一种航天耐高温截止阀

技术领域

本发明涉及阀门结构技术领域，尤其是涉及一种航天耐高温截止阀。

背景技术

截止阀是依靠阀杆压力，通过阀塞将过流通道进行封堵的一种阀门，属于强制密封式阀门，截止阀在航天中应用也比较广泛。航天设备中有非常多的高温流通介质，高温流通介质对截止阀的密封性能要求比较高，高温的流通介质会影响截止阀内部以及截止阀与管道连接处的密封性。

现有的截止阀与管道的连接一般采用螺纹或焊接的方式进行连接，单纯的螺纹连接使得截止阀与管道连接的稳定性较差，影响密封性。焊接连接处由于焊缝属于功能薄弱区，容易因为裂纹的产生影响密封性。另外，现有的截止阀内部的阀塞一般采用紫铜，紫铜具有较好的导热性，从而提高整个阀体的受热均匀性和散热，但是紫铜与阀体之间硬接触，长期使用后由于磨损会影响阀体的密封效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种航天耐高温截止阀，保证截止阀在高温条件下的密封效果，并且提高阀体的散热效果。

为实现上述目的，本发明提供了一种航天耐高温截止阀，包括阀体，阀体的一侧设置有进液口，进液口通过连接结构与进液管连接；阀体的另一侧设置有出液口，进液口与出液口通过连通孔连通，出液口的内部设置有将连通孔进行封闭的阀塞，连通孔靠近出液口的一端设置有与阀塞适配的密封结构；阀塞设置在阀杆的底端，阀体上设置有使阀杆插入出液口的滑孔，阀杆与滑孔密封滑动连接；阀体的上方设置有阀盖，阀盖上设置有带动阀塞升降的升降机构；阀杆上设置有促进阀杆散热的散热结构；

所述密封结构包括环形的第一气腔、第二气腔和第三气腔，连通孔为靠近出液口一端直径大、靠近进液口一端直径小的阶梯孔结构，第二气腔固定在阶梯面上，第一气腔位于第二气腔的上方并固定在连通孔的侧壁上，第三气腔位于第二气腔的下方并固定在连通孔的侧壁上，第一气腔与第二气腔之间通过第一连接孔连通，第二气腔与第三气腔之间通过第二连接孔连通；阀塞上设置有使第一气腔嵌入的第一密封环，使第三气腔嵌入的第二密封环。

优选的，所述第一气腔、第二气腔、第三气腔均为弹性气腔，连通孔的顶端设置有密封垫，阀塞的顶端设置有限位板，密封垫的中部设置有使阀塞穿过的通孔，通孔的孔径小于限位板的直径。

优选的，所述限位板的上方设置有连接座，阀杆通过连接座和限位板与阀塞连接；滑孔的底部设置有与连接座相适配的密封槽。

优选的，所述阀杆包括上柱体和下柱体，上柱体的直径大于下柱体的直径，上柱体与下柱体之间通过锥形的连接段连接；滑孔为上端孔径大、下端孔径小的阶梯孔型结构，滑孔的上端与下端之间设置有与连接段相适配的圆台形孔，滑孔的内部设置有将滑孔与阀杆进行密封的密封套。

优选的，所述升降机构包括电机，电机设置在滑板上，滑板的两端与阀盖上表面设置的支撑杆滑动连接，电机的输出轴与阀杆连接，阀盖上设置有使阀杆穿过并与阀杆外表面设置的外螺纹相适配的螺纹孔。

优选的，所述散热结构包括散热套筒，散热套筒套设在阀杆上部，散热套筒的下方设置有进气管，进气管套设在阀杆的外部，进气管的内部设置有进气腔，进气腔通过第一气孔与阀杆、阀塞内部连通的空腔连接，进气腔通过进气口与外置的制冷装置连接；空腔通过阀杆侧壁上设置的第二气孔与散热套筒连接，散热套筒上设置有排气孔。

优选的，所述散热套筒内部设置有若干个换热腔，换热腔与阀杆接触，散热套筒的外表面上设置有若干个散热片；散热套筒的上部设置有排气腔，排气腔通过第四气孔与换热腔连通，排气腔上设置有排气孔；散热套筒的下部设置有均流腔，均流腔通过第三气孔与换热腔连通，均流腔通过第二气孔与空腔连通。

优选的，所述连接结构包括固定套，固定套套设在进液管的外部并与进液管转动连接，进液管上设置有限制固定套的限位环，进液口的外部设置有固定环，固定套与固定环螺纹连接；进液管与进液口之间设置有密封组件。

优选的，所述密封组件包括第一密封圈和第二密封圈，第一密封圈设置在进液管上，进液口的端头设置有环形的拨片，拨片与进液口的外侧面之间设置有环形的凹槽，第二密封圈设置在拨片的外表面上；第一密封圈、第二密封圈、进液口外侧面、进液管内侧面之间形成密封腔，密封腔内填充有惰性气体，进液管侧壁上设置有将密封腔充气口进行封堵的封堵塞。

优选的，所述封堵塞包括塞体，塞体与充气孔密封连接，塞体的中心设置有安装销柱的安装孔，安装孔与销柱螺纹连接，安装孔与销柱之间设置有密封圈，销柱的顶端设置有施力座，塞体的下部设置有若干个安装槽，安装槽内滑动设置有挡块，安装槽的底部设置有使挡块端头的传动杆插入安装孔的通孔，传动杆与销柱底部的锥面接触，安装槽与挡块之间设置有弹簧。

本发明所述的一种航天耐高温截止阀的优点和积极效果是：

1、将连通孔设置成阶梯孔，并且阶梯孔处设置连通的第一气腔、第二气腔和第三气腔，在阀塞挤压第二气腔时，使得第一气腔、第三气腔紧密的包裹在第一密封环和第二密封环内，实现阀塞与连通孔之间紧密的密封连接。

2、在阀杆上设置锥面，通过锥面与滑孔内的锥面挤压配合，从而提高了阀杆与滑孔之间的密封效果。

3、在阀杆和阀塞的内部设置连通的空腔，并通过进气口和排气孔与制冷装置连接，提高对阀杆和阀塞的保护。散热套筒上散热片提高了阀杆的散热效果。

4、进液管与进液口之间通过固定套锁紧固定，并在进液管与进液口之间设置第一密封圈、第二密封圈，第一密封圈、第二密封圈之间设置惰性气体密封腔，提高了进液管与进液口之间的密封效果。进液口上设置的拨片有利于提高进液管与进液口之间的密封效果。

5、封堵塞上设置有挡块，提高了封堵塞在进液管上封堵的稳定性。通过销柱带动挡块滑动，便于封堵塞的安装和拆卸。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明一种航天耐高温截止阀实施例的结构示意图；

图2为附图1中A放大图；

图3为本发明一种航天耐高温截止阀实施例的阀杆结构示意图；

图4为本发明一种航天耐高温截止阀实施例的散热结构示意图；

图5为本发明一种航天耐高温截止阀实施例的散热套筒横截面结构示意图；

图6为本发明一种航天耐高温截止阀实施例的进液口连接结构示意图；

图7为附图6中B放大图；

图8为本发明一种航天耐高温截止阀实施例的结构进液口横截面示意图；

图9为本发明一种航天耐高温截止阀实施例的封堵塞结构示意图。

附图标记

1、阀体；2、进液口；3、出液口；4、连通孔；5、进液管；6、固定套；7、阀杆；8、阀塞；9、密封槽；10、密封套；11、阀盖；12、支撑杆；13、滑板；14、电机；15、散热套筒；16、进气管；17、散热片；18、限位板；19、连接座；20、第一密封环；21、第二密封环；22、密封垫；23、第一气腔；24、第二气腔；25、第三气腔；26、第一连接孔；27、第二连接孔；28、上柱体；29、下柱体；30、连接段；31、进气腔；32、均流腔；33、排气腔；34、换热腔；35、进气口；36、第一气孔；37、第二气孔；38、第三气孔；39、第四气孔；40、第一密封圈；41、第二密封圈；42、密封腔；43、封堵塞；44、限位环；45、固定环；46、拨片；47、凹槽；48、塞体；49、充气孔；50、销柱；51、施力座；52、安装槽；53、挡块；54、传动杆；55、弹簧；56、排气孔。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

实施例

如图1-9所示，一种航天耐高温截止阀，包括阀体1，阀体1的一侧设置有进液口2，进液口2通过连接结构与进液管5连接。阀体1的另一侧设置有出液口3，进液口2与出液口3通过连通孔4连通。连通孔4竖向设置。出液口3的内部设置有将连通孔4进行封闭的阀塞8，连通孔4靠近出液口3的一端设置有与阀塞8适配的密封结构。阀塞8与密封结构配合，实现对连通孔4的封闭。阀塞8固定设置在阀杆7的底端。阀体1上设置有使阀杆7插入出液口3的滑孔，阀杆7与滑孔密封滑动连接。阀体1的上方设置有阀盖11，阀盖11与阀体1通过螺栓固定连接。阀盖11上设置有带动阀塞8升降的升降机构，升降机构通过阀杆7带动阀塞8升降，从而使阀塞8与密封结构接触或分离，实现对连通孔4的封闭或开启，进而实现流体的流通或截断。阀杆7上设置有促进阀杆7散热的散热结构，散热结构用于加快阀塞8和阀杆7的散热，减小高温流体对阀塞8和阀杆7的影响，有利于延长阀塞8和阀杆7的使用使命，保证阀体1的密封性。

密封结构包括环形的第一气腔23、第二气腔24和第三气腔25，第一气腔23、第二气腔24和第三气腔25为一体的结构。连通孔4为靠近出液口3一端直径大、靠近进液口2一端直径小的阶梯孔结构。第二气腔24固定在阶梯面上，第一气腔23位于第二气腔24的上方并固定在连通孔4的侧壁上，第三气腔25位于第二气腔24的下方并固定在连通孔4的侧壁上。第一气腔23、第二气腔24、第三气腔25均为弹性气腔，即第一气腔23、第二气腔24和第三气腔25均采用弹性耐热橡胶制成，能够随着内部气压的大小发生体积的变化。第一气腔23与第二气腔24之间通过第一连接孔26连通，第二气腔24与第三气腔25之间通过第二连接孔27连通。

阀塞8为与连通孔4相适配的阶梯型的铜塞，具有较好的导热效果。阀塞8上设置有使第一气腔23嵌入的第一密封环20，使第三气腔25嵌入的第二密封环21。阀杆7带动阀塞8向下移动，阀塞8插入到连通孔4内，阀塞8的阶梯面挤压第二气腔24，第二气腔24内的气体分别通过第一连接孔26、第二连接孔27进入到第一气腔23、第三气腔25内，第一气腔23、第三气腔25内的气压增大，发生膨胀，第一气腔23、第三气腔25紧密的嵌入在第一密封环20、第二密封环21内，实现连通孔4与阀塞8之间的稳定密封。由于第一气腔23、第三气腔25均为弹性的柔性结构，即便是阀体1发生振动时，依然具有较好的密封作用，提高了阀体1的密封效果。

连通孔4的顶端固定设置有密封垫22，密封垫22的中部设置有使阀塞8穿过的通孔。阀塞8的顶端固定设置有限位板18，通孔的孔径小于限位板18的直径。阀塞8插入到连通孔4内时，限位板18对阀塞8具有限位的作用，同时限位板18抵压在密封垫22上，对连通孔4进行进一步的密封，提高密封效果。密封垫22选用石墨垫，具有较好的耐热性能。

限位板18的上方固定设置有连接座19，阀杆7通过连接座19和限位板18与阀塞8连接。滑孔的底部设置有与连接座19相适配的密封槽9，密封槽9内设置石墨的密封圈，连接座19插入到密封槽9内，实现连接座19与密封槽9之间的密封，保证阀塞8与滑孔之间的密封效果。

阀杆7为铜杆，具有较好的散热效果。阀杆7包括同轴的上柱体28和下柱体29，上柱体28的直径大于下柱体29的直径，上柱体28与下柱体29之间通过锥形的连接段30连接。上柱体28、下柱体29、连接段30为一体结构。滑孔为上端孔径大、下端孔径小的阶梯孔型结构，滑孔的上端与下端之间设置有与连接段30相适配的圆台形孔，滑孔的内部设置有将滑孔与阀杆7进行密封的密封套10。在阀杆7上设置锥形的连接段30，使得阀杆7在下降的过程中，连接段30与滑孔的圆台形孔接触，提高阀杆7与滑孔之间的密封效果。

升降机构包括电机14，电机14固定设置在滑板13上。滑板13的两端与阀盖11上表面设置的支撑杆12滑动连接。支撑杆12的底端与阀盖11固定连接，支撑杆12相对的侧面上设置有导槽，滑板13的两端设置有与导槽相适配的导块，导块插设在导槽内并与导槽滑动连接。导槽和导块对滑板13的上下滑动具有导向的作用。电机14的输出轴与阀杆7固定连接。阀盖11上设置有使阀杆7穿过的螺纹孔，螺纹孔与阀杆7外表面设置的外螺纹相适配。外螺纹仅设置在阀杆7上部与螺纹孔啮合的一段上。

电机14带动阀杆7转动，阀杆7的外螺纹与阀盖11的螺纹孔啮合，从而使得阀杆7旋转着向下滑动，电机14带动滑板13同步的向下滑动，阀杆7带动阀塞8向下移动，阀塞8插设在连通孔4内，实现对阀体1内流体的截断。电机14反转，阀杆7带动阀塞8旋转向上移动，阀塞8从连通孔4内拔出，实现阀体1内流体的流通。

散热结构包括散热套筒15，散热套筒15焊接固定套设在阀杆7上部。散热套筒15为铜材质，具有较好的散热效果。散热套筒15的下方设置有进气管16，进气管16焊接固定套设在阀杆7的外部。进气管16的内部设置有进气腔31，进气腔31通过阀杆7侧壁上设置的第一气孔36与阀杆7、阀塞8内部连通的空腔连接。进气腔31通过进气口35与外置的制冷装置连接。制冷装置根据需要选用现有的气体制冷装置。

散热套筒15内部设置有若干个换热腔34，本实施例换热腔34为六个，六个换热腔34均匀的呈圆周阵列的分布在阀杆7的外部。换热腔34与阀杆7接触。散热套筒15的外表面上设置有若干个环形的散热片17，用于提高散热套筒15的换热效果。散热套筒15的上部设置有排气腔33，排气腔33通过第四气孔39与换热腔34连通。排气腔33上设置有排气孔56，排气孔56与外置的制冷装置连接，用于实现冷却气体的循环。散热套筒15的下部设置有均流腔32，均流腔32通过第三气孔38与换热腔34连通，第三气孔38与换热腔34一一对应。均流腔32通过第二气孔37与空腔连通，第二气孔37位于第一气孔36的上方。

制冷装置将低温的冷却气体通过进气口35进入进气腔31内，进气腔31内冷却气体通过第一气孔36进入空腔内，冷却气体比较重，向下运动，从而与阀杆7的下部、阀塞8进行换热，从而降低阀塞8和阀杆7的温度，对阀塞8和阀杆7进行保护。换热后的热气体较轻，向上运动，热气体通过第二气孔37进入均流腔32内，然后通过第三气孔38进入换热腔34内，在换热腔34内与阀杆7进行进一步的换热，并且部分热量通过散热片17散失，最后通过第四气孔39进入排气腔33内，通过排气孔56排出，送入制冷装置内进行制冷，进行下一个循环。制冷装置的设置提高了阀杆7和阀塞8散热效果，对阀杆7和阀塞8进行防护，也有利于提高阀杆7、阀塞8与阀体1之间的密封效果。

连接结构包括固定套6，固定套6套设在进液管5的外部并与进液管5转动连接，即固定套6的一端设置有使进液管5穿过的通孔，通孔的孔径略大于进液管5的外径，使得固定套6可以在进液管5的外部转动和滑动。进液管5上固定设置有限制固定套6的限位环44，限位环44的外径大于固定套6通孔的孔径，限位环44对固定套6的位置进行限定。进液口2的外部固定设置有固定环45，固定套6与固定环45螺纹连接。

首先将进液管5与进液口2插接，进液管5的一端抵靠在固定环45上，旋转固定套6，固定套6与固定环45通过螺纹连接，直到固定套6的一端抵靠在限位环44上，实现进液管5与进液口2之间的锁紧连接。

进液管5与进液口2之间设置有密封组件。密封组件包括第一密封圈40和第二密封圈41，第一密封圈40设置在进液管5上。进液口2的端头设置有环形的拨片46，拨片46与进液口2的外侧面之间设置有环形的凹槽47，第二密封圈41设置在拨片46的外表面上。拨片46与进液口2为一体的结构，凹槽47的开口迎着介质流动的方向。介质流动时，高压的介质进入到凹槽47内，对凹槽47施加向外的推力，从而使得拨片46具有向外挤压的趋势，从而使得第二密封圈41更加紧密的贴合在进液管5的内壁上，提高了进液管5与进液口2之间的密封效果。第一密封圈40、第二密封圈41均为耐热的石墨圈。

第一密封圈40、第二密封圈41、进液口2外侧面、进液管5内侧面之间形成密封腔42，密封腔42内填充有惰性气体。惰性气体对第一密封圈40、第二密封圈41具有一定的向外的压力，从而使得第二密封圈41外部的介质更不容易的通过第二密封圈41进入到密封腔42内，提高了进液管5与进液口2之间的密封效果。

进液管5侧壁上设置有将密封腔42充气口进行封堵的封堵塞43。封堵塞43包括塞体48，塞体48为橡胶材质，塞体48的直径略大于充气孔49的孔径，使得塞体48与充气孔49密封连接。塞体48的中心设置有安装销柱50的安装孔，安装孔与销柱50螺纹连接。安装孔内设置有密封圈，保证销柱50与安装孔之间的密封性。销柱50的顶端设置有施力座51，塞体48的顶部设置有使施力座51插入的槽。塞体48的下部设置有若干个安装槽52，安装槽52内滑动设置有挡块53。安装槽52的底部设置有使挡块53端头的传动杆54插入安装孔的通孔。安装槽52与挡块53之间设置有弹簧55，弹簧55套设在传动杆54上。弹簧55的两端分别与安装槽52、挡块53固定连接。在弹簧55弹力作用下，传动杆54与销柱50底部的锥面接触。

通过施力座51带动销柱50转动，销柱50在安装孔内旋入，销柱50带动底部的锥面同步的向下移动，锥面推动传动杆54向外滑动，弹簧55拉长，挡块53在传动杆54的作用下向外移动，抵靠在进液管5的内壁上，实现对塞体48的固定，提高了塞体48安装的稳定性。销柱50向外旋出时，传动杆54在弹簧55的作用下向内滑动，挡块53收入安装槽52内，即可将塞体48从充气孔49内取出。

因此，本发明采用上述航天耐高温截止阀，保证了截止阀在高温条件下的密封效果，提高阀体的散热效果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。