CN110701309B - 一种加排阀装置及姿轨控动力系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种加排阀装置和姿轨控动力系统。加排阀的阀芯、阀座和堵盖均设置在阀体内部，且介质通道的开闭由阀芯和阀座的配合实现，减少了泄漏通道的数量，从而改善加排阀的性能，并且通过加排阀在阀体中的埋入式设计，优化了其在姿轨控动力系统上的安装结构，提高了姿轨控动力系统的可靠性及效率。

Description

一种加排阀装置及姿轨控动力系统

技术领域

本发明涉及姿控动力系统阀门技术领域，尤其涉及一种加排阀装置及姿轨控动力系统。

背景技术

加排阀作为液体姿轨控动力系统压力容器加注和排放的阀门，广泛应用于各类航天器的姿轨控动力系统中。通常加排阀设计为双道冗余密封结构。在对压力容器进行加注或排放时，可以通过打开两道密封部位使介质流通，加注后关闭密封部位，使压力容器保持密封状态。

现有姿轨控动力系统的加排阀多为冗余密封结构。例如，第一道密封可以为阀芯座密封，第二道密封可以为堵盖和垫片密封，通过外套螺母对堵盖进行拧紧来压紧密封件并密封。这种冗余密封结构的体积和重量相对较大，且外套螺母拧紧时需要外侧圆周留有一定操作空间。若安装于舱体表面，外套螺母和阀体上的接管嘴将凸出于舱体外表面，不利于整体空间结构的优化和小型化设计。

此外，阀芯等零组件安装于阀体和接管嘴连接而成的外壳内，阀体与接管嘴连接处通常为泄漏通道，为保证密封性通常还需要进行焊接，工序多、成本高，且增加了泄漏风险。

亟需设计一种可靠性高、泄漏通道少，且结构优化的加排阀，从而进一步改善姿轨控动力系统的性能，提高其工作可靠性及效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种加排阀装置及姿轨控动力系统。这种加排阀通过将阀芯、阀座和堵盖设置在阀体内部通道中，简化了加排阀的结构、减少了泄漏通道数量，提高了姿轨控动力系统的工作可靠性及效率。

本发明的一个方面提供了一种加排阀装置，包括：阀体、阀芯、阀座和堵盖；其中所述阀体的内侧沿第一方向包括第一通道和与所述第一通道连通的第二通道，所述第二通道的内侧尺寸大于所述第一通道，从而所述阀体内侧在所述第一通道在向所述第二通道过渡的位置形成第一凸台；在从所述第一通道向所述第二通道的所述第一方向上，所述阀芯、所述阀座和所述堵盖依次设置在所述第二通道内，其中所述阀芯远离所述第一通道侧抵接所述阀座的一端，所述堵盖在所述阀座的另一端固定设置在所述第二通道内，所述阀座设有贯穿其两端以供液体介质通过的通孔；所述阀芯靠近所述第一端面侧与所述第一端面之间设有弹性件，所述弹性件用于对所述阀芯施加压力，以使所述阀芯与所述阀座紧密结合，从而所述阀芯在所述通孔的靠近所述第一凸台侧将所述通孔封闭；所述阀芯和/或阀体上设有介质通道；在加注或排放液体介质前，卸下所述堵盖，并使所述阀芯朝向所述第一凸台运动，以使所述介质通道连通所述通孔，且在加注或排放结束后，阀芯在所述弹性件的作用下被压紧至所述阀座，从而所述阀芯通过靠近所述阀座的一端将所述通孔封闭。

在一个实施例中，所述弹性件为弹簧，且弹簧的一端抵触所述阀芯内侧的与所述第一端面面对的端面，另一端抵触所述第一端面。

在一个实施例中，所述阀座靠近所述阀芯侧设有环形凸起，所述阀座的通孔靠近所述阀芯的部分由所述环形凸起包络形成，所述阀芯的密封端面抵触在所述环形凸起上，以实现所述阀芯对所述通孔的密封。

在一个实施例中，所述阀体在所述第二通道位置具有向外侧方向突出形成的第二凸台，所述阀座具有面对所述第二凸台的配合部，所述第一密封装置设置在所述第二凸台和所述配合部之间，以阻止液体介质从所述阀座和所述阀体间的缝隙之间泄露。

在一个实施例中，所述阀座的外径设有外螺纹，所述阀体内侧对应位置设有内螺纹，所述阀座通过外螺纹紧密地旋入所述阀体内侧的内螺纹将所述第一密封装置压紧。

在一个实施例中，所述阀芯靠近所述阀座侧形成锥面结构，所述通孔在靠近所述阀芯的一部分由环形尖边包络而成，所述阀座通过所述环形尖边抵接所述锥面的外侧，实现所述阀芯对所述通孔的密封。

在一个实施例中，所述阀体内侧还包括第二内螺纹，所述堵盖设有外螺纹，所述堵盖通过与所述第二内螺纹配合实现与所述阀体的固定连接。

在一个实施例中，所述阀体在所述第二通道处配合所述堵盖的部分形成向所述阀体外侧的第三凸台，所述堵盖从所述第一通道向所述第二通道的方向上依次包括第一直径部分和具有第二直径的所述外螺纹部分，所述第二直径大于所述第一直径，从而所述第一直径部分向所述外螺纹部分形成环形端面；所述外螺纹与所述第二内螺纹配合到位后，所述环形端面面对所述第三凸台，所述第二密封结构设置在所述第三凸台与所述环形端面之间。

在一个实施例中，所述堵盖与所述阀体配合到位后，所述堵盖的外端面与所述阀体端面齐平。

在一个实施例中，所述第一密封结构和所述第二密封结构为密封垫和密封圈的至少之一。

本发明的另一个方面提供了一种姿轨控动力系统，包括如上所述的加排阀装置。

本发明实施例提供的加排阀和姿轨控动力系统，通过使阀芯、阀座和堵盖依次设置在阀体内部通道中，同时由阀芯与阀座的通孔配合，一方面，可以在卸除堵盖后，通过使阀芯让开通孔，而实现液体介质的加注或排放；另一方面，在加注排放结束时，可以通过弹性件对阀芯的作用力，使阀芯将阀座通孔封闭，提高了加排阀的可靠性，简化了加排阀的结构。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。

附图说明

下面的附图是本发明的说明书的一部分，其绘示了本发明的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本发明的原理。

图1为本发明实施例的加排阀的结构示意图。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。

本发明的一个方面提供了一种加排阀装置。参见图1，加排阀包括：阀体1、阀芯2、阀座3和堵盖4。其中阀体1的内侧沿第一方向S1包括第一通道11和与第一通道11连通的第二通道12，第二通道12的内侧尺寸大于第一通道11，从而阀体1内侧在第一通道11在向第二通道12过渡的位置形成第一凸台13。

在从第一通道11向第二通道12的第一方向S1上，阀芯2、阀座3和堵盖4依次设置在第二通道12内，其中阀芯2远离第一通道11侧抵接阀座3的一端，堵盖4在阀座3的另一端固定设置于第二通道12内，阀座3设有贯穿其两端以供液体介质通过的通孔31。

阀芯2靠近第一凸台13侧与第一凸台13之间设有弹性件5，弹性件5用于对阀芯2施加压力，以使阀芯2与阀座3紧密结合，从而阀芯2在通孔31的靠近第一凸台13侧将通孔31封闭。阀芯2和/或阀体3上设有介质通道。

在加注或排放液体介质前，卸下堵盖4，并使阀芯2朝向第一凸台13运动，以使介质通道连通通孔13，且在加注或排放结束后，阀芯2在弹性件5的作用下被压紧至阀座3，从而阀芯2通过靠近阀座的一端将通孔31封闭。

本发明实施例提供的加排阀，通过使阀芯、阀座和堵盖依次设置在阀体内部通道中，同时由阀芯与阀座的通孔配合，一方面，可以在卸除堵盖后，通过使阀芯让开通孔，实现液体介质的加注或排放；另一方面，在加注排放结束时，可以通过弹性件对阀芯施加的作用力，使阀芯紧密地抵触在阀座通孔而将阀座通孔封闭，提高了加排阀的可靠性，简化了加排阀的结构。

在一个实施例中，所述弹性件5为弹簧，且弹簧的一端抵触所述阀芯2内侧的与第一凸台13面对的端面，另一端抵触所述第一凸台13上。如图1所示，阀芯2从靠近第一凸台13一侧向阀座3方向依次包括第一开孔和第二开孔，第一开孔的直径大于第二开孔，从而在第一开孔向第二开孔过渡形成环形端面。弹簧的一端抵触在环形端面上，另一端抵触在第一凸台13靠近第一通道11的位置。本发明实施例的阀芯结构，可以防止弹簧在伸缩过程中移位，提高弹簧的稳定性，改善其对阀芯的施力效果。

在该实施例中，当阀芯2、阀座3和堵盖4配合到位后，即阀芯2与阀座3密封连接情况下，弹簧处于压缩状态，且阀芯2靠近第一凸台13的端面与第一凸台13间隔，从而确保在对阀芯2施加朝向第一凸台13的作用力时，阀芯2可以朝向第一凸台13运动，并且解除对阀座3的通孔31的密封，进而使得阀座3的通孔31与阀芯2或阀体1的介质通道连通，实现液体介质的加注或排放。

如图1所示，在一个实施例中，阀座3靠近阀芯2侧设有环形凸起（即阀座3靠近阀芯的密封端面的部分），阀座3的通孔31靠近阀芯2的部分由环形凸起包络形成，阀芯2的密封端面21抵触在环形凸起的外端面上，以实现阀芯2对所述通孔的密封。本发明实施例的阀座设置环形凸起，通过阀芯2的密封端面，可以可靠地对阀座通孔进行密封，避免液体介质泄漏。

在该实施例中，例如，阀芯2靠近阀座3的一侧也可以形成锥面结构。例如，锥体部分可以部分伸入到阀座3的通孔31中。通孔31在靠近阀芯2的一部分由环形尖边包络而成。例如，环形尖边还可以是从通孔内壁向锥体部分突出的环形尖边结构。阀芯2在弹簧的张力作用下，与阀座3配合一端的锥体部分向通孔3内运动至极限位置，也即环形尖边从外侧紧密抵触锥体外表面的位置，从而实现锥体部分与阀座3之间的密封。

在该实施例中，一方面，通过将阀芯的配合端设计为锥形结构，弹性件可以根据其张力大小将锥形部分压到与环形尖边配合的部分，即阀芯与阀座的密封紧密程度可以通过弹性件弹力的大小实现，从而可以实现密封度的快速调整，提高了加排阀的通用性。

另一方面，可以通过调整阀芯2锥体部分的外径尺寸，可以调整其伸入阀座3的通孔31的深度，以改变在通常状态下，阀芯2靠近第一凸台13的端面与第一凸台13的距离，即实现了阀芯运动行程的可调性（阀芯向第一凸台方向运动的行程越大，阀芯对阀座通孔的打开程度越高，直至达到阀体和/或阀芯设置的介质通道及第一通道可承载的最大流量），以便更好的调整加排阀在加注或排放时的流量。

如图1所示，在一个实施例中，阀体1在第二通道12位置具有向外侧方向突出形成的第二凸台，阀座3具有面对第二凸台的配合部（例如，配合部可以为向阀体侧伸出的凸起）。第一密封装置6设置在第二凸台和配合部之间，以阻止液体介质从阀座3和阀体1间的缝隙之间泄露。

例如，阀座3的外径可以设有外螺纹，阀体1内侧对应位置设有内螺纹，阀座3通过外螺纹紧密地旋入阀体1内侧的内螺纹将第一密封装置6压紧。

在上述了实施例中，例如，第一密封装置6可以为金属材料或非金属材料。例如，第一密封装置6可以为环形密封垫片或环形密封橡胶圈。例如，阀座3的接触第一密封装置6的侧面可以为倾斜斜面，即在从第一凸台13向阀座3的方向上，阀座3的用于与第一密封装置6配合的侧面的尺寸逐渐增大，从而在阀座3旋入阀体1的程度增加时，阀座3的侧面与阀体1内壁间更小的间隙可以进一步加强对第一密封装置6的挤压，从而改善密封效果。

在一个实施例中，阀体1内侧还包括第二内螺纹（该第二内螺纹位于其第一内螺纹的远离第一凸台侧），堵盖4设有外螺纹，堵盖4通过与第二内螺纹配合实现与阀体1的固定连接。例如，在堵盖4旋紧到位后，堵盖4的端面与阀座3的端面间隔。

在该实施例中，例如，阀体1在第二通道12处配合堵盖4的部分形成向阀体1外侧的第三凸台。堵盖4从第一通道11向第二通道12的方向上依次包括第一直径部分和具有第二直径的外螺纹部分，第二直径大于所述第一直径，从而第一直径部分向外螺纹部分形成环形端面。在外螺纹与第二内螺纹配合到位后，环形端面面对所述第三凸台，第二密封结构7设置在第三凸台与环形端面之间。

在上述实施例中，例如，第二密封结构7可以为金属材料或非金属材料。例如，第二密封结构7可以为环形密封垫片或环形密封橡胶圈。例如，堵盖4的接触第二密封结构7的侧面可以为倾斜斜面，即在从第一凸台13向阀座3的方向上，堵盖4的用于与第二密封结构7配合的侧面的径向尺寸逐渐增大，从而在堵盖4旋入阀体1的程度增加时，堵盖4的侧面与阀体1内壁之间逐渐变小的间隙可以进一步加强对第二密封结构7的挤压，改善密封效果。

本发明实施例的第一密封结构和第二密封结构，在第一方向上，分别形成阀体与堵盖、阀体与座的两道密封，可以有效避免液体介质泄漏，改善密封效果。

在上述实施例中，例如，堵盖4与阀体1配合到位后，堵盖4的外端面与阀体1端面齐平。在此情况下，加排阀安装至姿控动力系统时，法兰和阀体顶端的间距使得加排阀能够从姿控动力舱体内伸出舱壁，且不需要凸出舱体外表面，从而可以有效优化姿控动力舱结构。

在阀芯、阀座和堵盖于阀体的第二通道内安装到位后，阀座及堵盖远离第一通道的一侧可以设置内六方孔，也可以为一字槽或十字槽结构。

以上实施例例可以彼此组合，且具有相应的技术效果。

本发明实施例的高密封可靠性的埋入式加排阀装置，能够满足航天飞行器姿轨控动力系统对空间使用以及密封性能的严格要求。通过堵盖埋入式结构设计，加排阀完全处于舱体外表面包络范围内，加注和排放接口可以设置在舱壁上，便于操作，且不占用额外空间，有利于系统优化整体空间结构和小型化设计。此外，阀座安装于阀体内部，不需要进行外部焊接，降低了成本，并且减少了外泄漏通道数量，密封可靠性高，能够广泛应用于各类航天器的姿轨控动力系统中。这种加排阀在用于对安装空间和密封性能要求很高的空间飞行器姿轨控动力系统时，可以显著增强其经济效益。

本发明的另一个方面提供了一种姿轨控动力系统，包括如上所述的加排阀装置。

本发明实施例提供的加排阀装置和姿轨控动力系统，通过使阀芯、阀座和堵盖依次设置在阀体内部通道中，同时由阀芯与阀座的通孔配合，一方面，可以在卸除堵盖后，通过使阀芯让开通孔，而实现液体介质的加注或排放；另一方面，在加注排放结束时，可以通过弹性件对阀芯的作用力，使阀芯将阀座通孔封闭，提高了加排阀的可靠性，简化了加排阀的结构。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，在不脱离本发明的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种加排阀装置，其特征在于，包括：阀体、阀芯、阀座和堵盖；其中所述阀体的内侧沿第一方向包括第一通道和与所述第一通道连通的第二通道，所述第二通道的内侧尺寸大于所述第一通道，从而所述阀体内侧在所述第一通道在向所述第二通道过渡的位置形成第一凸台；

在从所述第一通道向所述第二通道的所述第一方向上，所述阀芯、所述阀座和所述堵盖依次设置在所述第二通道内，其中所述阀芯远离所述第一通道侧抵接所述阀座的一端，所述堵盖在所述阀座的另一端固设于所述第二通道内，所述阀座设有贯穿其两端以供液体介质通过的通孔；

所述阀芯靠近所述第一凸台侧与所述第一凸台之间设有弹性件，所述弹性件用于对所述阀芯施加压力，以使所述阀芯与所述阀座紧密结合，从而所述阀芯在所述通孔的靠近所述第一凸台侧将所述通孔封闭；

所述阀芯和/或阀体上设有介质通道；

在加注或排放液体介质前，卸下所述堵盖，并使所述阀芯朝向所述第一凸台运动，以使所述介质通道连通所述通孔，且在加注或排放结束后，阀芯在所述弹性件的作用下被压紧至所述阀座，从而所述阀芯通过靠近所述阀座的一端将所述通孔封闭；

所述阀芯靠近所述阀座的一侧形成具有锥面结构的锥体，所述锥体部分地伸入到所述阀座的所述通孔中，所述通孔在靠近所述阀芯的一部分由环形尖边包络而成，所述环形尖边为从所述通孔内壁向锥体部分突出的环形尖边结构，所述阀芯在所述弹性件的张力作用下，与所述阀座配合一端的锥体向所述通孔内运动至极限位置，从而所述环形尖边结构从所述锥体外侧紧密抵触锥体外表面，实现所述锥体与所述阀座之间的密封。

2.根据权利要求1所述的加排阀装置，其特征在于，所述弹性件为弹簧，且弹簧的一端抵触所述阀芯内侧的与所述第一凸台面对的端面，另一端抵触所述第一凸台，所述阀座靠近所述阀芯侧设有环形凸起，所述阀座的通孔靠近所述阀芯的部分由所述环形凸起包络形成，所述阀芯的密封端面抵触在所述环形凸起上，以实现所述阀芯对所述通孔的密封。

3.根据权利要求2所述的加排阀装置，其特征在于，所述阀体在所述第二通道位置具有向外侧方向突出形成的第二凸台，所述阀座具有面对所述第二凸台的配合部，第一密封装置设置在所述第二凸台和所述配合部之间，以阻止液体介质从所述阀座和所述阀体间的缝隙之间泄露。

4.根据权利要求3所述的加排阀装置，其特征在于，所述阀座的外径设有外螺纹，所述阀体内侧对应位置设有内螺纹，所述阀座通过外螺纹紧密地旋入所述阀体内侧的内螺纹将所述第一密封装置压紧。

5.根据权利要求1所述的加排阀装置，其特征在于，所述阀芯靠近所述阀座侧形成锥面结构，所述通孔在靠近所述阀芯的一部分由环形尖边包络而成，所述阀座通过所述环形尖边抵接所述锥面的外侧，实现所述阀芯对所述通孔的密封。

6.根据权利要求1所述的加排阀装置，其特征在于，所述阀体内侧还包括第二内螺纹，所述堵盖设有外螺纹，所述堵盖通过所述外螺纹与所述第二内螺纹配合实现与所述阀体的固定连接。

7.根据权利要求6所述的加排阀装置，其特征在于，所述阀体在所述第二通道处配合所述堵盖的部分形成向所述阀体外侧的第三凸台，所述堵盖从所述第一通道向所述第二通道的方向上依次包括第一直径的部分和具有第二直径的外螺纹部分，所述第二直径大于所述第一直径，从而具有所述第一直径的所述部分向所述外螺纹部分形成环形端面；

所述外螺纹与所述第二内螺纹配合到位后，所述环形端面面对所述第三凸台，第二密封结构设置在所述第三凸台与所述环形端面之间。

8.根据权利要求6所述的加排阀装置，其特征在于，所述堵盖与所述阀体配合到位后，所述堵盖的外端面与所述阀体端面齐平。

9.根据权利要求4所述的加排阀装置，其特征在于，所述第一密封装置为环形密封垫片或环形密封橡胶圈。

10.一种姿轨控动力系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的加排阀装置。

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