CN112483687A - 一种双密封单向阀 - Google Patents

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王娜
余海生
马同玲
闫帅
贾晋伟
朱青芳
孙杨
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Abstract

本发明公开了一种双密封单向阀，包括：阀体、锥阀芯、锥阀弹簧、阀芯组件和阀芯弹簧；阀体中设有连通一端和另一端的变径的流道，流道中包括四个台阶；锥阀芯设置在阀体的流道中，其锥端抵触在第一台阶上；锥阀弹簧一端套装在锥阀芯的杆端、并抵触在锥阀芯中部的轴肩上，另一端抵触在第二台阶上，锥阀弹簧始终处于压缩状态，其回复力能够将锥阀芯压紧在第一台阶上，实现锥面密封；阀芯组件为阶梯轴状结构，其设置在阀体的流道中，并与流道滑动配合；阀芯组件大端抵触在第三台阶上，小端套装有阀芯弹簧，阀芯弹簧一端抵触在阀芯组件的轴肩上，另一端抵触在第四台阶上，阀芯弹簧始终处于压缩状态，阀芯弹簧的回复力能够将阀芯组件压紧在第三台阶上。

Description

一种双密封单向阀
技术领域
本发明涉及小型航空发动机润滑系统技术领域，具体涉及一种双密封单向阀。
背景技术
小型涡扇发动机是中高空高速无人机的关键动力之一。随着军用无人机高度、速度工作包线拓展，现有的成熟小型涡扇发动机润滑系统已不能够满足无人机的高空使用需求。因此，有必要提出一种以双密封单向阀作为高空活门，通过在发动机润滑系统的滑油箱通风管路上增加高空活门的措施，以此改善和提高发动机润滑系统的高空工作能力。
发明内容
本发明的目的：为提高小型涡扇发动机高空工作升限，在不明显增加发动机整机重量的条件下，在发动机滑油箱前腔通风管路增加一种具有双密封功能的单向阀作为高空活门，使发动机在高空工作时滑油箱内仍然能够维持较高的压力，从而提高滑油供油能力，确保发动机润滑系统能够在高空正常工作，对提升发动机工作高度升限具有重要意义。
有鉴于此，本发明提供了一种双密封单向阀，具有双密封功能，且结构简单、可靠性高。
本发明的技术方案为：一种双密封单向阀，包括：阀体、锥阀芯、锥阀弹簧、阀芯组件和阀芯弹簧；
所述阀体中设有连通一端和另一端的变径的流道，所述流道中包括四个台阶，从一端向另一端分别为：第一台阶、第二台阶、第三台阶和第四台阶；
所述锥阀芯设置在阀体的流道中，其锥端抵触在第一台阶上；锥阀弹簧一端套装在锥阀芯的杆端、并抵触在锥阀芯中部的轴肩上，另一端抵触在第二台阶上，锥阀弹簧始终处于压缩状态，其回复力能够将锥阀芯压紧在第一台阶上，实现锥面密封；
所述阀芯组件为阶梯轴状结构，其设置在阀体的流道中，并与流道滑动配合；所述阀芯组件大端抵触在第三台阶上，小端套装有阀芯弹簧，阀芯弹簧一端抵触在阀芯组件的轴肩上，另一端抵触在第四台阶上，阀芯弹簧始终处于压缩状态，阀芯弹簧的回复力能够将阀芯组件压紧在第三台阶上；其中，所述阀芯组件的大端外径小于其滑动区域内阀体流道的内径，阀芯组件大端设有径向流道，小端设有轴向流道，且径向流道和轴向流道相互连通。
优选地，所述第三台阶与阀芯组件相抵触的端面上设有凸起，所述阀芯组件上设有对应的凹槽，所述阀芯弹簧的回复力能够将阀芯组件上的凹槽与第三台阶上的凸起压紧配合。
优选地，所述阀体包括：外壳、进口壳体、弹簧座、阀座和出口壳体；
所述外壳轴向两端加工有安装槽，进口壳体和阀座依次从前往后设置在前端安装槽中，并分别与外壳过盈配合，且在对接处分别密封；出口壳体设置在后端安装槽中，并与外壳过盈配合，且在对接处密封；
所述外壳中部设置过孔，所述阀座后端抵触在过孔前端，其与过孔形成的台阶作为所述阀体的第三台阶；阀座中设有通孔；
所述进口壳体轴向设有四阶阶梯通孔，从前往后分别为第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔，其中，第四通孔的孔径最大，第一通孔和第三通孔的孔径相同，且均大于第二通孔，进口壳体中形成三个台阶，进口壳体的第二台阶作为所述阀体的第一台阶；所述弹簧座设置在进口壳体的第四通孔中，其轴向设有二阶阶梯通孔，前端的孔径大于后端的孔径，形成一个台阶，作为所述阀体的第二台阶；
所述出口壳体轴向设有三阶阶梯通孔，分别为第一通孔、第二通孔和第三通孔，其中，第一通孔和第三通孔的孔径相同，均大于第二通孔的孔径，出口壳体中形成两个台阶，其前端台阶作为阀体的第四台阶。
优选地，所述进口壳体和出口壳体的外表面上分别设有环形凹槽，用于与外部结构连接。
优选地，预设所述阀体中变径的流道的尺寸以及锥阀弹簧与阀芯弹簧的初始压缩力，能够预设所述单向阀的开启压力。
有益效果：
1、本发明的单向阀，具有以下功能：(1)双密封、可靠性高：分别使用锥面和端面两处密封结构，即使一处密封结构因故障失效而导致该处密封性能有所降低，在另一处密封结构不失效的情况下也能够保证单向阀整体的密封性能，体现了冗余设计理念，消除了单向阀单点致命性故障模式，相比现有技术中的单向阀，极大提高了单向阀的密封可靠性和产品使用寿命；(2)体积小、质量轻、结构简单：能够在不明显增加发动机整机重量的情况下，采用精巧、轻便的结构设计方案，有利于有效地显著提高发动机润滑系统高空工作能力；采用该单向阀作为高空活门，经发动机整机试验验证，能够显著提高发动机高空工作时滑油供油能力，明显提高发动机润滑系统高空工作可靠性。
2、本发明的单向阀中的阀芯组件和第三台阶的配合，有利于在阀芯弹簧压紧阀芯组件时有效密封该单向阀的流道。
3、本发明的单向阀中的阀体的具体设计，能够准确安装锥阀芯、锥阀弹簧、阀芯组件和阀芯弹簧，且有效保证单向阀的密封性。
4、本发明的单向阀应用灵活性强，可以根据不同类型航空发动机使用需求灵活设计单向阀的阀体内径尺寸以及锥阀弹簧与阀芯弹簧的初始压缩力，从而预设单向阀的开启压力，应用方便。
附图说明
图1为本发明双密封单向阀的结构剖面图。
其中，1-进口壳体，2-锥阀芯，3-锥阀弹簧，4-弹簧座，5-阀座，6-阀芯组件，7-阀芯弹簧，8-出口壳体。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供了一种双密封单向阀，具有双密封功能，且结构简单、可靠性高。
如图1所示，该双密封单向阀包括：外壳、进口壳体1、锥阀芯2、锥阀弹簧3、弹簧座4、阀座5、阀芯组件6、阀芯弹簧7和出口壳体8；
该双密封单向阀的连接关系为：外壳为轴向设有四阶阶梯通孔的圆柱形壳体结构，四阶阶梯通孔从前往后依次包括：第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔，其中，第一通孔和第四通孔的孔径均大于第二通孔和第三通孔的孔径，第二通孔的孔径大于第三通孔，即外壳中形成三个台阶；进口壳体1和出口壳体8分别设置在外壳的第一通孔和第四通孔中，使二者的端部分别与外壳中前后两个台阶抵触，并分别与外壳过盈配合，且在对接处分别通过密封圈密封；
阀座5设置在外壳的第二通孔中，其与外壳过盈配合，且在对接处通过密封圈密封；阀座5中设有通孔，作为流体流动的流道；
进口壳体1轴向设有四阶阶梯通孔，从前往后分别为第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔，其中，第四通孔的孔径最大，第一通孔和第三通孔的孔径相同，且均大于第二通孔，进口壳体1中形成三个台阶；弹簧座4设置在进口壳体1的第四通孔中(即弹簧座4前端抵触在进口壳体1后端的台阶上)，其轴向设有二阶阶梯通孔，前端的孔径大于后端的孔径，形成一个台阶；锥阀芯2设置在进口壳体1中，其锥端抵触在进口壳体1中间的台阶处；锥阀弹簧3一端套装在锥阀芯2的杆端、并抵触在锥阀芯2中部的轴肩上，另一端抵触在弹簧座4内部的台阶上，锥阀弹簧3始终处于压缩状态，锥阀弹簧3的回复力能够将锥阀芯2压紧在进口壳体1的中间台阶处，从而实现锥面密封；
阀芯组件6为阶梯轴状结构，其设置在外壳的第三通孔中，其前端抵触在阀座5的后端面上，且二者通过凸起和凹槽之间的配合能够实现端面密封(即阀座5的后端面上设有凸起，阀芯组件6的前端面上设有与之对应的凹槽)；阀芯组件6的大端外径小于外壳第三通孔的内径且大于阀座5中通孔的内径，阀芯组件6大端设有径向流道，小端设有轴向流道，且径向流道和轴向流道相互连通；
出口壳体8轴向设有三阶阶梯通孔，分别为第一通孔、第二通孔和第三通孔，其中，第一通孔和第三通孔的孔径相同，均大于第二通孔的孔径，出口壳体8中形成两个台阶；阀芯弹簧7一端套装在阀芯组件6的小端外周、并抵触在阀芯组件6的轴肩上，另一端抵触在出口壳体8前端的台阶上，阀芯弹簧7始终处于压缩状态，阀芯弹簧7的回复力能够将阀芯组件6压紧在阀座5的后端面上；
进一步地，通过合理地设计各部件内通孔及流道的尺寸以及锥阀弹簧3与阀芯弹簧7的初始压缩力，能够将单向阀的开启压力控制在设计指标范围内。
该双密封单向阀的工作原理为：开阀时，压力液体(如油液)从进口壳体1的前端进入进口壳体1，液压力作用在锥阀芯2上，继续压缩锥阀弹簧3直至克服锥阀弹簧3的回复力，推开锥阀芯2，压力液体经过弹簧座4，进入阀座5，液压力作用在阀芯组件6上，继续压缩阀芯弹簧7直至液压力克服阀芯弹簧7的回复力而推开阀芯组件6，该单向阀开启；
关阀时，当进口壳体1前端的压力油液的压力下降时，在锥阀弹簧3回复力的作用下，锥阀芯2压紧在进口壳体1的中间台阶处(即锥阀芯2先关闭)，阀座5中液压力随之逐渐降低，在阀芯弹簧7的回复力的作用下，阀芯组件6被压紧在阀座5的后端面上，至此该单向阀阀完全关闭。
进一步地，进口壳体1和出口壳体8的外表面上分别设有环形凹槽，用于与外部结构连接。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种双密封单向阀，其特征在于，包括：阀体、锥阀芯(2)、锥阀弹簧(3)、阀芯组件(6)和阀芯弹簧(7)；
所述阀体中设有连通一端和另一端的变径的流道，所述流道中包括四个台阶，从一端向另一端分别为：第一台阶、第二台阶、第三台阶和第四台阶；
所述锥阀芯(2)设置在阀体的流道中，其锥端抵触在第一台阶上；锥阀弹簧(3)一端套装在锥阀芯(2)的杆端、并抵触在锥阀芯(2)中部的轴肩上，另一端抵触在第二台阶上，锥阀弹簧(3)始终处于压缩状态，其回复力能够将锥阀芯(2)压紧在第一台阶上，实现锥面密封；
所述阀芯组件(6)为阶梯轴状结构，其设置在阀体的流道中，并与流道滑动配合；所述阀芯组件(6)大端抵触在第三台阶上，小端套装有阀芯弹簧(7)，阀芯弹簧(7)一端抵触在阀芯组件(6)的轴肩上，另一端抵触在第四台阶上，阀芯弹簧(7)始终处于压缩状态，阀芯弹簧(7)的回复力能够将阀芯组件(6)压紧在第三台阶上；其中，所述阀芯组件(6)的大端外径小于其滑动区域内阀体流道的内径，阀芯组件(6)大端设有径向流道，小端设有轴向流道，且径向流道和轴向流道相互连通。
2.如权利要求1所述的双密封单向阀，其特征在于，所述第三台阶与阀芯组件(6)相抵触的端面上设有凸起，所述阀芯组件(6)上设有对应的凹槽，所述阀芯弹簧(7)的回复力能够将阀芯组件(6)上的凹槽与第三台阶上的凸起压紧配合。
3.如权利要求1所述的双密封单向阀，其特征在于，所述阀体包括：外壳、进口壳体(1)、弹簧座(4)、阀座(5)和出口壳体(8)；
所述外壳轴向两端加工有安装槽，进口壳体(1)和阀座(5)依次从前往后设置在前端安装槽中，并分别与外壳过盈配合，且在对接处分别密封；出口壳体(8)设置在后端安装槽中，并与外壳过盈配合，且在对接处密封；
所述外壳中部设置过孔，所述阀座(5)后端抵触在过孔前端，其与过孔形成的台阶作为所述阀体的第三台阶；阀座(5)中设有通孔；
所述进口壳体(1)轴向设有四阶阶梯通孔，从前往后分别为第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔，其中，第四通孔的孔径最大，第一通孔和第三通孔的孔径相同，且均大于第二通孔，进口壳体(1)中形成三个台阶，进口壳体(1)的第二台阶作为所述阀体的第一台阶；所述弹簧座(4)设置在进口壳体(1)的第四通孔中，其轴向设有二阶阶梯通孔，前端的孔径大于后端的孔径，形成一个台阶，作为所述阀体的第二台阶；
所述出口壳体(8)轴向设有三阶阶梯通孔，分别为第一通孔、第二通孔和第三通孔，其中，第一通孔和第三通孔的孔径相同，均大于第二通孔的孔径，出口壳体(8)中形成两个台阶，其前端台阶作为阀体的第四台阶。
4.如权利要求3所述的双密封单向阀，其特征在于，所述进口壳体(1)和出口壳体(8)的外表面上分别设有环形凹槽，用于与外部结构连接。
5.如权利要求1所述的双密封单向阀，其特征在于，预设所述阀体中变径的流道的尺寸以及锥阀弹簧(3)与阀芯弹簧(7)的初始压缩力，能够预设所述单向阀的开启压力。
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