CN207814594U - 一种超低温超高压静密封阀体连接结构 - Google Patents

一种超低温超高压静密封阀体连接结构 Download PDF

Info

Publication number
CN207814594U
CN207814594U CN201721628746.2U CN201721628746U CN207814594U CN 207814594 U CN207814594 U CN 207814594U CN 201721628746 U CN201721628746 U CN 201721628746U CN 207814594 U CN207814594 U CN 207814594U
Authority
CN
China
Prior art keywords
valve deck
thread
valve
shell
joint structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201721628746.2U
Other languages
English (en)
Inventor
陈涛
鲍锦华
周炜
武正
许烨茹
孙纪国
郑孟伟
陶瑞峰
许健
赵莹
郭文君
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Aerospace Propulsion Institute
Original Assignee
Beijing Aerospace Propulsion Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Aerospace Propulsion Institute filed Critical Beijing Aerospace Propulsion Institute
Priority to CN201721628746.2U priority Critical patent/CN207814594U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN207814594U publication Critical patent/CN207814594U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Valve Housings (AREA)
  • Lift Valve (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

本实用新型公开了一种超低温超高压静密封阀体连接结构，壳体和阀盖之间通过内外螺纹固定连接，通过对螺纹连接处阀盖厚度及螺纹长度的确定，可实现对压力20‑50MPa，温度为20K‑90K的低温介质在壳体内的可靠存储密封，采用螺纹连接，相比法兰加螺栓连接结构，整体结构尺寸变小，重量减轻；使用焊接密封结构，相比垫片密封结构，可以实现低温介质的零泄漏。

Description

一种超低温超高压静密封阀体连接结构
技术领域
本实用新型涉及一种超低温超高压静密封阀体连接结构，适用于大推力超高压液氢液氧火箭发动机阀门。
背景技术
一般阀门阀体连接使用法兰加螺栓方式，通常在低压常温环境中应用，密封采用非金属或金属垫片，此种连接密封方式结构空间大，密封压力不高，不适用于大推力超高压液氢液氧火箭发动机壳体结构。
国外由于对相关技术的封锁，无法查到相关技术方案。目前研制的大推力超高压液氢液氧火箭发动机阀门最高压力约50MPa，液氢温度最低约20K，通径最大240mm，壳体连接处介质轴向载荷最大约140吨。在此种严酷环境中，需要一种新的结构设计，既能满足连接强度和密封需要，又能降低结构尺寸和重量。
实用新型内容
本实用新型的技术解决问题是：为克服现有技术的不足，提供一种超低温超高压静密封阀体连接结构，既能满足连接强度和密封需要，又能降低结构尺寸和重量。
本实用新型的技术解决方案是：
一种超低温超高压静密封阀体连接结构，包括壳体和阀盖，壳体内压力20-50MPa，壳体内介质温度为20-90K；
壳体和阀盖之间通过内外螺纹固定连接，壳体和阀盖外壁的贴合面处设置有径向的两个外径一致的凸台，两个凸台之间焊接密封；
螺纹连接处阀盖最小厚度与介质工作压力及阀盖的内径成正比；
螺纹长度与介质工作压力及螺纹公称直径成正比；
确定螺纹连接处阀盖最小厚度S的方法为：
螺纹连接处的阀盖强度式中：P为介质工作压力，D为阀盖的内径，为焊缝系数，S为阀盖的厚度；阀盖厚度的安全系数[σ]为阀盖的许用应力，n1不小于2.5；
确定螺纹长度和螺距的方法为：
式中，τ为螺纹根部剪切应力，Pz为壳体和阀盖连接处的最大轴向载荷，Aj为单牙螺纹受剪面积，Kz为螺纹不均匀系数，t为螺纹螺距，d为螺纹公称直径，z为螺纹旋合圈数，H为螺纹长度；
螺纹根部剪切安全系数[τ]为阀盖及壳体材料的许用剪切应力，n2不小于2.5；
σZY为螺纹表面挤压应力，Ay为单牙螺纹受挤压面积；
螺纹表面挤压安全系数[σ]为阀盖及壳体材料的许用应力，n3不小于2.5；
σW＝Pz·XL/(Kz·z·w)，σW为螺纹根部弯曲应力，XL为螺纹弯曲力臂，w为单牙螺纹根部截面系数；
螺纹根部弯曲安全系数[σ]为阀盖及壳体材料的许用应力，n4不小于2.5。
两个凸台之间焊接厚度为0.4-0.6mm。
两个凸台的高度不低于焊接厚度的5倍。
壳体和阀盖材料一致，为可耐20K低温的金属材料。
外螺纹的螺纹长度大于内螺纹的螺纹长度。
焊接密封处的氦漏率不大于1x10-7Pa·m3/s。
本实用新型与现有技术相比的优点在于：
(1)本实用新型壳体和阀盖之间通过内外螺纹固定连接，通过对螺纹连接处阀盖厚度及螺纹长度的确定，可实现对压力20-50MPa，温度为20K-90K的低温介质在壳体内的可靠存储密封；
(2)本实用新型采用螺纹连接，相比法兰加螺栓连接结构，整体结构尺寸变小，重量减轻；使用焊接密封结构，相比垫片密封结构，可以实现低温介质的零泄漏。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
下面参见附图对本实用新型进行详细描述。
本实用新型应用于处于超低温超高压环境中的阀体静密封连接结构。壳体和阀盖之间使用螺纹连接，根据阀体内介质压力产生的轴向载荷反算螺纹强度，根据计算结果设计合理的螺纹长度和螺距。壳体和阀盖连接处密封使用电子束焊接工艺，焊接深度一般0.5mm左右，为满足壳体多次分解的需求，壳体和阀盖上留有焊接凸台，分解前车掉焊缝，重装时重新焊接保证密封，详细设计如下：
如图1所示，一种超低温超高压静密封阀体连接结构，包括壳体1和阀盖2，壳体1内压力20-50MPa，介质温度为20K-90K；
壳体1和阀盖2之间通过内外螺纹固定连接，壳体4和阀盖2外壁的贴合面处设置有径向的两个外径一致的凸台，两个凸台之间焊接密封；
螺纹连接处阀盖最小厚度与介质工作压力及阀盖的内径成正比；
螺纹长度与介质工作压力及螺纹公称直径成正比；
确定螺纹连接处阀盖最小厚度S的方法为：
螺纹连接处的阀盖强度
式中：P为介质工作压力，D为阀盖的内径，为焊缝系数，S为阀盖的厚度；阀盖厚度的安全系数[σ]为阀盖的许用应力，n1不小于2.5；
确定螺纹长度和螺距的方法为：
式中，τ为螺纹根部剪切应力，Pz为壳体和阀盖连接处的最大轴向载荷，Aj为单牙螺纹受剪面积，Kz为螺纹不均匀系数，t为螺纹螺距，d为螺纹公称直径，z为螺纹旋合圈数，H为螺纹长度；
螺纹根部剪切安全系数[τ]为阀盖及壳体材料的许用剪切应力，n2不小于2.5；
σZY为螺纹表面挤压应力，Ay为单牙螺纹受挤压面积；
螺纹表面挤压安全系数[σ]为阀盖及壳体材料的许用应力，n3不小于2.5；
σW＝Pz·XL/(Kz·z·w)，σW为螺纹根部弯曲应力，XL为螺纹弯曲力臂，w为单牙螺纹根部截面系数；
螺纹根部弯曲安全系数[σ]为阀盖及壳体材料的许用应力，n4不小于2.5；
通过控制焊接工艺参数，保证焊缝的焊接厚度不要太厚，确保方便车掉焊缝，可将焊接厚度控制在0.4-0.6mm之间；
壳体中的零件出现故障维修，需要多次分解车掉焊缝，需要满足能够至少分解重装5次，为此，两个凸台的高度应设计成不低于焊接厚度的5倍。
为满足多次拆装需求，密封焊接处焊缝厚度较薄，采用同种金属焊接，焊接过程可不用填充焊料，确保焊接的质量，使焊接的密封性符合要求，壳体和阀盖材料尽可能一致，选用可耐20K低温的金属材料。
外螺纹的螺纹长度大于内螺纹的螺纹长度，以保证旋合到位后，焊接面紧密贴合，螺纹啮合处轴向无干涉。
阀壳连接处密封使用电子束焊接工艺进行焊接，焊接后进行密封性检查，焊接密封处的氦漏率不大于1x10-7Pa·m3/s，如果漏率超标，允许补焊2次，否则为报废零件。
在常温低压的阀门装配检查过程中，在螺纹啮合的轴向限位处设置有金属密封圈，无需在凸台处进行焊接，仅通过螺纹连接+密封圈的形式实现固定连接及密封。
本实用新型壳体和阀盖之间通过内外螺纹固定连接，通过对螺纹连接处阀盖厚度及螺纹长度的确定，可实现对压力20-50MPa，温度为20K-90K的低温介质在壳体内的可靠存储密封。
采用螺纹连接，相比法兰加螺栓连接结构，整体结构尺寸变小，重量减轻；使用焊接密封结构，相比垫片密封结构，可以实现低温介质的零泄漏。
本实用新型说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (7)

1.一种超低温超高压静密封阀体连接结构，其特征在于，包括壳体和阀盖，壳体内压力20-50MPa，壳体内介质温度为20-90K；
壳体和阀盖之间通过内外螺纹固定连接，壳体和阀盖外壁的贴合面处设置有径向的两个外径一致的凸台，两个凸台之间焊接密封；
螺纹连接处阀盖最小厚度与介质工作压力及阀盖的内径成正比；
螺纹长度与介质工作压力及螺纹公称直径成正比。
2.如权利要求1所述的一种超低温超高压静密封阀体连接结构，其特征在于，螺纹连接处阀盖最小厚度S通过如下公式确定：
螺纹连接处的阀盖强度式中：P为介质工作压力，D为阀盖的内径，为焊缝系数，S为阀盖的厚度；阀盖厚度的安全系数[σ]为阀盖的许用应力，n1不小于2.5；
螺纹长度和螺距通过如下公式确定：
式中，τ为螺纹根部剪切应力，Pz为壳体和阀盖连接处的最大轴向载荷，Aj为单牙螺纹受剪面积，Kz为螺纹不均匀系数，t为螺纹螺距，d为螺纹公称直径，z为螺纹旋合圈数，H为螺纹长度；
螺纹根部剪切安全系数[τ]为阀盖及壳体材料的许用剪切应力，n2不小于2.5；
σZY为螺纹表面挤压应力，Ay为单牙螺纹受挤压面积；
螺纹表面挤压安全系数[σ]为阀盖及壳体材料的许用应力，n3不小于2.5；
σW＝Pz·XL/(Kz·z·w)，σW为螺纹根部弯曲应力，XL为螺纹弯曲力臂，w为单牙螺纹根部截面系数；
螺纹根部弯曲安全系数[σ]为阀盖及壳体材料的许用应力，n4不小于2.5。
3.如权利要求1所述的一种超低温超高压静密封阀体连接结构，其特征在于，两个凸台之间焊接厚度为0.4-0.6mm。
4.如权利要求1所述的一种超低温超高压静密封阀体连接结构，其特征在于，两个凸台的高度不低于焊接厚度的5倍。
5.如权利要求1所述的一种超低温超高压静密封阀体连接结构，其特征在于，壳体和阀盖材料一致，为可耐20K低温的金属材料。
6.如权利要求1所述的一种超低温超高压静密封阀体连接结构，其特征在于，外螺纹的螺纹长度大于内螺纹的螺纹长度。
7.如权利要求1所述的一种超低温超高压静密封阀体连接结构，其特征在于，焊接密封处的氦漏率不大于1x10-7Pa·m3/s。
CN201721628746.2U 2017-11-29 2017-11-29 一种超低温超高压静密封阀体连接结构 Active CN207814594U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201721628746.2U CN207814594U (zh) 2017-11-29 2017-11-29 一种超低温超高压静密封阀体连接结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201721628746.2U CN207814594U (zh) 2017-11-29 2017-11-29 一种超低温超高压静密封阀体连接结构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN207814594U true CN207814594U (zh) 2018-09-04

Family

ID=63333749

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201721628746.2U Active CN207814594U (zh) 2017-11-29 2017-11-29 一种超低温超高压静密封阀体连接结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN207814594U (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107917264A (zh) * 2017-11-29 2018-04-17 北京航天动力研究所 一种超低温超高压静密封阀体连接结构
CN115092528A (zh) * 2022-07-07 2022-09-23 中国工程物理研究院总体工程研究所 一种抗高过载的阀门穿墙密封连接结构

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107917264A (zh) * 2017-11-29 2018-04-17 北京航天动力研究所 一种超低温超高压静密封阀体连接结构
CN115092528A (zh) * 2022-07-07 2022-09-23 中国工程物理研究院总体工程研究所 一种抗高过载的阀门穿墙密封连接结构
CN115092528B (zh) * 2022-07-07 2024-04-02 中国工程物理研究院总体工程研究所 一种抗高过载的阀门穿墙密封连接结构

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN204677934U (zh) 一种新型合金法兰
CN207814594U (zh) 一种超低温超高压静密封阀体连接结构
CN106122502A (zh) 氯气专用波纹管截止阀
CN101749505A (zh) 自补偿直接式快接管道
CN105642728B (zh) 一种弹性材料液胀成形双金属复合管的装置及方法
CN201173354Y (zh) 一种用于管道内衬修复的复合法兰联接接头
CN201330878Y (zh) 螺纹阀盖密封结构
CN108775406A (zh) 高性能纳米涂层波纹管氯气专用阀
CN206338461U (zh) 氟塑料全衬波纹管氯气专用阀
CN107917264A (zh) 一种超低温超高压静密封阀体连接结构
CN204213070U (zh) 复合结构焊接蓄能器
CN111350896A (zh) 一种高压负荷管道
CN105570204A (zh) 复合结构焊接蓄能器
CN205896251U (zh) 高温硬密封浮动球阀
CN211009320U (zh) 增压油缸出油机构
CN210484913U (zh) 一种高压力增强复合管连接装置
CN108266592A (zh) 一种阀门漏口应急堵住装置
CN205463827U (zh) 一种弹性材料液胀成形双金属复合管的装置
CN204300573U (zh) 一种双金属复合异径转换接头
CN206936650U (zh) 一种可以承载真空和正负压的密封供气系统
CN208546660U (zh) 一种天然气管线带压开孔工装装置
CN106641293A (zh) 气动衬氟波纹管单座调节阀
CN206988557U (zh) 一种水冷式高温锻钢阀
CN221483340U (zh) 一种液化气体储运设备密封装置
CN205977868U (zh) 一种缸底、缸盖通油的复合碳纤维油缸

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant