一种液体火箭发动机用单向阀集成阀组的制作方法

本实用新型涉及液体火箭发动机技术领域，具体涉及一种液体火箭发动机用单向阀集成阀组。

背景技术：

在液体火箭处于地面或者起飞之后的多个阶段中，发动机均需通过地面吹除系统或箭上吹除系统对发动机内部进行吹除操作。单向阀是实现液体火箭发动机吹除系统的重要部件，作用是在系统吹除时防止下游高压介质反串到吹除系统，破坏吹除系统零组件，造成吹除系统功能丧失，以及满足吹除系统其它通断功能的使用要求。由于吹除系统需要对推力室和涡轮泵多个位置进行吹除，吹除压力也不尽相同，且每一个吹除路均需设定单独的单向阀，因此，这种吹除系统需要设置多个单向阀，从而导致吹除系统体积较大，占用空间多，给发动机系统的布局及后续的装配带来不便。

技术实现要素：

针对相关技术中的上述技术问题，本实用新型提供了一种液体火箭发动机用单向阀集成阀组，通过在阀体上设置多条通气流道，每条通气流道分为多个分支通气流道，将单向阀集成设置在一个阀体内，有利于发动机系统的小型化设计，节省占用空间，优化发动机系统的空间布局。

本实用新型提供了一种液体火箭发动机用单向阀集成阀组，包括：阀体，至少具有第一通气流道和第二通气流道，所述第一通气流道和所述第二通气流道相互独立；所述第一通气流道分成n个分支通气流道，所述第二通气流道分成m个分支通气流道，其中n≥1，m≥1；所述分支通气流道还具有第一通道和第二通道；其中所述第一通道的直径小于所述第二通道的直径，所述第一通道向所述第二通道过渡的位置形成凸台；阀芯，设置在所述第二通道内，所述阀芯上设有介质通道；其中所述阀芯用于通过靠近所述凸台的一侧与所述凸台形成密封；阀盖，设置在所述阀芯远离所述凸台侧，密封设置于所述阀体；所述阀盖在与所述阀芯介质通道对应的位置设有吹气孔，以使流经所述阀芯介质通道的气体通过所述吹气孔排出；弹性件，设置在所述第二通道内，所述弹性件用于对所述阀芯施加朝向所述凸台的压力，以使所述阀芯与所述凸台形成的密封端面隔断所述第一通道和所述第二通道；在开始吹除工作时，在气体的作用下，所述弹性件被压缩，使所述阀芯向远离所述凸台方向运动，从而所述第一通道与所述第二通道连通，实现气体的吹除；在吹除工作结束后，所述阀芯被所述弹性件压紧至凸台，从而所述阀芯通过靠近所述凸台的密封端面将所述第一通道和所述第二通道隔断。

在一个实施例中，所述阀芯靠近所述凸台侧包括尖端部分，所述尖端部分用于与所述凸台靠近所述第一通道的边沿形成尖边密封。

在一个实施例中，所述阀芯在长度方向上具有贯穿远离所述凸台一端端面的介质通道，所述阀芯靠近所述尖端部分的位置径向设置至少一个限流孔。

在一个实施例中，所述阀芯远离所述限流孔且靠近所述阀盖的部分与所述第二通道可滑动抵触设置。

在一个实施例中，所述阀芯设置所述限流孔的位置至所述尖端部分端点位置的直径小于所述第二通道的直径；进行吹除工作时，吹除气体通过所述阀芯与所述第二通道间间隙及介质通道从吹气孔吹出。

在一个实施例中，所述尖端部分是向所述第一通道方向尺寸减小的锥形结构，所述锥形结构用于与所述凸台靠近所述凸台内边缘彼此周向地形成锥面与尖边的线密封。

在一个实施例中，所述阀体的某一端面设置一个所述阀盖，并根据设置于所述某一端面的所述分支通气流道的数量和位置对应设置吹气孔。

在一个实施例中，所述阀盖设置吹气孔的位置向远离所述阀芯的方向突起，呈喷嘴状。

在上述任一个实施例中，所述弹性件可以为弹簧，且所述弹簧的一端抵触所述阀芯介质通道内侧与所述阀盖面对的端面，另一端抵触所述阀盖。

在一个实施例中，所述弹簧的直径大于所述阀盖吹气孔的直径。

本实用新型的实施例提供的一种液体火箭发动机用单向阀集成阀组，将多个单向阀集成在一个集成阀组内，使结构更简单紧凑，解决了使用单独单向阀占地面积大，体积大的问题，有利于发动机系统的小型化设计。

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单向阀集成阀组在连通状态下的整体结构示意图。

图2是本实用新型实施例的阀芯结构示意图。

图3是本实用新型实施例的单向阀集成阀组在封闭状态下的整体结构示意图。

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。

本实用新型提供了一种液体火箭发动机用单向阀集成阀组。参见图1，该单向阀集成阀组包括：阀体1，至少具有第一通气流道11和第二通气流道12，第一通气流道11和第二通气流道12相互独立，第一通气流道11分成n个分支通气流道，第二通气流道12分成m个分支通气流道，其中n≥1，m≥1。每条分支通气流道还具有相互连通的第一通道111和第二通道112，其中第一通道111的直径小于第二通道112的直径，从而使第一通道111向第二通道112过渡的位置形成凸台113。

阀芯2，设置在第二通道112内，阀芯2上设有介质通道，其中阀芯2用于通过靠近凸台113的一侧与凸台113形成密封。

阀盖3，设置在阀芯2远离凸台113侧，密封设置于阀体1，阀盖3在与阀芯2的介质通道对应的位置设有吹气孔31，以使流经阀芯2的介质通道的气体通过吹气孔31排出。

弹性件4，设置在第二通道112内，弹性件4用于对阀芯2施加朝向凸台113的压力，以使阀芯2与凸台113形成的密封端面隔断第一通道111和第二通道112。

开始吹除工作时，在气体的作用下，通过阀芯2推动弹性件4，使阀芯2向远离凸台113方向运动，弹性件4被压缩，从而第一通道111与第二通道112连通。气体通过阀芯2与凸台113之间的缝隙进入介质通道，并通过阀盖3的吹气孔31吹出，从而完成气体的吹除工作。在吹除工作结束后单向阀集成阀组不工作时或出口压力高于入口压力时，高压气体停止输送，弹性件4恢复弹性，阀芯2受弹簧4和出口与入口压差作用力推动阀芯2运动，使阀芯2被弹性件4压紧至凸台113，从而阀芯2通过靠近凸台113的密封端面将第一通道111和第二通道112隔断。

本实用新型的实施例通过将多个单向阀阀芯集成设置在一个阀体内并利用阀盖固定，根据工作需求可以将多个单向阀阀芯连接至不同的通气流道，从而实现各自的吹除功能。需要说明地是，不同的通气流道可以连接同一高压气源p(不限于高压气也可以是系统设定的任何压力值)，当每个通气流道所需的气源压力值不同时，可以在通气流道与高压气源之间设置减压器或节流圈实现压力值的调控，从而使单向阀集成阀组的应用范围和应用场景更广泛。

例如，单向阀集成阀组在工作时：第一通气流道和第二通气流道分别连接高压气源p(不限于高压气，可以是系统设定的任何压力值)。第一路，高压气源p从阀体第一通气流道流入两处第一通道和第二通道(在高压气体的作用下，阀芯与凸台之间的通道已经连通)，再经过单向阀阀芯的介质通道后，从阀盖的吹气孔吹出。第二路，高压气源p先经r(r为减压器或节流圈)减压后，气源压力降低为低压，低压气体从阀体第二通气流道流入两处第一通道和第二通道(在气体的作用下，阀芯与凸台之间的通道已经连通)，再经过单向阀阀芯的介质通道后，从阀盖的吹气孔吹出。单向阀集成阀组不工作或出口压力高于入口压力时，阀芯受弹性件和出口与入口压差作用力推动阀芯运动，封闭第一通气流道和第二流道，也就是说，本实施例提出的单向阀集成阀组在弹性件和出入口压差作用下实现密封。

同时参见图1、图2和图3，其中图1示意了单向阀集成阀组通气的状态，图3示意了单向阀集成阀组封闭的状态。

在一个实施例中，阀芯2靠近凸台113侧包括向远离阀盖3方向尺寸逐渐减小的尖端部分23。阀芯2安装到位后，靠近凸台113侧包括尖端部分23,尖端部分23与凸台113靠近第一通道111的边沿形成尖边密封(图3中示意了密封位置)。本发明的实施例可以将阀芯2用于与凸台113形成密封端面的一端设置成尖端部分23，其中尖端部分23靠近第一通道111的端面横截面积小于第一通道111的横截面积，从而使尖端部分23与凸台113的靠近第一通道111的边沿形成尖边密封。

在上述实施例中，阀芯2在长度方向上具有贯穿远离凸台113一端端面的介质通道24。例如，介质通道24可以为沿阀芯2长度方向上设置的直孔状通道，介质通道24长度方向上的封闭端用于抵触弹性件，以限制弹性件在介质通道内的弹性位移。阀芯2靠近尖端部分23的位置径向设置多个限流孔22，多个限流孔22可以相对于介质通道24对称设置，通过配置多个限流孔22，可以进一步改善介质通道24与限流孔22组成的吹除通道对于液体介质的流通性。限流孔22径向设置于尖端部分23，开始吹除工作时，气体通过阀芯2与凸台113之间的缝隙进入限流孔22，通过限流孔22限流后进入介质通道24，并通过吹气孔31吹出。其中限流孔22的数量可以按照吹除系统的工作需求设置。

在本发明的实施例中，一个单向阀集成阀组内不同阀芯上的限流孔可以相同，也可以根据流阻和流量需要设置孔径不同的限流孔。

进一步地，阀芯2远离限流孔22且靠近阀盖3的部分与第二通道112抵触设置，且在气体压力或者弹性件4弹性力的作用下可以在第二通道112内滑动，进而实现第一通道111和第二通道112的连通与密封。在吹除工作开始之前，阀芯2被弹性件4压紧在凸台113形成密封，开始吹除工作时，气体压力通过阀芯2压迫弹性件4，使阀芯2向远离凸台113的方向滑动。由于阀芯2靠近阀盖3的部分与第二通道112抵触设置，可以限制气体从阀芯2外壁和第二通道112内壁之间漏出，保证气体经由限流孔22和介质通道后，由吹气孔31吹出。

继续参见图1和图2，在一个实施例中，阀芯2设置限流孔22的位置至尖端部分23端点位置的直径小于第二通道112的直径，或者，阀芯2设置限流孔22的位置直径小于第二通道112的直径，且阀芯自限流孔22至尖端部分23方向直径逐渐减小。采用该结构，一方面可以使阀芯2设置限流孔的位置与第二通道112之间形成间隙，使气体通过阀芯2与第二通道112之间的间隙后进入限流孔22，另一方面，可以给气体一个缓冲和储存空间，避免气体直接冲击限流孔，提高阀芯的使用寿命。

在一个实施例中，尖端部分23是向第一通道111方向尺寸减小的锥形结构，锥形结构用于与凸台113靠近凸台113内边缘彼此周向地形成锥面与尖边的线密封。本实用新型可以将尖端部分23设置为锥体结构，锥体结构与凸台113的靠近凸台113的边缘位置彼此周向地形成锥面与尖边的线密封。例如，小端尺寸小于第一通道11的内径，从而在单向阀集成阀组处于密封状态下时，锥体结构的小端位于第一通道11内，小端向阀盖3方向的外侧表面周向地与凸台113的边缘形成线密封，改善密封效果。

也即，凸台113的边沿为环形结构，锥体部分的前端深入到第一通道11后，其环绕锥体轴线的外周抵接在边沿构成的环形结构上，从而二者形成锥面-尖边密封，阻止介质通过。

进一步地，所述尖端部分23是向第一通道111方向尺寸减小的锥形结构，其中锥形结构可以是一种锥台结构，即远离弹性件的最远端为台面，可以增大气体对阀芯施加作用力时的受力面积，使弹性件更容易被压缩，使单向阀连通过程更容易。

在上述实施例中，所述尖端部分23可以是向第一通道111方向尺寸逐渐减小的锥形结构，即尖端部分外表面的变化弧度是规律且平缓的，可以减小尖端部分外表面对气体流速和压力的改变，使经由单向阀集成阀组排放的气体满足吹除系统的要求。

在一个实施例中，在阀体1的某一端面设置一个阀盖3，并根据设置于某一端面的分支通气流道的数量和位置对应设置吹气孔31。例如，在阀体的一个端面设置两条分支通气流道，则需要在阀盖相应的位置设置两个吹气孔。当阀芯装配到位后，盖上阀盖后完成集成阀组的装配。在气体吹除工作中，气体流经两条分支通气流道的气体分别通过相应的阀芯后，从相应地吹气孔吹出。

或者，在阀体1的某一端面按照分支通气流道的数量相应设置阀盖，也就是说，每条分支通道单独设置一个阀盖，每个阀盖上设置一个吹气孔，阀盖与阀盖之间不存在连接关系。单独设置阀盖的好处在于，某一个阀盖损坏时可以直接更换，不会影响其他阀盖的使用。

进一步地，阀盖3设置吹气孔31的位置向远离阀芯2的方向突起，呈喷嘴状。其中吹气孔31呈喷嘴状的凸起部位的具体形状可以按照吹除工作需求设置。

在上述实施例中，弹性件4可以为弹簧，弹簧设置在第二通道112内靠近阀盖3的一侧，其中弹簧一端抵触阀芯2介质通道内侧与阀盖3面对的端面，另一端抵触阀盖3，从而弹簧可以向阀芯2施加朝向第一通道的作用力，控制阀芯2将第一通道与第二通道关闭。为了保证弹簧的施力位置不偏离，还可以将弹簧两端中的任一端与互相抵触的部件固定连接，例如，可以将弹簧抵触阀芯的一端与阀芯介质通道内壁固定连接，以保证弹簧压缩和延伸方向与预设相符。

进一步地，为了避免弹簧整体或者部分被挤压进吹气孔，例如，可以使弹簧的直径大于设于阀盖3上的吹气孔31的直径，或者还可以将弹簧抵触阀盖的一端与阀盖固定连接。

本实用新型的实施例提供的一种液体火箭发动机用单向阀集成阀组，通过将多个单向阀阀芯集成在一个阀体内，并通过各个阀芯的工作需求在阀芯内设置相应孔径的限流孔，以及根据吹除气体所需压力的不同设置不同的通气流道，可以实现将多种吹除用途的单向阀集成为一个阀组，使阀组整体结构更简单紧凑，解决了单个阀体种类多、管路多、占地面积大等问题，节省了布局空间，有利于发动机系统的小型化设计。

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。

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。