一种高温高压往复轴密封燃气阀门的制作方法

本发明涉及燃气控制技术领域，具体涉及一种高温高压往复轴密封燃气阀门。

背景技术：

高温燃气阀门作为航天飞行器姿态轨道控制系统的重要组成部分，在工作过程中需要承受极高的压强和温度，通入其内部的腐蚀性高温燃气还夹杂着固体颗粒燃烧产物进入密封间隙内，可能导致阀芯卡滞；同时由于对空间和质量的限制，要求阀门在满足动密封可靠性高的同时要尽可能小的降低动作执行力。现阶段的阀门结构难以满足工作要求。

因此，急需一种新的高温高压往复轴密封燃气阀门，能够解决上述问题，满足技术需求。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种高温高压往复轴密封燃气阀门，通过填料压盖与碟簧相配合，提高阀门中的密封间隙的密封性能，避免固体颗粒燃烧产物的进入，有效防止阀芯出现卡滞。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

第一方面，本发明公开一种高温高压往复轴密封燃气阀门，所述燃气阀门包括：

阀门主体，所述阀门主体的一端设置有第一通道，所述第一通道与所述阀门主体内部的第一空腔连通，所述阀门主体的另一端设置有正对所述第一通道的第一开口；

依次相抵设置在所述第一通道内的填料函、碟簧以及填料压盖；

在所述填料函、所述碟簧以及所述填料压盖内共轴设置，且可在所述填料函、所述碟簧、所述填料压盖、所述第一通道以及所述第一空腔内往复运动的阀芯；其中，

所述填料压盖用于受所述阀门主体腔内压力，配合所述碟簧压紧所述填料函；

所述阀芯的自由端正对所述第一开口。

在上述技术方案的基础上，所述填料函包括依次设置的柔性密封环、传递导向环以及环形垫片；

所述环形垫片与所述碟簧相抵设置。

在上述技术方案的基础上，所述填料压盖上设置有用于供所述阀芯往复运动的盖孔，所述填料压盖远离所述碟簧一端设置有内六方孔。

在上述技术方案的基础上，所述填料压盖包括环形侧壁以及中间盖板，

所述中间盖板沿垂直于所述环形侧壁的长度方向设置与所述环形侧壁内部；

所述中间盖板上设置有用于供所述阀芯往复运动的盖孔，所述环形侧壁的一端与碟簧相抵，所述环形侧壁远离所述碟簧一端设置有内六方孔。

在上述技术方案的基础上，所述阀门主体的侧壁设置有燃气入口。

在上述技术方案的基础上，所述燃气阀门还包括：

位于所述第一开口处与所述阀门主体配接出口端盖，所述出口端盖上设有与所述第一开口连通，且与所述第一通道、所述阀芯共轴设置的出口。

在上述技术方案的基础上，所述阀门主体与所述出口端盖的连接面设置有第一静密封环和第二静密封环。

在上述技术方案的基础上，所述阀芯在往复运动中，处于靠近或远离所述出口的状态。

在上述技术方案的基础上，传递导向环、环形垫片、所述碟簧、所述填料压盖均为高温合金材料。

第二方面，本发明还公开另一种高温高压往复轴密封燃气阀门，所述燃气阀门包括：

阀门主体，所述阀门主体的一端设置有第一通道，所述第一通道与所述阀门主体内部的第一空腔连通，所述阀门主体的另一端设置有正对所述第一通道的第一开口，所述阀门主体的侧壁设置有燃气入口；

依次相抵设置在所述第一通道内的填料函、碟簧以及填料压盖；

在所述填料函、所述碟簧以及填料压盖内共轴设置，且可在所述填料函、所述碟簧、所述填料压盖、所述第一通道以及所述第一空腔内往复运动的阀芯；

位于所述第一开口处与所述阀门主体配接出口端盖，所述出口端盖上设有与所述第一开口连通，且与所述第一通道、所述阀芯共轴设置的出口；其中，

所述填料压盖用于受所述阀门主体腔内压力，配合所述碟簧压紧所述填料函；

所述阀芯的自由端正对所述第一开口。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明通过填料压盖与碟簧相配合，碟簧可通过形变补偿工作过程中填料函出现的磨损，提高阀门中的密封间隙的密封性能，避免固体颗粒燃烧产物的进入，有效防止阀芯出现卡滞。

2、本发明中，当阀门腔内气压增大时，填料压盖会受压力影响，挤压碟簧，进而挤压填料函，从而进一步提升阀门中的密封间隙的密封性能。

3、本发明中，填料压盖起到一定的隔绝作用，避免固体颗粒燃烧产物对填料函造成影响，还能够对阀门腔内的压强和温度起到减缓作用，有效保护填料函。

附图说明

图1为本发明实施例一中高温高压往复轴密封燃气阀门的结构示意图；

图2为本发明实施例二中高温高压往复轴密封燃气阀门的结构示意图；

图3为本发明实施例二中高温高压往复轴密封燃气阀门中的阀芯与填料函的结构示意图；

图4为本发明实施例二中高温高压往复轴密封燃气阀门中的出口端盖的结构示意图；

图5为本发明实施例二中高温高压往复轴密封燃气阀门中的出口端盖的剖视图；

图中：1、阀门主体；10、第一通道；11、第一空腔；12、第一开口；13、燃气入口；2、填料函；20、柔性密封环；21、传递导向环；22、环形垫片；3、碟簧；4、填料压盖；40、盖孔；41、内六方孔；42、环形侧壁；43、中间盖板；5、阀芯；6、出口端盖；60、出口；7、第一静密封环；8、第二静密封环；9、动力器件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

本发明实施例提供一种高温高压往复轴密封燃气阀门，通过填料压盖与碟簧相配合，碟簧可通过形变补偿工作过程中填料函出现的磨损，提高阀门中的密封间隙的密封性能，避免固体颗粒燃烧产物的进入，有效防止阀芯出现卡滞。

为达到上述技术效果，本申请的总体思路如下：

一种高温高压往复轴密封燃气阀门，该燃气阀门包括：

阀门主体1，阀门主体1的一端设置有第一通道10，第一通道10与阀门主体1内部的第一空腔11连通，阀门主体1的另一端设置有正对第一通道10的第一开口12；

依次相抵设置在第一通道10内的填料函2、碟簧3以及填料压盖4；

在填料函2、碟簧3以及填料压盖4内共轴设置，且可在填料函2、碟簧3、填料压盖4、第一通道10以及第一空腔11内往复运动的阀芯5；其中，

填料压盖4用于受阀门主体1腔内压力，配合碟簧3压紧填料函2；

阀芯5的自由端正对第一开口12。

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

实施例一

参见图1所示，本发明实施例1提供一种高温高压往复轴密封燃气阀门，该燃气阀门包括：

阀门主体1，阀门主体1的一端设置有第一通道10，第一通道10与阀门主体1内部的第一空腔11连通，阀门主体1的另一端设置有正对第一通道10的第一开口12；

依次相抵设置在第一通道10内的填料函2、碟簧3以及填料压盖4；

在填料函2、碟簧3以及填料压盖4内共轴设置，且可在填料函2、碟簧3、填料压盖4、第一通道10以及第一空腔11内往复运动的阀芯5；其中，

填料压盖4用于受阀门主体1腔内压力，配合碟簧3压紧填料函2；

阀芯5的自由端正对第一开口12。

本发明实施例中，阀门主体1作为高温高压往复轴密封燃气阀门的主体结构，其为内部有空腔的不规则壳体，阀门主体1的一端设置有第一通道10，而第一通道10与阀门主体1内部的第一空腔11连通，第一通道10主要用于安装填料函2、碟簧3以及填料压盖4，并供阀芯5做往复运动，而阀门主体1的另一端设置有正对第一通道10的第一开口12，第一开口12用于和阀芯5配合工作，阀芯5在做往复运动时，会远离或靠近第一开口12；

而填料函2、碟簧3以及填料压盖4依次相抵设置在第一通道10内，依次相抵设置具体是指填料函2、碟簧3以及填料压盖4依次在第一通道10内排列，且填料函2与碟簧3相抵，碟簧3与填料压盖4相抵，

必要时，填料函2、碟簧3以及填料压盖4共轴；

而阀芯5在填料函2、碟簧3以及填料压盖4内共轴设置，且可在填料函2、碟簧3、填料压盖4、第一通道10以及第一空腔11内往复运动，而阀芯5的一端会远离或靠近第一开口12，阀芯5的另一端会配置一动力器件9，该动力器件9用于提供阀芯5在进行往复运动时的动力；

当第一空腔11内部的压力增高时，填料压盖4会受到压力的挤压，此时，会通过挤压碟簧3来压紧填料函2，进一步提升密封效果，避免在工作中的腐蚀性高温燃气中的固体颗粒燃烧产物进入到密封间隙，进而避免导致阀芯5卡滞。

本发明实施例，通过填料压盖4与碟簧3相配合，碟簧3可通过形变补偿工作过程中填料函2出现的磨损，提高阀门中的密封间隙的密封性能，避免固体颗粒燃烧产物的进入，有效防止阀芯5出现卡滞。

需要说明的是，第一空腔11的形状可根据需求进行调整；

而第一通道10的形状，当填料函2以及填料压盖4的尺寸不一样时，第一通道10可以分为第一子通道和第二子通道，第一子通道的内壁与填料函2的外壁配合，第二子通道的内壁与填料压盖4的外壁配合；

而为了使得填料压盖4能够挤压填料函2，故而需要填料压盖4的横截面积大于填料函2，故而第二子通道的内部尺寸大于第一子通道的内部尺寸。

需要说明的是，本发明实施例中的各部件，在保障各部件自身功能的前提下，与其他部件的连接处或接触面，尽可能紧密连接，以保障密封性不受影响；

另外，由于本发明实施例是一种高温高压往复轴密封燃气阀门，该燃气阀门能够适应的介质温度范围应当为800℃～1100℃，压力值范围8mpa～10mpa，必要时，还可对材质进行改进，以适应更高温度或更高压力环境。

实施例二

参见图2至5所示，在发明实施例1的基础上，本发明实施例2提供另一种高温高压往复轴密封燃气阀门，与实施例1的区别在于：

填料函2包括依次设置的柔性密封环20、传递导向环21以及环形垫片22；

环形垫片22与碟簧3相抵设置。

必要时，还可在柔性密封环20、传递导向环21以及环形垫片22之间增设附加密封环，用于进一步提高密封性能。

本发明实施例中，填料函2的柔性密封环20、传递导向环21、环形垫片22以及碟簧3采用组合密封形式，通过柔性密封环20、传递导向环21以及环形垫片22的放置顺序，调整填料函2内外壁面的径向应力分布水平，增加填料函2单位高度方向密封效率，同时降低了阀芯5往复运动时的摩擦阻力。

本发明实施例中的另一种实施方式中，填料压盖4上设置有用于供阀芯5往复运动的盖孔40，填料压盖4远离碟簧3一端设置有内六方孔41。

本发明实施例中的另一种实施方式中，填料压盖4包括环形侧壁42以及中间盖板43，

中间盖板43沿垂直于环形侧壁42的长度方向设置与环形侧壁42内部；

中间盖板43上设置有用于供阀芯5往复运动的盖孔40，环形侧壁42的一端与碟簧3相抵，环形侧壁42远离碟簧3一端设置有内六方孔41。

本发明实施例中，阀芯5为线性往复式运动形式，可以得到更好的流量调节特性。相比较传统填料密封，本发明实施例中的填料压盖4配置一压紧螺母结构，利用压盖内部空间，在靠近填料函2一侧打沉孔，用于碟簧3的安装限位，在介质侧打内六方孔41，用于压紧力矩的施加，同时将其布置在高压腔一侧，缩小结构空间的同时利用工作时阀腔压力提高密封可靠性。在装配时，填料压盖4可以通过螺纹连接方式设置在第一通道10内，通过对填料压盖4施加拧紧力矩，将力通过碟簧3和填料函2的传递导向环21传递至填料函2的柔性密封环20，从而使柔性密封环20与阀芯5的密封面形成初始密封比压，同时由于将填料压盖4设置在高压侧，在阀门工作时压力方向与填料压盖4施加给填料函2的预紧力方向相同，从而使填料函2受到更大的挤压力，致使密封效果更好。

本发明实施例中，由于填料压盖4在高温高压端的结构特点，同时由于碟簧3、环形垫片22和阀芯5外圆面间为小间隙配合，在燃气经过此处时形成一定的间隙密封效果，对高温高压燃气起到了一定的减压降温作用，使进入柔性密封环20的燃气压力降低，有效利用了填料函2相对紧凑的轴向空间，节省整体结构空间尺寸。同时填料压盖4布置在高压侧受到高温燃气的压力在端面上产生正压力，可以更好的对碟簧3和柔性密封环20起到压紧作用，从而保证工作时高温燃气不会从阀芯处泄漏，密封压力随着高温燃气的压强大小自动调整，形成压力敏感式动密封结构。

另外，柔性密封环20可以使用柔性石墨填料，由于填料函2所需的径向压力是由填料压盖4向柔性密封环20施加的轴向预压力所提供的，在工作过程中当柔性密封环20由于阀芯5往复运动摩擦产生一定的磨损时，碟簧3会产生变形向内推动环形垫片22，柔性密封环20、阀芯5和阀门主体1间的各接触点上的径向力会得到及时有效补偿，从而进一步提高密封的可靠性。

本发明实施例中的另一种实施方式中，阀门主体1的侧壁设置有燃气入口13。

本发明实施例中的另一种实施方式中，燃气阀门还包括：

位于第一开口12处与阀门主体1配接出口端盖6，出口端盖6上设有与第一开口12连通，且与第一通道10、阀芯5共轴设置的出口60。

本发明实施例中的另一种实施方式中，阀门主体1与出口端盖6的连接面设置有第一静密封环7和第二静密封环8。

本发明实施例中，出口端盖6采用第一静密封环7和第二静密封环8端面密封结构实现静密封，由于将填料压盖4设置在了高压侧，其直径又远大于出口60的直径，因此采用阀门主体1与出口端盖6的分体式设计，外部通过螺栓/螺母施加压紧力，使得第一静密封环7和第二静密封环8产生变形，从而实现密封效果。

本发明实施例中的另一种实施方式中，阀芯5在往复运动中，处于靠近或远离出口60的状态。

本发明实施例中，在工作时，高温高压燃气从燃气入口13流入阀门主体1的第一空腔11内部，阀芯5做往复直线运动，通过改变阀芯5与出口端盖6的出口60的轴向距离，使得出口60流通面积发生改变从而实现出口流通量从0％～100％发生改变，实现高温高压燃气的流量控制功能。

本发明实施例中的另一种实施方式中，传递导向环21、环形垫片22、碟簧3、填料压盖4均为高温合金材料。

本发明实施例中，阀芯5采用tzm合金材料，传递导向环21环形垫片22、碟簧3、填料压盖4均可采用高温合金材料，可以适应1000℃以上高温高压工作环境，同时利用两种合金间的线膨胀系数差异性，进一步降低了高温情况下阀芯5动作卡滞的风险；

而柔性密封环20可选用高温聚四氟乙烯、高温合金石墨盘根或柔性石墨环等。

需要说明的是，在对该高温高压往复轴密封燃气阀门进行安装时，柔性密封环20、传递导向环21、环形垫片22以及碟簧3按顺序依次套装在阀芯5上装入阀门主体1，填料压盖4从出口端盖6一侧旋入并压紧，最后通过螺栓或其它方式压紧出口端盖6。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。