CN112049947A - 一种阀门结构及液体发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种阀门结构和应用该阀门结构的液体发动机。阀门结构包括活塞部和活塞。活塞部的腔体内壁设置有两道密封槽，密封槽内分别设置有密封圈，密封圈可实现所述活塞部的腔体内壁与所述活塞的动密封。本发明的液体发动机，使用如上所述的阀门结构。通过活塞部的腔体内壁设置有两道密封槽，密封槽内分别设置有密封圈，密封圈可实现活塞部的腔体内壁与活塞的动密封的设置，利用密封圈实现活塞与活塞部腔体内壁的动密封可解决传统阀门密封形式的温度适应范围窄、高压研制难度大、生产周期长、成本高的问题。

Description

一种阀门结构及液体发动机
技术领域
本发明涉及阀门密封技术领域，具体涉及一种阀门结构及应用该阀门结构的液体发动机。
背景技术
液体发动机中需要用到多台不同种类及功能的阀门，用来控制介质流通及调节介质流量。传统液体发动机阀门采用橡胶密封圈(常温介质)及金属波纹管(低温介质)作为其动密封结构。其中橡胶密封圈目前难以用于低温介质，且压力适用范围较窄；金属波纹管对于高介质压力、大尺寸阀门来说，制造困难、生产成本高、周期长，且结构空间大。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种阀门结构，解决传统阀门密封形式的温度适应范围窄、高压研制难度大、生产周期长、成本高的问题。
本发明提供一种阀门结构，包括活塞部和活塞；所述活塞部的腔体内壁设置有两道密封槽，所述密封槽内分别设置有密封圈，所述密封圈可实现所述活塞部的腔体内壁与所述活塞的动密封。
在本发明的一些实施例中，所述密封圈为弹簧蓄能密封圈。
在本发明的一些实施例中，两道所述密封槽内的所述弹簧密封圈相对设置。
在本发明的一些实施例中，所述阀门结构还包括：阀门主体、封盖、活门、弹簧和推杆；所述阀门主体沿一第一方向贯通，两端形成有连通的开口，一端开口连接所述活塞部，由所述活塞部封闭，另一端开口由封盖封闭，封闭的贯通空间形成阀门腔体；沿垂直所述第一方向的第二方向两端分别设置介质入口和介质出口，所述阀门腔体分别连通所述介质入口和所述介质出口；所述活门一端通过所述弹簧抵接所述封盖，另一端顶抵所述阀门主体中所述介质入口和所述介质出口之间的内壁，封闭所述介质入口；所述活塞设置于所述活塞部的腔体内，通过一推杆连接所述活门；所述活塞的外径匹配所述活塞部的腔体内径，将所述活塞部内的腔体分隔成气腔和液腔，所述液腔连通所述介质出口；所述活塞部的壁面上沿所述第一方向开设有连通内部腔体和外部空间的气孔口。
在本发明的一些实施例中，所述活塞外周贴近所述活塞部腔体沿所述第二方向设置有隔离腔；所述活塞部的所述两道密封槽之间沿所述第二方向设置有连通内部腔体和外部的泄出口。
在本发明的一些实施例中，所述阀门主体内还设置有限流件，所述限流件设置于所述液腔和所述介质出口之间，封闭两者之间的腔体；所述限流件上设置有连通所述液腔和所述介质出口的通孔。
在本发明的一些实施例中，所述限流件上设置有可供所述推杆通过的穿孔，所述推杆与所述限流件之间形成动密封。
本发明还提供一种液体发动机，包含一种阀门结构，所述阀门结构包括活塞部和活塞；所述活塞部的腔体内壁设置有两道密封槽，所述密封槽内分别设置有密封圈，所述密封圈可实现所述活塞部的腔体内壁与所述活塞的动密封。
在本发明的一些实施例中，所述密封圈为弹簧蓄能密封圈。
在本发明的一些实施例中，两道所述密封槽内的所述弹簧密封圈相对设置。
本发明的有益效果在于：
本发明通过活塞部的腔体内壁设置有两道密封槽，密封槽内分别设置有密封圈，密封圈可实现活塞部的腔体内壁与活塞的动密封的设置，利用密封圈实现活塞与活塞部腔体内壁的动密封，较橡胶密封圈结构的阀门，可用于更高的压力范围及更宽的温度区间，尤其是低温液体火箭发动机上，可用于液氢、液甲烷、液氧等超低温阀门上。较金属波纹管密封结构的阀门，可解决高压金属波纹管研制难度大、生产周期长、成本高的问题，并且所占空间结构更小，可以减轻阀门整体体积及重量。当密封圈为弹簧蓄能密封圈时，效果更佳。相对设置的弹簧蓄能密封圈，可使活塞与活塞部腔体之间的动密封性能更加稳定可靠。
通过活塞上的隔离腔和活塞部的泄出口的设置，两者配合可实现当靠近液腔的弹簧蓄能密封圈出现微量泄漏时，漏出的液体可在隔离腔中下降到一个比较低的压力，并从泄出口排出，防止其进一步进入气腔的技术效果。同理，当靠近气腔的弹簧蓄能密封圈出现微量泄漏时，可防止气体介质进入液腔。
本发明的液体发动机，使用如上所述的阀门结构。通过活塞部的腔体内壁设置有两道密封槽，密封槽内分别设置有密封圈，密封圈可实现活塞部的腔体内壁与活塞的动密封的设置，利用密封圈实现活塞与活塞部腔体内壁的动密封，较橡胶密封圈结构的阀门，可用于更高的压力范围及更宽的温度区间，尤其是低温液体火箭发动机上，可用于液氢、液甲烷、液氧等超低温阀门上。较金属波纹管密封结构的阀门，可解决高压金属波纹管研制难度大、生产周期长、成本高的问题，并且所占空间结构更小，可以减轻阀门整体体积及重量。当密封圈为弹簧蓄能密封圈时，效果更佳。相对设置的弹簧蓄能密封圈，可使活塞与活塞部腔体之间的动密封性能更加稳定可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的阀门结构的示意图；
附图标记说明：
1.阀门主体
11.介质入口
12.介质出口
2.活塞部
21.气腔
22.液腔
23.气控口
24.泄出口
3.封盖
4.活门
5.弹簧
6.推杆
7.限流件
8.密封圈
9.活塞
91.隔离腔
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供一种阀门结构，参见图1，图1为本实施例的阀门结构的示意图。如图1所示，本实施例的阀门结构包括活塞部2和活塞9。活塞部2的腔体内壁设置有两道密封槽，密封槽内分别设置有密封圈8。密封圈8可实现活塞部2的腔体内壁与活塞9的动密封。
在本实施例的一些实施例中，密封圈为弹簧蓄能密封圈。进一步的，两道密封槽内的弹簧密封圈可相对设置。
在本实施例的一些实施例中，阀门结构还包括阀门主体1、封盖3、活门4、弹簧5和推杆6。
阀门主体1沿一第一方向贯通，两端形成有连通的开口，一端开口连接活塞部2，由活塞部封闭，另一端开口由封盖3封闭，封闭的贯通空间形成阀门腔体。沿垂直第一方向的第二方向两端分别设置介质入口11和介质出口12，阀门腔体分别连通介质入口11和介质出口12。
活门4一端通过弹簧5抵接封盖3，另一端顶抵阀门主体1中介质入口11和介质出口12之间的内壁，封闭介质入口11。
活塞9设置于活塞部2的腔体内，通过一推杆6连接活门4。活塞9的外径匹配活塞部2的腔体内径，将活塞部2内的腔体分隔成气腔21和液腔22，液腔22连通介质出口12；活塞部2的壁面上沿第一方向开设有连通内部腔体和外部空间的气孔口23。
在本实施例的一些实施例中，活塞9外周贴近活塞部2腔体沿第二方向设置有隔离腔91。活塞部2的两道密封槽之间沿第二方向设置有连通内部腔体和外部的泄出口24。
在本实施例的一些实施例中，阀门主体1内还设置有限流件7，限流件7设置于液腔22和介质出口12之间，封闭两者之间的腔体；限流件7上设置有连通液腔22和介质出口12的通孔。
在本实施例的一些实施例中，限流件7上设置有可供推杆6通过的穿孔，推杆6与限流件7之间形成动密封。
实际应用中，液体介质从介质入口11流入阀门结构，阀门结构为常闭状态。当需要打开时，从气控口24通入高压气体，使得气腔21压力升高，推动活塞9向左侧运动，通过中间的推杆6顶开活门4，使得介质入口11与介质出口12联通，阀门开启。关闭时，气控口24中高压气体撤出，气腔21压力下降，活门4在弹簧5的作用下向右侧移动，恢复到关闭状态，同时推动推杆6传递至活塞9共同向右侧运动。
其中活塞9往复运动的同时，需要防止液腔22中的液体介质进入气腔21，也需要防止气腔21中的高压气体进入液腔22。当靠近液腔22的密封圈8出现微量泄漏时，漏出的液体可在隔离腔91中下降到一个比较低的压力，并从泄出口23排出，防止其进一步进入气腔21。同理当靠近气腔21的密封圈8出现微量泄漏时，可防止气体介质进入液腔22。
本实施例通过活塞部的腔体内壁设置有两道密封槽，密封槽内分别设置有密封圈，密封圈可实现活塞部的腔体内壁与活塞的动密封的设置，利用密封圈实现活塞与活塞部腔体内壁的动密封，较橡胶密封圈结构的阀门，可用于更高的压力范围及更宽的温度区间，尤其是低温液体火箭发动机上，可用于液氢、液甲烷、液氧等超低温阀门上。较金属波纹管密封结构的阀门，可解决高压金属波纹管研制难度大、生产周期长、成本高的问题，并且所占空间结构更小，可以减轻阀门整体体积及重量。当密封圈为弹簧蓄能密封圈时，效果更佳。相对设置的弹簧蓄能密封圈，可使活塞与活塞部腔体之间的动密封性能更加稳定可靠。
实施例2
本实施例还提供一种液体发动机，包含一种阀门结构，阀门结构包括活塞部2和活塞9。活塞部2的腔体内壁设置有两道密封槽，密封槽内分别设置有密封圈8，密封圈8可实现活塞部2的腔体内壁与活塞9的动密封。
在本实施例的一些实施例中，密封圈为弹簧蓄能密封圈。进一步的，两道密封槽内的弹簧密封圈可相对设置。
阀门结构的其他结构与上述实施例1相同，再次不予赘述。
本实施例的液体发动机，使用如上所述的阀门结构。通过活塞部的腔体内壁设置有两道密封槽，密封槽内分别设置有密封圈，密封圈可实现活塞部的腔体内壁与活塞的动密封的设置，利用密封圈实现活塞与活塞部腔体内壁的动密封，较橡胶密封圈结构的阀门，可用于更高的压力范围及更宽的温度区间，尤其是低温液体火箭发动机上，可用于液氢、液甲烷、液氧等超低温阀门上。较金属波纹管密封结构的阀门，可解决高压金属波纹管研制难度大、生产周期长、成本高的问题，并且所占空间结构更小，可以减轻阀门整体体积及重量。当密封圈为弹簧蓄能密封圈时，效果更佳。相对设置的弹簧蓄能密封圈，可使活塞与活塞部腔体之间的动密封性能更加稳定可靠。
本发明的技术方案已通过实施例说明如上，相信本领域技术人员已可根据上述实施例了解本发明。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种阀门结构，其特征在于，包括：活塞部(2)和活塞(9)；
所述活塞部(2)的腔体内壁设置有两道密封槽，所述密封槽内分别设置有密封圈(8)，所述密封圈(8)可实现所述活塞部(2)的腔体内壁与所述活塞(9)的动密封。
2.根据权利要求1所述的阀门结构，其特征在于，所述密封圈为弹簧蓄能密封圈。
3.根据权利要求2所述的阀门结构，其特征在于，两道所述密封槽内的所述弹簧密封圈相对设置。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的阀门结构，其特征在于，所述阀门结构还包括：阀门主体(1)、封盖(3)、活门(4)、弹簧(5)和推杆(6)；
所述阀门主体(1)沿一第一方向贯通，两端形成有连通的开口，一端开口连接所述活塞部(2)，由所述活塞部封闭，另一端开口由封盖(3)封闭，封闭的贯通空间形成阀门腔体；沿垂直所述第一方向的第二方向两端分别设置介质入口(11)和介质出口(12)，所述阀门腔体分别连通所述介质入口(11)和所述介质出口(12)；
所述活门(4)一端通过所述弹簧(5)抵接所述封盖(3)，另一端顶抵所述阀门主体(1)中所述介质入口(11)和所述介质出口(12)之间的内壁，封闭所述介质入口(11)；
所述活塞(9)设置于所述活塞部(2)的腔体内，通过一推杆(6)连接所述活门(4)；所述活塞(9)的外径匹配所述活塞部(2)的腔体内径，将所述活塞部(2)内的腔体分隔成气腔(21)和液腔(22)，所述液腔(22)连通所述介质出口(12)；所述活塞部(2)的壁面上沿所述第一方向开设有连通内部腔体和外部空间的气孔口(23)。
5.根据权利要求4所述的阀门结构，其特征在于，所述活塞(9)外周贴近所述活塞部(2)腔体沿所述第二方向设置有隔离腔(91)；所述活塞部(2)的所述两道密封槽之间沿所述第二方向设置有连通内部腔体和外部的泄出口(24)。
6.根据权利要求5所述的阀门结构，其特征在于，所述阀门主体(1)内还设置有限流件(7)，所述限流件(7)设置于所述液腔(22)和所述介质出口(12)之间，封闭两者之间的腔体；所述限流件(7)上设置有连通所述液腔(22)和所述介质出口(12)的通孔。
7.根据权利要求6所述的阀门结构，其特征在于，所述限流件(7)上设置有可供所述推杆(6)通过的穿孔，所述推杆(6)与所述限流件(7)之间形成动密封。
8.一种液体发动机，其特征在于，包含一种阀门结构，所述阀门结构包括：活塞部(2)和活塞(9)；
所述活塞部(2)的腔体内壁设置有两道密封槽，所述密封槽内分别设置有密封圈(8)，所述密封圈(8)可实现所述活塞部(2)的腔体内壁与所述活塞(9)的动密封。
9.根据权利要求8所述的阀门结构，其特征在于，所述密封圈为弹簧蓄能密封圈。
10.根据权利要求9所述的阀门结构，其特征在于，两道所述密封槽内的所述弹簧密封圈相对设置。
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