环208径向地扩展时被轴向地压缩所引起。

在固持环208仍在固持器206内部扩展的情况下，两者在蝶形件上（即，在盘部件202上）滑动。一旦固持器206和固持环208与盘部件202配合，如图7中示出的那样，固持环208向内和径向地拉动，从而将部分固定在一起。

大体上，实施例提供用于阀组件中的密封件的固持方法。使用固持器将密封件固持在阀中。固持器包括固持环，该固持环在其中扩展且当放置在合适的位置中时径向地收缩。焊接可设置在阀的盘部件与固持器之间的接口处，从而向密封件提供牢固的固持力和充分支承的基底。此构造通过减小在阀操作期间施加在密封件上的应力的量来延长密封件的寿命。

尽管已在阀、蝶形阀和阀组件的上下文中描述了实施例，但本领域普通技术人员将容易认识到，本文中公开的技术和构造可用于其中将固定任何部分的应用中。例如，如上文公开的那样，通过使用配备有固持环的固持器，本文中公开的技术可用来固定轴承。

此外，实施例提供用于产生防篡改组件的方法。特别地，因为一旦密封件（或轴承）固定，该密封件不能在不释放固持环的情况下从组件移除，其仅可通过破坏打开固持环位于其中的腔发生。因而，对于一些应用（其中需要用于提供被动防篡改机构的器件以用于固定部分和构件），该实施例提供优点。

相关领域技术人员将了解，可在不脱离本公开内容的范围和精神的情况下构造上文所描述的实施例的各种改型和变型。因此，应理解的是，在所附权利要求的范围内，本公开内容可不同于如本文中特别描述的那样实施。

Claims (14)

1.一种阀组件，包括：

盘部件；

固持器；

部分地设置在所述盘部件与所述固持器之间的密封件；以及

具有倾斜构造且设置在腔内的固持环，所述腔通过使所述固持器的内凹槽和所述盘部件的外凹槽邻接而形成；

其中，所述固持环的所述倾斜构造导致所述固持环关于所述腔的内表面具有倾斜定向。

2.根据权利要求1所述的阀组件，其特征在于，所述固持环具有矩形截面。

3.根据权利要求1所述的阀组件，其特征在于，所述阀组件还包括设置在所述密封件的底端处的金属支承件。

4.根据权利要求1所述的阀组件，其特征在于，所述密封件包括碳。

5.根据权利要求1所述的阀组件，其特征在于，所述固持器和所述盘部件中的至少一个由钢制成。

6.根据权利要求5所述的阀组件，其特征在于，所述固持器和所述盘部件中的至少一个由耐腐蚀的材料制成。

7.根据权利要求1所述的阀组件，其特征在于，所述固持环由铁基合金制成。

8.根据权利要求1所述的阀组件，其特征在于，所述固持环由时效硬化的铁基超级合金制成。

9.一种阀组件，包括：

固持器；

具有两个部分的密封件，一个部分固定在盘部件的外表面和所述固持器的底表面之间，且另一部分远离所述盘部件和所述固持器向外突出；以及

具有倾斜构造的固持环，其提供将所述密封件固定在所述固持器与所述盘部件之间的力；

其中，所述固持环设置在腔中，所述腔通过使所述固持器的内凹槽和所述盘部件的外凹槽邻接而形成；并且

其中，所述固持环的所述倾斜构造导致所述固持环关于所述腔的内表面具有倾斜定向。

10.根据权利要求9所述的阀组件，其特征在于，所述密封件为碳密封件。

11.根据权利要求9所述的阀组件，其特征在于，所述阀组件还包括设置在所述密封件的底端处的金属支承件。

12.根据权利要求9所述的阀组件，其特征在于，所述固持器由耐腐蚀的材料制成。

13.根据权利要求9所述的阀组件，其特征在于，所述固持环由铁基合金制成。

14.根据权利要求9所述的阀组件，其特征在于，所述固持环由时效硬化的铁基超级合金制成。

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