一种液体火箭推进剂的输送控制部件

技术领域

本发明涉及火箭控制的技术领域，尤其涉及一种液体火箭推进剂的输送 控制部件，其用于快速切断液体火箭推进剂的输送管路，同时快速密封输送 管路，并且能够解决因箭体震动对其造成的扭曲破坏而发生工作失效的问题。

背景技术

液体火箭推进剂的输送控制部件是用于实现火箭的液体推进剂输送的装 置。如图1所示，液体火箭推进剂的输送控制部件包括插座和插头，插座包 括插座阀体1a、阀盖2、阀芯3、弹簧4、第一O形圈11、第二O形圈9、第 三O形圈10，插头包括插头阀体1b、阀盖2、阀芯3、弹簧4、第一O形圈 11、第二O形圈9。

在初始状态下，液体火箭推进剂的输送控制部件安装于火箭发动机三级、 四级舱段之间，随火箭上行。液体火箭推进剂的输送控制部件插座的法兰固 定于四级发动机上，插头的法兰固定于三级发动机上。液体火箭推进剂的输 送控制部件插头与插座安装时，插头的阀芯3的顶部和插座的阀芯3的顶部 接触受力，插头的弹簧4和插座的弹簧4均受压缩，使各自阀芯3外径与第 二O形圈9内径脱离，使液体火箭推进剂的输送控制部件管路连通，介质(液 体推进剂)可从插座左侧入口流入，从插头右侧出口流出，见图2。四级、 三级发动机管路分别对应连接液体火箭推进剂的输送控制部件入口和出口端， 从而实现液体推进剂的输送。阀芯3外径与第二O形圈9内径脱离后，第二 O形圈9处于自由无压缩状态。

如图3所示，液体火箭推进剂的输送控制部件插头与插座分离时，在弹 簧力和介质力的作用下，阀芯3外径必须挤入第二O形圈9内径，才能形成 密封。挤入过程，实际是O形圈发生变形的过程，不仅需要一定的时间，而 且如果因润滑及环境等因素处于不利时，经常会造成动作卡滞，使阀芯3不 能顺利挤入第二O形圈9直至复位，从而影响液体火箭推进剂的输送控制部 件的工作性能。

另外，液体火箭推进剂的输送控制部件在输送介质过程中，因插座和插 头各自法兰分别固定在四级、三级箭体上，而三、四级之间存在乱向震动， 会使液体火箭推进剂的输送控制部件的插座和插头，除产生轴向方向的偏移 外，还会发生径向偏移。由于目前的液体火箭推进剂的输送控制部件不存在 吸收径向偏移的功能，故液体火箭推进剂的输送控制部件极易受到破坏，从 而造成工作失效。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种液体火 箭推进剂的输送控制部件，其能够解决液体火箭推进剂的输送控制部件分离 时因插头、插座的阀芯挤入O形圈困难而发生动作卡滞不能密封的问题，从 连通到截断管路瞬间即可实现，并且能够允许插座和插头的轴向偏移和径向 偏移，减少箭体乱向震动时对输送控制部件的损坏，保证其正常工作。

本发明的技术方案是：这种液体火箭推进剂的输送控制部件，包括插座 和插头，插座包括阀盖(2)、弹簧(4)、第一O形圈(11)、第二O形圈 (9)、第三O形圈(10)，插头包括阀盖(2)、弹簧(4)、第一O形圈(11)、 第二O形圈(9)，

插座还包括改进插座阀体(8a)、改进插座阀芯(3a)、凸接头(5a)、 插座压盖(6a)，改进插座阀体(8a)具有第一前部(8a1)和第一 后部(8a2)，第一前部的内径小于第一后部的内径，改进插座阀芯 (3a)包括第一顶部(3a1)、第一中部(3a2)和第一筒部(3a3)， 第一筒部的外侧壁在改进插座阀体内运动且上方开孔，该孔与第一 后部相通，第一顶部、第一中部、第一筒部的外径依次递增，第一 中部和第一筒部在第一后部内，第一筒部的内侧壁安装弹簧(4)， 在弹簧作用下阀芯中部前端面贴合改进插座阀体，在第一前部的右 端面设有凸接头(5a)，通过插座压盖(6a)将凸接头(5a)的凸缘 固定在第一前部，阀芯的第一顶部穿过第一前部插入凸接头(5a) 的头部内；

插头还包括改进插头阀体(8b)、改进插头阀芯(3b)、凹接头(5b)、 插头压盖(6b)，改进插头阀体(8b)具有第二前部(8b1)和第二 后部(8b2)，第二前部的内径小于第二后部的内径，改进插头阀芯 (3b)包括第二顶部(3b1)、第二中部(3b2)和第二筒部(3b3)， 第二筒部的外侧壁在改进插头阀体内运动且上方开孔，该孔与第二 后部相通，第二顶部、第二中部、第二筒部的外径依次递增，第二 中部和第二筒部在第二后部内，第二筒部的内侧壁安装弹簧(4)， 在弹簧作用下阀芯中部前端面贴合改进插头阀体，在第二前部的左 端面设有凹接头(5b)，通过插头压盖(6b)将凹接头(5b)的凸缘 固定在第二前部，阀芯的第二顶部穿过第二前部并穿出凹接头(5b) 的头部；

插座插头在安装状态，凸接头的头部(5a1)插入凹接头的头部(5b1) 内，凸接头的头部(5a1)与插头的第二前部左端面的轴向距离小于 等于X1范围内，且凹接头的头部(5b1)与插头压盖(6b)的径向 距离小于等于X2范围内，两个阀芯的顶部接触受力，插头和插座的 弹簧压缩，插座的阀芯中部离开插座阀体，插头的阀芯中部离开插 头阀体，从而使管路连通；

插座插头在分离状态，在弹簧力和介质力的作用下，插座的阀芯中 部贴合插座阀体，插头的阀芯中部贴合插头阀体，从而使管路关闭。

本发明的插座插头在安装状态时，凸接头的头部插入凹接头的头部内， 凸接头的头部与插头的第二前部左端面的轴向距离小于等于X1范围内，且凹 接头的头部与插头压盖的径向距离小于等于X2范围内，两个阀芯的顶部接触 受力，插头和插座的弹簧压缩，插座的阀芯中部离开插座阀体，插头的阀芯 中部离开插头阀体，从而使管路连通；因此能够允许插座和插头的轴向偏移 X1和径向偏移X2，减少箭体乱向震动时对输送控制部件的损坏，保证其正常 工作。本发明的插座插头在分离状态，在弹簧力和介质力的作用下，插座的阀芯中部贴合插座阀体，插头的阀芯中部贴合插头阀体，从而使管路关闭； 因为是通过阀芯中部的端面与阀体密封或分离来实现，将阀芯密封面直接作 用到阀体的小圆弧密封面上，这样就能够避免分离时因插头、插座的阀芯挤 入O形圈困难而发生动作卡滞不能密封的问题，从连通到截断管路，瞬间即 可实现，并且安全可靠。

附图说明

图1是现有技术的液体火箭推进剂的输送控制部件的插座插头的示意图。

图2是现有技术的液体火箭推进剂的输送控制部件的插座插头安装状态 的示意图。

图3是现有技术的液体火箭推进剂的输送控制部件的插座插头分离状态 的示意图。

图4是根据本发明的液体火箭推进剂的输送控制部件的插座插头的示意 图。

图5是根据本发明的液体火箭推进剂的输送控制部件的插座插头安装状 态的示意图。

图6是根据本发明的液体火箭推进剂的输送控制部件的插座插头分离状 态的示意图。

图7是根据本发明的液体火箭推进剂的输送控制部件的阀芯结构示意图。

图8是根据本发明的液体火箭推进剂的输送控制部件的插座插头安装状 态的示意图，其示出了轴向偏移X1、径向偏移X2。

图9是根据本发明的液体火箭推进剂的输送控制部件的插座插头安装状 态的示意图，其示出了角度偏移。

具体实施方式

如图4-6、8-9所示，这种液体火箭推进剂的输送控制部件，包括插座和 插头，插座包括阀盖2、弹簧4、第一O形圈11、第二O形圈9、第三O形圈 10，插头包括阀盖2、弹簧4、第一O形圈11、第二O形圈9，

插座还包括改进插座阀体8a、改进插座阀芯3a、凸接头5a、插座压 盖6a，改进插座阀体8a具有第一前部8a1和第一后部8a2，第一前 部的内径小于第一后部的内径，改进插座阀芯3a包括第一顶部3a1、 第一中部3a2和第一筒部3a3，第一筒部的外侧壁在改进插座阀体内 运动且上方开孔，该孔与第一后部相通，第一顶部、第一中部、第 一筒部的外径依次递增，第一中部和第一筒部在第一后部内，第一 筒部的内侧壁安装弹簧4，在弹簧作用下阀芯中部前端面贴合改进插 座阀体，在第一前部的右端面设有凸接头5a，通过插座压盖6a将凸 接头5a的凸缘固定在第一前部，阀芯的第一顶部穿过第一前部插入 凸接头5a的头部内；

插头还包括改进插头阀体8b、改进插头阀芯3b、凹接头5b、插头压 盖6b，改进插头阀体8b具有第二前部8b1和第二后部8b2，第二前 部的内径小于第二后部的内径，改进插头阀芯3b包括第二顶部3b1、 第二中部3b2和第二筒部3b3，第二筒部的外侧壁在改进插头阀体内 运动且上方开孔，该孔与第二后部相通，第二顶部、第二中部、第 二筒部的外径依次递增，第二中部和第二筒部在第二后部内，第二 筒部的内侧壁安装弹簧4，在弹簧作用下阀芯中部前端面贴合改进插 头阀体，在第二前部的左端面设有凹接头5b，通过插头压盖6b将凹 接头5b的凸缘固定在第二前部，阀芯的第二顶部穿过第二前部并穿 出凹接头5b的头部；

插座插头在安装状态，凸接头的头部5a1插入凹接头的头部5b1内， 凸接头的头部5a1与插头的第二前部左端面的轴向距离小于等于X1 范围内，且凹接头的头部5b1与插头压盖6b的径向距离小于等于X2 范围内，两个阀芯的顶部接触受力，插头和插座的弹簧压缩，插座 的阀芯中部离开插座阀体，插头的阀芯中部离开插头阀体，从而使 管路连通；

插座插头在分离状态，在弹簧力和介质力的作用下，插座的阀芯中 部贴合插座阀体，插头的阀芯中部贴合插头阀体，从而使管路关闭。

本发明的插座插头在安装状态时，凸接头的头部插入凹接头的头部内， 凸接头的头部与插头的第二前部左端面的轴向距离小于等于X1范围内，且凹 接头的头部与插头压盖的径向距离小于等于X2范围内，两个阀芯的顶部接触 受力，插头和插座的弹簧压缩，插座的阀芯中部离开插座阀体，插头的阀芯 中部离开插头阀体，从而使管路连通；因此能够允许插座和插头的轴向偏移 X1和径向偏移X2，减少箭体乱向震动时对输送控制部件的损坏，保证其正常 工作。本发明的插座插头在分离状态，在弹簧力和介质力的作用下，插座的阀芯中部贴合插座阀体，插头的阀芯中部贴合插头阀体，从而使管路关闭； 因为是通过阀芯中部的端面与阀体密封或分离来实现，将阀芯密封面直接作 用到阀体的小圆弧密封面上，这样就能够避免分离时因插头、插座的阀芯挤 入O形圈困难而发生动作卡滞不能密封的问题，从连通到截断管路，瞬间即 可实现，并且安全可靠。

优选地，所述插座阀芯的第一顶部的右端面为平面，所述插头阀芯的第 二顶部的左端面为曲面。这样能够使第一顶部与第二顶部接触时接触面积更 小，相互磨损更少，延长使用寿命。

优选地，所述凸接头5a的凸缘向右翘起，所述第一前部8a1相应地向左 凹进来配合。使得液体火箭推进剂的输送控制部件在产生角度偏移时，插座 阀体和凸接头的配合面为球面配合，可以做旋转运动，允许发生一定的角度 偏移。

优选地，所述改进插座阀体在第一前部处设有第一向后凸缘8a3，在弹 簧作用下阀芯中部右端面贴合第一向后凸缘；所述改进插头阀体在第二前部 处设有第二向后凸缘8a4，在弹簧作用下阀芯中部左端面贴合第二向后凸缘。 这样设计就将阀芯中部的端面与阀体的接触改为第一向后凸缘、第二向后凸 缘与阀体的小圆弧密封面接触，从而使密封或贴合更加快速可靠。

优选地，所述改进插座阀芯、改进插头阀芯的中部开有凹槽，凹槽内镶 嵌非金属密封圈3a4，其通过滚边固定于凹槽内，在弹簧作用下非金属密封 圈贴合第一向后凸缘、第二向后凸缘。阀芯的基体为金属材质，如果直接与 同样金属材质的向后凸缘接触，磨损比较严重且可能导致密封不严，而采用 非金属密封圈与金属材质的向后凸缘接触，则能够有缓冲，减轻磨损，密封 更加可靠。

优选地，在阀体与阀盖接触处设置第一O形圈11。这样使阀体与阀盖密 封效果好。

优选地，在改进插座阀体的第一前部与凸接头的接触处设置第二O形圈 9，在改进插头阀体的第一前部与凹接头的接触处设置第二O形圈9。这样使 凸接头与改进插座阀体、凹接头与改进插头阀体的密封效果好。

优选地，在凸接头插入凹接头的接触处设置第三O形圈10。这样时插头 插座安装时凸接头与凹接头的密封效果好。

优选地，如图7所示，阀芯的筒部下侧壁厚大于上侧壁厚，筒部外侧壁 的下侧贴合阀体后部内侧壁。这样设计是为了保证火箭推进剂通道的确定性。

本发明的工作原理为：

液体火箭推进剂的输送控制部件在初始状态下，安装于火箭发动机三级、 四级舱段之间，随火箭上行。液体火箭推进剂的输送控制部件插座的法兰固 定于四级发动机上，插头的法兰固定于三级发动机上。液体火箭推进剂的输 送控制部件安装后，插头、插座处于开启状态，阀芯与阀座密封面脱离，介 质从插座左侧入口进入，流经插座、插头腔体内部，从插头右侧出口流出， 见图5。四级、三级发动机管路分别对应连接液体火箭推进剂的输送控制部 件入口和出口端，从而实现液体推进剂的输送。

当三、四级分离时，插座、插头逐渐脱离，两阀芯在弹簧力和介质力的 共同作用下，其密封面分别与阀座密封面迅速贴合，实现插座与插头的快速 关闭，截断管路内介质流出，见图6。

当火箭三、四级发动机分离时，不仅需要输送推进剂的管路快速切断， 而且需要管路两端快速密封，液体火箭推进剂的输送控制部件的作用就在于 此，安装时连通管路输送推进剂，分离后可切断管路并且两端快速实现密封。

本发明除能够实现以上功能外，还具有因受箭体震动，插头、插座彼此 接受发生的相对轴向偏移、径向偏移和角度偏移等恶劣工况。

如图8所示，液体火箭推进剂的输送控制部件能够接受插头、插座所 发生轴向偏移量：插座的凸接头与插头的凹接头，配合形式为孔轴配合，允 许发生轴向偏移X1。

如图8所示，液体火箭推进剂的输送控制部件能够接受插头、插座所 发生的径向偏移量：插头的凹接头外径和其压盖内孔之间，允许发生轴向偏 移X2。插头压盖施加在凹接头端面上的力，为O形圈的压缩力，此力很小但 可实现对介质的外密封，并允许凹接头在插头压盖内孔间发生径向偏移。

如图9所示，液体火箭推进剂的输送控制部件能够接受插头、插座所 发生的角度偏移量：插座阀体和凸接头的配合面为球面配合，可做旋转运动， 允许发生角度偏移。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限 制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变 化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。