[發明專利]一種液體火箭發動機液氧截止閥

在審

• 申請號: 202010025415.X
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN113123900A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 星河動力（北京）空間科技有限公司;北京星河動力裝備科技有限公司
• 主分類號: F02K9/58
• 分類號: F02K9/58;F02K9/54
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種液體火箭發動機液氧截止閥，由氣缸、活塞、閥體、彈簧、閥芯、閥座和單向閥組成；其中單向閥位于截止閥頂部，閥體由球殼、內部圓筒、圓柱導向孔經過一體化加工形成；氣缸中設置有活塞，活塞將氣缸內腔分割為上密閉腔和下密閉腔，上密閉腔與單向閥連通，下密閉腔與閥體的控制氣口連通；活塞通過螺紋與閥芯固定連接；閥芯的圓柱桿從圓柱導向孔穿過，在閥芯的上端面和閥體上方內壁之間設置有彈簧，依靠彈簧的作用力使得閥芯下端面與閥座緊密貼合并實現密封；閥座通過法蘭結構與閥體下端面連接并密封。本發明技術方案具有自動關閉功能，使得超低溫、大口徑截止閥的密封更為有效可靠。

技術領域

本發明涉及一種液體火箭發動機液氧截止閥，屬于航空航天、液體火箭技術領域，用于控制液體火箭發動機高壓超低溫管路通斷。

背景技術

液體火箭發動機作為運載火箭的動力裝置，是火箭起飛的核心組成部分。而液氧截止閥作為液體火箭發動機啟動、關機的控制元件，是實現發動機可靠工作必不可少的組成部分。液體火箭發動機工作過程中，需要將液氧等超低溫（20K~90K）介質增壓到10MPa甚至20MPa，截止閥作為系統管路中控制介質流通狀態的閥門，其密封性和可靠性顯得極其重要，并且由于系統的復雜性，對閥門能夠實現機械自動動作是提高系統可靠性的關鍵；

目前的小口徑截止閥多采用閥芯與閥芯固定連接，通過手動、電動或者氣動執行器，通過閥芯與閥芯連接，操作或控制執行器帶動閥芯和閥芯上下運動，實現閥門的打開和關閉，結構相對復雜，需要開和關兩種指令，實現閥門開關；該結構使得閥芯的運動均需要通過執行器動作，控制閥芯運動。

發明內容

本發明的技術解決問題是：利用彈簧蓄能，實現閥門根據工況需要自動關閉，并且解決在外界復雜環境下，排氣口與外部環境連通，在低溫下影響閥門正常工作，導致閥門可靠性降低的問題；

本發明的技術解決方案為：一種液體火箭發動機高壓液氧截止閥，由氣缸（1）、活塞（2）、閥體（3）、彈簧（4）、閥芯（5）、閥座（6）單向閥（7）組成；其中單向閥（7）位于截止閥頂部，設置在氣缸（1）上部圓柱孔內，氣缸（1）通過法蘭與閥體（3）連接并保證連接面密封；閥體（3）由球殼、內部圓筒（3-2）、圓柱導向孔（3-1）組成，在球殼上方開設有控制氣口，球殼、內部圓筒（3-2）、圓柱導向孔（3-1）經過一體化加工而成；氣缸（1）中設置有活塞（2），活塞（2）將氣缸內腔分割為上密閉腔（21）和下密閉腔（22），上密閉腔（21）與單向閥（7）連通，下密閉腔（22）與閥體（3）的控制氣口連通；活塞（2）通過螺紋與閥芯（5）上的圓柱桿固定連接；閥芯（5）圓柱桿從導向孔（3-1）穿過，且與導向孔（3-1）為間隙配合；閥芯（5）下端設計有圓形結構用于密封，在閥芯（5）的上端面和閥體（3）上方內壁之間設置有彈簧（4），依靠彈簧（4）的作用力使得閥芯（5）下端面與閥座（6）緊密貼合并實現密封；閥座（6）通過法蘭結構與閥體（3）下端面連接并密封；

所述的單向閥（7）由單向閥芯（7-1）、卡圈（7-2）、濾網（7-3）和單向閥彈簧（7-4）組成；單向閥芯（7-1）依靠單向閥彈簧（7-4）作用力與氣缸（1）的圓柱孔壓緊，單向閥彈簧（7-4）另一端設置于濾網（7-3）上，濾網依靠卡圈（7-2）實現位置固定；

所述的單向閥（7）與氣缸（1）還可進行一體設計，能夠防止環境濕空氣進入活塞（2）上部空腔，并且采用濾網（13）作為彈簧座使用，使其同時具備防塵作用，有效阻止了外部惡劣環境對低溫截止閥動作氣缸的影響，使其具備了防塵防水功能；

本發明與現有技術相比的優點在于：本發明將閥芯與閥芯采用活動連接，有效解決了低溫下閥芯與閥座配合偏斜問題，提高了低溫高壓截止閥的密封可靠性。并且將濾網作為彈簧座使用，有效防止了單向閥泄放孔外露，使得實現單向排氣的基礎上，即使在外部環境惡劣的條件下，塵土等有害介質也不能進入單向閥內部；

利用系統介質壓力作用于閥芯的力，實現閥芯位置的保持以及關閉，并且當系統工況變化至關機設計點時，閥門能夠在彈簧作用下實現自動關閉。能夠簡化對閥門控制系統，降低系統復雜性，提高系統可靠性；