CN212407601U - 一种气动组合阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气动组合阀，其中调整柱可调的安装于第一活塞，且位于第二活塞上部并可具有间隙I，实现了使用一套气动执行机构来控制燃料管路和氧化剂管路的连通和关闭，减少空间占用，减轻发动机的重量，并可通过安装时对调整柱进行调节来调节间隙I的大小，从而实现燃料管路和氧化剂管路开启时间差的调节，阀体中间隙II的存在阻断了燃料管路和氧化剂管路之间的传热通道，避免了燃料和氧化剂两种介质之间的互相影响。

Description

一种气动组合阀

技术领域

本实用新型涉及阀门领域，尤其涉及一种用于火箭发动机的气动组合阀。

背景技术

近年来，我国航天事业发展迅速，火箭相关领域所涉及的各项技术均实现了突飞猛进。航天设备的主要动力来源是火箭，而火箭发动机则是火箭上最核心，技术含量最高的部件。火箭发动机就是利用冲量原理，自带推进剂、不依赖外界空气，将推进剂贮箱或运载工具内的推进剂变成高速射流，由于牛顿第三运动定律而产生推力；

根据推进剂的物态不同，火箭发动机一般可分为使用液态推进剂的液态火箭发动机、使用固体推进剂的固体火箭发动机或固液推进剂混用的固液混合火箭发动机等。液体火箭发动机通过泵或者高压气体使氧化剂和燃料分别进入燃烧室，两种推进剂成分在燃烧室混合并燃烧；

目前，在火箭发动机的推进剂供应系统中，在燃料和氧化剂供应管路上分别安装有气动阀门，用于开启和关闭管路；

如图1所示，为现有技术中的一种用于控制推进剂管路的气动阀门，用控制气体从控制口进入，推动活塞4运动，带动与活塞4相连的阀芯2运动，使阀体1上入口和出口之间的通道打开；当控制气撤除后，阀芯2在弹簧3的作用下被顶到阀体1上，使入口和出口之间的通道关闭；

但是，在现有技术的火箭发动机中，燃料和氧化剂管路各需要一个气动阀门，各需要一套气动执行机构，各需要一套供气/排气管路，占用空间较大，重量较大，不利于火箭发动机的轻量化设计和系统简化，同时增加了控制系统的复杂程度和生产成本。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种气动组合阀，所述气动组合阀能够代替两个阀门，能够使用一套气动执行机构同时控制发动机的燃料和氧化剂供应管路的连通和关闭，减少空间占用，减轻发动机的重量，同时，可以有效控制燃料和氧化剂供应的时间差，有效降低控制系统的复杂程度和生产成本，同时避免了燃料和氧化剂两种温差悬殊的介质之间的相互影响；

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种气动组合阀，包括阀体1、第一阀芯2、第二阀芯3、第二弹簧4、第二活塞5、调整柱7、上腔体8、第一活塞9、第一弹簧11、第一密封圈12、第二密封圈6、第三密封圈10；

所述第一密封圈12设置在第一活塞9与阀体1之间；

所述第二密封圈6设置在第二活塞5与阀体1之间；

所述第三密封圈10设置在第一活塞9与上腔体8之间；

所述第一阀芯2用于控制第一管路的连通与关闭；

所述第二阀芯3用于控制第二管路的连通与关闭；

所述调整柱7安装于所述第一活塞9，且所述调整柱7位于所述第二活塞5的上部；

进一步的，所述调整柱7安装于所述第一活塞9，且所述调整柱7与所述第二活塞5的顶部存在间隙I；在安装所述调整柱7时进行调节，改变所述间隙I的大小，控制所述第一阀芯2和所述第二阀芯3开启的时间差；

进一步的，所述阀体1中，在所述第一管路和第二管路之间，存在间隙II。

进一步的，所述第一活塞9的动密封面直径，与第一阀芯2和阀体1的密封面直径相同，均为D1；所述第二活塞5的动密封面直径，与第二阀芯3和阀体1的密封面直径相同，均为D2；

进一步的，所述第一管路的压力P1，所述第一活塞9的动密封面直径D1，所述第二管路压力P2，所述第二活塞5的动密封面直径D2，控制气的压力P3，所述第一活塞9与上腔体8之间的动密封面直径D3，必须满足以下公式：

进一步的，所述第一和第二管路为燃料管路及/或氧化剂管路；

所述第一和第二阀芯为燃料阀芯及/或氧化剂阀芯；

所述第一和第二活塞为燃料活塞及/或氧化剂活塞；

所述第一和第二弹簧为燃料弹簧及/或氧化剂弹簧；

采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

所述气动组合阀包括阀体、第一阀芯、第二阀芯、第二弹簧、第二活塞、调整柱、上腔体、第一活塞、第一弹簧、第一密封圈、第二密封圈、第三密封圈，当从控制气接口接入控制气后，气体推动第一活塞向下运动，同时带动调整柱向下运动，并推动第二活塞向下运动，第一活塞带动第一阀芯向下运动，开启第一管路的通道，第二活塞带动第二阀芯向下运动，开启第二管路的通道，实现了使用一套气动执行机构同时控制第一和第二管路的连通和关闭，减少空间占用，减轻发动机的重量；

由于调整柱与第二活塞的顶部存在间隙I，通过在安装调整柱时进行调节，可以改变间隙I的大小，因此可以通过改变间隙I的大小来调整第一阀芯和第二阀芯的开启时间差；

在第一和第二管路分别为燃料管路和氧化剂管路的情况下，由于在第一管路和第二管路之间存在间隙II，可以很好地进行隔热，阻断了燃料管路和氧化剂管路之间的传热通道，因此可以用于常温燃料和低温氧化剂两种温度相差悬殊的介质，而不限于常温燃料和常温氧化剂，例如煤油和液氧，煤油的冰点（-49℃）高于液氧的温度（-183℃），在本实用新型中，避免了燃料和氧化剂两种介质之间的温差影响。

附图说明

附图1为现有技术的气动阀结构示意图；

附图2为本实用新型气动组合阀的结构示意图；

附图3为本实用新型气动组合阀中间隙I的示意图；

附图4本本实用新型气动组合阀中间隙II的示意图；

附图标记说明：阀体1；第一阀芯2；第二阀芯3；第二弹簧4；第二活塞5；调整柱7；上腔体8；第一活塞9；第一弹簧11；第一密封圈12；第二密封圈6；第三密封圈10。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本实用新型所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本实用新型内容的实施例后，当可由本实用新型内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本实用新型内容的精神与范围；

本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分；

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本实用新型，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作；

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于；

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合；

某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导；

请参阅图2所示，本实用新型的实施例提供了一种气动组合阀，包括阀体1、第一阀芯2、第二阀芯3、第二弹簧4、第二活塞5、调整柱7、上腔体8、第一活塞9、第一弹簧11、第一密封圈12、第二密封圈6、第三密封圈10；所述第一密封圈12设置在第一活塞9与阀体1之间；所述第二密封圈6设置在第二活塞5与阀体1之间；所述第三密封圈10设置在第一活塞9与上腔体8之间；所述第一阀芯2用于控制第一管路的连通与关闭；所述第二阀芯3用于控制第二管路的连通与关闭；

在上述实施例的一个可选的实施方式中，所述调整柱7安装于第一活塞9，且所述调整柱7位于所述第二活塞5的上部；

在上述实施例的一个可选的实施方式中，所述调整柱7与所述第二活塞5的顶部存在间隙I；在安装所述调整柱7时进行调节，改变所述间隙I的大小，控制所述第一阀芯2和所述第二阀芯3开启的时间差；

在上述实施例的一个可选的实施方式中，所述阀体1中，在所述第一管路和第二管路之间，存在间隙II；

在上述实施例的一个可选的实施方式中，第一活塞9的动密封面直径，与第一阀芯2和阀体1的密封面直径相同，均为D1；第二活塞5的动密封面直径，与第二阀芯3和阀体1的密封面直径相同，均为D2。第一管路的压力P1，第一活塞9的动密封面直径D1，第二管路压力P2，第二活塞5的动密封面直径D2，控制气的压力P3，第一活塞9与上腔体8之间的动密封面直径D3，必须满足以下公式：

在以上实施方式中，所述第一和第二管路可以为燃料管路及/或氧化剂管路；

所述第一和第二阀芯可以为燃料阀芯及/或氧化剂阀芯；

所述第一和第二活塞可以为燃料活塞及/或氧化剂活塞；

所述第一和第二弹簧可以为燃料弹簧及/或氧化剂弹簧；

工作过程：

当从控制气接口接入控制气后，气体推动第一活塞9向下运动，由于间隙I的存在，调整柱7会在经历短暂的时间差之后才与第二活塞5相接触，然后推动第二活塞5向下运动，从而导致第一活塞9带动第一阀芯2向下运动开启第一管路的通道之后，经历一个短暂的时间差后，第二活塞5才带动第二阀芯3向下运动开启第二管路的通道，使第一和第二管路的开启存在一个时间差；并且通过在安装调整柱时对其进行调整，可以调节间隙I的大小，从而实现第一和第二管路开启时间差的调整；当从控制气接口撤除控制气后，在第一弹簧11的作用下，第一活塞9向上运动，带动第一阀芯2向上压紧阀体1，关闭第一管路的通道，同时在第二弹簧4的作用下，第二活塞5向上运动，带动第二阀芯3向上压紧阀体1，关闭第二管路的通道；

由于间隙I和间隙II的存在，使得本气动组合阀在工作时，第一和第二管路之间热传递的通道被阻隔，避免了第一和第二管路中燃料和氧化剂两种介质之间的温差影响；

综上所述，本实用新型实现了使用一套气动执行机构控制燃料管路和氧化剂管路的连通和关闭，并且可以调节燃料管路和氧化剂管路的开启时间差，同时避免了燃料管路和氧化剂管路中温差悬殊的两种介质之间的相互影响，解决了现有技术的火箭发动机中，燃料和氧化剂管路各需要一个气动阀门，各需要一套气动执行机构，各需要一套供气/排气管路，占用空间较大，重量较大，不利于火箭发动机的轻量化设计和系统简化，同时增加了控制系统的复杂程度和生产成本等问题；

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围；

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用；

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种气动组合阀，包括，阀体（1）、第一阀芯（2）、第二阀芯（3）、第二弹簧（4）、第二活塞（5）、调整柱（7）、上腔体（8）、第一活塞（9）、第一弹簧（11）、第一密封圈（12）、第二密封圈（6）和第三密封圈（10），

其特征在于，

所述第一密封圈（12）设置在所述第一活塞（9）与所述阀体（1）之间；

所述第二密封圈（6）设置在所述第二活塞（5）与所述阀体（1）之间；

所述第三密封圈（10）设置在所述第一活塞（9）与所述上腔体（8）之间；

所述第一阀芯（2）控制第一管路的连通与关闭；

所述第二阀芯（3）控制第二管路的连通与关闭；

所述调整柱（7）安装于所述第一活塞（9），且所述调整柱（7）位于所述第二活塞（5）的上部。

2.根据权利要求1所述的气动组合阀，其特征在于：

所述调整柱（7）与所述第二活塞（5）的顶部存在间隙I；在安装所述调整柱（7）时进行调节，改变所述间隙I的大小，控制所述第一阀芯（2）和所述第二阀芯（3）开启的时间差。

3.根据权利要求1或2中任意一项所述的气动组合阀，其特征在于：

所述阀体（1）中，在所述第一管路和第二管路之间，存在间隙II。

4.根据权利要求1所述的气动组合阀，其特征在于：

所述第一活塞（9）的动密封面直径，与所述第一阀芯（2）和所述阀体（1）的密封面直径相同，均为D1；

所述第二活塞（5）的动密封面直径，与所述第二阀芯（3）和所述阀体（1）的密封面直径相同，均为D2。

5.根据权利要求1所述的气动组合阀，其特征在于：

所述第一管路的压力P1、所述第一活塞（9）的动密封面直径D1、第二管路压力P2、所述第二活塞（5）的动密封面直径D2、控制气的压力P3以及所述第一活塞（9）与上腔体（8）之间的动密封面直径D3，满足以下公式，

。

6.根据权利要求1或2中任意一项所述的气动组合阀，其特征在于：

所述第一管路和第二管路为燃料管路及/或氧化剂管路；

所述第一阀芯（2）和第二阀芯（3）为燃料阀芯及/或氧化剂阀芯；

所述第一活塞（9）和第二活塞（5）为燃料活塞及/或氧化剂活塞；

所述第一弹簧（11）和第二弹簧（4）为燃料弹簧及/或氧化剂弹簧。

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