一种液氢阀的制作方法

1.本实用新型涉及阀门技术领域，特别涉及一种液氢阀。


背景技术：

2.液氢阀(管路开关作用)是液体火箭发动机测试系统管路中不可确少的部件，而国内外先进的液体火箭发动机测试系统的测试介质(如ch4、lo2、ln2等)的使用温度在-253℃～+80℃的范围内，由于温度低且温度变化范围较大，对液氢阀密封性能要求相当苛刻。
3.现有液氢阀需要通过阀杆相对于阀体移动带动阀芯实现液氢阀的启闭，在高低温交替的使用环境中，阀杆与阀体之间的反复相对移动容易使两者之间出现漏点而造成泄漏，因此，如何提供一种在高低温交替的使用环境中密封性能可靠、稳定的液氢阀，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种液氢阀，以提高液氢阀在高低温交替的使用环境中密封的稳定性及可靠性。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种液氢阀，包括阀体、阀杆以及阀芯，所述阀芯设置于所述阀杆的一端，所述阀杆可沿自身轴向往复移动地设置于所述阀体，所述阀芯能够与所述阀体配合以截断所述阀体内的通道，还包括：
7.可沿自身轴向伸缩的密封套管，所述密封套管套设于所述阀杆伸入所述阀体内的杆体外，所述密封套管的一端与所述阀杆密封连接，所述密封套管的另一端与所述阀体密封连接。
8.优选地，所述阀芯与所述阀体的配合面中的至少一个设置有热压密封层。
9.优选地，所述阀芯与所述阀体的配合面中的至少一个为锥形面，且所述阀芯与所述阀体的配合面中设置有所述热压密封层的一个设置有凸起或凹槽，所述热压密封层具有与所述凸起配合的凹部或与所述凹槽配合的凸部。
10.优选地，所述阀杆与所述阀芯之间的连接结构包括：
11.多个钢珠；
12.设置于所述阀杆的周向壁面的第一环状凹槽、设置于所述阀芯的内腔的周向壁面的第二环状凹槽以及贯穿所述阀芯的侧壁与所述第二环状凹槽连通的装配孔，所述第一环状凹槽与所述第二环状凹槽能够相互配合形成用于容纳所述钢珠的装配槽，所述钢珠能够通过所述装配孔进入所述装配槽；
13.装配件，所述装配件与所述装配孔配合以封堵所述装配孔并阻止所述钢珠脱离所述装配槽。
14.优选地，所述阀体在所述通道的进出口处分别设置有伸缩管结构，所述伸缩管结构包括：
15.两个可沿自身轴向相对滑动配合连接的导向筒，两个所述导向筒中的一个用于与所述阀体配合连接；
16.伸缩套管，所述伸缩套管套装于两个所述导向筒的配合处外且所述伸缩套管的两端分别与两个所述导向筒配合连接。
17.优选地，所述阀体至少在与所述通道对应的位置设置有真空绝热结构。
18.优选地，还包括：
19.安装支架，所述安装支架设置于所述阀体且所述安装支架具有用于套装于所述阀杆远离所述阀芯一端外的安装套筒；
20.螺套，所述螺套与所述阀杆螺纹配合且所述螺套可转动地设置于所述安装套筒；
21.手轮，所述手轮与所述螺套固定连接。
22.优选地，所述手轮套装于所述螺套且两者之间相互周向限位，固定螺母与所述螺套螺纹连接且所述固定螺母与所述手轮通过第一螺纹紧固件锁紧固定。
23.优选地，所述安装套筒包括套筒主体以及限位压套，所述螺套可转动地设置于所述套筒主体内，所述限位压套套装于所述螺套外，所述限位压套与所述套筒主体螺纹连接且通过第二螺纹紧固件锁紧固定，所述限位压套与所述套筒主体配合对所述螺套进行轴向限位。
24.优选地，还包括开度标识装置，所述开度标识装置包括指针以及刻度板，所述指针以及所述刻度板中的一个设置于所述阀杆伸出所述阀体外的杆体，所述指针以及所述刻度板中的另一个设置于所述安装支架，所述刻度板至少设置有阀门全开刻度线以及阀门全闭刻度线。
25.优选地，还包括填料密封结构，所述填料密封结构包括填料压板、填料压套、填料以及填料垫，所述阀体与所述阀杆之间形成有填料腔，所述填料垫、所述填料以及所述填料压套套设于所述阀杆并设置于所述填料腔内，所述填料压板与所述阀体连接将所述填料压套压紧，所述填料压板与所述填料压套之间的配合面为球面。
26.优选地，所述阀体上设置有与所述填料腔连通的抽真空接头。
27.优选地，所述填料压板与所述阀体通过活节螺栓、锁紧螺母以及预紧件，所述活节螺栓设置于所述阀体，所述活节螺栓的一端穿过所述填料压板的安装孔以及所述预紧件与所述锁紧螺母配合，所述锁紧螺母将所述预紧件压紧于所述填料压板。
28.由以上技术方案可以看出，本实用新型中公开了一种液氢阀，该液氢阀包括阀体、阀杆、阀芯以及密封套管，其中，阀芯设置于阀杆的一端，阀杆可沿自身轴向往复移动地设置于阀体，阀芯能够与阀体配合以截断阀体内的通道，阀芯可随阀杆移动实现液氢阀开度的调节，密封套管可沿自身轴向伸缩，密封套管套设于阀杆伸入阀体内的杆体外，密封套管的一端与阀杆密封连接，密封套管的另一端与阀体密封连接，密封套管将阀杆与阀体的配合处与通道隔离，以增强阀杆与阀体的配合处的密封，避免在两者反复相对移动中出现漏点导致通道中的流体从此处泄漏；上述液氢阀在阀体内的阀杆的杆体设置可伸缩的密封套管，该密封套管能够随阀杆的移动而伸缩，且可以将阀杆与阀体的配合处与阀体内的通道隔离，避免通道内的流体从阀体与阀杆配合处的漏点泄漏，密封套管与原有的密封填料构成阀杆与阀体的配合处的内外双层密封防漏结构，从而达到提高液氢阀密封稳定性及可靠性的目的。
附图说明
29.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，下面将对实施例或现有技术描述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。
30.图1为本实用新型实施例提供的液氢阀的剖视图；
31.图2为本实用新型实施例提供的液氢阀的阀杆的结构示意图；
32.图3为本实用新型实施例提供的液氢阀的阀芯的结构示意图；
33.图4为本实用新型实施例提供的液氢阀的阀杆与阀芯的装配结构示意图；
34.图5为本实用新型实施例提供的液氢阀的手轮装配结构示意图；
35.图6为本实用新型实施例提供的液氢阀的填料密封结构处的局部结构示意图。
36.其中：
37.1为阀主体；2为阀芯；3为装配件；4为钢珠；5为阀杆；6为密封套管；7为罩壳；8为第一抽真空接头；9为第二抽真空接头；10为活节螺栓；11为预紧件；12为锁紧螺母；13为限位压套；14为固定螺母；15为手轮；16为螺套；17为安装支架；18为刻度板；19为指针；20为填料压板；21为填料压套；22为填料；23为填料垫；24为阀盖；25为第一导向筒；26为伸缩套管；27为第二导向筒；28为第一安装环板；29为第二安装环板；30为第一环状凹槽；31为热压密封层；32为第二环状凹槽；33为安装套筒；34为上填料；35为隔环；36为下填料。
具体实施方式
38.本实用新型的核心是提供一种液氢阀，以达到提高液氢阀在高低温交替的使用环境中密封的稳定性及可靠性的目的。
39.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
40.请参阅图1和图2，图1为本实用新型实施例提供的液氢阀的剖视图，图2为本实用新型实施例提供的液氢阀的阀杆的结构示意图。
41.本实用新型实施例中公开了一种液氢阀，该液氢阀包括阀体、阀杆5、阀芯2以及密封套管6。
42.其中，阀体由阀主体1以及阀盖24共同构成，阀盖24与阀主体1之间通过法兰结构连接，阀主体1内部形成中口、进口以及出口，阀杆5的一端穿过阀杆5伸入阀主体1的中口与阀芯2连接，并且阀杆5可沿自身轴向往复移动地设置于阀体，阀杆5的另一端从阀盖24伸出与手轮15连接，阀芯2能够与阀体配合以截断阀体内的通道，阀芯2可随阀杆5移动实现液氢阀开度的调节，密封套管6可沿自身轴向伸缩，密封套管6套设于阀杆5伸入阀体内的杆体外，密封套管6的第一端与阀杆5密封连接，密封套管6的第二端与阀体密封连接，即密封套管6的第一端较其第二端更靠近阀芯2，密封套管6将阀杆5与阀体的配合处与通道隔离，以增强阀杆5与阀体的配合处的密封，密封套管6的伸缩量应当大于阀杆5的最大移动量，避免在高低温交替的使用环境中两者反复相对移动中出现漏点导致通道中的流体从此处泄漏。
43.综上所述，与现有技术相比，本实用新型实施例提供的液氢阀在阀体内的阀杆5的杆体设置可伸缩的密封套管6，该密封套管6能够随阀杆5的移动而伸缩，且可以将阀杆5与阀体的配合处与阀体内的通道隔离，避免通道内的流体从阀体与阀杆5配合处的漏点泄漏，密封套管6与原有的密封填料22构成阀杆5与阀体的配合处的内外双层密封防漏结构，从而达到提高液氢阀密封稳定性及可靠性的目的。
44.如图2所示，阀杆5靠近其与阀芯2连接的一端设置有第一安装环板28，第一安装环板28焊接于阀杆5，阀主体1与阀盖24之间夹持固定有第二安装环板29，密封套管6两端分别固定于第一安装环板28以及第二安装环板29上。
45.现有阀芯2与阀体之间一般以阀芯2与阀体中的一个上设置密封圈进行密封，但该密封圈与阀芯2或阀体为相互独立的两个构件，无论如何固定，在高低温交替的使用环境中都容易出现密封失效的问题，为此，在本实用新型实施例中，如图3所示，阀芯2与阀体的配合面中的至少一个设置有热压密封层31，该热压密封层31由非金属材料制成，非金属材料可以为聚三氟乙烯，将聚三氟乙烯热熔后压合在阀芯2与阀体的配合面中的一个上形成上述热压密封层31，该热压密封层31与阀芯2与阀体的配合面中的一个紧密结合，更加牢靠稳定，从而有助于阀芯2与阀体之间配合密封可靠性及稳定性的提升。
46.当然需要说明的是上述热压密封层31的材质并不局限于聚三氟乙烯，还可以采用其他材料进行制作，在此不做限定。
47.较优地，为提高阀芯2与阀体之间结合的紧密性，阀芯2与阀体的配合面中的至少一个为锥形面，如图3所示，在本实用新型一种具体实施例中，阀芯2用于与阀体配合的部位设置有环形锥面，上述热压密封层31设置于该环形锥面，环形锥面整体或者局部设置有该热压密封层31，当然热压密封层31也可以延伸至阀芯2的环形锥面以外的表面上。
48.进一步地，为了增强热压密封层31与阀芯2或阀体的配合面的结合力，可在阀芯2与阀体的配合面中设置有热压密封层31的一个设置凸起或凹槽，热压密封层31具有与凸起配合的凹部或与凹槽配合的凸部，如图3所示，阀芯2的环形锥面上设置有两道环形凹槽，热压过程中，熔融状态的聚三氟乙烯进入环形凹槽中形成凸部，增加热压密封层31与环形锥面的结合面积，提高两者的结合强度。
49.现有液氢阀的阀杆5与阀芯2之间采用沟槽方式连接，为便于装配，沟槽交错的部分不会太多，因而在高低温交替的使用环境中阀芯2容易从阀杆5上脱落，影响液氢阀的可靠性，为解决这一问题，本实用新型实施例提供了一种新的连接方式，阀杆5与阀芯2之间的连接结构通过多个钢珠4实现阀杆5与阀芯2之间的转动连接，具体地，如图2-图4所示，阀杆5的周向壁面设置有第一环状凹槽30，阀芯2的内腔的周向壁面设置有第二环状凹槽32，阀芯2还具有贯穿其侧壁且与第二环状凹槽32连通的装配孔，该装配孔可以沿阀芯2径向或切向或者径向与切向之间的某一角度开设，第一环状凹槽30与第二环状凹槽32能够相互配合形成用于容纳钢珠4的装配槽，该装配槽的截面直径以及装配孔的直径稍大于钢珠4直径，以使钢珠4能够通过装配孔进入装配槽并能够自由地在装配槽内滚动；将多个钢珠4装配完成后，使用装配件3与装配孔配合封堵装配孔并阻止钢珠4脱离装配槽，该装配件3可以为螺栓或者堵头，上述各个钢珠4可以在装配槽中一个挨一个地紧密排列呈环形，各钢珠4之间也可以存在一定的活动间隙，这样通过多个钢珠4实现阀芯2与阀杆5的转动连接并对两者实现轴向限位，且这种配合方式通过调节钢珠4直径可以实现稳固的配合，提高阀芯2与阀
杆5连接的可靠性与稳定性。
50.可以理解的是，液氢阀的进出口与管路连接处也容易受到高低温交替的影响而出现膨胀或收缩，为此，如图1所示，在本实用新型实施例中，阀体在通道的进出口处分别设置有伸缩管结构，该伸缩管结构包括导向筒以及伸缩套管26，其中，第一导向筒25与第二导向筒27沿自身轴向可相对滑动地配合连接，第二导向筒27用于与阀体配合连接，第一导向筒25用于与管路连接；伸缩套管26套装于两个导向筒的配合处外且伸缩套管26的两端分别与两个导向筒配合连接，通过该伸缩管结构，使得液氢阀可以在较大幅度的温度变化时通过伸缩管结构对液氢阀与管路的收缩现象进行补偿，并且第一导向筒25与第二导向筒27之间的轴向滑动配合能够防止该结构受横向力影响产生位移。
51.较优地，阀体至少在与通道对应的位置设置有真空绝热结构，如图1所示，该真空绝热结构包括设置于阀体外的罩壳7，由于流体主要是从阀体的阀主体1内流过，所以从图中可以看出，该罩壳7将阀主体1全部以及阀盖24与阀主体1配合连接的法兰部分罩设其内，罩壳7与阀主体1以及阀盖24之间的间隙形成腔体，罩壳7焊接于阀主体1与阀盖24上，并且罩壳7上设置有第一抽真空接头8，在焊接完成后，通过第一抽真空接头8将腔体内空气抽出使腔体内形成真空环境，减少热量传递。
52.上述实施例中，罩壳7可以与阀体采用分体式结构并通过焊接连接，在其他实施例中，罩壳7与阀体可以为一体结构。
53.作为优选地，如图1和图5所示，液氢阀还包括安装支架17以及螺套16，安装支架17设置于阀体且安装支架17具有用于套装于阀杆5远离阀芯2一端外的安装套筒33；螺套16与阀杆5螺纹配合且螺套16可转动地设置于安装套筒33，螺套16与安装套筒33之间可以通过轴承实现转动配合，也可以采用如阀芯2与阀杆5之间设置多个钢珠4的形式实现转动连接；手轮15与螺套16固定连接。
54.进一步地，上述手轮15套装于螺套16且两者之间相互周向限位，螺套16的外壁横截面形成可以阻止手轮15相对螺套16转动的非圆形状，比如多边形、椭圆形等等，在本实用新型实施例中，螺套16的外壁横截面为六边形，相应地手轮15配合孔的孔壁也为六边形，固定螺母14与螺套16螺纹连接且固定螺母14与手轮15通过第一螺纹紧固件锁紧固定。
55.更进一步地，安装套筒33包括套筒主体以及限位压套13，螺套16可转动地设置于套筒主体内，限位压套13套装于螺套16外，限位压套13与套筒主体螺纹连接且通过第二螺纹紧固件锁紧固定，限位压套13与套筒主体配合对螺套16进行轴向限位。
56.作为优选地，液氢阀还包括开度标识装置，开度标识装置包括指针19以及刻度板18，指针19以及刻度板18中的一个设置于阀杆5伸出阀体外的杆体，指针19以及刻度板18中的另一个设置于安装支架17，刻度板18至少设置有阀门全开刻度线以及阀门全闭刻度线，即当液氢阀处于全开状态时，指针19与阀门全开刻度线齐平，当液氢阀处于全闭状态时，指针19与阀门全闭刻度线齐平。
57.如图1所示，阀杆5伸出阀体的杆体上设置有夹持固定结构，该夹持固定结构包括两块固定块，两块固定块通过螺栓连接并抱紧固定在阀杆5上，指针19或者刻度板18设置于该夹持固定结构。
58.进一步优化上述技术方案，液氢阀还包括填料22密封结构，填料22密封结构包括填料压板20、填料压套21、填料22以及填料垫23，阀体与阀杆5之间形成有填料22腔，填料垫
23、填料22以及填料压套21套设于阀杆5并设置于填料22腔内，填料压板20与阀体连接将填料压套21压紧，填料压板20与填料压套21之间的配合面为球面，保证液氢阀在开启与关闭的过程中，填料压板20受力平稳。
59.上述填料22包括上填料34、隔环35以及下填料36，隔环35设置于上填料34与下填料36之间，这种结构能够使填料22受力更加均衡。
60.作为优选地，如图1所示，在本实用新型实施例中，阀体上设置有与填料22腔连通的第二抽真空接头9，在将液氢阀与管路进行组装时，需要通过该第二抽真空接头9对填料22腔抽真空。
61.需要说明的是，在应用时，除了阀体的真空绝热结构以及填料22腔需要抽真空外，阀体内的通道也需要进行抽真空处理。
62.如图1和图6所示，填料压板20与阀体通过活节螺栓10、锁紧螺母12以及预紧件11，活节螺栓10设置于阀体，活节螺栓10的一端穿过填料压板20的安装孔以及预紧件11与锁紧螺母12配合，锁紧螺母12将预紧件11压紧于填料压板20，预紧件11包括但不限于碟簧、压缩弹簧，锁紧螺母12与填料压板20之间的预紧件11可以对填料压板20施加预紧力，从而对填料22在高低温变化中体积的变化进行适应性调整。
63.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
64.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。