CN218523042U - 一种气控阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气控阀，包括壳体、进气密封单元、以及可移动地设置于所述壳体内部的活塞、第一弹簧和长杆阀芯；所述壳体设有控制气入口、推进剂入口和推进剂出口。当所述控制气入口未充入气体时，在第一弹簧的弹性力作用下，所述活塞向所述长杆阀芯施加朝向所述进气密封单元方向的作用力，以利用所述密封端对所述推进剂出口进行密封，使气控阀关闭。当所述控制气入口充入气体时，所述第一工作腔形成的作用力能够克服所述第一弹簧的弹性力，推动所述活塞并带动所述长杆阀芯的密封端向远离所述进气密封单元的方向移动，使所述长杆阀芯的密封端脱离所述推进剂出口，使所述推进剂入口和所述推进剂出口连通。

Description

一种气控阀

技术领域

本实用新型涉及液体火箭发动机阀门控制技术领域，具体涉及一种气控阀。

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。阀门操作气通常为压力20MPa左右的高压气，阀门需要在控制气的作用下实现阀门的开与关，气动控制阀门用于控制发生器的推进剂供应，需要保持可靠且稳定的工作。因此，本领域技术人员亟需一种工作更稳定的气控阀。

实用新型内容

针对相关技术中的上述技术问题，本实用新型提供了一种气控阀。

本实用新型提供的一种气控阀，包括壳体、进气密封单元、以及可移动地设置于所述壳体内部的活塞、第一弹簧和长杆阀芯；所述壳体设有控制气入口、推进剂入口和推进剂出口；所述进气密封单元设置于所述壳体一端，所述活塞与所述进气密封单元间隔设置形成第一工作腔；所述控制气入口贯穿所述进气密封单元后与所述第一工作腔连通；

所述活塞靠近所述进气密封单元的一侧外壁与所述壳体内壁动密封连接，另一侧外壁与所述壳体内壁间隔设置形成第一弹簧腔，所述第一弹簧设置于所述第一弹簧腔内，用于给所述活塞提供朝向所述进气密封单元的弹性力；

所述长杆阀芯包括依次连接的连接端、长杆和密封端；所述连接端与所述活塞连接，所述长杆靠近所述连接端的一侧与所述壳体内壁动密封连接，另一侧与所述壳体内壁形成第二工作腔；所述第二工作腔同时与所述推进剂入口和所述推进剂出口连通，所述密封端设置于所述推进剂出口；

当所述控制气入口未充入气体时，在第一弹簧的弹性力作用下，所述活塞向所述长杆阀芯施加朝向所述进气密封单元方向的作用力，以利用所述密封端对所述推进剂出口进行密封，使气控阀关闭；

当所述控制气入口充入气体时，所述第一工作腔形成的作用力能够克服所述第一弹簧的弹性力，推动所述活塞并带动所述密封端向远离所述进气密封单元的方向移动，使所述密封端脱离所述推进剂出口，使所述推进剂入口和所述推进剂出口连通。

在一个实施例中，所述壳体还设有与所述第一弹簧腔连通的单向阀，所述单向阀用于排出所述第一弹簧腔内的泄漏介质。

在一个实施例中，所述第一弹簧腔设有用于与所述单向阀连通的排气口。

在一个实施例中，所述单向阀包括设置于所述壳体的单向阀壳体、第二弹簧腔、第二弹簧以及钢球；所述单向阀壳体远离所述第一弹簧腔的一侧外壁与所述壳体内壁密封连接，另一侧外壁与所述壳体内壁间隔设置形成排气通道；所述单向阀壳体与所述壳体间隔设置部分的内部设置所述第二弹簧腔，所述第二弹簧腔远离所述第一弹簧腔的一端与所述单向阀的出口连通；

所述第二弹簧设置于所述第二弹簧腔内，所述钢球一端压紧所述弹簧，另一端在所述第二弹簧的作用力下压紧所述排气口形成密封面；

所述单向阀壳体的侧壁还设有用于排气的小孔；所述小孔将所述排气通道与所述弹簧腔和所述单向阀出口连通，使气体能够通过所述单向阀出口排出。

在上述任意一个实施例中，所述进气密封单元包括挡圈和堵盖；所述堵盖外壁与所述壳体内壁密封连接，所述挡圈设置于所述壳体的端部，用于将所述堵盖卡住并固定；所述控制气入口贯穿所述挡圈和所述堵盖后与所述第一工作腔连通。

在一个实施例中，所述堵盖外壁与所述壳体内壁之间设有第一密封圈。

在一个实施例中，所述长杆阀芯的密封端端面为非金属密封面，所述推进剂出口与其对应的密封位置为金属密封面。

在一个实施例中，所述长杆动密封连接的位置还设有第二密封圈，以避免所述第一弹簧腔与所述第二工作腔连通；所述活塞动密封连接的位置设有第三密封圈。

在一个实施例中，所述连接端与所述活塞螺接。

在一个实施例中，所述活塞设置所述第一弹簧腔一侧的直径小于另一侧的直径。

本实用新型实施例提供的气控阀，通过向第一工作腔充入控制气，能够抵消弹簧力推动活塞向推进剂出口的方向移动，以带动长杆阀芯的密封端远离推进剂出口，使气控阀打开，实现推进剂入口与推进剂出口连通。本实用新型实施例的气控阀可广泛应用于航天发动机推进剂供应系统。

在阅读具体实施方式并且在查看附图之后，本领域的技术人员将认识到另外的特征和优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例的气控阀的整体结构示意图。

图2是本实用新型实施例的气控阀第一工作腔端的放大图。

图3是本实用新型实施例的单向阀整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。诸如“下面”、“下方”、“在…下”、“低”、“上方”、“在…上”、“高”等的空间关系术语用于使描述方便，以解释一个元件相对于第二元件的定位，表示除了与图中示出的那些取向不同的取向以外，这些术语旨在涵盖器件的不同取向。另外，例如“一个元件在另一个元件上/下”可以表示两个元件直接接触，也可以表示两个元件之间还具有其他元件。此外，诸如“第一”、“第二”等的术语也用于描述各个元件、区、部分等，并且不应被当作限制。类似的术语在描述通篇中表示类似的元件。

参见图1，本实用新型提供了一种气控阀，包括壳体1、进气密封单元2、以及可移动地设置于壳体1内部的活塞3、第一弹簧4和长杆阀芯5。壳体1设有控制气入口11、推进剂入口12和推进剂出口13。控制气入口11用连通控制气输入管路，推进剂入口12用于供推进剂进入气控阀，推进剂出口13用于将气控阀内的推进剂排出，从而能够利用气控阀控制推进剂的流通。

进气密封单元2设置于壳体1的一端，设置于壳体1内部的活塞 3与进气密封单元2间隔设置形成第一工作腔A，控制气入口11贯穿进气密封单元2后与第一工作腔A连通。

活塞3靠近进气密封单元2的一侧外壁与壳体1内壁动密封连接，另一侧外壁与壳体1内壁形成第一弹簧腔6。第一弹簧4设置于第一弹簧腔6内，第一弹簧4远离进气密封单元2的一端与壳体1抵接，另一端将活塞3动密封端压紧，为活塞3提供朝向进气密封单元2的弹性力。

长杆阀芯5包括依次连接的连接端51、长杆52和密封端53。连接端51与活塞远离进气密封单元2的一侧连接，长杆52靠近连接端 51的一侧与壳体1内壁密封连接，另一侧与壳体1内壁形成第二工作腔B。第二工作腔B同时与推进剂入口12和推进剂出口13连通，密封端53设置于推进剂出口13。当密封端53将推进剂出口13密封后，第二工作腔B只与推进剂入口12连通。

同时参见图1和图2，本实用新型为了增加阀门的密封性，可以在长杆52与壳体1内壁密封位置设置第二密封圈521。

进一步地，长杆阀芯5的连接端51与活塞3螺纹连接。长杆阀芯5的密封端53镶有非金属密封面，推进剂出口13用于与密封端 53对接的位置设有金属密封面。

需要特别说明的是，长杆阀芯5的密封端53将推进剂出口13密封状态下，推进剂入口位于第二工作腔B大概中间的位置。由于推进剂入口12与第二工作腔B连通，为了避免在推进剂的压力下打开推进剂出口13，可以以推进剂入口12为中点，使靠近第一密封圈521侧的腔体面积与靠近推进剂出口13侧的腔体面积基本相等。以保证推进剂进入第二工作腔B后，对第一密封圈521施加的压力与对密封端53施加的压力相等。

具体地，可以使设置于第二工作腔B内的长杆52轴向直径相同，使壳体内壁形成第二工作腔B的部分直径相同。当第一密封圈521与长杆52之间设有过渡面，则密封端53与推进剂出口13的密封面之间对应设有相同坡度的过渡面。

控制气入口未充入控制气时，在第一弹簧4的弹性力作用下，活塞3向长杆阀芯5施加朝向进气密封单元2方向的作用力，以利用密封端53对推进剂出口13密封，即推进剂入口与出口关闭。阀门在第一弹簧作用下推动活塞使长杆阀门密封端与壳体内壁(推进剂出口)处于关闭位置停止，即推进剂入口与出口关闭，由于第二工作腔B内推进剂入口12两侧的工作面积基本相同，阀门介质在第一弹簧力作用下无法推开阀门。

当控制气入口11充入气体时，第一工作腔A压力增大从而形成驱动活塞3的作用力。第一工作腔A形成的作用能够克服第一弹簧4 的弹性力，推动活塞3并带动密封端53向远离进气密封单元2的方向移动，使密封端53与推进剂出口13之间的密封解除，使推进剂入口和推进剂出口连通。

进一步地，为了便于长杆阀芯与活塞的安装与拆卸，可以使长杆阀芯5的连接端51与活塞3螺纹连接。

参见图2，在一个实施例中，第一弹簧腔6还设有用于排出腔内介质的排气口，排气口处设有单向阀7。单向阀7设置于壳体1并与第一弹簧腔6连通，用于排出第一弹簧腔6内的泄漏介质。本实用新型实施例的气控阀，当动密封位置发生微泄漏，泄漏介质进入第一弹簧腔6后会形成一定压力，压力到达一定值后会驱动单向阀7打开，从而将泄漏介质排出。

参见图3，进一步地，单向阀包括设置于壳体1的单向阀壳体71、第二弹簧腔72、第二弹簧73以及钢球74。壳体1在与第一弹簧腔6 对应的位置设有开口，以供单向阀安装于壳体1的开口处。单向阀壳体71远离第一弹簧腔6的一侧外壁与壳体1开口处的内壁密封连接，另一侧外壁与壳体1内壁间隔设置形成排气通道C。单向阀壳体71 与壳体1间隔设置部分的内部设有第二弹簧腔72，第二弹簧腔72还与单向阀7的出口75连通。单向阀壳体71的侧壁还设有用于排气的小孔76，小孔76将排气通道C与第二弹簧腔72和单向阀出口75连通。

第二弹簧73设置于第二弹簧腔72内，钢球74一端压紧第二弹簧73，另一端在第二弹簧73的弹性力作用下压紧排气口形成密封面。在第二弹簧的弹性力作用下，钢球能够将第一弹簧腔与大气密封隔断。当第一弹簧腔内进入泄漏介质并形成一定压力后，能够推动钢球和第二弹簧，克服第二弹簧的弹性力，使钢球进入第二弹簧腔内并解除对排气口的密封，实现第一弹簧腔内泄漏介质的排出。

进一步地，在满足防止空气中水汽进入单向阀内部所必须的密封比压下，第二弹簧力值设计较小，泄漏介质可在很低的压力下打开单向阀。

同时参见图1和图2，在上述任意一个实施例中，进气密封单元包括挡圈21和堵盖22。堵盖22外壁与壳体1内壁密封连接，挡圈 21设置于壳体1的端部，用于将堵盖22卡住并固定在壳体1。控制气入口11贯穿挡圈21和堵盖22后与第一工作腔A连通。

进一步地，为了增加堵盖22外壁与壳体1内壁的密封性，可以在堵盖22外壁与壳体1内壁之间设置第一密封圈23。

在一个实施例中，本实用新型为了增加气控阀的密封性，可以在长杆52与壳体1内壁密封位置设置第二密封圈521，以避免第一弹簧腔6与第二工作腔B连通。进一步地，活塞动密封连接的位置(活塞外壁与壳体内壁之间)设有第三密封圈31。

如果第二密封圈521和第三密封圈31的动密封发生微泄漏，泄漏介质可进入第一弹簧腔6，泄漏介质在第一弹簧腔6形成一定压力后，推动钢球远离排气口，并使排气口与排气通道C连通，泄漏介质经排气通道C、小孔76、第二弹簧腔72后从单向阀的排气出口75排出，可以有效避免气控阀内部形成阻碍阀门动作的背压。

在一个实施例中，活塞3设置第一弹簧腔6一侧的直径小于另一侧的直径。也就是说活塞3靠近控制气入口11的一侧外壁用于与壳体1内壁动密封连接，另一侧(设置第一弹簧腔的一侧)与壳体1内壁间隔设置形成第一弹簧腔，以供第一弹簧设置在第一弹簧腔内，第一弹簧一端顶住壳体另一端顶住活塞的动密封端。

本实用新型实施例的气控阀工作过程为：控制气经控制气入口进入气控阀的第一工作腔。第一工作腔是气控阀的控制腔，控制气在第一工作腔形成作用力克服第一弹簧作用力推动活塞下移(远离堵盖)，活塞下移时带动长杆阀芯下移，直到活塞的下端面与壳体设置第一弹簧腔的轴线面贴合停止移动。此时长杆阀芯密封端的非金属密封面分别与壳体的金属密封面脱离，推进剂入口和出口相通，气控阀打开。

当停止控制气的供入时，第一工作腔内的介质能够经控制气入口排出至大气从而泄压，气控阀在第一弹簧作用下推动活塞使长杆阀芯与推进剂出口处于关闭位置停止，即推进剂入口与出口关闭。

本实用新型的上述实施例可以彼此组合，且具有相应的技术效果。

本实用新型的一种气控阀，能够通过充入控制气进而控制阀门的快速开启和关闭，还能够通过单向阀排出泄漏的介质，可以广泛应用于航天发动机推进剂供应系统。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气控阀，其特征在于，包括：壳体、进气密封单元、以及可移动地设置于所述壳体内部的活塞、第一弹簧和长杆阀芯；

所述壳体设有控制气入口、推进剂入口和推进剂出口；

所述进气密封单元设置于所述壳体一端，所述活塞与所述进气密封单元间隔设置形成第一工作腔；所述控制气入口贯穿所述进气密封单元后与所述第一工作腔连通；

所述活塞靠近所述进气密封单元的一侧外壁与所述壳体内壁动密封连接，另一侧外壁与所述壳体内壁间隔设置形成第一弹簧腔，所述第一弹簧设置于所述第一弹簧腔内，用于给所述活塞提供朝向所述进气密封单元的弹性力；

所述长杆阀芯包括依次连接的连接端、长杆和密封端；所述连接端与所述活塞连接，所述长杆靠近所述连接端的一侧与所述壳体内壁动密封连接，另一侧与所述壳体内壁形成第二工作腔；所述第二工作腔同时与所述推进剂入口和所述推进剂出口连通，所述密封端设置于所述推进剂出口；

当所述控制气入口未充入气体时，在第一弹簧的弹性力作用下，所述活塞向所述长杆阀芯施加朝向所述进气密封单元方向的作用力，以利用所述密封端对所述推进剂出口进行密封，使气控阀关闭；

当所述控制气入口充入气体时，所述第一工作腔形成的作用力能够克服所述第一弹簧的弹性力，推动所述活塞并带动所述密封端向远离所述进气密封单元的方向移动，使所述密封端脱离所述推进剂出口，使所述推进剂入口和所述推进剂出口连通。

2.根据权利要求1所述的气控阀，其特征在于，所述壳体还设有与所述第一弹簧腔连通的单向阀，所述单向阀用于排出所述第一弹簧腔内的泄漏介质。

3.根据权利要求2所述的气控阀，其特征在于，所述第一弹簧腔设有用于与所述单向阀连通的排气口。

4.根据权利要求3所述的气控阀，其特征在于，所述单向阀包括设置于所述壳体的单向阀壳体、第二弹簧腔、第二弹簧以及钢球；

所述单向阀壳体远离所述第一弹簧腔的一侧外壁与所述壳体内壁密封连接，另一侧外壁与所述壳体内壁间隔设置形成排气通道；所述单向阀壳体与所述壳体间隔设置部分的内部设置所述第二弹簧腔，所述第二弹簧腔远离所述第一弹簧腔的一端与所述单向阀的出口连通；

所述第二弹簧设置于所述第二弹簧腔内，所述钢球一端压紧所述弹簧，另一端在所述第二弹簧的作用力下压紧所述排气口形成密封面；

所述单向阀壳体的侧壁还设有用于排气的小孔；所述小孔将所述排气通道与所述弹簧腔和所述单向阀出口连通，使气体能够通过所述单向阀出口排出。

5.根据权利要求1至4任一项所述的气控阀，其特征在于，所述进气密封单元包括挡圈和堵盖；所述堵盖外壁与所述壳体内壁密封连接，所述挡圈设置于所述壳体的端部，用于将所述堵盖卡住并固定；所述控制气入口贯穿所述挡圈和所述堵盖后与所述第一工作腔连通。

6.根据权利要求5所述的气控阀，其特征在于，所述堵盖外壁与所述壳体内壁之间设有第一密封圈。

7.根据权利要求1至4任一项所述的气控阀，其特征在于，所述长杆阀芯的密封端端面为非金属密封面，所述推进剂出口与其对应的密封位置为金属密封面。

8.根据权利要求7所述的气控阀，其特征在于，所述长杆动密封连接的位置还设有第二密封圈，以避免所述第一弹簧腔与所述第二工作腔连通；

所述活塞动密封连接的位置设有第三密封圈。

9.根据权利要求7所述的气控阀，其特征在于，所述连接端与所述活塞螺接。

10.根据权利要求1所述的气控阀，其特征在于，所述活塞设置所述第一弹簧腔一侧的直径小于另一侧的直径。

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