一种用于火箭发动机的截止阀及火箭发动机的制作方法

1.本技术涉及液体火箭发动机技术领域，特别涉及一种用于火箭发动机的截止阀及火箭发动机。


背景技术：

2.随着用于可回收火箭的可变推力液体火箭发动机在国内逐渐成为研制热点。液体火箭发动机是通过调节推进剂流量进行变推力的，调节流量的装置主要为调节阀。通常液体火箭发动机上还需要有各种截止阀，通过打开、关闭来控制推进剂的通断。
3.目前国内常用的液体火箭发动机截止阀，以气动菌阀或者气动球阀为主。由于其主要依靠压缩气体驱动阀芯运动，达到阀门开闭的目的，因此较难集成调节功能。
4.传统可调节发动机单路推进剂典型供应系统应包含气动截止阀、流量调节阀和控制电磁阀各一台，一条供应管路上需要调节阀与截止阀两种阀门来控制开关和调节流量，导致管路系统复杂，发动机组件个数繁多，整体结构重量大，截止阀整体的集成化程度低，多部件装配组合运作，稳定性差。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的缺陷，本技术提供一种用于火箭发动机的截止阀及火箭发动机，以解决现有技术中的截止阀需要多组件连动才能进行流量调节的问题。
6.本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：
7.一种用于火箭发动机的截止阀，其包括：
8.阀体，上开设有用于流体进入的入口以及用于流体排出的出口，所述阀体内具有与所述入口连通的第一空间，以及与所述出口连通的第二空间，且所述第一空间侧壁上开设有与所述第二空间相连通的截流窗口；
9.阀芯，活动设于所述第二空间内，且所述阀芯具有第一极限位与第二极限位；
10.驱动部，设于所述阀体上，并与所述阀芯连接，以驱动所述阀芯在所述第一极限位与所述第二极限位之间往复运动，当所述阀芯朝向所述第二极限位移动时，所述阀芯逐渐阻挡所述截流窗口，直至所述阀芯位于所述第二极限位置封堵所述截流窗口。
11.进一步地，所述截流窗口设为矩形贯穿孔或梯形贯穿孔。
12.进一步地，所述截流窗口设有多个。
13.进一步地，所述第一空间呈环形。
14.进一步地，多个所述截流窗口沿周向间隔分布在所述第一空间的内壁上。
15.进一步地，所述出口靠近所述第一空间的一侧边沿上设有环形槽，所述阀芯靠近所述出口的端面上设有与所述环形槽相适配的凸环，且当所述阀芯位于第二极限位时，所述凸环延伸至所述环形槽内。
16.进一步地，所述凸环内侧设有密封部，且当所述阀芯位于第二极限位时，所述密封部贴合在所述出口的边沿上。
17.进一步地，所述密封部设为密封胶垫。
18.进一步地，所述驱动部为电动伺服系统。
19.基于相同的发明构思，本发明还提供一种火箭发动机，包括上述用于火箭发动机的截止阀。
20.与现有技术相比，本发明的优点在于：
21.本发明中的截止阀通过在阀体上开设有用于流体进入的入口以及用于流体排出的出口，阀体内具有与入口连通的第一空间，以及与出口连通的第二空间，且第一空间侧壁上开设有与第二空间相连通的截流窗口，阀芯活动设于第二空间内，且阀芯具有第一极限位与第二极限位；驱动部设于阀体上，并与阀芯连接，通过驱动部驱动阀芯在第一极限位与第二极限位之间往复运动，当阀芯朝向第二极限位移动时，阀芯逐渐阻挡截流窗口，直至阀芯位于第二极限位置封堵截流窗口，实现流体的流量控制，阀芯在第一极限位置时，阀体中的流量最大，流体从入口进入第一空间，通过截流窗口进入第二空间后从出口排出，阀芯在向第二极限位置移动过程中，阀芯逐渐与截流窗口重叠，截流窗口被阀芯部分封堵，导致流体的流量减小，通过控制阀芯与截流窗口的重叠程度，实现精准控制流量的大小，且无需多个外部组件进行装配操作，降低管路系统的复杂程度，减少发动机组件个数，同时降低整体结构重量，提高该截止阀在火箭发动机不同工况下运行的稳定性。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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。
23.图1为本技术实施例提供的截止阀的结构示意图；
24.图2为本技术实施例提供的截止阀的局部剖视图；
25.图中：1、阀体；11、入口；12、出口；13、第一空间；14、第二空间；15、截流窗口；16、环形槽；2、阀芯；21、凸环；22、密封部；3、驱动部。
具体实施方式
26.下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。
27.实施例1
28.如图1-2所示，一种用于火箭发动机的截止阀，其包括阀体1、阀芯2和驱动部3，其中：
29.阀体1上开设有用于流体进入的入口11以及用于流体排出的出口12，所述阀体1内具有与所述入口11连通的第一空间13，以及与所述出口12连通的第二空间14，且所述第一空间13侧壁上开设有与所述第二空间14相连通的截流窗口15。
30.阀芯2活动设于所述第二空间14内，且所述阀芯2具有第一极限位与第二极限位。
31.驱动部3设于所述阀体1上，并与所述阀芯2连接，以驱动所述阀芯2在所述第一极限位与所述第二极限位之间往复运动，当所述阀芯2朝向所述第二极限位移动时，所述阀芯2逐渐阻挡所述截流窗口15，直至所述阀芯2位于所述第二极限位置封堵所述截流窗口15。
32.当阀芯2活动到第一极限位时，流体从入口11进入阀体1内的第一空间13内，并从截流窗口15进入第二空间14，再从出口12排出阀体1。
33.当阀芯2活动到第二极限位时，流体从入口11进入阀体1内的第一空间13内，在阀芯2的阻挡下，第一空间13与第二空间14之间的截流窗口15被封堵，实现第一空间13内流体的阻隔。
34.本实施例中的截止阀的工作原理是：通过在阀体1上开设有用于流体进入的入口11以及用于流体排出的出口12，阀体1内具有与入口11连通的第一空间13，以及与出口12连通的第二空间14，且第一空间13侧壁上开设有与第二空间14相连通的截流窗口15，阀芯2活动设于第二空间14内，且阀芯2具有第一极限位与第二极限位；驱动部3设于阀体1上，并与阀芯2连接，通过驱动部3驱动阀芯2在第一极限位与第二极限位之间往复运动，当阀芯2朝向第二极限位移动时，阀芯2逐渐阻挡截流窗口15，直至阀芯2位于第二极限位置封堵截流窗口15，实现流体的流量控制，阀芯2在第一极限位置时，阀体1中的流量最大，流体从入口11进入第一空间13，通过截流窗口15进入第二空间14后从出口12排出，阀芯2在向第二极限位置移动过程中，阀芯2逐渐与截流窗口15重叠，截流窗口15被阀芯2部分封堵，导致流体的流量减小，通过控制阀芯2与截流窗口15的重叠程度，实现精准控制流量的大小，且无需多个外部组件进行装配操作，降低管路系统的复杂程度，减少发动机组件个数，同时降低整体结构重量，提高该截止阀在火箭发动机不同工况下运行的稳定性。
35.进一步地，在上述实施例的基础上，所述截流窗口15设为矩形贯穿孔或梯形贯穿孔。
36.设置所述截流窗口15时，可以根据阀体1内第一空间13的容积以及流体在截流窗口15处的流速进行对应设计。
37.当截流窗口15设为矩形贯穿孔，阀芯2由第一极限位置向第二极限位置移动的过程中，阀芯2逐渐与截流窗口15重叠，截流窗口15被阀芯2部分封堵，导致流体在截流窗口15处的流量减小，通过控制阀芯2与截流窗口15的重叠程度，实现精准控制流量的大小，且由于截流窗口15设为矩形贯穿孔，矩形截面的相对两侧为平行设置，那么当阀芯2做匀速运动时，流体在截流窗口15处的流量减小的速度也是平均的。
38.当截流窗口15设为梯形贯穿孔，阀芯2由第一极限位置向第二极限位置移动的过程中，阀芯2逐渐与截流窗口15重叠，截流窗口15被阀芯2部分封堵，导致流体在截流窗口15处的流量减小，通过控制阀芯2与截流窗口15的重叠程度，实现精准控制流量的大小，且由于截流窗口15设为梯形贯穿孔，梯形截面的一侧宽度小于另一侧宽度的特性，那么当阀芯2做匀速运动时，流体在截流窗口15处的流量减小的速度是先快后慢或者先慢后快的。
39.以便于通过流体的流速需要或者阀芯2的移动状态进行相对应的设置，提高适用性，同样，截流窗口15还可以设置为圆形贯穿孔或圆弧形贯穿孔等不同的截面形状的贯穿孔，此处不做展开说明。
40.进一步地，在上述实施例的基础上，所述截流窗口15设有多个，以提高流体单位时间内的流量，且方便位于第一空间13内的流体均匀进入第二空间14内。
41.进一步地，在上述实施例的基础上，所述第一空间13呈环形，进一步提高第一空间13内流体的分布均匀程度，当阀芯2位于第一极限位时，第一空间13内的流体可以快速穿过截流窗口15后进入第二空间14内。
42.进一步地，在上述实施例的基础上，多个所述截流窗口15沿周向间隔分布在所述第一空间13的内壁上，进一步保持流体从第一空间13的各个方向同时穿过截流窗口15，进入第二空间14，提高顺畅度。
43.进一步地，在上述实施例的基础上，所述出口12靠近所述第一空间13的一侧边沿上设有环形槽16，所述阀芯2靠近所述出口12的端面上设有与所述环形槽16相适配的凸环21，且当所述阀芯2位于第二极限位时，所述凸环21延伸至所述环形槽16内。
44.以使凸环21与环形槽16的相互配合，增加阀芯2与阀体1内壁之间的接触面积，提高阀芯2的密封效果。
45.进一步地，在上述实施例的基础上，所述凸环21内侧设有密封部22，且当所述阀芯2位于第二极限位时，所述密封部22贴合在所述出口12的边沿上。
46.在凸环21与环形槽16相配合的前提下，密封部22贴合在出口12一侧边沿上，具体的说，就是将密封部22靠近出口12的一侧端面设置为可以与出口12一侧相贴合的形状，当阀芯2位于第二极限位时，密封部22直接与出口12一侧贴合，进一步增加密封程度。
47.进一步地，在上述实施例的基础上，所述密封部22设为密封胶垫，通过密封胶垫自身的形变能力，提高与出口12边沿的密封程度，降低密封部22的加工精度要求，降低生产制造时贴合度的要求。
48.进一步地，在上述实施例的基础上，所述驱动部3为电动伺服系统，以驱动阀芯2在第一极限位与第二极限位支架往复运动，还可以通过电动伺服系统金顶阀芯2移动速度、移动周期的调节。
49.实施例2
50.基于同样的发明构思，本发明还提供了一种火箭发动机，包括实施例1中的用于火箭发动机的截止阀，具体的，在该火箭发动机中，除截止阀的结构采用上述实施例中的截止阀外，其他装置的结构、连接关系、安装位置等均可参照现有技术的相关公开，此处不做展开说明。
51.应当理解，术语第一、第二等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。尽管本文可以使用术语第一、第二等等来描述各种单元，这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元，并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。
52.应当理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，a/和b，可以表示：单独存在a，单独存在a和b两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
53.应当理解，在本发明的描述中，术语“上”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系，是该公开产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置
或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
54.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
55.本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并且不意在限制本发明的示例实施例。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解术语“包括”、“包括了”、“包含”、和/或“包含了”当在本文中使用时，指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性，并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。
56.在下面的描述中提供了特定的细节，以便于对示例实施例的完全理解。然而，本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。在其他实施例中，可以不以非必要的细节表示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。
57.以上仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的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技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术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申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。