CN117267016A - 截止阀和液体火箭发动机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及航天工程的技术领域，尤其涉及一种截止阀和液体火箭发动机。其中，所述截止阀包括截止阀本体，截止阀本体开设有放置腔、入口、第一介质通道和第二介质通道，其中，第一介质通道连通于入口，第二介质通道通过放置腔连通于第一介质通道；阀杆，可活动地设置于放置腔；阀芯，连接于阀杆；其中，在阀杆带动阀芯移动到第一位置的情况下，第一介质通道开启，第二介质通道关闭；在阀杆带动阀芯移动到第二位置的情况下，第一介质通道关闭，第二介质通道开启；调节部，设置于放置腔，在第一介质通道开启的情况下，通过调节部调节从入口输送至第一介质通道的液体介质流量。使得截止阀兼备调节液体介质流量的功能，提高截止阀集成度。

Description

截止阀和液体火箭发动机

技术领域

本申请涉及航天工程的技术领域，尤其涉及一种截止阀和液体火箭发动机。

背景技术

随着世界各航天大国日益频繁的航天活动，可重复使用运载火箭的发展也逐渐加快。目前比较普遍、有效的火箭回收方式，其关键技术是通过调节推进剂流量实现主发动机的大范围推力调节。

传统变推力液体火箭发动机推进剂供应系统一般包括两位三通气动截止阀、流量调节阀和控制电磁阀各一台。其中两位三通气动截止阀用于预冷路和主路的切换，流量调节阀用于调节主路推进剂供应流量，控制电磁阀用于提供控制气。从中可看出，传统阀门集成化程度低，导致管路系统复杂，发动机组件个数繁多，整体结构重量大，多部件组合工作的稳定性差。

因此，有必要提出一种截止阀和液体火箭发动机，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明第一方面提供了一种截止阀。

本发明第二方面提供了一种液体火箭发动机。

有鉴于此，根据本申请第一方面实施例提出了一种截止阀，包括：

截止阀本体，上述截止阀本体开设有放置腔、入口、第一介质通道和第二介质通道，其中，上述第一介质通道连通于上述入口，上述第二介质通道通过上述放置腔连通于上述第一介质通道；

阀杆，可活动地设置于上述放置腔；

阀芯，连接于上述阀杆；

其中，在上述阀杆带动上述阀芯移动到第一位置的情况下，上述第一介质通道开启，上述第二介质通道关闭；在上述阀杆带动上述阀芯移动到第二位置的情况下，上述第一介质通道关闭，上述第二介质通道开启；

调节部，设置于上述放置腔，在上述第一介质通道开启的情况下，通过上述调节部调节从入口输送至上述第一介质通道的液体介质流量。

在一种可行的实施方式中，上述截止阀本体包括：

阀体，上述阀体形成有上述入口和上述第一介质通道；

端盖，连接于上述阀体，上述端盖形成有上述第二介质通道，且上述阀体和上述端盖共同形成有上述放置腔；

连接件，设置于上述阀体和上述端盖的连接处。

在一种可行的实施方式中，上述连接件为螺栓，上述阀体开设有第一螺纹孔，上述端盖的相对位置开设有第二螺纹孔，上述螺栓分别旋拧于上述第一螺纹孔和上述第二螺纹孔。

在一种可行的实施方式中，沿上述阀杆的轴线方向开设有第一通孔，上述阀芯开设有通流孔，上述通流孔连通于上述第一通孔；

沿上述阀杆的径向开设有第二通孔，第二通孔连通于上述第一通孔，且上述第二通孔用于连通于上述第二介质通道。

在一种可行的实施方式中，上述调节部包括：

套筒，设置于上述放置腔，且上述套筒通过弹性件连接于上述阀杆；

阀座，设置于上述放置腔，且上述阀座的一端连接于上述端盖，另一端连接于上述阀体，上述阀座开设有调节窗口，上述调节窗口位于上述入口和上述第一介质通道之间；

其中，在上述第一介质通道开启的情况下，上述阀杆通过上述弹性件带动上述套筒位移，以调节上述调节窗口的尺寸。

在一种可行的实施方式中，上述弹性件为弹簧，上述阀杆设置有第一台阶面，上述套筒设置有第二台阶面，上述弹簧的一端连接于上述第一台阶面，另一端连接于上述第二台阶面。

在一种可行的实施方式中，上述截止阀还包括：

驱动电机，设置于上述端盖远离上述阀体的一端，上述驱动电机的输出轴连接于上述阀杆，用于驱动上述阀杆向靠近或远离上述套筒的方向移动。

在一种可行的实施方式中，上述截止阀还包括：

泛塞圈，设置于上述阀杆和上述端盖的连接处；和/或

设置于上述阀杆和上述阀座的连接处；和/或

设置于上述阀杆和上述套筒的连接处。

在一种可行的实施方式中，上述截止阀还包括：

卸荷口，开设于上述套筒的周侧，和/或开设于上述阀座的周侧。

根据本申请第二方面实施例提出了一种液体火箭发动机，包括：

如上述技术方案中任一项所述的截止阀。

相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：本申请实施例提供的截止阀设置有截止阀本体、阀杆、阀芯和调节部。其中，截止阀本体开设有放置腔、入口、第一介质通道和第二介质通道。具体的，入口连通于第一介质通道，且第一介质通道和第二介质通道通过放置腔相连通。阀杆可活动地设置于放置腔，阀芯连接于阀杆。如此设置，在阀杆带动阀芯移动至第一位置的情况下，第一介质通道开启，第二介质通道关闭。液体介质可从入口进入截止阀本体中，并从第一介质通道流出。在阀杆带动阀芯移动至第二位置的情况下，第一介质通道关闭，第二介质通道开启。液体介质可从入口进入放置腔并沿阀杆输送至第二介质通道，并从第二介质通道流出。从而形成两位三通的流动方式。并且调节部设置于放置腔，并位于入口和第一介质通道之间。在第一介质通道开启的情况下，可通过调节部调节从入口输送至第一介质通道的液体介质流量。从而使得截止阀兼备调节功能，提高了截止阀的集成度，降低管路系统的复杂度，保证液体火箭发动机各部件工作的稳定性。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本说明书的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种截止阀的一种工作状态的示意性结构图；

图2为本申请实施例提供的一种截止阀的另一种工作状态的示意性结构图。

其中，图1和图2中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1、阀体，2、端盖，3、阀座，4、阀杆，5、阀芯，6、套筒，7、弹簧，8、驱动电机，9、泛塞圈，11、入口，12、第一介质通道，13、第二介质通道，14、调节窗口，15、卸荷口。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本申请实施例的技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请实施例技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

如图1和图2所示，根据本申请第一方面实施例提出了一种截止阀，包括：截止阀本体，上述截止阀本体开设有放置腔、入口11、第一介质通道12和第二介质通道13，其中，上述第一介质通道12连通于上述入口11，上述第二介质通道13通过上述放置腔连通于上述第一介质通道12；阀杆4，可活动地设置于上述放置腔；阀芯5，连接于上述阀杆4；其中，在上述阀杆4带动上述阀芯5移动到第一位置的情况下，上述第一介质通道12开启，上述第二介质通道13关闭；在上述阀杆4带动上述阀芯5移动到第二位置的情况下，上述第一介质通道12关闭，上述第二介质通道13开启；调节部，设置于上述放置腔，在上述第一介质通道12开启的情况下，通过上述调节部调节从入口11输送至上述第一介质通道12的液体介质流量。

可以理解的是，本申请实施例提供的截止阀设置有截止阀本体、阀杆4、阀芯5和调节部。其中，截止阀本体开设有放置腔、入口11、第一介质通道12和第二介质通道13。具体的，入口11连通于第一介质通道12，且第一介质通道12和第二介质通道13通过放置腔相连通。阀杆4可活动地设置于放置腔，阀芯5连接于阀杆4。如此设置，在阀杆4带动阀芯5移动至第一位置的情况下，第一介质通道12开启，第二介质通道13关闭。液体介质可从入口11进入截止阀本体中，并从第一介质通道12流出。在阀杆4带动阀芯5移动至第二位置的情况下，第一介质通道12关闭，第二介质通道13开启。液体介质可从入口11进入放置腔并沿阀杆4输送至第二介质通道13，并从第二介质通道13流出。从而形成两位三通的流动方式。并且调节部设置于放置腔，并位于入口11和第一介质通道12之间。在第一介质通道12开启的情况下，可通过调节部调节从入口11输送至第一介质通道12的液体介质流量。从而使得截止阀兼备调节功能，提高了截止阀的集成度，降低管路系统的复杂度，保证液体火箭发动机各部件工作的稳定性。

可以理解的是，第一介质通道12为截止阀的主路通道，第二介质通道13为截止阀的预冷路通道。因此第一介质通道12的流道面积大于第二介质通道13的流道面积。在截止阀应该到液体火箭发动机的情况下，液体介质可选用推进剂。

在一些示例中，如图1和图2所示，上述截止阀本体包括：阀体1，上述阀体1形成有上述入口11和上述第一介质通道12；端盖2，连接于上述阀体1，上述端盖2形成有上述第二介质通道13，且上述阀体1和上述端盖2共同形成有上述放置腔；连接件，设置于上述阀体1和上述端盖2的连接处。

可以理解的是，截止阀本体设置有阀体1、端盖2和连接件。具体的，阀体1可通过连接件连接于端盖2，保证连接紧固形，提高截止阀工作稳定性。阀芯5设置于第一部分放置腔，入口11开设于阀体1的侧部，第一介质通道12开设于阀体1的底部，且与第一部分放置腔同轴设置。端盖2形成有第二部分放置腔和第二介质通道13。其中，第二介质通道13开设于端盖2的侧部，在端盖2连接于阀体1的情况下，第一部分放置腔和第二部分放置腔同轴连接。如此设置，使得阀杆4可沿放置部的轴线方向移动，并带动阀芯5移动，在阀芯5向阀体1方向移动，抵接于第一介质通道12的入口11处时，阀芯5移动到第一位置，封堵第一介质通道12，此时，液体介质从入口11进入放置腔，并沿阀杆4输送至第二介质通道13。在阀芯5向端盖2方向移动，封堵放置腔时，阀芯5移动到第二位置，此时，液体介质从入口11进入，并进入第一介质通道12。

可以理解的是，阀芯5用于和阀体1抵接的面均为密封面，阀杆4与套筒6连接的面同样为密封面，避免液体介质泄露，提高可靠性。

在一些示例中，上述连接件为螺栓，上述阀体1开设有第一螺纹孔，上述端盖2的相对位置开设有第二螺纹孔，上述螺栓分别旋拧于上述第一螺纹孔和上述第二螺纹孔。

可以理解的是，连接件可选用螺栓，阀体1靠近端盖2的端面可开设有第一螺纹孔，且端盖2靠近阀体1的端面可开设有第二螺纹孔，第一螺纹孔和第二螺纹孔同轴设置。将螺栓分别旋拧入第一螺纹孔和第二螺纹孔，以保证阀体1和端盖2连接紧固，提高截止阀工作稳定性，提高可靠性。且螺栓可设置有多个，第一螺纹孔和第二螺纹孔的数量对应螺栓数量设置，进一步提高连接紧固形。

在一些示例中，如图1和图2所示，沿上述阀杆4的轴线方向开设有第一通孔，上述阀芯5开设有通流孔，上述通流孔连通于上述第一通孔；沿上述阀杆4的径向开设有第二通孔，第二通孔连通于上述第一通孔，且上述第二通孔用于连通于上述第二介质通道13。

可以理解的是，沿阀杆4的轴线方向可开设有第一通孔，且阀芯5的周侧开设有通流孔，通流孔连通于第一通孔。并且阀杆4的径向方向上开设有第二通孔，且第二通孔连通于第一通孔，并在阀杆4带动阀芯5移动至第二位置的情况下，第二通孔连通于第二介质通道13。如此设置，在阀杆4带动阀芯5移动至第二位置的情况下，液体介质从入口11进入，并从通流孔进入第一通孔，沿第一通孔向端盖2方向输送，并从第二通孔输送至第二介质通道13。简化了截止阀整体结构，无需额外设置传输通路，提高截止阀的可靠性。

在一些示例中，如图1和图2所示，上述调节部包括：套筒6，设置于上述放置腔，且上述套筒6通过弹性件连接于上述阀杆4；阀座3，设置于上述放置腔，且上述阀座3的一端连接于上述端盖2，另一端连接于上述阀体1，上述阀座3开设有调节窗口14，上述调节窗口14位于上述入口11和上述第一介质通道12之间；其中，在上述第一介质通道12开启的情况下，上述阀杆4通过上述弹性件带动上述套筒6位移，以调节上述调节窗口14的尺寸。

可以理解的是，调节部设置有套筒6和阀座3。其中，套筒6设置于放置腔，且套筒6套设于阀杆4，套筒6和阀杆4之间设置有弹性件。阀座3设置于放置腔，且阀座3的一端连接于端盖2，阀座3的另一端连接于阀体1，以使阀座3的位置固定，提高稳定性。并且阀座3靠近于第一介质通道12的一端周侧形成有调节窗口14。套筒6抵接于阀座3的内壁，并可沿阀座3的轴线方向滑动。如此设置，阀杆4移动的情况下，可通过弹性件带动套筒6同步运动，从而调节套筒6和调节窗口14之间的相对位置。具体的，在第一介质通道12开启，第二介质通道13关闭的情况下，阀杆4向靠近第一介质通道12入口11的方向移动，阀杆4给弹性件施加压力，弹性件压缩后对套筒6施加推力，使得套筒6同样向靠近第一介质通道12入口11的方向移动，从而减小调节窗口14的面积，以降低通过调节窗口14的液体介质的流量。相反，阀杆4向远离第一介质通道12入口11的方向移动，阀杆4给弹性件施加拉力，弹性件伸长后对套筒6施加拉力，使得套筒6同样向远离第一介质通道12入口11的方向移动，从而增大调节窗口14的面积，以提高通过调节窗口14的液体介质的流量。使得截止阀兼备调节功能，提高了截止阀的集成度，降低管路系统的复杂度，保证液体火箭发动机各部件工作的稳定性。

在一些示例中，如图1和图2所示，上述弹性件为弹簧7，上述阀杆4设置有第一台阶面，上述套筒6设置有第二台阶面，上述弹簧7的一端连接于上述第一台阶面，另一端连接于上述第二台阶面。

可以理解的是，弹性件可选用圆柱螺旋压缩弹簧7，对应的，阀杆4形成有第一台阶面，套筒6朝向于第一台阶面的方向形成有第二台阶面，弹簧7的一端连接于第一台阶面，弹簧7的另一端连接于第二台阶面，以为弹簧7的压缩和伸长提供充足的受力面，提高阀杆4和套筒6同步运动的稳定性。

在一些示例中，如图1和图2所示，上述截止阀还包括：驱动电机8，设置于上述端盖2远离上述阀体1的一端，上述驱动电机8的输出轴连接于上述阀杆4，用于驱动上述阀杆4向靠近或远离上述套筒6的方向移动。

可以理解的是，截止阀还设置有驱动电机8。具体的，驱动电机8设置于端盖2远离阀体1的一端，且驱动电机8的输出轴连接于阀杆4，通过驱动电机8驱动阀杆4沿放置腔的轴线方向移动，以使阀杆4靠近或远离套筒6，从而实现自动切换第一介质通道12和第二介质通道13的开启或关闭，并在第一介质通道12开启的情况下，自动实现第一介质通道12流量调节。提高截止阀的自动化程度，保证运行更加精准可靠。

示例性地，驱动电机8可通过螺纹连接的方式连接于端盖2，从而提高驱动电机8和端盖2连接的紧固性，以保证驱动电机8运行的稳定性。

截止阀的工作过程如下，如图1所示，截止阀处于第一介质通道12开启，第二介质通道13关闭的状态。液体介质从入口11进入阀体1后，经阀座3开设的调节窗口14，从第一介质通道12出口排出。此时套筒6在弹簧7力的作用下，与阀杆4运动保持一致，且保持第二介质通道13关闭密封。需要调节流量时，向驱动电机8发送位移指令，驱动电机8驱动阀杆4位移，进而带动套筒6沿放置腔的轴向运动至目标位置，以控制调节窗口14开度变化至目标值，实现流量调节功能。

如图2所示，截止阀处于第二介质通道13开启，第一介质通道12关闭的状态。液体介质从入口11进入阀体1后，连续经过调节窗口14和阀芯5上设置的通流孔后，进入阀杆4内部，再经过阀杆4内部的第一通孔和第二通孔，从第二介质通道13的出口排出。当截止阀需要关闭第一介质通道12时，向驱动电机8发送相应指令，驱动电机8驱动阀杆4向阀体1的方向位移。在第一介质通道12关闭过程中，套筒6首先被阀体1限位，阀杆4将继续克服弹簧7力向下，直至阀芯5被阀体1限位并保持第一介质通道12关闭密封，同时打开第二介质通道13。

在一些示例中，上述截止阀还包括：泛塞圈9，设置于上述阀杆4和上述端盖2的连接处；和/或设置于上述阀杆4和上述阀座3的连接处；和/或设置于上述阀杆4和上述套筒6的连接处。

可以理解的是，如图1和图2所示，截止阀还设置有泛塞圈9。具体的，泛塞圈9可设置于阀杆4和端盖2的连接处、阀杆4和阀座3的连接处以及阀杆4和套筒6的连接处，以实现动密封功能，保证截止阀在工作时保持密封状态，提高截止阀工作稳定性和可靠性。

在一些示例中，如图1和图2所示，上述截止阀还包括：卸荷口15，开设于上述套筒6的周侧，和/或开设于上述阀座3的周侧。

可以理解的是，截止阀还设置有卸荷口15。具体的，卸荷口15开设在套筒6的周侧以及阀座3的周侧。以保证截止阀工作稳定可靠。

根据本申请第二方面实施例提出了一种液体火箭发动机，包括：如上述技术方案中任一项所述的截止阀。

可以理解的是，液体火箭发动机设置有上述截止阀，因此具有上述截止阀的全部有益效果，在此不再赘述。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种截止阀，其特征在于，包括：

截止阀本体，所述截止阀本体开设有放置腔、入口、第一介质通道和第二介质通道，其中，所述第一介质通道连通于所述入口，所述第二介质通道通过所述放置腔连通于所述第一介质通道；

阀杆，可活动地设置于所述放置腔；

阀芯，连接于所述阀杆；

其中，在所述阀杆带动所述阀芯移动到第一位置的情况下，所述第一介质通道开启，所述第二介质通道关闭；在所述阀杆带动所述阀芯移动到第二位置的情况下，所述第一介质通道关闭，所述第二介质通道开启；

调节部，设置于所述放置腔，在所述第一介质通道开启的情况下，通过所述调节部调节从入口输送至所述第一介质通道的液体介质流量。

2.根据权利要求1所述的截止阀，其特征在于，所述截止阀本体包括：

阀体，所述阀体形成有所述入口和所述第一介质通道；

端盖，连接于所述阀体，所述端盖形成有所述第二介质通道，且所述阀体和所述端盖共同形成有所述放置腔；

连接件，设置于所述阀体和所述端盖的连接处。

3.根据权利要求2所述的截止阀，其特征在于，

所述连接件为螺栓，所述阀体开设有第一螺纹孔，所述端盖的相对位置开设有第二螺纹孔，所述螺栓分别旋拧于所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔。

4.根据权利要求1所述的截止阀，其特征在于，

沿所述阀杆的轴线方向开设有第一通孔，所述阀芯开设有通流孔，所述通流孔连通于所述第一通孔；

沿所述阀杆的径向开设有第二通孔，第二通孔连通于所述第一通孔，且所述第二通孔用于连通于所述第二介质通道。

5.根据权利要求1所述的截止阀，其特征在于，所述调节部包括：

套筒，设置于所述放置腔，且所述套筒通过弹性件连接于所述阀杆；

阀座，设置于所述放置腔，且所述阀座的一端连接于所述端盖，另一端连接于所述阀体，所述阀座开设有调节窗口，所述调节窗口位于所述入口和所述第一介质通道之间；

其中，在所述第一介质通道开启的情况下，所述阀杆通过所述弹性件带动所述套筒位移，以调节所述调节窗口的尺寸。

6.根据权利要求5所述的截止阀，其特征在于，

所述弹性件为弹簧，所述阀杆设置有第一台阶面，所述套筒设置有第二台阶面，所述弹簧的一端连接于所述第一台阶面，另一端连接于所述第二台阶面。

7.根据权利要求4所述的截止阀，其特征在于，还包括：

驱动电机，设置于所述端盖远离所述阀体的一端，所述驱动电机的输出轴连接于所述阀杆，用于驱动所述阀杆向靠近或远离所述套筒的方向移动。

8.根据权利要求5所述的截止阀，其特征在于，还包括：

泛塞圈，设置于所述阀杆和所述端盖的连接处；和/或

设置于所述阀杆和所述阀座的连接处；和/或

设置于所述阀杆和所述套筒的连接处。

9.根据权利要求5所述的截止阀，其特征在于，还包括：

卸荷口，开设于所述套筒的周侧，和/或开设于所述阀座的周侧。

10.一种液体火箭发动机，其特征在于，包括：

如权利要求1至9中任一项所述的截止阀。