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CN109000011B - 用于冷启动微型高压气体的针式隔离阀 - Google Patents

用于冷启动微型高压气体的针式隔离阀 Download PDF

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CN109000011B
CN109000011B CN201810918980.1A CN201810918980A CN109000011B CN 109000011 B CN109000011 B CN 109000011B CN 201810918980 A CN201810918980 A CN 201810918980A CN 109000011 B CN109000011 B CN 109000011B
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China
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cold
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valve
pin type
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王平阳
王建维
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Shanghai Jiao Tong University
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Shanghai Jiao Tong University
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/36—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves actuated in consequence of extraneous circumstances, e.g. shock, change of position
    • F16K17/38—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves actuated in consequence of extraneous circumstances, e.g. shock, change of position of excessive temperature
    • F16K17/383—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves actuated in consequence of extraneous circumstances, e.g. shock, change of position of excessive temperature the valve comprising fusible, softening or meltable elements, e.g. used as link, blocking element, seal, closure plug

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Abstract

一种用于冷启动微型高压气体的针式隔离阀，包括：阀壳以及设置于其内部的隔离装置、空心启动针和带有保险机构的基座，其中：空心启动针正对隔离装置设置，保险机构的上端面与隔离装置相接触并在受热后缩短空心启动针与隔离装置的间距，直至空心启动针穿破隔离装置。本发明的保险机构与基座一体铸造，不仅提高了保险机构的承受力，拓宽了隔离阀适用压力范围，减轻了阀体的重量，而且减小了接触热阻的产生以较小的功率即可完成隔离阀的启动；启动过程中隔离装置温度相对较低，有效避免了金属隔层因加热熔化而被气体吹破产生碎屑的情况。

Description

用于冷启动微型高压气体的针式隔离阀
技术领域
本发明涉及的是一种高压气体隔离领域的技术，具体是一种用于冷启动微型高压气体的针式隔离阀。
背景技术
由于空间推进任务的需要，气体推进剂有时需要在高压贮箱内密闭长达数年，因此隔离阀需要控制在高压条件下推进剂的泄露量外，还要保证在数年后仍可正常启动。传统隔离阀大都采用常闭一次性设计，火力启动方式会在启动时产生较大震动；采用加热熔化密封金属，产生的金属碎屑堵塞气体通道并影响过滤器的气体流动；采用过滤器限制了隔离阀进一步缩小；采用多个加热装置分别对密封金属及垫块金属加热熔化，消耗功率较大。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于冷启动微型高压气体的针式隔离阀，能够提升装置的承受力，增加传热接触面积，而且保险机构与基座本体一体铸造，大大减小接触热阻的产生。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明依次包括：阀壳以及设置于其内部的隔离装置、空心启动针和带有保险机构的基座，其中：空心启动针正对隔离装置设置，保险机构的上端面与隔离装置相接触并在受热后缩短空心启动针与隔离装置的间距，直至空心启动针穿破隔离装置。
所述的隔离装置包括：含有轴向孔的圆盘结构以及铸造于其上表面的金属隔层，其中：轴向孔的内径与空心启动针相匹配。
所述的圆盘结构的上表面呈圆弧凸起形状。
所述的空心启动针包括：由上而下依次连接的针头、垫块和螺纹连接端，其中：针头和螺纹连接端均位于垫块中央且为一体连接。
所述的针头和垫块中设有连通的轴向微孔，针头的顶端进一步设有与轴向微孔连通的径向侧孔。
所述的基座内部设有上下连通的两个空腔，其中：空心启动针的末端固定设置于两个空腔之间，所述的保险机构位于基座的上空腔内且与基座一体铸造。
技术效果
与现有技术相比，本发明的保险机构与基座一体铸造，不仅提高了保险机构的承受力，拓宽了隔离阀适用压力范围，减轻了阀体的重量，而且减小了接触热阻的产生，以较小的功率即可完成隔离阀的启动；铸造有金属隔层的隔离装置增加了传热接触面积，提高加热速度以启动隔离阀；启动过程中隔离装置温度相对较低，有效避免了金属隔层因加热熔化而被气体吹破产生碎屑的情况，同时，空心启动针的侧孔位于隔离装置的上游，有效避免隔离装置产生的碎屑通过侧孔流向下游，因此本发明不需要过滤器，降低了成本。
附图说明
图1为本发明的爆炸图；
图2为本发明启动前的结构示意图；
图3为本发明启动后的结构示意图；
图4为基座的结构示意图；
图5为空心启动针的结构示意图；
图6为隔离装置的结构示意图；
图中：阀盖1、隔离装置2、空心启动针3、基座4、陶瓷套筒5、径向侧孔6、保险机构7、螺纹孔8、轴向微孔9、金属隔层10、圆盘结构11、轴向孔12、针头13、垫块14、螺纹连接端15、上空腔16、下空腔17。
具体实施方式
如图1所示，本实施例包括：阀盖1、隔离装置2、空心启动针3和基座4，其中：空心启动针3嵌于隔离装置2的轴向孔12内。
所述的阀盖1为中空结构以连接高压侧气体管道或贮藏推进剂。
如图6所示，所述的隔离装置2包括：含有轴向孔12且上表面呈圆弧凸起的圆盘结构11以及铸造于其上表面的金属隔层10，共同隔离高压侧气体。
如图2所示，所述的轴向孔12的孔径大于空心启动针3的外径。
所述的金属隔层10的材料为低硬度、低熔点的金属或合金。
如图5所示，所述的空心启动针3依次包括：针头13、垫块14和螺纹连接端15，其中：针头13和螺纹连接端15均位于垫块14中央且为一体连接。
所述的针头13和垫块14上设有连通的轴向微孔9，该针头13的顶端进一步设有与轴向微孔9连通的径向侧孔6，用于启动后组成气体通道。
如图3所示，所述的螺纹连接端15为中通结构且与轴向微孔9贯通。
所述的空心启动针3采用的材料为不锈钢316L。
如图4所示，所述的基座4内部为三段式空腔结构，其中：第二段空腔为螺纹孔8以匹配空心启动针3的螺纹连接端15。
所述的基座4的第一段空腔设有保险机构7，该保险机构7为中空的圆柱且与基座4一体铸造。
所述的保险机构7为金属锡制成。
所述的基座4的外侧设有陶瓷套筒5以绝缘。
所述的阀盖1与隔离装置2之间设有密封圈。
所述的隔离阀的外侧采用焊料金属完全密封。
上述装置通过以下方式工作：在本发明的陶瓷套筒5外均匀缠绕加热元件，并通过外电路控制该加热元件。如图3所示，加热元件产生的热量传递至基座4内的保险机构7，保险机构7软化。随着保险机构7不断受热软化，上游高压气体缓慢推动隔离装置2，从而不断压缩保险机构7。随着隔离装置2向下移动大于2mm的距离后，空心启动针3将通过隔离装置2的轴向孔12并穿破低硬度的金属隔层10。由于加热基座4的同时，热量也会传至隔离装置2的金属隔层10，该金属隔层10因受热使硬度有所降低，进一步保证了空心启动针3能够正常穿破金属隔层10。此时，空心启动针3的径向侧孔6暴露于高压气体侧，打开了通向低压侧的气体通道，隔离阀启动。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (8)

1.一种用于冷启动微型高压气体的针式隔离阀，其特征在于，包括：阀壳以及设置于其内部的隔离装置、空心启动针和带有保险机构的基座，其中：空心启动针正对隔离装置设置，保险机构的上端面与隔离装置相接触并在受热后缩短空心启动针与隔离装置的间距，直至空心启动针穿破隔离装置；
所述的隔离装置包括：含有轴向孔的圆盘结构以及铸造于其上表面的金属隔层，其中：轴向孔的内径与空心启动针相匹配；
所述的空心启动针包括：由上而下依次连接的针头、垫块和螺纹连接端，其中：针头和垫块中设有连通的轴向微孔，针头的顶端进一步设有与轴向微孔连通的径向侧孔。
2.根据权利要求1所述的用于冷启动微型高压气体的针式隔离阀，其特征是，所述的螺纹连接端为中通结构且与轴向微孔贯通。
3.根据权利要求1所述的用于冷启动微型高压气体的针式隔离阀，其特征是，所述的圆盘结构的上表面呈圆弧凸起形状。
4.根据权利要求1所述的用于冷启动微型高压气体的针式隔离阀，其特征是，所述的基座内部设有上下连通的两个空腔，其中：空心启动针的末端固定设置于两个空腔之间，所述的保险机构位于基座的上空腔内且与基座一体铸造。
5.根据权利要求1或4所述的用于冷启动微型高压气体的针式隔离阀，其特征是，所述的保险机构为中空的圆柱形结构。
6.根据权利要求1或4所述的用于冷启动微型高压气体的针式隔离阀，其特征是，所述的基座的外侧设有陶瓷套筒以绝缘。
7.根据权利要求1所述的用于冷启动微型高压气体的针式隔离阀，其特征是，所述的阀壳与隔离装置之间设有密封圈。
8.根据权利要求1或4所述的用于冷启动微型高压气体的针式隔离阀，其特征是，所述的保险机构采用比基座和金属片的熔点和硬度更低的金属或合金。
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