CN217401831U

CN217401831U - 一种阀芯结构及阀门装置

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Publication number: CN217401831U
Application number: CN202220526240.5U
Authority: CN
Inventors: 范宇; 李欢; 刘耀林; 任志彬; 陈涛; 杨永刚; 王喜良; 张思远; 李莹
Original assignee: Landspace Technology Co Ltd
Current assignee: Landspace Technology Co Ltd
Priority date: 2022-03-11
Filing date: 2022-03-11
Publication date: 2022-09-09
Anticipated expiration: 2032-03-11

Abstract

本实用新型提供了一种阀芯结构及阀门装置。阀芯结构包含阀芯主体，所述阀芯主体的一端设有环形下凹部，所述环形下凹部的内侧设有密封块和压环。所述密封块包括大直径部分和小直径部分，所述大直径部分设置在所述环形下凹部的底部。所述压环套设于所述小直径部分，且所述压环内侧表面与所述密封块的所述小直径部分的外表面紧贴，所述压环外侧表面与所述环形下凹部的内壁紧贴。所述压环的一端面抵接于所述大直径部分。本申请的阀芯结构，具有制作工艺简单，结构稳定、密封性好且能够广泛应用等优点。

Description

一种阀芯结构及阀门装置

技术领域

本实用新型涉及姿控动力系统阀门技术领域，尤其涉及一种阀芯结构及阀门装置。

背景技术

随着航天产业的快速发展，火箭领域所涉及的各项技术也实现了突飞猛进。阀门是实现液体火箭发动机启动和关机的重要部件。

作为阀门核心部件的阀芯在液体火箭发动机中尤为常见，主要用来控制阀门流道的通断。阀门通常通过其内部阀芯运动实现阀门的开关。阀门在关闭时，阀芯可以与阀门内壁直接接触，而阀芯与内壁接触过程中，如果密封不严谨，密封处常常会出现介质泄漏，造成密封失效，进而导致火箭性能降低，甚至发射失败。为了保证阀门密封严紧，需要对现有阀芯结构进行改进。

亟需提供一种制作工艺简单，结构稳定且能够广泛应用的阀芯结构。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种阀芯结构。该种阀芯可以改善密封效果，减少介质损失的同时具有制作工艺简单，结构稳定且能够广泛应用等优点。

本实用新型的提供了一种阀芯结构，包含阀芯主体，所述阀芯主体的一端设有环形下凹部，所述环形下凹部的内侧设有密封块和压环；

所述密封块包括沿轴向方向彼此连接的大直径部分和小直径部分，所述大直径部分设置在所述环形下凹部的底部，所述压环套设于所述小直径部分；所述压环内侧表面与所述密封块的所述小直径部分的外表面紧贴，所述压环外侧表面与所述环形下凹部的内壁紧贴，且所述压环的一端面抵接于所述大直径部分远离所述环形凹部底部的端面。

进一步的，所述压环外表面与所述环形下凹部内表面采用过盈配合连接，所述压环内表面与所述密封块的所述小直径部分周向外侧为过渡配合。

进一步的，所述环形下凹部内设有与所述环形下凹部同轴的凸起部，所述凸起部的一端与所述环形下凹部底部连接，另一端向远离所述环形下凹部底部一侧延伸。

进一步的，所述凸起部的为圆柱体，所述密封块上设有与所述凸起部配合设置的内通孔，所述密封块通过所述内通孔的内壁套设设置于所述凸起部且彼此紧贴。

进一步的，沿所述阀芯主体的轴向方向，所述密封块的尺寸大于所述环形下凹部的深度。

进一步的，所述压环远离所述环形下凹部底部一端的端面与所述环形下凹部顶端的端面齐平。

进一步的，所述压环为的金属圆环，所述压环沿其周向方向与所述阀芯焊接连接。

进一步的，所述密封块为非金属材质制成。

进一步的，所述非金属材质为聚四氟乙烯或聚酰亚胺。

本实用新型的另一个方面提供了一种阀门装置，包括如上所述的阀芯结构。

本实用新型实施例提供的一种阀芯结构包含阀芯主体。阀芯主体的一端设有环形下凹部，环形下凹部上设有密封块和压环。其中密封块设计成大直径部分和小直径部分，大直径部分设置在环形下凹部的底部。压环套设于小直径部分，且压环内侧表面与密封块的小直径部分的外表面紧贴，压环外侧表面与环形下凹部的内壁紧贴，从而改善阀门的密封性能。此外，通过使压环的一端面抵接于大直径部分，使得密封块与下凹部之间连接紧密，避免密封块发生径向移动，而通过压环的一端面抵接于大直径部分，可以避免密封块发生轴向移动。

此外，本申请实施例提供的阀芯主体，通过使沿阀芯主体轴向方向密封块的尺寸大于下凹部的深度，方便密封块的加工及更换的同时，降低阀芯与阀门内接触部分之间的缓冲，可以降低压环因受压力过大而造成形变，保证阀门的安全使用，同时，由于沿阀芯主体轴向方向密封块的尺寸大于下凹部的深度，在阀芯结构修整时，只需返修密封块，无需加工金属零件。

本申请实施例提供的阀芯主体，具有制作工艺简单，节约成本，结构稳定且能够广泛应用，同时可以改善阀门的密封效果，减少介质损失等优点。

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为本实用新型实施例中阀芯结构截面示意图；

图2为本实用新型实施例中阀芯结构的立体图；

图3为本实用新型实施例中含有凸起部的阀芯结构截面示意图，

图4为冷压阀芯的结构示意图；

图5为热压阀芯的结构示意图；

图6为冷滚阀芯的结构示意图。

附图标记说明：

1阀芯主体 2环形下凹部

3密封块 4压环

5凸起部

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。

经过发明人发现，冷压阀芯，如图4所示，这种结构的阀芯工序较为简单，但是装配时间较长，且前期摸索压装非金属的参数耗时较长，同时压装参数(主要涉及压强和温度)不具有普适性，不利于大规模生产。

热压阀芯，如图5所示，此种结构的阀芯非金属和金属连接较为稳固，但是工艺过程复杂，对操作人员技能和设备性能的要求较高，进而导致热压阀芯的成品率较低且价格较高，国内具备热压阀芯技术的厂家并不多。

而冷滚阀芯，如图6所示，此种结构的阀芯工艺比较简单、操作方便，但对某些金属基体材料并不适用。例如软磁合金等材质较软，延展性较差的材料，这些金属材料在滚边时容易开裂，导致阀芯压制失败。

本实用新型提供了一种阀芯结构。如图1、图2和图3所示，该阀芯结构，包含阀芯主体1，阀芯主体1的一端设有环形下凹部2，环形下凹部2上设有密封块3和压环4，密封块3和压环4均位于环形下凹部2的内侧。

例如，密封块3包括彼此轴向连接的大直径部分和小直径部分，大直径部分设置在环形下凹部2的底部。压环4套设于小直径部分，且压环4内侧表面与密封块3的小直径部分的外表面紧贴，压环4外侧表面与环形下凹部2的内壁紧贴。压环4的一端面抵接于大直径部分远离下凹部的底部的端面。例如，沿阀芯主体1轴向方向密封块3的高度可以大于环形下凹部2的深度。

具体的说，本实用新型实施例提供一种阀芯结构，包含阀芯主体1，阀芯主体1的一端设有环形下凹部2，环形下凹部2上设有密封块3和压环4。该阀芯结构，通过将密封块3设计成大直径部分和小直径部分，大直径部分设置在环形下凹部2的底部，同时使压环4套设于小直径部分，并使其内侧表面、外侧表面以及靠近底部的端面分别与密封块3的小直径部分的外表面、压环4外侧表面与环形下凹部2的内壁以及大直径部分远离下凹部底部的端面紧贴，使得密封块3与环形下凹部2之间连接紧密，避免了密封块3发生径向移动，改善了两者的密封性；通过压环4的一端面抵接于大直径部分，可以避免密封块3发生轴向移动，同时改善阀芯密封结构的稳定性，进而有利于阀门的密封。

例如，本申请实施例的阀芯结构，可以通过使沿阀芯主体1轴向方向密封块的尺寸大于环形下凹部2的深度，不仅方便密封块3的加工及更换，而且可以降低阀芯与阀门内接触部分之间的缓冲，从而降低压环因受压力过大而造成形变，保证阀门的安全使用，另外，由于沿阀芯主体轴向方向密封块的尺寸大于下凹部的深度，在阀芯修整时，只需返修密封块，无需加工金属零件。

本申请实施例提供的阀芯主体，具有制作工艺简单，节约成本，结构稳定且能够广泛应用，同时可以改善阀门的密封效果，减少介质损失等优点。在一个实施例中，例如，环形下凹部2为等直径的下凹孔，其中密封块的大直径部分通过其端面抵接设置于下凹孔的底部，且大直径部分的侧面与下凹孔的内壁抵接。压环4套设在小直径部分后，压环4的内侧和外侧分别紧贴小直径部分的外壁和下凹孔的内壁，且压环4靠近下凹孔底面的端面与大直径部分远离底面的端面紧贴，从而实现密封块、压环在下凹孔中的紧密设置。需要说明的是，密封块的大直径部分与小直径部分沿轴向方向连接，例如，二者彼此同轴。

值得一提的是，为了方便压环4与环形下凹部2连接紧密，例如，压环4外表面与环形下凹部2内表面采用过盈配合连接。例如，过盈量不宜过大，单边取0.01～0.03mm(两者相互靠近侧的间距为0.01～0.03mm)。为了避免压环4与密封块3之间配合过松，同时方便压环4与密封块3的拆卸、装配，改善阀芯密封性，例如，压环4的内表面与密封块3的小直径部分外侧为过渡配合，且两者之间的配合部分采取相同的配合公差带，以避免配合过松或者产生金属切割塑料的现象。

需要说明的是，为了保证阀芯主体1结构稳定(阀门工作时，阀芯主体与阀座接触)，避免位于阀芯主体1上的密封块3因压力过大而发生形变，例如，环形下凹部2内设有与环形下凹部2同轴设置的凸起部5，凸起部5一端与环形下凹部2底部连接，另一端向远离环形下凹部2底部一侧延伸。本申请实施例的阀芯结构，通过增加凸起部使得密封块3能够稳定(减少形变)地与阀芯主体配合，提高了密封结构的稳定性，有利于阀门安全使用。

另外，为了保证凸起部5的结构稳定，方便与密封块3紧密配合，例如，凸起部5的为圆柱体。

此外，为了方便密封块3与凸起部5配合，同时保证两者连接紧密，例如，密封块3上设有与凸起部5配合设置的内通孔，内通孔的内壁与凸起部5外壁紧贴。内通孔的设计可以方便密封块套设在凸起部5上，减少密封块3晃动，进而改善阀芯的密封性能。具体地，密封块3套设在凸起部5上使得密封块3对凸起部5与环形下凹部2之间密封严紧，可以降低介质从凸起部5与环形下凹部2之间缝隙处泄漏的风险，有利于整个阀门的密封。

进一步需要指出的是，为了保证压环4固定牢固，同时减少压环4对阀芯主体1结构的影响，例如，压环4远离环形下凹部2底部一端的端面与环形下凹部2顶端的端面齐平。

特别需要说明的是，为了使得阀芯主体1与压环4连接紧密，方便压环4的固定，例如，压环4为的金属圆环。例如，阀芯主体1可以选用不锈钢、铝合金、软磁合金等多种常见的金属材料。为了避免压环4从阀芯主体的下凹部脱出，例如，压环4沿其周向方向可以与阀芯主体1焊接连接。

另外，为了方便密封块的加工，并改善阀门整体的密封性能，例如，密封块3为非金属材质制成。例如，非金属材质选用聚四氟乙烯、Fr-462、F-2、F-3、Fr-903、聚酰亚胺等航天领域常用的非金属材料。

此种阀芯主体的装配过程如下：

1)将密封块3放入阀芯主体1内的环形下凹部2内；

2)将压环2用压力机轻轻压入阀芯主体1的环形下凹部2和密封块3之间压紧，保证压环2端面不高于阀芯主体1端面，其中压环4和密封块3轴向安装采用0.03～0.05mm左右的压缩量；

3)用激光焊沿着压环2和阀芯主体1配合面的周向焊接一圈或者沿周向点焊几个离散焊点，使得压环2和阀芯主体1的连接更为牢固；

4)精加工阀芯，确保密封块3高出阀芯主体0.1～0.2mm左右，这样在精加工时只需返修塑料块，无需加工金属零件。

以上实施例可以彼此组合，且具有相应的技术效果。

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

1.一种阀芯结构，其特征在于，包含阀芯主体，所述阀芯主体的一端设有环形下凹部，所述环形下凹部的内侧设有密封块和压环；

2.根据权利要求1所述的阀芯结构，其特征在于，所述压环外表面与所述环形下凹部内表面采用过盈配合连接，所述压环内表面与所述密封块的所述小直径部分周向外侧为过渡配合。

3.根据权利要求1所述的阀芯结构，其特征在于，所述环形下凹部内设有与所述环形下凹部同轴的凸起部，所述凸起部的一端与所述环形下凹部底部连接，另一端向远离所述环形下凹部底部一侧延伸。

4.根据权利要求3所述的阀芯结构，其特征在于，所述凸起部为圆柱体；所述密封块上设有与所述凸起部配合设置的内通孔，所述密封块通过所述内通孔的内壁套设设置于所述凸起部且彼此紧贴。

5.根据权利要求1所述的阀芯结构，其特征在于，沿所述阀芯主体的轴向方向，所述密封块的尺寸大于所述环形下凹部的深度。

6.根据权利要求1所述的阀芯结构，其特征在于，所述压环远离所述环形下凹部底部一端的端面与所述环形下凹部顶端的端面齐平。

7.根据权利要求1所述的阀芯结构，其特征在于，所述压环为的金属圆环，所述压环沿其周向方向与所述阀芯焊接连接。

8.根据权利要求1所述的阀芯结构，其特征在于，所述密封块为非金属材质制成。

9.根据权利要求8所述的阀芯结构，其特征在于，所述非金属材质为聚四氟乙烯或聚酰亚胺。

10.一种阀门装置，其特征在于，包含权利要求1-9任意一项所述的阀芯结构。