本发明涉及阀门技术领域，尤其涉及一种大口径快速启闭阀。
背景技术：
在航空航天试验系统上，试验时需要快速排放管道内压力，要求排放时间为毫秒级(一般为10ms以内)，目前的处理方式为安装爆破片。安装爆破片每次试验后，爆破片损坏需要重新更换安装，流程比较繁琐影响试验的时间进度，材料浪费较大，而采用一般启闭型的阀门很难解决其毫秒级的开启问题，因为实现阀门启动的内置传动装置由气缸或油缸直接驱动，而为了避免油缸/气缸快速启闭造成的冲击损伤，该类传动装置一般要求带缓冲结构，而缓冲结构的缓冲时间一般大于或者等于1S。
同时，管道口径大，对应阀门口径大，阀门的整体重量大，快开时的动能大，冲击大，阀门易损坏；口径大，快开时的流场变化大，阀门稳定性差；口径大，阀门启闭过程中的部件质量重，阀门管道压力低，靠管道内压力推动运动部件运动困难。
此外，传动装置中活塞运动过程中的轴向密封在快速启闭过程中摩擦太大，不能满足开启时间小于10ms的要求。并且，开启时间小于10ms,带有轴向密封的密封结构不能实现，因为轴向密封结构采用的是软密封材料，软密封材料不能承受快速摩擦。
压电晶体是一种具有压电效应的功能性材料。当沿着一定方向受到外力作用时，内部会产生极化现象，使带电质点发生相对位移，从而在晶体表面上产生大小相等符号相反的电荷；当外力去掉后，又恢复到不带电状态。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象叫压电效应。反之，如对晶体施加电场，晶体将在一定方向上产生机械变形；当外加电场撤去后，该变形也随之消失。这种现象称为逆压电效应，也称作电致伸缩效应。
技术实现要素：
本发明旨在提供大口径快速启闭阀，能够毫秒级地开启。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种阀芯驱动结构，采用轴流式直通结构，减小快开式流场变化影响，增加阀门启闭稳定性；并将阀门开启和关闭过程分解，其中关闭由常规机构完成，开启由特殊结构完成。本发明中的“前”是指介质的流入方向，反之为后。具体包括阀体、导向杆、直线导轨、阀座、阀芯、整流罩、导向筒、用于推动导向杆向前移动的驱动装置、用于推动导向杆向后移动的弹簧和用于抱紧导向杆的夹紧装置，所述阀体包括内阀体和外阀体，所述内阀体与外阀体间形成介质流道，所述整流罩安装在内阀体前端的端部，所述阀座安装在外阀体上，阀座位于外阀体的后端；所述导向筒和驱动装置安装在内阀体中；
所述直线导轨安装在阀体中，所述阀芯由水平设置的直线导轨支撑，阀芯与直线导轨滑动配合；所述导向杆水平设置，阀座上同轴安装有轴承，导向杆的一端伸进导向筒中，导向杆的另一端与轴承滑动连接，所述阀芯与导向杆固接，所述阀芯与阀座间有密封结构，阀芯与内阀体间有密封结构；所述驱动装置的活塞杆与导向筒同轴，所述活塞杆的自由端装在或者不装在导向筒中，所述弹簧设于导向筒中并套装在导向杆上。
进一步的，所述夹紧装置与导向筒固接。
进一步的，所述夹紧装置为压电晶体材料。
进一步的，阀芯与内阀体间的密封结构为端面密封结构。
其中，阀芯与内阀体间的密封结构包括设于阀芯前端的密封圈和设于内阀体上的密封面。
进一步的，阀体包括前阀体、中阀体和后阀体，所述中阀体的两端分别与前阀体和后阀体连接，所述前阀体和中阀体为内外双层阀体结构，所述前阀体的内层和中阀体的内层构成内阀体，所述前阀体的外层、中阀体的外层和后阀体构成外阀体，所述整流罩安装在前阀体前端的端部，所述阀座安装在后阀体上。
其中，所述驱动装置包括气缸或者油缸。
进一步的，直线导轨包括水平设置的支撑杆，所述支撑杆一端安装在内阀体上，支撑杆另一端安装在阀座上，所述支撑杆周向间隔设有至少两根；所述阀芯上设有与支撑杆适配的轴套。
优选地，轴套为耐磨轴套。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明采用轴流式直通结构，减小快开式流场变化影响，增加阀门启闭稳定性；将阀门开启和关闭过程分解，关闭由常规机构完成，开启由特殊结构完成，能够毫秒级地开启；而且，传动装置在阀门开启过程中不动作，解决了传动装置的缓冲问题和活塞环周向密封圈的摩擦问题；
2.运动密封部件阀芯的与阀体间的密封采用端面密封，不采用周向密封，避免密封材料在快速开启过程中的周向摩擦损坏。
附图说明
图1是本发明关闭时的结构示意图；
图2是本发明开启时的结构示意图；
图中：1-轴承、2-导向杆、3-直线导轨、4-阀座、5-阀芯、6-轴套、7-后阀体、8-密封圈、9-中阀体、10-夹紧装置、11-弹簧、12-前阀体、13-整流罩、14-驱动装置、15-导向筒。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
如图1、2所示，本发明公开的大口径快速启闭阀，包括阀体、导向杆2、直线导轨3、阀座4、阀芯5、整流罩13、导向筒15、用于推动导向杆2向前移动的驱动装置14、用于推动导向杆2向后移动的弹簧11和用于抱紧导向杆2的夹紧装置10，阀体包括内阀体和外阀体，内阀体与外阀体间形成介质流道，整流罩13安装在内阀体前端的端部，阀座4安装在外阀体上，阀座4位于外阀体的后端；导向筒15和驱动装置14安装在内阀体中。
直线导轨3安装在阀体中，阀芯5由水平设置的直线导轨3支撑，阀芯5与直线导轨3滑动配合；导向杆2水平设置，阀座4上同轴安装有轴承1，导向杆2的一端伸进导向筒15中，导向杆2穿过阀芯5中间的孔并与阀芯5连接为一整体，导向杆2的另一端与轴承1滑动连接。阀芯5与阀座4间有密封结构，阀芯5与内阀体间有密封结构；驱动装置14的活塞杆与导向筒15同轴，在装配时，活塞杆的自由端可以装在导向筒15中，也可以不装在导向筒15中。弹簧11设于导向筒15中并套装在导向杆2上。
夹紧装置10与导向筒15固接。夹紧装置在阀门需要开启时需要瞬间松开运动部件，常规的夹紧装置很难满足，本方案夹紧装置采用压电晶体材料。夹紧装置10为压电晶体材料。本发明利用压电晶体的逆压电效应，通电时压电晶体材料产生变形将阀门运动件夹紧，失电后变形消失，松开阀门运动部件，在弹簧的作用下阀门快速开启。
阀芯5与内阀体间的密封结构为端面密封结构。其中，阀芯5与内阀体间的密封结构包括设于阀芯5前端的密封圈8和设于内阀体上的密封面。
阀体包括前阀体12、中阀体9和后阀体7，中阀体9的两端分别与前阀体12和后阀体7连接，前阀体12和中阀体9为内外双层阀体结构，前阀体12的内层和中阀体9的内层构成内阀体，前阀体12的外层、中阀体9的外层和后阀体7构成外阀体，整流罩13安装在前阀体12前端的端部，阀座4安装在后阀体7上。
其中，驱动装置14包括气缸或者油缸。直线导轨3包括水平设置的支撑杆，支撑杆一端安装在中阀体9的内层上，支撑杆另一端安装在阀座4上，支撑杆周向间隔设有至少两根；阀芯5上设有与支撑杆适配的轴套6，支撑杆穿过轴套，轴套6为耐磨轴套。
本发明的工作原理：以驱动装置14采用气缸为例。
(1)、阀门关闭
如图1所示，气缸进气，活塞杆伸出，经过一段空行程后，推动导向杆2向左移动，导向杆2向左运动带动阀芯5向左移动，同时弹簧11逐渐压缩，弹簧11压缩后储备的弹力为阀门开启时提供动力。当阀芯5与阀座4接触后，气缸继续施力，阀芯5后端与阀座4密封，前端的密封圈8与中阀体9内层上的密封面密封，介质气流被截断，安装于管道上的压力传感器反馈信号给夹紧装置，此时夹紧装置10抱紧导向杆2，气缸的活塞杆缩回，阀门完成整个关闭动作，为全关状态。
(2)、阀门开启
如图2所示，系统发出阀门开启信号给夹紧装置10，夹紧装置10接收到信号后松开导向杆2，导向杆2在弹簧11的弹力作用下向右运动，导向杆2带动阀芯5迅速向右运动，阀芯5密封面迅速脱离阀座4密封面，介质开始流动，阀门快速打开，阀门打开后介质经过前阀体12、整流罩13、中阀体9、后阀体7形成的流道流出。
本发明采用轴流式直通结构，减小快开式流场变化影响，增加阀门启闭稳定性；将阀门开启和关闭过程分解，关闭由常规机构完成，开启由特殊结构完成，能够毫秒级地开启；而且，传动装置在阀门开启过程中不动作，解决了传动装置的缓冲问题和活塞环周向密封圈的摩擦问题。
当然，本发明还可有其它多种实施方式，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。