[实用新型]一种小型化高温燃气插装式单向截止阀

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高温燃气装置用小型化插装式单向截止阀，该截止阀的结构中充分考虑了高温密封设计、长寿命设计、低流阻设计等关键技术，并经高温试验考核，性能优越，工作可靠。

背景技术

现有单向截止阀多采用塑料密封结构，仅适用于-30～+140℃温度范围，无法适应500～800℃的高温使用环境；而且随着阀芯动作次数越多，阀芯塑料密封面的变形越大，导致流阻特性与密封性能的不稳定，无法适应长寿命的要求；另外，随着航天产品集成化设计的发展，阀门和燃气装置需采用一体化插装结构。

发明内容

为了解决现有的截止阀存在流阻特性与密封性能不稳定，使用寿命短的技术问题，本实用新型提供一种小型化高温燃气插装式单向截止阀，用于防止热燃气回流造成危险，且应具有尺寸和结构质量小、寿命长、低流阻、压差稳定、耐高温的特点。

本实用新型的技术解决方案是：

一种小型化高温燃气插装式单向截止阀，其特殊之处在于：包括阀体2、弹簧4、阀芯5，所述阀体2的一端与接管嘴连接，所述阀体2的另一端与高温燃气装置连接，所述阀芯5包括固定连接的密封端与复位端，所述密封端与阀体2的接触处形成密封面，所述复位端位于阀体的腔体内，所述复位端设置有限位装置，所述弹簧4的一端固定在密封端，另一端固定在限位装置上。

上述密封面为锥形，密封面半锥角为30-45°。

上述密封面的宽度为0.3-0.4mm。

上述阀座材料为不锈钢，所述阀芯材料为高温合金。

上述限位装置为卡环3。

上述阀体2与高温燃气装置7采用螺纹连接。

上述阀体2与高温燃气装置7之间设置有垫片6。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1、本实用新型具有结构紧凑、尺寸和结构质量小、使用寿命长、低流阻、压差稳定、耐高温的特点。

2、本实用新型除可应用于高温燃气装置外，还适用于工作压力宽、频繁启闭（1000次以内）、流量在100g/s以下的气液、高低温场合。

附图说明

图1为插装式单向截止阀结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，为小型化高温燃气插装式单向截止阀结构图，由接管嘴1、阀体2、卡环3、弹簧4、阀芯5、垫片6组成。单向截止阀成品后，与高温燃气装置7采用螺纹连接，金属铜垫片压紧，为了保证密封可靠性，单向截止阀与高温燃气装置7之间留有1mm厚的焊接凸缘，插装后电子束焊接。

（1）高温密封设计：在燃气装置存在热回浸的情况下，不能采用塑料、橡胶等非金属密封材料，而在金属-金属硬密封结构中，锥面密封被证明是性能最理想的密封结构，密封面半锥角经优化设计为30°，可以尽量利用密封轴向力，密封面宽度（斜面的长度）控制在0.3～0.4mm，既保证一定的密封比压又使密封面达到一定的接触面积。阀座和阀芯导向面集成在单个零件上，具有对中性好、复位性好的特点，易于保证密封性能。

（2）长寿命设计：在系统燃气回路调节过程中，插装阀需要随系统压力频繁启闭，为保证插装阀的长寿命，密封面选择耐磨损密封材料，阀座材料为不锈钢、阀芯材料为高温合金，热处理以保证密封面硬度HRC43～51；在高温使用条件下，金属的热胀冷缩很容易造成阀芯卡滞、导向面磨损，考虑阀芯与阀体材料的热膨胀性，阀芯与阀体配合面的间隙采用H8/d9较合理；将弹簧设置在密封面上游，采用卡环结构压紧弹簧，使弹性元件远离下游燃气装置，弹簧力学性能稳定，保证阀芯回位和密封可靠性。

（3）低流阻设计：单向截止阀反向密封主要靠弹簧力来保证，而弹簧力的大小直接决定了止回阀的流阻，为了在较小的弹簧力下得到较大的密封比压，设计中选用较大弹簧力和较小的弹簧刚度（1.5N/mm），保证流阻小且一致性好。

本实用新型的工作原理：当单向截止阀前后压差大于开启压差时，阀芯开启，上游介质经止回阀流入下游；当入口压力降低或前后压差低于开启压差时，靠复位弹簧使阀芯回位，阀芯、阀座密封，阻止下游介质或燃气回流。

应用于某发动机系统的实施实例如下：

插装式单向截止阀参与了某燃气发生器热试车和某型号燃气增压系统联试考核，验证了单向截止阀在500℃高温下的工作能力和反向密封可靠性。从增压系统联试的结果可知，单向截止阀启闭灵活，动作近千余次后分解检查，其密封性能不变。

本领域技术人员可以根据不同的设计要求和设计参数在不偏离权利要求所界定的结构的情况下进行各种改进和更换，因此，本实用新型是广泛的。