气动截止阀的制作方法

1.本实用新型涉及阀体技术领域，尤其涉及一种气动截止阀。


背景技术：

2.在火箭发动机的地面测试管路上，使用一种气动截止阀门，用于控制液氧或液氮管路的开关，使用温度可低至75k，使用压力可以达到15mpa。低温气动截止阀的技术要点是气动执行机构耐受低温，现有技术的低温气动截止阀采用超长的阀杆，使上面的气动执行机构远离阀体，不受介质的低温影响，但过长的阀杆会导致成本和重量增加的问题。为避免该问题产生，即将气动执行机构安装在阀体内，在超低温下工作，气动活塞上安装弹性蓄能密封圈，但弹性蓄能密封圈成本较高，而且在超低温下会有泄露，同时超低温下，控制气会在气动执行机构内不断液化成液氮，造成气动机构动作不灵敏。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种气动截止阀，用以解决现有技术中气动截止阀的弹性蓄能密封圈，成本较高，而且在超低温下会有泄露，在超低温影响下控制气会在气动执行机构内不断液化成液氮，造成气动机构动作不灵敏的缺陷，实现在超低温下快速灵活的开启和关闭，可靠性提高，使整体结构重量和体积都减小，无需更多弹性蓄能密封圈，极大降低了装置所需成本的效果。
4.本实用新型提供一种气动截止阀，包括主阀和气动执行机构，所述主阀包括阀体组件、阀杆、弹簧、第一活塞和阀芯组件，所述气动执行机构包括壳体和第二活塞，所述阀体组件构造有第一通孔、第二通孔和第三通孔，所述第一通孔与所述第二通孔通过所述第三通孔连通，所述阀杆由所述第二通孔穿过所述第三通孔插入所述第一通孔，所述阀杆位于所述第一通孔内的端部设有所述阀芯组件，所述阀杆为与所述第二通孔外的端部设有所述第一活塞，所述弹簧设置于所述第二通孔内并套设于所述阀杆外侧，且所述弹簧的第一端与所述阀体组件抵接，另一端与所述第一活塞抵接；所述壳体内构造有空腔，所述第二活塞的一端位于所述空腔内，另一端穿出所述壳体与所述第一活塞连接。
5.根据本实用新型提供的一种气动截止阀，所述壳体包括壳主体和盖板，所述盖板盖设于所述壳主体上，并与所述壳主体围设出所述空腔，所述盖板上设有开口，所述第二活塞穿过所述开口与所述第一活塞连接，所述盖板与所述阀体组件通过支撑杆连接，所述支撑杆上设有翅片。
6.根据本实用新型提供的一种气动截止阀，所述支撑杆与所述盖板的连接处设有隔热垫片。
7.根据本实用新型提供的一种气动截止阀，所述盖板与所述第二活塞之间设有第一密封圈，所述盖板与所述壳主体之间设有第二密封圈，所述第二活塞与所述壳主体之间设有第三密封圈。
8.根据本实用新型提供的一种气动截止阀，所述阀体组件包括第一阀体和第二阀
体，所述第一通孔与所述第三通孔均设置于所述第一阀体内，所述第一阀体上还设有所述第二通孔设置于所述第二阀体内，所述第一阀体上与所述第一通孔同轴相对的位置设置连接孔，所述第二阀体设置于所述连接孔处，所述连接孔的孔径与所述第一通孔与所述第三通孔交汇处的孔径相等。
9.根据本实用新型提供的一种气动截止阀，所述第一活塞的边缘构造有沿所述阀杆的轴向延伸的凸缘，所述凸缘围设于所述第二阀体的外侧，所述凸缘的内壁与所述第二阀体的外壁之间设有第四密封圈。
10.根据本实用新型提供的一种气动截止阀，所述盖板与所述第一阀体之间还设有防护罩，所述第一活塞位于所述防护罩内。
11.根据本实用新型提供的一种气动截止阀，所述阀芯组件包括阀芯和压盖，所述压盖套设于所述阀杆的外侧，所述阀芯构造有凹腔，所述压盖的外壁与所述凹腔的侧壁螺纹连接。
12.根据本实用新型提供的一种气动截止阀，所述阀芯的底壁与所述阀杆的端面之间具有第一间隙，所述压盖的内壁与所述阀杆的外壁之间具有第二间隙。
13.根据本实用新型提供的一种气动截止阀，所述第一活塞与所述第二活塞之间设有垫片。
14.本实用新型提供的气动截止阀，是应用于火箭发动机的测试系统的一种超低温气动截止阀，阀杆的一端与第一活塞连接，另一端与阀芯组件连接，阀体组件通过构造有第一通孔、第二通孔和第三通孔形成三个孔口，即第一通孔作为超低温介质出口，第二通孔作为阀杆的安装进口，第三通孔作为超低温介质入口，阀杆由第二通孔进入穿过第三通孔部分进入第一通孔，阀芯组件抵接第一通孔与第三通孔的交汇面，弹簧套设在阀杆上位于活塞与第一通孔和第三通孔交汇面之间位置的外侧，第二活塞一端在壳体内部的空腔中，另一端伸出壳体外部与第一活塞连接，控制气进入壳体后，推动第二活塞移动，从而使第二活塞推动第一活塞、阀杆和阀芯组件同步移动，弹簧同步压缩，阀芯组件离开第一通孔与第三通孔的交汇面并沿第一通孔的轴向移动，解除由第三通孔至第一通孔通路的封堵，使第三通孔与第一通孔连通，超低温介质由第三通孔流入主阀，并由第一通孔流出主阀，即气动截止阀打开；弹簧伸长恢复将第一活塞推动，第一活塞带动阀杆和阀芯组件同步移动，阀芯组件再次抵接第一通孔与第三通孔的交汇面，将第三通孔至第一通孔的通路封堵，即气动截止阀关闭。
15.气动执行机构与主阀分开独立设置，使气动执行机构中的控制气等介质不受主阀内流通的超低温介质影响，气体执行机构可在常温下工作，能够在超低温下(75k)快速灵活的开启和关闭气动截止阀，可靠性提高。同时主阀的阀杆与气体执行机构中的第二活塞各自独立，缩短了阀杆的长度，使整体结构重量和体积都减小，无需更多弹性蓄能密封圈，极大降低了装置所需成本。
16.除了上面所描述的本实用新型解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本实用新型的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
17.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。
18.图1是本实用新型提供的气动截止阀的结构示意图；
19.图2是本实用新型提供的气动截止阀的支撑杆的结构示意图。
20.附图标记：
21.100：主阀；110：阀体组件；120：阀杆；130：弹簧；140：第一活塞；150：阀芯组件；111：第一通孔；112：第二通孔；113：第三通孔；114：第一阀体；115：第二阀体；141：凸缘；151：阀芯；152：压盖；
22.200：气动执行机构；210：壳体；220：第二活塞；211：空腔；212：壳主体；213：盖板；214：进气口；
23.300：支撑杆；310：翅片；
24.400：隔热垫片；
25.510：第一密封圈；520：第二密封圈；530：第三密封圈；
26.600：第四密封圈；700：防护罩；800：垫片；900：螺母；
27.d1：第一间隙；d2：第二间隙。
具体实施方式
28.下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。
29.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，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实用新型实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“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，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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实用新型实施例中的具体含义。
31.在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
32.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
33.如图1所示，本实用新型实施例提供的气动截止阀，包括主阀100和气动执行机构200，主阀100包括阀体组件110、阀杆120、弹簧130、第一活塞140和阀芯组件150，气动执行机构200包括壳体210和第二活塞220，阀体组件110构造有第一通孔111、第二通孔112和第三通孔113，第一通孔111与第二通孔112通过第三通孔113连通，阀杆120由第二通孔112穿过第三通孔113插入第一通孔111，阀杆120位于第一通孔111内的端部设有阀芯组件150，阀杆120位于第二通孔112外的端部设有第一活塞140，弹簧130设置于第二通孔112内并套设于阀杆120外侧，且弹簧130的第一端与阀体组件110抵接，另一端与第一活塞140抵接；壳体210内构造有空腔211，第二活塞220的一端位于空腔211内，另一端穿出壳体210与第一活塞140连接。
34.本实用新型实施例的气动截止阀，是应用于火箭发动机的测试系统的一种超低温气动截止阀，阀杆120的一端与第一活塞140连接，另一端与阀芯组件150连接，阀体组件110通过构造有第一通孔111、第二通孔112和第三通孔113形成三个孔口，即第一通孔111作为超低温介质出口，第二通孔112作为阀杆120的安装进口，第三通孔113作为超低温介质入口，阀杆120由第二通孔112进入穿过第三通孔113部分进入第一通孔111，阀芯组件150抵接第一通孔111与第三通孔113的交汇面，弹簧130套设在阀杆120上位于活塞与第一通孔111和第三通孔113交汇面之间位置的外侧，第二活塞220一端在壳体210内部的空腔211中，另一端伸出壳体210外部与第一活塞140连接，控制气进入壳体210后，推动第二活塞220移动，从而使第二活塞220推动第一活塞140、阀杆120和阀芯组件150同步移动，弹簧130同步压缩，阀芯组件150离开第一通孔111与第三通孔113的交汇面并沿第一通孔111的轴向移动，解除由第三通孔113至第一通孔111通路的封堵，使第三通孔113与第一通孔111连通，超低温介质由第三通孔113流入主阀100，并由第一通孔111流出主阀100，即气动截止阀打开；弹簧130伸长恢复将第一活塞140推动，第一活塞140带动阀杆120和阀芯组件150同步移动，阀芯组件150再次抵接第一通孔111与第三通孔113的交汇面，将第三通孔113至第一通孔111的通路封堵，即气动截止阀关闭。
35.气动执行机构200与主阀100分开独立设置，使气动执行机构200中的控制气等介质不受主阀100内流通的超低温介质影响，气体执行机构可在常温下工作，能够在超低温下(75k)快速灵活的开启和关闭，可靠性提高。同时主阀100的阀杆120与气动执行机构200中的第二活塞220各自独立，缩短了阀杆120的长度，使整体结构重量和体积都减小，无需更多弹性蓄能密封圈，极大降低了装置所需成本。
36.本实用新型的气动截止阀的使用压力p，与第一活塞140的动密封直径d，弹簧130的弹力最大值f，第二活塞220的动密封直径d，气动压力p，需满足以下公式，
[0037][0038]
考虑到各密封圈的摩檫力因素，优选的气动截止阀的使用压力p为1.2以上。
[0039]
本实施例中，阀杆120与第一活塞140通过螺纹连接，阀体组件110、阀芯组件150、阀杆120和第一活塞140等均使用在低温下的零件，应采用低温性能优异的金属材质，如奥氏体不锈钢，高温合金gh4169等。
[0040]
如图2所示，根据本实用新型提供的一个实施例，壳体210包括壳主体212和盖板213，盖板213盖设于壳主体212上，并与壳主体212围设出空腔211，盖板213上设有开口，第二活塞220穿过开口与第一活塞140连接，盖板213与阀体组件110通过支撑杆300连接，支撑杆300上设有翅片310。本实施例中，壳主体212与盖板213围设构成气动执行机构200的壳体210，内部为空腔211，第二活塞220的一端在空腔211内移动，并将空腔211分割为进气腔和压缩腔，盖板213上设置开口，第二活塞220的另一端由开口伸出壳体210，壳主体212在进气腔的部分设置进气口214，控制气通过该进气口214进入进气腔，进气腔内压力增大从而推动第二活塞220移动。气动执行机构200和主阀100之间采用支撑杆300连接，通过螺母900来连接和固定盖板213和支撑杆300，同时为了保证气动执行机构200不受到主阀100内超低温介质的低温影响，在支撑杆300上设置有用于导热的翅片310。
[0041]
本实施例中，翅片310为在支撑杆300上加工出一系列凹槽形成，在其它实施例中，也可以将翅片310直接粘贴在支撑杆300上。支撑杆300是使用在低温下的零件，可采用低温性能优异的金属材质，如奥氏体不锈钢，高温合金gh4169等。
[0042]
根据本实用新型提供的一个实施例，支撑杆300与盖板213的连接处设有隔热垫片400。本实施例中，为了保证气动执行机构200不受到主阀100内超低温介质的低温影响，在盖板213与支撑杆300以及螺母900之间，设置有隔热垫片400，材质为耐低温的，导热系数低，强度高的塑料，如聚三氟氯乙烯，或者聚醚醚酮。
[0043]
根据本实用新型提供的一个实施例，盖板213与第二活塞220之间设有第一密封圈510，盖板213与壳主体212之间设有第二密封圈520，第二活塞220与壳主体212之间设有第三密封圈530。本实施例中，密封圈的设置有利于保证气动执行机构200的良好的气密性。
[0044]
根据本实用新型提供的一个实施例，阀体组件110包括第一阀体114和第二阀体115，第一通孔111与第三通孔113均设置于第一阀体114内，第一阀体114上还设有第二通孔112设置于第二阀体115内，第一阀体114上与第一通孔111同轴相对的位置设置连接孔，第二阀体115设置于连接孔处，连接孔的孔径与第一通孔111与第三通孔113交汇处的孔径相等。本实施例中，第二阀体115为筒状，其内侧为第二通孔112，第二阀体115安装在第一阀体114的连接孔处，从而形成与第一通孔111相对的形式与第三通孔113连通，由此第一通孔111与第二通孔112同轴设置，第三通孔113与第一通孔111和第二通孔112军垂直，形成阀体组件110内部的t型通孔。为了平衡第三通孔113作为超低温介质入口的压力对阀芯组件150的作用力，以及保证阀体组件110内部和对阀杆120作用力的平衡，第一阀体114和阀芯组件150接触的密封面直径与第一活塞140和第二阀体115之间的动密封直径相同。
[0045]
根据本实用新型提供的一个实施例，第一活塞140的边缘构造有沿阀杆120的轴向延伸的凸缘141，凸缘141围设于第二阀体115的外侧，凸缘141的内壁与第二阀体115的外壁
之间设有第四密封圈600。本实施例中，第一活塞140在其边缘设置凸缘141，从而形成筒状的第一活塞140，凸缘141围绕在第二阀体115的外侧设置，即第一活塞140与第二阀体115之间的动密封为第二阀体115的外径。第一活塞140和第二阀体115之间设置有适用于低温下的第四密封圈600，第四密封圈600为弹性蓄能密封圈，能够密封超低温介质，防止其在进入主阀100后向气动执行机构200所在方向外溢，提高主阀100的密封效果。
[0046]
根据本实用新型提供的一个实施例，盖板213与第一阀体114之间还设有防护罩700，第一活塞140位于防护罩700内。本实施例中，气动执行机构200与主阀100之间设置有防护罩700，将位于壳体210外部的第二活塞220，与位于阀体组件110外部的第一活塞140整体罩住，用以防止外部环境对气动截止阀零件的影响。防护罩700与盖板213之间仍需设置密封圈，保证密封防尘效果。本实施例中，防护罩700可为防尘罩，选用耐低温塑料即可，例如聚四氟乙烯。
[0047]
根据本实用新型提供的一个实施例，阀芯组件150包括阀芯151和压盖152，压盖152套设于阀杆120的外侧，阀芯151构造有凹腔，压盖152的外壁与凹腔的侧壁螺纹连接。本实施例中，阀芯组件150始终处于第一通孔111内，压盖152为筒状，套设在阀杆120的外侧，阀芯151上构造凹腔，套设在压盖152的外侧并与压盖152螺纹连接。第一阀体114中第一通孔111与第三通孔113的交汇面与阀芯151的端面抵接。
[0048]
根据本实用新型提供的一个实施例，阀芯151的底壁与阀杆120的端面之间具有第一间隙d1，压盖152的内壁与阀杆120的外壁之间具有第二间隙d2。本实施例中，为了保证阀芯151与阀杆120之间有一定的活动量，压盖152的中心通孔与阀杆120之间有一定的间隙，阀芯151的凹腔底部与阀杆120端面之间也有一定的间隙。
[0049]
根据本实用新型提供的一个实施例，第一活塞140与第二活塞220之间设有垫片800。本实施例中，为了隔绝第一活塞140和第二活塞220之间的热传递，第二活塞220和第一活塞140之间有设置有垫片800，垫片800也需选用耐低温的，导热系数低，强度高的塑料，例如聚三氟氯乙烯，或者是聚醚醚酮。
[0050]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。