CN111648877B - 一种控制阀及贮箱系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于贮箱控制技术领域，提供了一种控制阀及贮箱系统，控制阀包括：壳体，壳体设有进气口、与进气口通过阀口连通的气路通道、出气口、液路通道、进液口和出液口；气路控制组件，包括第一阀芯、驱动装置；液路控制组件，包括第二阀芯、以及复位装置，第二阀芯部分设置于壳体内并与壳体形成与气路通道连通的阀门气腔；第二阀芯可在阀门气腔内的气体驱动作用下打开出液口，且第二阀芯可在复位装置的驱动作用下关闭出液口。本发明提供的贮箱系统利用该控制阀同时实现贮箱的气路和液路的通断控制，系统集成度高，组装和控制更加简单；控制阀输出推进剂之前可以预留出故障处理时间，且能实现推进剂的延时关闭，保证整个系统的安全。

Description

一种控制阀及贮箱系统

技术领域

本发明涉及贮箱控制技术领域，具体涉及一种控制阀及贮箱系统。

背景技术

航天器的发动机在正常工作时，需要通过贮箱向发动机输送推进剂。通常的做法是通过向贮箱气腔通入气体，利用贮箱气腔内的气体将贮箱液腔内的推进剂挤出并输送给发动机。

现有技术中，贮箱用的气路阀门只能单独控制贮箱的气路通断，液路阀门只能单独控制贮箱的液路通断，因此贮箱需要设置气路阀门和液路阀门分别用来控制贮箱的气路通断和贮箱的液路通断，因而贮箱需要分别与气路阀门和液路阀门进行组装，组装繁琐，且集成度低；而且，需要依次向气路阀门和液路阀门发出开启或关闭指令才能控制贮箱的气路通断和贮箱的液路通断，不便贮箱的气路和液路的通断控制。

发明内容

本发明提供一种控制阀，旨在解决现有技术的贮箱需要设置气路阀门和液路阀门分别控制贮箱的气路和液路通断，存在组装繁琐，集成度低，且不便贮箱的气路和液路的通断控制的问题。

本发明是这样实现的，提供一种控制阀，包括：

壳体，所述壳体设有进气口、与所述进气口通过阀口连通的气路通道以及与所述气路通道连通的出气口；所述壳体设有液路通道、分别与所述液路通道连通的进液口和出液口；

气路控制组件，所述气路控制组件包括活动设置于所述阀口的第一阀芯、用于驱动所述第一阀芯打开或关闭所述阀口的驱动装置；

液路控制组件，所述液路控制组件包括用于打开或关闭所述出液口的第二阀芯、以及复位装置，所述第二阀芯部分设置于所述壳体内并与所述壳体形成与所述气路通道连通的阀门气腔；所述第二阀芯可在所述阀门气腔内的气体驱动作用下打开所述出液口，且所述第二阀芯可在所述复位装置的驱动作用下关闭所述出液口。

优选的，所述驱动装置包括：

电磁铁，用于驱动所述第一阀芯运动以打开所述阀口；

复位元件，用于驱动所述第一阀芯运动以关闭所述阀口。

优选的，所述第一阀芯包括活动设置于所述阀口的第一阀体、与所述第一阀体一端连接的第一连接杆、以及与所述第一阀体另一端连接的第二连接杆；

所述电磁铁可驱动所述第一连接杆带动所述第一阀体运动，所述复位元件可驱动所述第二连接杆带动所述第一阀体运动。

优选的，所述第二阀芯包括盖板、与所述盖板连接的第二阀体，所述盖板活动设置于所述壳体内并与所述壳体形成所述阀门气腔，所述第二阀体活动设置于所述出液口。

优选的，所述盖板与所述壳体之间缝隙设有第一密封圈。

优选的，所述第二阀芯还包括连接所述盖板和所述第二阀体的连杆；

所述壳体内设有连通所述阀门气腔和所述液路通道的连通孔，所述连杆活动设置于所述连通孔。

优选的，所述连杆与所述连通孔的内壁之间设有第二密封圈。

优选的，所述壳体设有一安装腔，所述盖板活动设置于所述安装腔内并与所述安装腔的内壁形成阀门气腔；所述盖板的一端面与所述壳体间隔形成一活动腔，所述复位装置安装于所述活动腔。

优选的，所述壳体设有连通所述活动腔和外界的排气孔。

本发明还提供一种贮箱系统，包括贮箱、以及上述的控制阀；

所述贮箱设有贮箱气腔和贮箱液腔，所述贮箱气腔与所述出气口连通，所述贮箱液腔与所述进液口连通。

本发明提供的控制阀通过驱动装置驱动第一阀芯打开或关闭阀口，实现气路通道的通断控制，利用阀门气腔内的气体或复位装置驱动第二阀芯打开或关闭出液口，实现液路通道的通断控制，从而该控制阀可以同时实现气路和液路的通断控制。

本发明提供的贮箱系统通过应用上述控制阀，利用该控制阀可以同时实现贮箱的气路和液路的通断控制，无需单独设置气路阀门和液路阀门分别来控制贮箱的气路和液路通断，减少了零件数量，系统集成度高，且组装更加简单；只需要向一个控制阀发出开启指令或关闭指令，即可控制贮箱的气路和液路通断，使贮箱的气路和液路通断控制更加简单；同时，由于第二阀芯利用阀门气腔内的气体驱动打开出液口，阀门气腔内的气压不足以驱动第二阀芯打开出液口之前可以预留出故障处理时间，如出现系统故障，可以先对故障进行处理，故障处理完成后再重新开启控制阀并输出推进剂，保证整个系统的安全；而且，断开贮箱的气路时，贮箱的液路不会立即断开，能够保证推进剂的正常供应，实现推进剂的延时关闭。

附图说明

图1为本发明实施例提供的贮箱系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的控制阀的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的控制阀的壳体的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的贮箱系统利用一个控制阀同时实现贮箱的气路和液路的通断控制，减少了零件数量，系统集成度高，且组装更加简单；只需要向一个控制阀发出开启指令或关闭指令，即可控制贮箱的气路及液路通断，使贮箱的气路和液路控制更加简单；同时，在控制阀输出推进剂之前可以预留出故障处理时间，在出现系统故障时，可以先对故障进行处理，故障处理完成后再重新开启控制阀并输出推进剂，保证整个系统的安全；而且，在断开贮箱的气路时，贮箱的液路不会立即断开，能够保证推进剂的正常供应，实现推进剂的延时关闭。

请参照图1-图3，本发明实施例提供的一种贮箱系统，包括贮箱1和控制阀2。

贮箱1设有贮箱气腔11和贮箱液腔12。

控制阀2，控制阀2包括：

壳体21，壳体21设有进气口210、进气口210通过阀口212连通的气路通道211、以及与气路通道211连通的出气口2111；壳体21设有液路通道214、分别与液路通道214连通的进液口2141和出液口213；贮箱气腔11与出气口2111连通，贮箱液腔12与进液口2141连通。

气路控制组件，气路控制组件包括活动设置于阀口212的第一阀芯221、用于驱动第一阀芯221打开或关闭阀口212的驱动装置222；

液路控制组件，液路控制组件包括用于打开或关闭出液口213的第二阀芯231、和复位装置232，第二阀芯231部分设置于壳体21内并与壳体21形成与气路通道211连通的阀门气腔215；第二阀芯231可在阀门气腔215内的气体作用下打开出液口213，且第二阀芯231可在复位装置232的作用下关闭出液口213。

本发明实施例中，控制阀2的进气口210与上游进气管路连接，控制阀2的出液口213与下游出液管路连接，出液管路与发动机连接。通过进气管路向进气口210通入低压气体，低压气体进入贮箱气腔11内，贮箱气腔11内的低压气体挤压贮箱液腔12内的推进剂，推进剂从进液口2141进入液路通道214，并从出液口213通过出液管路输出给发动机，以给发动机提供工作所需的推进剂。

本发明实施例中，出气口2111通过管道与贮箱气腔11连通，使气路通道211的气体能够进入贮箱气腔11，且使气路通道211的气压与贮箱气腔11的内部气压相等。进液口2141通过管道与贮箱液腔12连通，使贮箱液腔12内的推进剂可以进入液路通道214。

本发明实施例中，在初始状态时，控制阀2关闭，第一阀芯221处于关闭阀口212的位置，第二阀芯231处于关闭出液口213的位置，此时贮箱1的气路和液路处于断开状态。

该贮箱系统开始工作时，驱动装置222驱动第一阀芯221打开阀口212，气体从进气口210进入，并经过阀口212进入气路通道211，气体通过气路通道211进入贮箱气腔11，同时通过气路通道211进入阀门气腔215。一方面，贮箱气腔11内的气体挤压贮箱液腔12内的推进剂，使贮箱液腔12内的推进剂进入液路通道214；另一方面，随着贮箱气腔11与阀门气腔215内的气压不断升高，直到阀门气腔215内的气体推动第二阀芯231运动，使第二阀芯231打开出液口213，液路通道214内的推进剂从出液口213输出给发动机。

贮箱系统需要停止工作时，通过驱动装置222驱动第一阀芯221关闭阀口212，实现贮箱气路的断开，复位装置232驱动第二阀芯231关闭出液口213，从而停止推进剂的输出，实现贮箱液路的断开。

本发明实施例中，利用控制阀2的第一阀芯221控制气路通道211和进气口210通断，实现气路通道211与上游进气管路的连通或断开，进而实现贮箱的气路通断控制。利用控制阀2的第二阀芯231控制出液口213打开或关闭，实现液路通道214与下游出液管路的连通或断开，进而实现贮箱1的液路通断控制，从而利用一个控制阀2同时实现贮箱的气路和液路的通断控制，贮箱1只需要与一个控制阀2进行组装，无需单独设置气路阀门和液路阀门分别来控制贮箱1的气路和液路通断，减少了零件数量，组装简单，且集成度高；而且，只需要向控制阀2的驱动装置222发出开启控制指令或关闭控制指令，即可实现贮箱1的气路和液路的通断控制，便于控制贮箱工作或停止工作。

同时，由于第二阀芯231利用贮箱气腔11的气体来驱动第二阀芯231关闭出液口213，当驱动装置222驱动第一阀芯221关闭阀口212时，气路通道211和进气口210断开，此时由于贮箱气腔11仍然会有较大的气容，第二阀芯231仍然会受到阀门气腔215内的气体驱动作用力，第二阀芯231不会立即关闭出液口213，能够保证推进剂的正常供应，实现推进剂的延时关闭。由于第二阀芯231利用阀门气腔215内的气体驱动作用打开出液口213，需要阀门气腔215内的气压上升到足以驱动第二阀芯231运动才能打开出液口213，因此，第一阀芯221打开阀口212时，第二阀芯231不会同时打开出液口213，会延时打开出液口213，从而会延时导通贮箱1的液路，这样在阀门气腔215内的气压不足以驱动第二阀芯231打开出液口213之前可以预留出故障处理时间。也就是说，在驱动装置222开启时，如果发现出现系统故障，出液口213还未打开，此时还不会有推进剂输出，可以先关闭驱动装置222，待故障处理完成后再重新开启驱动装置222，从而保证整个系统的安全。

作为本发明的一个实施例，驱动装置222包括：

电磁铁2221，用于驱动第一阀芯221运动以打开阀口212；

复位元件2222，用于驱动第一阀芯221运动以关闭阀口212。

本实施例中，电磁铁2221驱动第一阀芯221的运动方向与复位元件2222驱动第一阀芯221的运动方向相反。其中，复位元件2222为一弹簧。除此之外，复位元件2222也可以为弹片。通过将驱动装置222设置成电磁铁2221与复位元件2222的组合形式，使得生产成本低，且安装简单。

本实施例中，电磁铁2221通电时，电磁铁2221驱动第一阀芯221运动，直到第一阀芯221完全打开阀口212，在电磁铁2221的限位作用下，第一阀芯221处于完全打开阀口212的位置，此时第一阀芯221受到复位元件2222的回复力；电磁铁2221断电复位时，第一阀芯221在复位元件2222的作用下复位，第一阀芯221运动到初始位置以关闭阀口212。除此之外，驱动装置222也可以设置成与第一阀芯221连接的伸缩电机，利用伸缩电机直接带动第一阀芯221运动以打开或关闭阀口212。

作为本发明的一个实施例，第一阀芯221包括活动设置于阀口212的第一阀体2210、与第一阀体2210一端连接的第一连接杆2211以及与第一阀体2210另一端连接的第二连接杆2212；

电磁铁2221可驱动第一连接杆2211带动第一阀体2210运动，复位元件2222与第二连接杆2212一端连接、并可驱动第二连接杆2212带动第一阀体2210运动。其中，第一阀体2210、第一连接杆2211以及第二连接杆2212一体成型。

本实施例中，电磁铁2221设于壳体21内并位于第一连接杆2211一端，电磁铁2221可驱动第一连接杆2211带动第一阀体2210向复位元件2222一侧运动以打开阀口212；复位元件2222设于壳体21内并可驱动第二连接杆2212带动第一阀体2210向电磁铁2221一侧运动以关闭阀口212。

本实施例中，电磁铁2221通电时，电磁铁2221驱动第一连接杆2211运动，第一连接杆2211带动第一阀体2210向复位元件2222方向运动，并带动第二连接杆2212不断压缩复位元件2222，使第一阀体2210打开阀口212，气体便可从阀口212进入气路通道211。当电磁铁2221断电时，电磁铁2221复位，复位元件2222驱动第二连接杆2212带动第一阀体2210向远离复位元件2222的一侧运动以关闭阀口212。

本发明实施例中，壳体21内部设有第一阀座216，阀口212设置于第一阀座216上。第一阀体221的外径与阀口212的孔径相匹配。本实施例中，第一阀体221整体呈圆台状，阀口212为与第一阀体221配合的圆台孔。利用第一阀芯221在阀口212运动以实现阀口212的打开或关闭。当第一阀体2210运动到阀口212内部时，第一阀体2210完全将阀口212堵住，这样实现阀口212的关闭；当第一阀体2210从阀口212内部移出时，阀口212导通，这样实现阀口212的打开。

作为本发明的一个实施例，第二阀芯231包括盖板2311、与盖板2311连接的第二阀体2312，盖板2311活动设置于壳体21内并与壳体21形成阀门气腔215，第二阀体2312活动设置于出液口213并用于打开或关闭出液口213。

本实施例中，阀门气腔215的气体通过推动盖板2311运动，盖板2311再带动第二阀体2312同步运动，从而实现出液口213的打开。利用阀门气腔215的气体作为驱动力，无需单独设置第二阀芯231的驱动装置，使控制阀2的结构简单且生产成本低。

作为本发明的一个实施例，复位装置232为弹簧。除本实施例之外，复位装置232也可以为弹片。

作为本发明的一个实施例，壳体21设有一安装腔218，盖板2311活动设置于安装腔218内并与安装腔218的内壁形成阀门气腔215；盖板2311的一端面与壳体21间隔形成一活动腔2181，复位装置232安装于活动腔2181。

本实施例中，活动腔2181为复位装置232提供形变空间。阀门气腔215的气体驱动盖板2311运动时，盖板2311压缩复位装置232并带动第二阀体2312打开出液口213；复位装置232驱动盖板2311运动时，盖板2311向远离复位装置232一侧运动，盖板2311带动第二阀体2312关闭出液口213。

作为本发明的一个实施例，盖板2311与壳体21之间缝隙设有第一密封圈24。具体的，第一密封圈24套设于盖板2311，利用第一密封圈24对盖板2311与安装腔218的内壁之间缝隙进行密封，防止阀门气腔215内的气体从盖板2311与安装腔218的内壁之间缝隙逸出。其中，也可以将盖板2311与安装腔218的内壁之间配合间隙设置成足够小，同样可以实现盖板2311与安装腔218的内壁之间缝隙的密封。

作为本发明的一个实施例，第二阀芯231还包括连接盖板2311和第二阀体2312的连杆2313；壳体21内设有连通阀门气腔215和液路通道214的连通孔217，连杆2313活动设置于连通孔217。

本实施例中，盖板2311和第二阀体2312通过连杆2313连接，使盖板2311和第二阀体2312同步运动。

具体的，盖板2311活动设置于安装腔218内并与安装腔218的内壁形成阀门气腔215，连杆2313活动设置于连通孔217，第二阀体2312活动设置于液路通道214的出液口213所在位置。这样，阀门气腔215内的气体驱动盖板2311运动时，盖板2311通过连杆2313带动第二阀体2312同步运动，以实现出液口213的打开。

作为本发明的一个实施例，连杆2313与连通孔217的内壁之间设有第二密封圈25。其中，第二密封圈25套设于连杆2313，利用第二密封圈25对连杆2313与连通孔217的内壁之间缝隙进行密封，使得阀门气腔215密封性能好，防止阀门气腔215和液路通道214串通。其中，也可以将连杆2313与连通孔217内壁配合间隙设置成足够小，同样可以实现连杆2313与连通孔217内壁之间的密封。

作为本发明的一个实施例，壳体21设有连通活动腔2181和外界的排气孔219。利用排气孔219将活动腔2181内气体排出，避免阀门气腔215的气体进入活动腔2181内导致气体集聚，从而避免复位装置232失效，防止控制阀2失效。

本发明实施例提供的贮箱系统的工作原理如下：

初始状态时，电磁铁2221处于断电状态，第一阀体2210处于关闭阀口212的位置，第二阀体2312处于关闭出液口213的位置，此时贮箱1的气路和液路均处于断开状态。

该贮箱系统开始工作时，电磁铁2221通电，电磁铁2221驱动第一连接杆2211带动第一阀体2210运动，第一阀体2210向复位元件2222一侧移动，从而将阀口212打开。气体从进气口210通过气路通道211进入贮箱气腔11，同时通过气路通道211进入阀门气腔215。一方面，贮箱气腔11内的气体挤压贮箱液腔12内的推进剂，推进剂进入液路通道214；另一方面，随着贮箱气腔11与阀门气腔215内的气压不断升高，阀门气腔215内的气体推动盖板2311向复位装置232方向移动，盖板2311带动连杆2313、第二阀体2312向复位装置232方向移动，第二阀体2312将出液口213打开，推进剂从出液口213输出给发动机。当电磁铁2221通电时，如果发现出现系统故障，可以先关闭电磁铁2221，待故障处理完成后再重新开启电磁铁2221，从而保证整个系统的安全。

该贮箱系统停止工作时，电磁铁2221断电复位，复位元件2222驱动第二连接杆2212带动第一阀体2210向远离复位元件2222的一侧运动，直到第一阀体2210关闭阀口212，实现贮箱气路的断开；当阀门气腔215内的气压不足以克服复位装置232的弹力时，复位装置232驱动盖板2311向远离复位装置232的一侧运动，盖板2311通过连杆2313带动第二阀体2312关闭出液口213，从而停止推进剂的输出，实现贮箱液路的断开。

本发明实施例提供的控制阀通过驱动装置驱动第一阀芯打开或关闭阀口，实现气路通道的通断控制，利用阀门气腔内的气体或复位装置驱动第二阀芯打开或关闭出液口，实现液路通道的通断控制，从而该控制阀可以同时实现气路和液路的通断控制；本发明实施例提供的贮箱系统通过应用上述控制阀，利用该控制阀可以同时实现贮箱的气路和液路的通断控制，减少了零件数量，系统集成度高，且组装更加简单；只需要向一个控制阀发出开启指令或关闭指令，即可控制贮箱的气路和液路通断，使贮箱的气路和液路通断控制更加简单；同时，由于第二阀芯利用阀门气腔内的气体驱动打开出液口，阀门气腔内的气压不足以驱动第二阀芯打开出液口之前可以预留出故障处理时间，如出现系统故障，可以先对故障进行处理，故障处理完成后再重新开启控制阀并输出推进剂，保证整个系统的安全；而且，控制阀断开贮箱的气路时，贮箱的液路不会立即断开，能够保证推进剂的正常供应，实现推进剂的延时关闭。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种贮箱系统，其特征在于，包括贮箱、以及控制阀；

所述控制阀包括：

壳体，所述壳体设有进气口、与所述进气口通过阀口连通的气路通道以及与所述气路通道连通的出气口；所述壳体设有液路通道、分别与所述液路通道连通的进液口和出液口；

气路控制组件，所述气路控制组件包括活动设置于所述阀口的第一阀芯、用于驱动所述第一阀芯打开或关闭所述阀口的驱动装置；

液路控制组件，所述液路控制组件包括用于打开或关闭所述出液口的第二阀芯、以及复位装置，所述第二阀芯部分设置于所述壳体内并与所述壳体形成与所述气路通道连通的阀门气腔；所述第二阀芯可在所述阀门气腔内的气体驱动作用下打开所述出液口，且所述第二阀芯可在所述复位装置的驱动作用下关闭所述出液口；

所述贮箱设有贮箱气腔和贮箱液腔，所述贮箱气腔与所述出气口连通，所述贮箱液腔与所述进液口连通。

2.根据权利要求1所述的贮箱系统，其特征在于，所述驱动装置包括：

电磁铁，用于驱动所述第一阀芯运动以打开所述阀口；

复位元件，用于驱动所述第一阀芯运动以关闭所述阀口。

3.根据权利要求2所述的贮箱系统，其特征在于，所述第一阀芯包括活动设置于所述阀口的第一阀体、与所述第一阀体一端连接的第一连接杆、以及与所述第一阀体另一端连接的第二连接杆；

所述电磁铁可驱动所述第一连接杆带动所述第一阀体运动，所述复位元件可驱动所述第二连接杆带动所述第一阀体运动。

4.根据权利要求1所述的贮箱系统，其特征在于，所述第二阀芯包括盖板、与所述盖板连接的第二阀体，所述盖板活动设置于所述壳体内并与所述壳体形成所述阀门气腔，所述第二阀体活动设置于所述出液口。

5.根据权利要求4所述的贮箱系统，其特征在于，所述盖板与所述壳体之间缝隙设有第一密封圈。

6.根据权利要求4所述的贮箱系统，其特征在于，所述第二阀芯还包括连接所述盖板和所述第二阀体的连杆；

所述壳体内设有连通所述阀门气腔和所述液路通道的连通孔，所述连杆活动设置于所述连通孔。

7.根据权利要求6所述的贮箱系统，其特征在于，所述连杆与所述连通孔的内壁之间设有第二密封圈。

8.根据权利要求4所述的贮箱系统，其特征在于，所述壳体设有一安装腔，所述盖板活动设置于所述安装腔内并与所述安装腔的内壁形成阀门气腔；所述盖板的一端面与所述壳体间隔形成一活动腔，所述复位装置安装于所述活动腔。

9.根据权利要求8所述的贮箱系统，其特征在于，所述壳体设有连通所述活动腔和外界的排气孔。

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