CN111022722B - 一种燃气驱动膜片翻转式常闭阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃气驱动膜片翻转式常闭阀，解决现有燃气驱动阀密封性能难以满足要求以及体积较大的问题，该常闭阀包括转接帽、活塞、壳体、上阀芯、下阀芯、切刀、膜片和卡环；转接帽的一端安装有电爆管，另一端与壳体固定连接，壳体的内表面设置有内锥形面，活塞的外表面设置有外锥形面，在阀门打开时，内锥形面和外锥形面配合，实现壳体和活塞的密封；膜片为圆盘状结构，其内侧固定设置在活塞的外表面，外侧固定设置在转接帽上；活塞和切刀依次设置在壳体腔体内，且活塞和切刀之间设置有间隙；切刀的端面设置有贯通的切口，壳体的外周面上设置有贯通的周向通孔，上阀芯、下阀芯设置在周向通孔内，且穿过切刀的切口。

Description

一种燃气驱动膜片翻转式常闭阀

技术领域

本发明涉及阀门，具体涉及一种燃气驱动膜片翻转式常闭阀，可作为***中长期贮存使用，尤其在液体火箭发动机中应用广泛。

背景技术

燃气驱动阀因具有密封性好、可靠性高等特点，在液体火箭发动机中应用广泛，尤其在涉及长期贮存要求的情况下应用较多。现有燃气驱动阀燃气密封结构大多采用非金属O形圈或非金属O形圈加非金属挡圈的密封形式对燃气进行密封，其长期贮存和环境适应性受非金属材料的影响，尤其在真空、高温和低温环境下受限，非金属材料已经难以满足要求；同时，现有燃气驱动阀的切刀和受力活塞为一体结构，切刀切破阀芯和自身与壳体楔紧密封的能量无法分离，在高压下(30MPa以上)，切破阀芯往往需要能量较小，而楔紧需要能量较大，一体结构却因为结构限制难以将有效能量用于楔紧，使得活塞与阀体的楔紧需要相对较大的电爆能量，使得其体积较大，不利于电爆阀开展轻质小型化设计。

发明内容

本发明的目的是解决现有燃气驱动阀密封性能难以满足要求以及体积较大的问题，提供一种燃气驱动膜片翻转式常闭阀。该燃气驱动膜片翻转式常闭阀采用金属膜片替代非金属材料实现燃气密封，可消除非金属对阀门适应性的限制，大大拓展燃气驱动阀门的应用范围和领域；采用活塞和切刀分离的结构，可根据具体工作条件合理分配用于切破阀门和楔紧密封的能量，从而合理利用燃气能量，保证燃气驱动阀的综合性能。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种燃气驱动膜片翻转式常闭阀，包括转接帽、活塞、壳体、上阀芯、下阀芯、切刀、膜片和卡环；所述转接帽的一端安装有电爆管，另一端与壳体固定连接，所述壳体的内表面设置有内锥形面，所述活塞的外表面设置有外锥形面，在阀门打开时，内锥形面和外锥形面配合，实现壳体和活塞的密封；所述活塞和切刀依次设置在壳体腔体内，且活塞和切刀之间设置有间隙；所述膜片为圆盘状结构，其内侧固定设置在活塞的外表面，外侧固定设置在转接帽上，在阀门关闭状态时，膜片紧贴转接帽的侧壁，在阀门打开状态时，膜片紧贴壳体的侧壁；所述切刀的端面设置有贯通的切口，所述壳体的外周面上设置有贯通的周向通孔，所述上阀芯、下阀芯设置在周向通孔内，且穿过切刀的切口；所述切刀与壳体的配合面上设置有卡槽，所述壳体的内表面设置有环形槽，在阀门关闭状态时，卡环安装在卡槽内，在阀门打开状态时，卡环卡接在环形槽，对活塞进行限位。

进一步地，所述膜片的内侧固定焊接在活塞的外表面，所述膜片的外侧固定焊接在转接帽上。

进一步地，所述上阀芯和下阀芯的外侧设置有凸台，所述壳体的周向通孔为台阶孔，凸台与台阶孔实现上阀芯、下阀芯和壳体的止口配合。

进一步地，所述膜片为金属膜片。

进一步地，所述转接帽与壳体止口配合，且焊接固连。

进一步地，所述活塞的外表面设置有环形凹槽，使得焊缝的宽度均匀。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明常闭阀膜片采用金属材料制成，具有特殊型面，利于膜片的承压和翻转，膜片和转接帽、活塞采用焊接连接，增强密封可靠性。通过使用金属膜片和焊接结构将需要密封的两端隔离，运动依靠膜片特殊型面实现，既保证密封可靠性，有利于运动，减少阻力。

2.本发明常闭阀采用活塞和切刀分体的结构方案，工作时依靠活塞和切刀撞击传递运动。通过采用活塞和切刀的分体方案，活塞可以在较短运动行程内将少部分能量传递给切刀，因切破所需能量相对较小，从而保留较多动能在活塞上，利于活塞与壳体的楔紧，提升楔紧密封性。

3.本发明常闭阀的切刀与壳体上开设环槽，采用金属弹性卡环进行限位。卡环因开口，可以产生较大变形，在切刀和壳体装配时，具有一定预紧力，当切刀切破阀芯并运动至限位位置时，卡环在自身弹力作用下弹进壳体环槽，并依靠其结构尺寸实现限位，防止切刀回退，影响流道。

附图说明

图1为本发明燃气驱动膜片翻转式常闭阀打开前结构图；

图2为本发明燃气驱动膜片翻转式常闭阀打开后结构图；

图3为本发明常闭阀的金属卡环结构图；

图4为图1中Ⅰ处的局部放大图；

图5为图1中Ⅱ处的局部放大图。

附图标记：1-转接帽，2-活塞，3-壳体，4-上阀芯，5-切刀，6-膜片，7-卡环，8-下阀芯，9-电爆管，21-外锥形面，22-环形凹槽，31-内锥形面，32-环形槽，51-卡槽。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述。

为提高现有多道非金属冗余动密封的压力适应性和温度适应性，提升活塞与阀体楔紧后的密封特性，本发明提供一种燃气驱动膜片翻转式常闭阀。该常闭阀采用金属膜片进行密封燃气，防止泄漏，采用活塞和切刀分体结构，可以进行燃气能量的分配，采用弹性卡环结构，有效对切刀进行有效限位，防止回退，此发明可以应用长期贮存需要的高压介质控制管路中。

如图1至图5所示，本发明提供的燃气驱动膜片翻转式常闭阀包括转接帽1、活塞2、壳体3、上阀芯4、下阀芯8、切刀5、膜片6和卡环7；转接帽1的一端安装有电爆管9，具体与电爆管9螺纹连接，另一端与壳体3固定连接，具体为止口配合，且焊接固连。壳体3的内表面设置有内锥形面31，活塞2的外表面设置有外锥形面21，在阀门打开时，内锥形面31和外锥形面21配合，实现壳体3和活塞2的密封。

膜片6为圆盘状结构，且为金属膜片6，膜片6的内侧固定焊接在活塞2的外表面，膜片6的外侧固定焊接在转接帽1上，在阀门关闭时，膜片6紧贴转接帽1的侧壁，阀门打开时，膜片6运动后，紧贴壳体3的侧壁。

活塞2和切刀5依次设置在壳体3腔体内，且活塞2和切刀5之间设置有间隙。切刀5与壳体3的配合面上设置有卡槽51，卡环7安装在卡槽51内，壳体3的内表面设置有环形槽32，在阀芯被切开时，卡环7在弹力作用下将切刀5卡在壳体3环形槽32内，防止阀芯回退，对活塞2进行限位。

切刀5的端面设置有贯通的切口，壳体3的外周面上设置有贯通的周向通孔，上阀芯4、下阀芯8设置在周向通孔内，且穿过切刀5的切口。上阀芯4和下阀芯8的外侧设置有凸台，壳体3的周向通孔为台阶孔，凸台与台阶孔实现上阀芯4、下阀芯8和壳体3的止口配合，上阀芯4和下阀芯8的末端设置有密封端面，当阀门打开时，切刀5将上阀芯4和下阀芯8的密封端面切除，实现上阀芯4和下阀芯8的通道的连通。活塞2的外表面设置有环形凹槽22，可避免焊接时此处焊缝的不均匀。

图1为燃气驱动膜片翻转式常闭阀打开前结构图，各连接零件之间全部采用焊接结构，膜片6和转接帽1贴紧，阀芯还未切开，卡环7在切刀5和壳体3之间，具有一定的预紧力。图2所示为燃气驱动膜片6翻转式全金属焊接阀门打开后总图，膜片6和壳体3贴紧，阀芯已经切开，卡环7在弹力作用下将切刀5卡在壳体3环形槽32内，防止回退。

工作时，电爆管9引爆产生的高温高压燃气产物推动活塞2运动，活塞2撞击切刀5，活塞2运动过程中，膜片6随着活塞2运动进行翻转，并密封住电爆燃气，切刀5进而切破阀芯，形成介质通路，活塞2继续运动与壳体3楔紧，形成密封，切刀5继续运动，切刀5上的弹性钢丝伸缩进卡槽51，卡住切刀5，防止回退。

本发明常闭阀膜片6采用金属材料制成，具有特殊型面，利于膜片6的承压和翻转，膜片6和转接帽1采用焊接连接，膜片6和活塞2采用焊接，增强密封可靠性。通过使用金属膜片6和焊接结构将需要密封的两端隔离，运动依靠膜片6特殊型面实现，既保证密封可靠性，有利于运动，减少阻力。

本发明常闭阀采用活塞2和切刀5分体的结构方案，工作时依靠活塞2和切刀5撞击传递运动。通过采用活塞2和切刀5的分体方案，活塞2可以在较短运动行程内将少部分能量传递给切刀5，因切破所需能量相对较小，从而保留较多动能在活塞2上，利于活塞2与壳体3的楔紧，提升楔紧密封性。

本发明常闭阀的切刀5与壳体3上开设环槽，采用金属弹性卡环7进行限位。卡环7因开口，可以产生较大变形，在切刀5和壳体3装配时，具有一定预紧力，当切刀5切破阀芯并运动至限位位置时，卡环7在自身弹力作用下弹进壳体3环槽，并依靠其结构尺寸实现限位，防止切刀5回退，影响流道。

本发明燃气驱动膜片翻转式常闭阀能够显著提高传统采用O形圈加塑料挡圈的多道冗余动密封的密封性，减少轴向尺寸。传统活塞2和切刀5一体式结构，活塞2与阀体的楔紧需要相对较大的电爆能量，不利于电爆阀开展轻质小型化设计，其温度适用性较低，尤其在较高温度和较低温度下因非金属的高低温性能差而应用受限。本发明采用金属膜片6实现挡火密封结构后，能够大大拓展阀门的温度适用范围，提高寿命；采用活塞2和切刀5分体结构能够合理分配燃气驱动能量，将楔紧和切破能量实现分配，利于燃气驱动阀门的精细化和小型化设计。

Claims (6)

1.一种燃气驱动膜片翻转式常闭阀，其特征在于：包括转接帽(1)、活塞(2)、壳体(3)、上阀芯(4)、下阀芯(8)、切刀(5)、膜片(6)和卡环(7)；

所述转接帽(1)的一端安装有电爆管(9)，另一端与壳体(3)固定连接，所述壳体(3)的内表面设置有内锥形面(31)，所述活塞(2)的外表面设置有外锥形面(21)，在阀门打开时，内锥形面(31)和外锥形面(21)配合，实现壳体(3)和活塞(2)的密封；

所述活塞(2)和切刀(5)依次设置在壳体(3)腔体内，且活塞(2)和切刀(5)之间设置有间隙；

所述膜片(6)为圆盘状结构，其内侧固定设置在活塞(2)的外表面，外侧固定设置在转接帽(1)上，在阀门关闭状态时，膜片(6)紧贴转接帽(1)的侧壁，在阀门打开状态时，膜片(6)紧贴壳体(3)的侧壁；

所述切刀(5)的端面设置有贯通的切口，所述壳体(3)的外周面上设置有贯通的周向通孔，所述上阀芯(4)、下阀芯(8)设置在周向通孔内，且穿过切刀(5)的切口；

所述切刀(5)与壳体(3)的配合面上设置有卡槽(51)，所述壳体(3)的内表面设置有环形槽(32)，在阀门关闭状态时，卡环(7)安装在卡槽(51)内，在阀门打开状态时，卡环(7)卡接在环形槽(32)，对活塞(2)进行限位。

2.根据权利要求1所述的燃气驱动膜片翻转式常闭阀，其特征在于：所述膜片(6)的内侧固定焊接在活塞(2)的外表面，所述膜片(6)的外侧固定焊接在转接帽(1)上。

3.根据权利要求2所述的燃气驱动膜片翻转式常闭阀，其特征在于：所述上阀芯(4)和下阀芯(8)的外侧设置有凸台，所述壳体(3)的周向通孔为台阶孔，凸台与台阶孔实现上阀芯(4)、下阀芯(8)和壳体(3)的止口配合。

4.根据权利要求1或2或3所述的燃气驱动膜片翻转式常闭阀，其特征在于：所述膜片(6)为金属膜片。

5.根据权利要求4所述的燃气驱动膜片翻转式常闭阀，其特征在于：所述转接帽(1)与壳体(3)止口配合，且焊接固连。

6.根据权利要求5所述的燃气驱动膜片翻转式常闭阀，其特征在于：所述活塞(2)的外表面设置有环形凹槽(22)，使得焊缝的宽度均匀。

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