CN112303310A - 一种超空泡航行器用大流量自动通气阀 - Google Patents

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Abstract

本发明一种超空泡航行器用大流量自动通气阀，包括阀座，阀座一端沿轴向开设第一轴向通气孔，另一端沿轴向开设第二轴向通气孔，阀座上沿径向分别开设与第一轴向通气孔相通的第一径向通气孔和与第二轴向通气孔相通的第二径向通气孔，阀座外部套接阀套，阀套内开设第一环槽、第二环槽，第一环槽与第二环槽相通，第一环槽与第二环槽间距小于第一径向通气孔与第二径向通气孔间距。在超空泡航行器发射时能够依靠惯性自动开启。本发明采用“固定阀芯，移动阀套”的工作模式，避免了O圈压缩量突然增加的情况，可解决开启过程卡滞、“切圈”等问题；采用阀套和阀芯之间的环形缝隙作为节流口，可实现足够大的通气流量。

Description

一种超空泡航行器用大流量自动通气阀
技术领域
本发明属于超空泡航行器通气设备技术领域，具体涉及一种超空泡航行器用大流量自动通气阀。
背景技术
超空泡航行器凭借独特的流体动力布局生成超空泡，大部分表面被包裹在空泡内，航行阻力大幅减小，水下航行速度可超过200kn，军事应用前景广阔。为了促进超空泡的生成和维持超空泡的稳定，超空泡航行器在工作时需要向周围流场中注入大量的气体，高温燃气和压缩空气是最常用的两种气体来源。超空泡航行器要求通气系统能够在发射时快速开启，且能够提供大流量的气体。对采用压缩空气作为气源的超空泡航行器而言，其通气系统的核心器件就是通气阀。通气阀安装在高压气瓶上，具备充气、储气和通气三种功能。在储气状态，通气阀必须具有良好的密封性，长期维持气瓶内的气体不泄露；在发射过程中通气阀能够快速开启，确保高压气瓶内的气体在短时间内快速排出。通气阀的性能直接关系到超空泡是否能够顺利形成，是超空泡航行器的关键部件之一。
专利申请号为：CN201420137743.9，公开号为：CN203732238U，名称为：一种水下超空泡航行体缩比模型试验用通气装置的实用新型专利中使用电磁阀控制通气，需要在航行器内安装控制器，在超空泡航行器启动后发出信号，控制电磁阀的打开。专利申请号为：CN201711083970.2，公开号为CN106932169A，专利名称为一种自由飞模型喷气试验装置中使用一套弹簧、滑块和齿轮组成的机械机构实现对通气孔开启的控制。专利申请号为CN201320215665.5，公开号为CN203189781U，专利名称为一种新型超高压大流量排气阀,提出一种使用阀芯与弹性径向密封圈的内部环空面之间的间隙形成流道，阀芯不同位置的直径不同，通过控制阀芯的位置达到控制气流流量的效果。
现有的技术对通气阀的控制依赖于阀外部的控制装置，对航行器内部空间的占用大，结构复杂，可靠性低；一般的通气阀使用的小孔节流的通气孔，其通气量小，难以达到超空泡航行器生成空泡所需要的通气量，增大孔的直径又会使得阀芯运动中O型橡胶密封圈容易卡在孔中，阻塞通气孔，造成通气量的损失；由于通气量大，阀芯运动快，密封的橡胶圈容易在通气阀开启时被破坏，造成“切圈”。
发明内容
本发明的目的是提供一种超空泡航行器用大流量自动通气阀，解决了现有的通气阀使用小孔节流的通气孔，导致通气量小，难以达到超空泡航行器生成空泡所需要的通气量的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种超空泡航行器用大流量自动通气阀，包括阀座，阀座一端沿轴向开设第一轴向通气孔，另一端沿轴向开设第二轴向通气孔，阀座上沿径向分别开设与第一轴向通气孔相通的第一径向通气孔和与第二轴向通气孔相通的第二径向通气孔，阀座外部套接阀套，阀套内开设第一环槽、第二环槽，第一环槽与第二环槽相通，第一环槽与第二环槽间距小于第一径向通气孔与第二径向通气孔间距。
本发明的特点还在于：
阀套外壁配合连接回转体结构的撞块。
阀套靠近第二轴向通气孔一端外壁为台阶状，撞块中部开设阶梯孔，阀套的台阶状外壁与撞块阶梯孔配合连接。
阀座靠近第二轴向通气孔一端通过螺纹连接端盖，端盖配合连接与第二轴向通气孔连通的充气接头。
端盖上靠近阀套一端还连接挡板，端盖上开有扇面梯形孔，内部开有阶梯孔，充气接头外侧有扇面梯形的凸台，凸台与端盖上扇面梯形孔配合连接。
充气接头上开设O型圈槽a，O型圈槽a内连接第一O型橡胶密封圈。
阀座上依次开设O型圈槽b、O型圈槽c、O型圈槽d，O型圈槽c位于第一径向通气孔与第二径向通气孔之间，O型圈槽b内连接第二O型橡胶密封圈，O型圈槽c内连接第三O型橡胶密封圈，O型圈槽d内连接第四O型橡胶密封圈。
阀座靠近第一轴向通气孔的一端连接法兰，法兰连接气罐。
阀套内位于第一环槽与第二环槽之间开设环缝。
本发明一种超空泡航行器用大流量自动通气阀有益效果是：
(1)采用阀套与阀座之间的环形缝隙作为节流口，可获得足够大的通气流量，并且可通过增加环缝间隙显著提高空气流量；
(2)通过移动阀套开启通气阀，不会发生O型圈压缩量快速增加的情况，有效避免了“切圈”等形式的O型圈破坏问题，提高了通气阀的使用寿命；
(3)储气状态阀套不承受轴向气体压力，移动轴套仅需克服O型圈的摩擦力，阀门开启过程不存在卡滞问题；
(4)在充气状态和储气状态不需要额外的辅助装置，操作简单，安全性好；
(5)采用本结构的自动通气阀的最小径向尺寸可以做到30mm，不仅适用于全尺寸的超空泡航行器，还可用于超空泡航行器的缩比模型试验。
附图说明
图1是本发明一种超空泡航行器用大流量自动通气阀带充气接头时的立体图；
图2是图1的剖视图；
图3是本发明中端盖的侧视图；
图4是本发明中端盖剖视图；
图5是本发明中充气接头连接部分的侧视图；
图6是本发明中充气接头连接部分的剖视图；
图7是本发明通气阀关闭储气状态时的剖视图；
图8是本发明通气阀开启通气状态时的剖视图。
图中，1.充气接头，2.端盖，3.第一O型橡胶密封圈，4.撞块，5.阀套，6.阀座6，7.第一轴向通气孔，8.第一径向通气孔，9.环缝，10.第二径向通气孔，11.第二轴向通气孔，12.第二O型橡胶密封圈，13.第三O型橡胶密封圈，14.第四O型橡胶密封圈，15.第二环槽，16.第一环槽，17.法兰。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种超空泡航行器用大流量自动通气阀，如图1所示，包括阀座6，阀座6一端沿轴向开设第一轴向通气孔7，另一端沿轴向开设第二轴向通气孔11，阀座6上沿径向分别开设与第一轴向通气孔7相通的第一径向通气孔8和与第二轴向通气孔11相通的第二径向通气孔10，阀座6外部套接阀套5，阀套5内开设第一环槽16、第二环槽15，第一环槽16与第二环槽15相通，第一环槽16与第二环槽15间距小于第一径向通气孔8与第二径向通气孔10间距。
阀套5外壁配合连接回转体结构的撞块4。
阀套5靠近第二轴向通气孔11一端外壁为台阶状，撞块4中部开设阶梯孔，阀套5的台阶状外壁与撞块4阶梯孔配合连接。
阀座6靠近第二轴向通气孔11一端通过螺纹连接端盖2，端盖2配合连接与第二轴向通气孔11连通的充气接头1。
如图3及图4所示，端盖2上靠近阀套5一端还连接挡板，端盖2上开有扇面梯形孔，内部开有阶梯孔，如图5及图6所示，充气接头1外侧有扇面梯形的凸台，凸台与端盖2上扇面梯形孔配合连接。
充气接头1上开设O型圈槽a，O型圈槽a内连接第一O型橡胶密封圈3。
阀座6上依次开设O型圈槽b、O型圈槽c、O型圈槽d，O型圈槽c位于第一径向通气孔8与第二径向通气孔10之间，O型圈槽b内连接第二O型橡胶密封圈12，O型圈槽c内连接第三O型橡胶密封圈13，O型圈槽d内连接第四O型橡胶密封圈14。
阀座6靠近第一轴向通气孔7的一端连接法兰17，法兰17连接气罐。
阀套5内位于第一环槽16与第二环槽15之间开设环缝9。
本发明一种超空泡航行器用大流量自动通气阀中各部件的作用如下：
充气接头1能够对空泡航行器的器官进行充气，充气接头1通过端盖2固定，固定方法为：气接头1上有与端盖2扇面梯形孔相配合的扇面梯形凸台，将充气接头1插入端盖后旋转即可固定。
第一O型橡胶密封圈3能够起到密封充气接头1与阀座6的作用。
撞块4为回转体，具有较大的质量，在超空泡航行器(向左航行时)启动加速时在惯性作用下向右运动，推动阀套5向右运动，实现通气阀自动切换到通气状态；内部阶梯孔与阀套5外侧的台阶结构相配合，台阶向右升高，因此撞块4只能向阀套5传递向右的力，在超空泡航行器减速时撞块不会影响阀套5的位置，从而不会改变通气阀的通气状态。
端盖2上有挡板对撞块4向左的行程进行限制，法兰17对撞块4向右的行程进行限制。
阀套5为套筒结构，内壁上开有第二环槽15、第一环槽16，两环槽间的内壁面直径略高于其他位置壁面的内径，与阀座之间形成一段环缝9作为节流结构，通过改变这一部分壁面的直径可以改变环缝9的面积，调整通气量。
阀座6右端有法兰17可以连接气罐，右端在充气状态下与充气接头1相连，且与超空泡航行器的均压室相连，为空化器供应气体；左端面开有外螺纹，与端盖2配合。
第二O型橡胶密封圈12和第三O型橡胶密封圈13起到阀套5与阀座6之间的密封作用。
本发明一种超空泡航行器用大流量自动通气阀的使用方法为：
当对超空泡航行器内气罐进行充气时，需要将阀套5与撞块4向右移动至法兰17左侧，使第二径向通气孔10对准第二环槽15，第一径向通气孔8并对准第一环槽16，将充气接头1连接阀座6，如图1所示。充气接头1上有与端盖2扇面梯形孔相配合的扇面梯形凸台，将充气接头1插入端盖后旋转即可固定，此时第二O型橡胶密封圈12和第四O型橡胶密封圈14对阀套5与阀座6之间的配合起到密封作用。充气接头1前端有外螺纹，可以连接充气装置。充气时，气体从充气接头1进入，经过第二轴向通气孔11和第二径向通气孔10到达阀套5上的第二环槽15，经过环缝9节流后进入第一环槽16，再通过第一径向通气孔8和第一轴向通气孔7充入气罐。
充气完成后进入储气状态时，将撞块4与阀套5一同向左滑动至端盖2的挡板处，并取下充气接1，此时通气阀如图7所示，第一径向通气孔7被阀套5关闭，第二O型橡胶密封圈12和第三O型橡胶密封圈13起到阀套5与阀座6之间的密封作用，通气阀关闭，超空泡航行器气罐进入储气状态。
当超空泡航行器进行启动准备前，将通气阀左侧的端盖2连接超空泡航行器的均压室。
当超空泡航行器启动时，航行器向左加速运动，由于撞块4的质量很大，产生的加速度使撞块4受到很大的向右的惯性力，推动阀套5克服摩擦阻力向右运动，直到撞上法兰17后停止，此时的通气阀如图8所示，通气阀进入通气状态，气体通路打开，气体从气罐中经过第一轴向通气孔7和第一径向通气孔8进入第一环槽16，气流经过环缝9节流后进入第二环槽15，通过第二径向通气孔10和第二轴向通气孔11后经端盖2流出通气阀，进入超空泡航行器的均压室。
由于撞块4的阶梯孔和配合的阀套5的台阶形状为向右上升的形状，使得撞块4对阀套5只能施加向右的推力，而不能施加向左的推力，因此即使超空泡航行器在启动后又经历了减速运动，撞块4受到向左的惯性力也不会使阀套5向左移动，阀套仍保持原位置，通气阀保持在通气状态。
通过上述方式，本发明一种超空泡航行器用大流量自动通气阀，在超空泡航行器发射时能够依靠惯性自动开启。本发明采用“固定阀芯，移动阀套”的工作模式，避免了O圈压缩量突然增加的情况，可解决开启过程卡滞、“切圈”等问题；采用阀套和阀芯之间的环形缝隙作为节流口，可实现足够大的通气流量。

Claims (9)

1.一种超空泡航行器用大流量自动通气阀，其特征在于，包括阀座(6)，所述阀座(6)一端沿轴向开设第一轴向通气孔(7)，另一端沿轴向开设第二轴向通气孔(11)，所述阀座(6)上沿径向分别开设与第一轴向通气孔(7)相通的第一径向通气孔(8)和与第二轴向通气孔(11)相通的第二径向通气孔(10)，所述阀座(6)外部套接阀套(5)，所述阀套(5)内开设第一环槽(16)、第二环槽(15)，所述第一环槽(16)与第二环槽(15)相通，所述第一环槽(16)与第二环槽(15)间距小于第一径向通气孔(8)与第二径向通气孔(10)间距。
2.根据权利要求1所述一种超空泡航行器用大流量自动通气阀，其特征在于，所述阀套(5)外壁配合连接回转体结构的撞块(4)。
3.根据权利要求2所述一种超空泡航行器用大流量自动通气阀，其特征在于，所述阀套(5)靠近第二轴向通气孔(11)一端外壁为台阶状，所述撞块(4)中部开设阶梯孔，所述阀套(5)的台阶状外壁与撞块(4)阶梯孔配合连接。
4.根据权利要求1所述一种超空泡航行器用大流量自动通气阀，其特征在于，所述阀座(6)靠近第二轴向通气孔(11)一端通过螺纹连接端盖(2)，所述端盖(2)配合连接与第二轴向通气孔(11)连通的充气接头(1)。
5.根据权利要求4所述一种超空泡航行器用大流量自动通气阀，其特征在于，所述端盖(2)上靠近阀套(5)一端还连接挡板，所述端盖(2)上开有扇面梯形孔，内部开有阶梯孔，所述充气接头(1)外侧有扇面梯形的凸台，所述凸台与端盖(2)上扇面梯形孔配合连接。
6.根据权利要求1所述一种超空泡航行器用大流量自动通气阀，其特征在于，所述充气接头(1)上开设O型圈槽a，所述O型圈槽a内连接第一O型橡胶密封圈(3)。
7.根据权利要求1所述一种超空泡航行器用大流量自动通气阀，其特征在于，所述阀座(6)上依次开设O型圈槽b、O型圈槽c、O型圈槽d，所述O型圈槽c位于第一径向通气孔(8)与第二径向通气孔(10)之间，所述O型圈槽b内连接第二O型橡胶密封圈(12)，所述O型圈槽c内连接第三O型橡胶密封圈(13)，所述O型圈槽d内连接第四O型橡胶密封圈(14)。
8.根据权利要求1所述一种超空泡航行器用大流量自动通气阀，其特征在于，所述阀座(6)靠近第一轴向通气孔(7)的一端连接法兰(17)，所述法兰(17)连接气罐。
9.根据权利要求1所述一种超空泡航行器用大流量自动通气阀，其特征在于，所述阀套(5)内位于第一环槽(16)与第二环槽(15)之间开设环缝(9)。
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