CN115727137A - 一种超压快速关断活门 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机滑油系统设计领域，特别涉及到一种超压快速关断活门。传统结构的超压关断活门应用于航空商用发动机领域时，受外界大气环境的影响，因活塞和连杆结构暴漏在外界环境下，当活门处在沙尘环境下，连杆结构可能出现卡滞情况，活门无法正常打开、关闭，影响飞机飞行安全。本发明的超压关断活门在壳体组件内包含提升阀和导阀两部分，其中提升阀主要包括密封座组件、提升阀活塞组件和提升阀弹簧。导阀主要包括导阀弹簧、导阀活塞组件、钢球、导阀座、底座、导杆、真空波纹管和真空波纹管盖。导阀上使用真空波纹管可以感受外界大气环境压力的变化。可实现活门快速开关的功能，整体结构紧凑，可实现活门小型化和轻量化。

Description

一种超压快速关断活门

技术领域

本发明涉及发动机滑油系统设计领域，特别涉及到一种超压快速关断活门。

背景技术

传统的超压关断活门产品中，活门结构为蝶阀结构，如图1所示，主要通过活塞+曲柄连杆结构来推动蝶板的转动，从而控制活门的开关。为了匹配活门的开关压力要求，传统的超压关断活门上活塞作动机构外形尺寸大，重量大。

传统结构的超压关断活门应用于航空商用发动机领域时，受外界大气环境的影响，因活塞和连杆结构暴漏在外界环境下，当活门处在沙尘环境下，连杆结构可能出现卡滞情况，活门无法正常打开、关闭，影响飞机飞行安全。

发明内容

本发明的目的是提供提升阀作动和导阀控制的超压关断活门，采用气动控制来实现活门的快速开关功能，不依靠连杆机构将直线运动变为旋转运动的转换，能够解决产品外形尺寸大，重量大，以及沙尘环境下连杆结构出现卡滞的问题；

为实现上述目的，本发明的超压关断活门的技术方案为：一种超压快速关断活门，在壳体组件内包括提升阀和导阀两部分，其中

所述提升阀所在的腔体由上至下包括开启腔、中间腔和关闭腔，中间腔和关闭腔之间具有环形台阶孔，关闭腔具有进气口，关闭腔通过壳体组件内的第二通道与导阀的压力腔相通，中间腔具有出气口；提升阀活塞组件具有提升阀活塞，提升阀活塞上端密封安装在所述开启腔中，且通过提升阀弹簧向提升阀活塞施加向下的压力，提升阀活塞在关闭腔中的部分具有能够封盖所述环形台阶孔的阀板，提升阀活塞下侧具有限位板，提升阀活塞下端插入密封座组件中，该密封座组件的内端面具有导气槽；

所述导阀中部具有感压腔，其中安装有可上下移动的钢球，感压腔通过壳体组件内的第三通道与所述开启腔连通；所述导阀上部具有波纹管盖，其中的真空波纹管向钢球施加向下的压力，且波纹管盖具有上排气口；导阀下部腔体中具有导阀活塞组件，导阀弹簧向上顶紧导阀活塞组件从而向钢球施加向上的压力，导阀活塞组件上部的腔体构成压力腔；当进气压力低于设定值时，所述钢球向上封堵住波纹管盖的进气口，同时所述压力腔与感压腔连通；当进气压力大于等于设定值时，所述钢球向下封堵住压力腔，同时所述感压腔与波纹管盖连通。

有利地，所述导阀中部具有导阀座和底座，导阀座具有轴孔以及与轴孔相通的若干径向通孔，钢球约束在该轴孔和径向通孔的交汇处，且可沿轴向上下移动，导阀座外侧与壳体组件之间构成感压腔；所述底座的轴部插入在所述导阀座的轴孔中，轴部具有轴孔以及周向分布的斜孔，斜孔将轴孔与波纹管盖的内部腔体连通；导阀活塞组件通过上顶杆顶紧钢球；真空波纹管下部的导杆穿过穿过底座，并通过下顶杆顶紧钢球。

有利地，所述提升阀的环形台阶孔与提升阀活塞之间的间隙构成第一通道。

有利地，所述提升阀活塞的上端面具有安装提升阀弹簧的沉孔，所述阀活塞组件在上端的环形槽中还包括导向环以及依次安装有波形环、支撑环和石墨环。

有利地，在提升阀活塞还上设置有开关位置指示标记。

有利地，所述密封座组件的主体是环形的密封盖，其内部的阶梯孔中依次安装有石墨环、挡圈、波形垫片和弹性挡圈，在石墨环外还安装有定距片。

有利地，导阀活塞组件的主体是导阀活塞，其在外底部具有上顶杆，在外环面具有环形槽，其中一个环形槽中安装有石墨环和支撑环，在另一个环形槽中安装有导向环。

有利地，所述导阀下部腔体具有下排气口。

有利地，所述导阀下部腔体与弹簧座连接，导阀弹簧夹紧在弹簧座与导阀活塞组件之间。

有利地，所述真空波纹管上部具有螺栓，穿出波纹管盖后通过螺母固定。

有益效果：

一、超压关断活门是一种由导阀直接控制提升阀作动的气动阀，开、关压力点可调，可实现活门快速开关的功能；

二、超压关断活门导阀控制机构和提升阀作动机构在活门内腔并列分布，整体结构紧凑，可实现活门小型化和轻量化；

三、超压关断活门导阀控制机构和提升阀作动机构均处于活门内腔，可避免活门控制机构处于外界沙尘环境下运动卡滞的问题。

附图说明

图1是传统超压关断活门的结构示意图；

图2是本发明超压快速关断活门的外形图；

图3是本发明超压快速关断活门在入口和出口处的剖视图；

图4是本发明超压快速关断活门内部结构示意图；

图5是波纹管盖的斜视图；

图6是图4的局部放大图；

图7是密封座组件的主视剖视图未显示提升阀；

图8是密封座组件的左视图；

图9是提升阀活塞组件的密封结构剖视图；

图10是导阀活塞组件的局部剖视图；

图11是活门完全打开时的状态示意图；

图12是活门完全关闭时的状态示意图。

图中：1-壳体组件；2-提升阀弹簧；3-提升阀活塞组件；301-提升阀活塞；302-石墨环；303-支撑环；304-波形环；305-导向环；4-密封座组件；401-密封盖；402-定距片；403-弹性挡圈；404-波形垫片；405-挡圈；406-石墨环；5-弹簧座；6-导阀弹簧；7-导阀活塞组件；701-导阀活塞；702-石墨环；703-支撑环；704-导向环；8-钢球；9-导阀座；10-底座；11-导杆；12-波纹管盖；13-真空波纹管；14-螺母；15-进气口；16-出气口；17-关闭腔；18-开启腔；19-第一通道；20-第二通道；21-第三通道；22-上排气口、23-中间腔、24-感压腔、25-下排气口、26-压力腔

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的超压关断活门的具体实施例，在壳体组件内包含提升阀和导阀两部分，其中提升阀主要包括密封座组件4、提升阀活塞组件3和提升阀弹簧2。导阀主要包括导阀弹簧6、导阀活塞组件7、钢球8、导阀座9、底座10、导杆11、真空波纹管13和真空波纹管盖12。导阀上使用真空波纹管13可以感受外界大气环境压力的变化。

如图4所示，在壳体组件1中容纳提升阀活塞组件3的腔体根据位置被划分为关闭腔17、中间腔23和开启腔18三部分。其中关闭腔17具有进气口15，中间腔23具有出气口16，关闭腔17与中间腔23之间具有第一通道19。提升阀活塞组件3在关闭腔17内的部分具有能够封闭第一通道19的阀板。开启腔18通过第三通道21壳体内部管道未示出与导阀的感压腔24连通。

提升阀在开启腔18内设置有提升阀弹簧2，提升阀活塞组件3在提升阀弹簧2的作用下克服滑动摩擦力向下运动，使提升阀处于打开位置。

如图5所示，波纹管盖12在靠近上部的区域开有上排气口22。

导阀下部容纳由导阀弹簧6向上推动的导阀活塞组件7，上部容纳由真空波纹管13向下推动的导杆11。导阀在波纹管盖12内设置有真空波纹管13，真空波纹管13通过波纹管盖12的上排气口22感应外界大气环境压力随飞行高度的变化，真空波纹管13通过下端的导杆11对钢球8施加作用力，力学平衡之后保证活门打开、关闭压力随飞行高度变化进行压力补偿。

如图6所示，导阀中部具有环形阶梯孔结构，上环形孔的孔径大于下环形孔的孔径，在上环形孔中安装有导阀座9，在上环形孔端部安装有底座10。该导阀座9的截面为“工”字形结构，且具有轴孔以及周向分布的径向通孔，在轴孔和径向通孔的交汇处放置钢球8，钢球8被径向通孔约束在中心位置且可沿轴向上下移动。该导阀座9的环形腔体构成所述感压腔24，感压腔24与所述第三通道21相通。所述导阀活塞组件7从下环形孔中对钢球8施加向上推力。所述底座10具有轴孔以及周向分布的斜孔，该斜孔将轴孔与波纹管盖12的内部腔体连通。所述导杆11插在底座10的轴孔中，且在端部具有小直径的下顶杆，对钢球8施加向下推力。

关闭腔17通过第二通道20与导阀活塞的压力腔26连通，当进气口15气体压力低于设定值时，导阀活塞组件7在导阀弹簧6的作用下克服真空波纹管13的压力向上推动钢球8，堵住径向通孔上部的轴孔，导通径向通孔下部的轴孔和感压腔24，此时导阀处于打开位置，关闭腔17内的气体经第一通道19流向出气口16。

如图7所示，密封座组件4的主体是密封盖401，其内部具有阶梯孔，上下两端的开口内依次安装有石墨环406、挡圈405、波形垫片404和弹性挡圈403，在石墨环406外还安装有定距片402。结合图8，在密封盖401的内端面具有下沉的导气槽。

如图9所示，提升阀活塞组件3的主体是提升阀活塞301，在提升阀活塞301外围具有环形槽，其中一个环形槽中安装有导向环305，另一个环形槽中依次安装有波形环304、支撑环303和石墨环302。在提升阀活塞301还上设置有开关位置指示标记机械式，包含“开”标记和完全打开的标定标记，可目视检查用于指示活门打开和关闭状态，方便操作者了解活门位置状态。

如图10所示，导阀活塞组件7的主体是导阀活塞701，其为杯型结构，且在外底部具有上顶杆，在外环面具有环形槽，其中一个环形槽中安装有石墨环702和支撑环703，在另一个环形槽中安装有导向环704。

如图11所示，正常工作时，通过进气口15进入的气体经提升阀的出气口16流出。进气口15气体压力经第二通道20进入导阀。

如图12所示，当进气口15的气体压力高于设定值时，导阀活塞组件7在进口气体压力克服导阀弹簧6的作用下向下运动，钢球8在真空波纹管13的作用下向下运动，使导阀处于完全关闭位置堵住径向通孔下部的轴孔，导通感压腔24和波纹管盖12内部腔体，开启腔18内的气体经第三通道21与外界大气环境连接，进气口15的气体压力进入密封座组件4的导气槽提升关闭腔17中的阀活塞组件3向上运动处于关闭位置封闭第一通道19，开启腔18内的气体经第三通道21排出至外界大气环境。

Claims (10)

1.一种超压快速关断活门，其特征在于：在壳体组件(1)内包括提升阀和导阀两部分，其中

所述提升阀所在的腔体由上至下包括开启腔(18)、中间腔(23)和关闭腔(17)，中间腔(23)和关闭腔(17)之间具有环形台阶孔，关闭腔(17)具有进气口(15)，关闭腔(17)通过壳体组件(1)内的第二通道(20)与导阀的压力腔(26)相通，中间腔(23)具有出气口(16)；提升阀活塞组件(3)具有提升阀活塞(301)，提升阀活塞(301)上端密封安装在所述开启腔(18)中，且通过提升阀弹簧(2)向提升阀活塞(301)施加向下的压力，提升阀活塞(301)在关闭腔(17)中的部分具有能够封盖所述环形台阶孔的阀板，提升阀活塞(301)下侧具有限位板，提升阀活塞(301)下端插入密封座组件(4)中，该密封座组件(4)的内端面具有导气槽；

所述导阀中部具有感压腔(24)，其中安装有可上下移动的钢球(8)，感压腔(24)通过壳体组件(1)内的第三通道(21)与所述开启腔(18)连通；所述导阀上部具有波纹管盖(12)，其中的真空波纹管(13)向钢球(8)施加向下的压力，且波纹管盖(12)具有上排气口(22)；导阀下部腔体中具有导阀活塞组件(7)，导阀弹簧(6)向上顶紧导阀活塞组件(7)从而向钢球(8)施加向上的压力，导阀活塞组件(7)上部的腔体构成压力腔(26)；当进气压力低于设定值时，所述钢球(8)向上封堵住波纹管盖(12)的进气口，同时所述压力腔(26)与感压腔(24)连通；当进气压力大于等于设定值时，所述钢球(8)向下封堵住压力腔(26)，同时所述感压腔(24)与波纹管盖(12)连通。

2.根据权利要求1所述的超压快速关断活门，其特征在于：所述导阀中部具有导阀座(9)和底座(10)，导阀座(9)具有轴孔以及与轴孔相通的若干径向通孔，钢球(8)约束在该轴孔和径向通孔的交汇处，且可沿轴向上下移动，导阀座(9)外侧与壳体组件(1)之间构成感压腔(24)；所述底座(10)的轴部插入在所述导阀座(9)的轴孔中，轴部具有轴孔以及周向分布的斜孔，斜孔将轴孔与波纹管盖(12)的内部腔体连通；导阀活塞组件(7)通过上顶杆顶紧钢球(8)；真空波纹管(13)下部的导杆(11)穿过穿过底座(10)，并通过下顶杆顶紧钢球(8)。

3.根据权利要1或2所述的超压快速关断活门，其特征在于：所述提升阀的环形台阶孔与提升阀活塞(301)之间的间隙构成第一通道(19)。

4.根据权利要1或2所述的超压快速关断活门，其特征在于：所述提升阀活塞(301)的上端面具有安装提升阀弹簧(2)的沉孔，所述阀活塞组件(3)在上端的环形槽中还包括导向环(305)以及依次安装有波形环(304)、支撑环(303)和石墨环(302)。

5.根据权利要4所述的超压快速关断活门，其特征在于：在提升阀活塞(301)还上设置有开关位置指示标记。

6.根据权利要1或2所述的超压快速关断活门，其特征在于：所述密封座组件(4)的主体是环形的密封盖(401)，其内部的阶梯孔中依次安装有石墨环(406)、挡圈(405)、波形垫片(404)和弹性挡圈(403)，在石墨环(406)外还安装有定距片(402)。

7.根据权利要1或2所述的超压快速关断活门，其特征在于：导阀活塞组件(7)的主体是导阀活塞(701)，其在外底部具有上顶杆，在外环面具有环形槽，其中一个环形槽中安装有石墨环(702)和支撑环(703)，在另一个环形槽中安装有导向环(704)。

8.根据权利要1或2所述的超压快速关断活门，其特征在于：所述导阀下部腔体具有下排气口(25)。

9.根据权利要8所述的超压快速关断活门，其特征在于：所述导阀下部腔体与弹簧座(5)连接，导阀弹簧(6)夹紧在弹簧座(5)与导阀活塞组件(7)之间。

10.根据权利要1或2所述的超压快速关断活门，其特征在于：所述真空波纹管(13)上部具有螺栓，穿出波纹管盖(12)后通过螺母(14)固定。

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