CN210770259U - 加排阀、压力容器及姿轨控动力系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种加排阀、压力容器和姿轨控动力系统。加排阀的阀芯、和堵盖均设置在壳体内部，且介质通道的开闭由阀芯和壳体的配合实现，减少了泄漏通道的数量，从而改善加排阀的性能，并且通过加排阀在阀体中的埋入式设计，优化了其在姿轨控动力系统上的安装结构，提高了姿控发动机的可靠性及效率。

Description

加排阀、压力容器及姿轨控动力系统

技术领域

本实用新型涉及姿控动力系统阀门技术领域，尤其涉及一种加排阀、压力容器及姿轨控动力系统。

背景技术

加排阀作为液体姿轨控动力系统压力容器加注和排放的阀门，广泛应用于各类航天器的姿轨控动力系统中。通常加排阀设计为双道冗余密封结构。在对压力容器进行加注或排放时，可以通过打开两道密封部位使介质流通，加注后关闭密封部位，使压力容器保持密封状态。

现有姿轨控动力系统的加排阀多为冗余密封结构。例如，第一道密封可以为阀芯阀座密封，第二道密封可以为堵盖和垫片密封，通过外套螺母对堵盖进行拧紧来压紧密封件并密封。这种冗余密封结构的体积和重量相对较大，且外套螺母拧紧时需要外侧圆周留有一定操作空间。若安装于舱体表面，外套螺母和阀芯上的接管嘴将凸出于舱体外表面，不利于系统优化整体空间结构和小型化设计。尤其是用于对安装空间要求很高的小卫星姿轨控动力系统等空间飞行器时，现有加排阀存在着明显安装结构缺陷。

此外，阀芯等零组件安装于壳体和接管嘴连接而成的外壳内，壳体与接管嘴连接处通常为泄漏通道，为保证密封性通常还需要进行焊接，工序多、成本高，且增加了泄漏风险。

亟需设计一种可靠性高、泄漏通道少，且结构优化的加排阀，从而进一步改善姿轨控动力系统的性能，提高其工作可靠性及效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种加排阀、压力容器及姿轨控动力系统。这种加排阀通过将阀芯和堵盖设置在壳体内部通道中，简化了加排阀的结构、减少了泄漏通道数量，提高了姿控发动机的工作可靠性及效率。

本实用新型的一个方面提供了一种加排阀，包括：壳体、阀芯和堵盖；其中所述壳体具有沿第一方向贯穿其两端且彼此连通的第一通道和第二通道，所述第一通道向所述第二通道过渡的位置形成第一凸台；在所述第一凸台的一侧，所述阀芯和所述堵盖依次设置在所述第二通道内，其中所述阀芯靠近所述第一凸台的一侧用于与所述壳体的内侧密封，所述堵盖用于从所述阀芯的另一侧固设在所述壳体内部；所述阀芯设有中心孔，所述阀芯和/或所述壳体上设有用以连通所述中心孔的介质通道，所述阀芯安装到位后，所述阀芯的靠近所述第一凸台的一侧与所述壳体内侧密封；在加注或排放液体介质前，卸下所述堵盖，并使所述阀芯向远离所述第一凸台方向运动，从而所述介质通道连通所述第一通道，实现液体介质的加注或排放。

在一个实施例中，所述第一通道的尺寸小于所述第二通道，所述第一凸台为从所述第一通道向所述壳体外侧方向突出的结构；所述阀芯靠近所述第一凸台侧包括尖端部分，所述阀芯安装到位后，所述尖端部分与所述第一凸台靠近所述第一通道的边沿形成尖边密封。

在一个实施例中，所述尖端部分为向所述第一通道方向尺寸减小的锥形结构，所述锥形结构与所述第一凸台靠近所述第一凸台的边缘彼此周向地形成锥面与尖边的线密封。

在一个实施例中，所述介质通道设置在所述阀芯上，且所述介质通道为连通所述中心孔的倾斜孔。

在一个实施例中，所述倾斜孔相对于所述中心孔对称设置。

在一个实施例中，所述壳体靠近所述第一凸台的位置具有向外侧凹陷的导流孔，所述倾斜孔的一端连通所述中心孔，另一端连通所述导流孔。

在一个实施例中，所述壳体在所述第二通道位置具有向外侧方向突出形成的第二凸台，所述堵盖具有用于面对所述第二凸台的配合部，密封件设置在所述第二凸台和所述配合部之间，以阻止液体介质从所述壳体和所述阀芯间的缝隙之间泄露。

在一个实施例中，所述堵盖的外径设有外螺纹，所述壳体内侧对应位置设有内螺纹，所述堵盖通过外螺纹紧密地旋入所述壳体内侧的内螺纹将所述密封件压紧。

本实用新型的另一个方面提供了一种压力容器，包括如上所述的加排阀，其中加排阀的壳体与压力容器的壳体为一体结构。

本实用新型的再一个方面提供了一种姿轨控动力系统，包括如上所述的加排阀。

本实用新型实施例提供的加排阀和姿轨控动力系统，通过使阀芯和堵盖依次设置在壳体内部通道中，一方面，在卸下堵盖后，可以使阀芯让开通孔，而实现液体介质的加注或排放；另一方面，在加注排放结束时，可以在阀芯复位后，通过阀芯与壳体间的密封将介质通道封闭，提高了加排阀的可靠性，简化了加排阀的结构。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本实用新型所欲主张的范围。

附图说明

下面的附图是本实用新型的说明书的一部分，其绘示了本实用新型的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本实用新型的原理。

图1-5为本实用新型实施例的加排阀的结构示意图。

具体实施方式

现详细说明本实用新型的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本实用新型的限制，而应理解为是对本实用新型的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

在不背离本实用新型的范围或精神的情况下，可对本实用新型说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本实用新型的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。

本实用新型的实施例提供了一种加排阀。参见图1，加排阀包括：壳体1、阀芯2和堵盖3。其中壳体1具有沿第一方向S1贯穿其两端且彼此连通的第一通道11和第二通道12，第一通道11向第二通道 12过渡的位置形成第一凸台13(例如，第二通道的内部横向尺寸大于第一通道，从而第一通道和第二通道形成第一凸台)。

在第一凸台13的一侧，阀芯2和堵盖3依次设置在第二通道12 内。其中阀芯2靠近第一凸台13的一侧用于与壳体1的内侧密封(阀芯与壳体内侧形成线密封或面密封)，堵盖3用于从阀芯2的另一侧固设在壳体1内部。阀芯2设有中心孔21，该中心孔21为液体介质加注或排放时的通道，阀芯2和/或壳体1上设有用以连通中心孔21 的介质通道22，阀芯2安装到位后，阀芯2的靠近第一凸台13的一侧与壳体1内侧密封。也就是说，设有阀芯2和/或壳体1的介质通道22连通中心孔21，以便介质从中心孔21进入介质通道22，在介质通道22的下游，阀芯2与壳体1内侧可以形成密封，从而阻止液体介质流入第一通道11或从第一通道11流入介质通道22。

在加注或排放液体介质前，卸下堵盖3，并使阀芯2向远离第一凸台13方向运动，阀芯2与壳体1内侧的密封解除，从而介质通道 22连通第一通道11，实现液体介质加注或排放的双向运动。

本实用新型的加排阀，通过将阀芯2、堵盖3设置在壳体1的内部，既可以简化其在姿轨控动力系统的安装，又能够可靠地实现其对姿轨控动力系统压力容器的加注和排放。

需要说明的是，上述加排阀可以与姿控动力系统的压力容器为一体结构，从而提高结构的集成性，简化加注和排放操作。

如图2所示，在一个实施例中，第一通道11和第二通道12的横截面为圆形，且第一通道11的尺寸小述第二通道12。第一凸台13 为从第一通道11向壳体1外侧方向突出的结构(换言之，第一凸台的两端连接壳体在第二通道的内壁和在第一通道处的内壁)，第一凸台13的作用可以包括但不限于与阀芯2形成密封。阀芯2靠近第一凸台13侧包括向远离堵盖3方向尺寸逐渐减小的尖端部分23，阀芯 2安装到位后，尖端部分23与第一凸台13靠近第一通道11的边沿形成尖边密封(图2中示意了密封位置)。进一步地，尖端部分23为锥体结构，锥体结构与第一凸台13靠近第一凸台13的边缘彼此周向地形成锥面与尖边的线密封。如图1所示，小端尺寸小于第一通道的内径，在加排阀处于密封状态下，锥体结构的小端位于第一通道11 内，小端向堵盖3方向的外侧表面周向地与第一凸台13的边缘形成线密封。

也即，第一凸台13的边沿为环形结构，锥体部分的前端深入到第一通道11后，其环绕锥体轴线的外周抵接在边沿构成的环形结构上，从而二者形成锥面-尖边密封，阻止液体介质通过。

在一个实施例中，介质通道22设置在阀芯2上，且介质通道22 为连通中心孔21的倾斜孔。例如，中心孔21为具有一定深度的盲孔，介质通道22为一端连通盲孔，另一端贯穿阀芯2另一侧的结构。例如，阀芯2可以设置多个介质通道22，多个介质通道22可以相对于中心孔21对称设置，通过配置多个介质通道，可以进一步改善介质通道22与中心孔21组成的加注排放通道对于液体介质的流通性。

参见图3，在该实施例中，壳体1靠近第一凸台13的位置具有向外侧凹陷的环形槽14，倾斜孔的一端连通所述中心孔21，另一端连通所述环形槽14。即，环形槽14可以是在第二通道12的基础上，沿第二通道12的径向方向，向壳体1侧壁进一步扩充而成的结构，从而环形槽14沿第二通道12径向方向的长度可以略大于第二通道 12的内径尺寸。例如，在壳体1与阀芯2螺纹配合的情况下，环形槽14在其两个端部的位置将壳体1的内螺纹中段，可以控制阀芯向壳体的旋入深度，方便阀芯退出。

在上述一些实施例中，阀芯2的外侧可以设置外螺纹，壳体1内侧对应的位置设有内螺纹，阀芯2通过其外螺纹旋入壳体1内螺纹到位后，阀芯2的前端(例如，前端可以是前文所述的尖端部分)与第一凸台13的边沿形成密封。在加注排放前，可以通过松开阀芯2，使阀芯2向远离第一通道11方向运动，从而使上游介质通道22与下游第一通道11连通。阀芯2与壳体1外螺纹连接，可以根据需要，调节阀芯2的松开程度，进而调整液体介质的流量。本实用新型的加排阀，通过在壳体内设置环形槽，可以方便阀芯的外螺纹与壳体内螺纹的配合，同时避免阀芯外螺纹旋入壳体内螺纹过量损伤阀芯前端。

在上述一些实施例中，均以介质通道22设置在阀芯2上为例进行了说明，但本领域技术人员可知，介质通道22也可以设置在壳体 1的内壁上，或同时设置在壳体1内壁和阀芯2上，在此不做具体说明。

如图4、5所示，在一个实施例中，壳体1在第二通道12位置具有向外侧方向突出形成的第二凸台15，堵盖3具有用于面对第二凸台15的配合部31(堵盖于壳体内部配合到位后，与第二凸台彼此面对)，密封件4设置在第二凸台15和配合部31之间，以阻止液体介质从堵盖3和壳体1之间的缝隙之间泄漏。显然，堵盖3的轴截面为圆形时，其配合部31为环形端面，密封件4为密封环，设置在第二凸台15与环形端面之间，形成面密封。

例如，堵盖3的外径设有外螺纹，壳体1内侧对应位置设有内螺纹，堵盖3通过外螺纹紧密地旋入壳体1内侧的内螺纹将密封件4压紧。

密封件4可以为金属材料或非金属材料，且既可以为垫片，也可以是橡胶圈等密封结构。上述密封端面和第二凸台15可以包括彼此对应的凹陷结构，橡胶圈、垫片或泛塞圈可以设置在密封端面和第二凸台15的对应的凹陷结构，以进一步改善密封效果。

在上述一些实施例中，堵盖3与壳体1配合到位后，堵盖3的外端面与壳体1端面齐平，从而在加排阀安装于姿控动力系统后，进一步优化姿控动力系统的整体结构。

在上述实施例中，在阀芯2、堵盖3在壳体1中安装到位后，阀芯2和堵盖3的远离第一通道11侧的端面具有六方孔、一字槽或十字槽，以方便通过工具实现与壳体1相应内螺纹的松紧配合。

以上实施例可以彼此组合，且具有相应的技术效果。

本实用新型的另一个方面提供了一种压力容器，上述加排阀的壳体可以与压力容易一体成型，即加排阀为压力容器的一部分，从而方便存储于压力容器中的液体介质从压力容器排除或外部液体介质流入压力容器中。

本实用新型的另一个方面提供了一种姿轨控动力系统，包括如上所述的加排阀。

本实用新型实施例的高密封可靠性的埋入式加排阀，能够满足航天飞行器姿轨控动力系统对空间使用以及密封性能的严格要求。通过堵盖埋入式结构设计，加排阀完全处于舱体外表面包络范围内，加注和排放接口可以设置在舱壁上，便于操作，且不占用额外空间，有利于系统优化整体空间结构和小型化设计。

此外，阀芯安装于壳体内部，不需要进行外部焊接，降低了成本，并且减少了外泄漏通道数量，密封可靠性高，能够广泛应用于各类航天器的姿轨控动力系统中。

这种加排阀在用于对安装空间和密封性能要求很高的空间飞行器姿轨控动力系统时，可以显著增强其经济效益。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种加排阀，其特征在于，包括：壳体、阀芯和堵盖；其中所述壳体具有沿第一方向贯穿其两端且彼此连通的第一通道和第二通道，所述第一通道向所述第二通道过渡的位置形成第一凸台；

在所述第一凸台的一侧，所述阀芯和所述堵盖依次设置在所述第二通道内，其中所述阀芯靠近所述第一凸台的一侧用于与所述壳体的内侧密封，所述堵盖用于从所述阀芯的另一侧固设在所述壳体内部；

所述阀芯设有中心孔，所述阀芯和/或所述壳体上设有用以连通所述中心孔的介质通道，所述阀芯安装到位后，所述阀芯的靠近所述第一凸台的一侧与所述壳体内侧密封；

在加注或排放液体介质前，卸下所述堵盖，并使所述阀芯向远离所述第一凸台方向运动，从而所述介质通道连通所述第一通道，实现液体介质的加注或排放。

2.根据权利要求1所述的加排阀，其特征在于，所述第一通道的尺寸小于所述第二通道，所述第一凸台为从所述第一通道向所述壳体外侧方向突出的结构；所述阀芯靠近所述第一凸台侧包括尖端部分，所述阀芯安装到位后，所述尖端部分与所述第一凸台靠近所述第一通道的边沿形成尖边密封。

3.根据权利要求2所述的加排阀，其特征在于，所述尖端部分为向所述第一通道方向尺寸减小的锥形结构，所述锥形结构与所述第一凸台靠近所述第一凸台的边缘彼此周向地形成锥面与尖边的线密封。

4.根据权利要求1所述的加排阀，其特征在于，所述介质通道设置在所述阀芯上，且所述介质通道为连通所述中心孔的倾斜孔。

5.根据权利要求4所述的加排阀，其特征在于，所述倾斜孔相对于所述中心孔对称设置。

6.根据权利要求4所述的加排阀，其特征在于，所述壳体靠近所述第一凸台的位置具有向外侧凹陷的导流孔，所述倾斜孔的一端连通所述中心孔，另一端连通所述导流孔。

7.根据权利要求1所述的加排阀，其特征在于，所述壳体在所述第二通道位置具有向外侧方向突出形成的第二凸台，所述堵盖具有用于面对所述第二凸台的配合部，密封件设置在所述第二凸台和所述配合部之间，以阻止液体介质从所述壳体和所述阀芯间的缝隙之间泄露。

8.根据权利要求7所述的加排阀，其特征在于，所述堵盖的外径设有外螺纹，所述壳体内侧对应位置设有内螺纹，所述堵盖通过外螺纹紧密地旋入所述壳体内侧的内螺纹将所述密封件压紧。

9.一种压力容器，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的加排阀，其中加排阀的壳体与压力容器的壳体为一体结构。

10.一种姿轨控动力系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的加排阀。

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