一种空间在轨气液加注阀的制作方法

1.本技术涉及一种卫星在轨加注用气、液加注阀，属于卫星推进剂在轨加注技术领域。


背景技术：

2.在轨加注阀是实现未来高价值卫星寿命末期推进剂在轨补加任务的重要装置，也是载人航天工程空间在轨服务的关键装置之一。该装置主要功能是依据一定要求实现液体和气体回路的连接和断开，通过主动端接头与端动端接口的配合完成流体密封通道的通断及密封保持，实现飞行器间推进剂和增压气体的传输，完成对受体航天器的在轨推进剂补加任务。
3.目前，在轨运行的卫星群中包含大量高性能的卫星，这些卫星对热点地区进行详查时需要进行频繁的轨道机动，每次轨道机动都将耗费大量推进剂，推进剂的消耗量成为制约其功能和在轨寿命的关键因素；同时由于这些卫星价格昂贵，如果始终采用单星一次性发射的使用方式将耗费大量财力。此外，载人空间站自身气液的消耗需要货运飞船对空间站推进剂进行定期在轨补加。
4.随着未来卫星技术不断提升，提高航天器在轨资源使用效率、降低航天器在轨资源的使用费用将成为未来航天技术领域的重点发展方向，在轨加注能有效延长空间飞行器在轨使用寿命，降低航天器在轨运行成本，是我国航天技术领域未来的重要发展方向。
5.而目前相关的加注阀结构通常有四到五道不同位置的密封结构，才能完成对加注阀的密封，密封位置多，可能产生的外漏点多，可靠性较低。


技术实现要素：

6.本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种空间在轨气液加注阀，能够实现空间在轨流体高可靠无泄漏加注。
7.本技术采用如下的技术方案：
8.一种空间在轨气液加注阀，包括与加注容器连通的主动端和与被加注容器连通的被动端；主动端包括主动阀体、连接于主动阀体一端的主动接头、位于主动阀体内的浮动体a、弹簧a和主动顶杆，在弹簧力的作用下，浮动体a与主动接头之间形成密封；主动顶杆用于推动浮动体a移动而与主动接头之间解除密封；主动接头用于供被动接头插入，主动接头内壁设置有o形圈实现加注通道的外密封；
9.所述被动端包括被动阀体、连接于被动阀体一端的被动接头、设置于被动阀体中浮动体b、弹簧b和被动顶杆，在弹簧力的作用下，浮动体b与被动接头之间形成密封；被动顶杆用于推动浮动体b移动而与被动接头之间解除密封。
10.通过上述技术方案，在弹簧力作用下，浮动体a/b与主/被动接头之间形成密封；主/被动顶杆用于推动浮动体a/b移动而与主/被动接头之间解除密封。主动接头用于供被动接头插入，主动接头内壁的o形圈实现加注通道的外密封；随着被动端与主动端插接，主/
被动顶杆推动浮动体a/b，内密封解除，流体通道贯通。加注完成后，排空阀内介质。主/被动端分离，弹簧力作用下，浮动体a/b复位，内密封建立，流体通道断开。实现在轨流体的高可靠无泄漏加注。
11.所述浮动体a包括密封件a、阀芯a、以及将密封件a固定于阀芯a内的固定件a，阀芯a在主动阀体内沿轴线方向滑动，阀芯a的圆柱面中段镂空，密封件a连接于阀芯a内镂空部位。浮动体b包括密封件b、阀芯b、以及将密封件b固定于阀芯b内的固定件b，阀芯b在被动阀体内沿轴线方向滑动，阀芯b的圆柱面中段镂空，密封件b连接于阀芯b内镂空部位。
12.所述固定件a包括位于阀芯a内的弹簧座a、大锁紧螺母a，阀芯a内壁设置有用于定位密封件a的止位面a，弹簧座a、大锁紧螺母a依次位于密封件a背离止位面a的一侧，大锁紧螺母a与阀芯a螺纹连接，压实弹簧座a(4)和密封件a(5)在阀芯a(6)的止位面a上，弹簧座a(4)的圆柱面镂空；
13.固定件b包括位于阀芯b内的弹簧座b、大锁紧螺母b，阀芯b内壁设置有用于定位密封件b的止位面b，弹簧座b、大锁紧螺母b依次位于密封件b背离止位面b的一侧，大锁紧螺母b与阀芯b螺纹连接，压实弹簧座b(18)和密封件b(16)在阀芯b(17)的止位面b上，弹簧座b(18)的圆柱面镂空。
14.所述密封件a背离主动接头的一侧中部凸起，密封件a朝向主动接头的一侧中部凹陷，凹下部分用于固定和支撑主动顶杆；密封件b背离被动接头的一侧中部凸起，密封件b朝向被动接头的一侧中部凹陷，凹下部分用于固定和支撑被动顶杆。
15.所述主动接头靠近主动阀体的端部设置有密封锥口a，沿着远离密封件a的方向，密封锥口a的外径逐渐变大，密封锥口a插设于主动阀体内；被动接头靠近被动阀体的端部设置有密封锥口b，沿着远离密封件b的方向，密封锥口b的外径逐渐变大，密封锥口b插设于被动阀体内。
16.所述主动接头内壁设置有螺纹，支撑环a和小锁紧螺母a通过螺纹连接于其内，并相互锁紧，；
17.被动接头内壁设置有螺纹,支撑环b和小锁紧螺母b通过螺纹连接于其内，并相互锁紧。
18.所述主动顶杆是头部带有伞状盘的细长杆，主动顶杆头部细轴插入密封件a，伞状盘与密封件a端面接触，主动顶杆尾部台阶轴插入支撑环a内，从而实现主动顶杆的支撑和限位；
19.被动顶杆是头部带有伞状盘的细长杆，被动顶杆头部细轴插入密封件b，伞状盘与密封件b端面接触，被动顶杆尾部台阶轴插入支撑环b(13)内，从而实现被动顶杆的支撑和限位。
20.综上所述，本技术至少包括以下有益技术效果：
21.(1)本发明具有高可靠的内外密封结构。主动端与被动端自身采用轴向密封形式，降低了内密封结构复杂性，弹簧预载力提供足够的密封比压，阀芯与接头留有一定间隙，在密封件产生一定深度的压痕后形成限位，防止密封面过载发生损伤，从而保证加注阀的可靠内密封；主、被动阀体间的外密封采用了双道o形圈结构，可实现可靠的外密封，相比现有技术减少了外漏点，提高了系统外密封可靠性。
22.(2)本发明的顶杆采用大长径比的双点支撑结构，可有效减少顶杆活动过程中由
不平衡力矩导致的摩擦阻力，提高顶杆活动稳定性；采用内凹密封件支撑顶杆的结构，可有效抑制顶杆活动过程中产生多余物，避免污染密封面，提高内密封的可靠性。
23.(3)本发明在主、被动阀门中均设计了的顶杆定位锁紧结构，由小锁紧螺母、支撑环和接头内螺纹配合组成，通过锁紧结构的轴向定位，保证主、被动顶杆的准确轴向限位，防止顶杆轴向间隙过大，保证阀门自由状态下结构稳定。
附图说明
24.图1为本发明具体实施方式中空间在轨气液加注阀主动端结构示意图；
25.图2为空间在轨气液加注阀被动端结构示意图；
26.图3为主动端与被动端阀口开合前对接插合示意图；
27.图4为主动端与被动端阀对接后示意图；
28.图5为密封件a/密封件b结构示意图；
29.图6为阀芯a/阀芯b的结构示意图；
30.图7为弹簧座a/弹簧座b的结构示意图。
31.附图标记说明：1、主动阀体；2、弹簧a；3、大锁紧螺母a；4、弹簧座a；5、密封件a；6、阀芯a；7、主动接头；8、支撑环a；9、小锁紧螺母a；10、主动顶杆；11、o形圈；12、小锁紧螺母b；13、支撑环b；14、被动顶杆；15、被动接头；16、密封件b；17、阀芯b；18、弹簧座b；19、大锁紧螺母b；20、弹簧b；21、被动阀体。
具体实施方式
32.下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细的描述：
33.本技术实施例公开一种空间在轨气液加注阀。
34.如图1-3所示，一种空间在轨气液加注阀，包括与加注容器连通的主动端和与被加注容器连通的被动端。被动端插设于主动端内时，主动端和被动端打开，加注容器和被加注容器通过主动端和被动端连通；被动端未插设于主动端时，主动端和被动端呈关闭状态。
35.如图1所示，主动端具体包括主动阀体1、主动接头7、弹簧a2、弹簧座a4、大锁紧螺母a3、密封件a5、阀芯a6、支撑环a8、小锁紧螺母a9、主动顶杆10、o形圈11。
36.如图2所示，被动端具体包括被动阀体21、被动接头15、弹簧b20、弹簧座b18、大锁紧螺母b19、密封件b16、阀芯b17、小锁紧螺母b12、被动顶杆14、支撑环b13。
37.如图1和图3所示，主动接头7连接于主动阀体1的端部，采用了接头与阀座一体化设计；
38.阀芯a6在主动阀体1内沿主动阀体1的轴线方向滑动，阀芯a6为圆筒形，阀芯a6内壁设置有用于定位密封件a5的止位面a，密封件a5、弹簧座a4、大锁紧螺母a3依次位于阀芯a6内止位面a背离主动接头7的一侧，大锁紧螺母a3与阀芯a6螺纹连接，大锁紧螺母a3将密封件a5和弹簧座a4压实在阀芯a6内。主动顶杆10连接于密封件a5朝向主动接头7的端部，且从主动接头7中伸出。大锁紧螺母a3与阀芯a6、弹簧座a4、密封件a5连接为一体形成浮动体a，浮动体a和主动顶杆10能沿主动阀体1和主动接头7的轴线往复运动；
39.阀芯a6为一端密封的圆筒形，阀芯a6的圆柱面中段镂空(如图6所示)，密封件a5和弹簧座a4连接于阀芯a6内的镂空部位。弹簧座a4为一端连接有圆环的圆筒形，弹簧座a4端
部的圆环抵接于密封件a5的端面，阀芯a6和弹簧座a4的圆柱面镂空(如图7所示)，使得密封件a5两侧的流体能够通过这两个镂空的位置形成连通；
40.主动接头7靠近主动阀体1的端部设置有密封锥口a，沿着远离密封件a5的方向，密封锥口a的外径逐渐变大，密封锥口a插设于主动阀体1内，密封锥口a与密封件a5一起形成密封副；密封锥口a与密封件a5之间的密封力由弹簧a2加载；弹簧a2安装在主动阀体1与弹簧座a4之间。
41.如图2和图3所示，被动接头15连接于被动阀体21的端部，采用了接头与阀座一体化设计；
42.阀芯b17在被动阀体21内沿轴线方向滑动，阀芯b17为圆筒形，阀芯b17内壁设置有用于定位密封件b16的限位面b，密封件b16、弹簧座b18、大锁紧螺母b19依次位于阀芯b17内限位面b远离被动接头15的一侧，大锁紧螺母b19与阀芯b17螺纹连接，大锁紧螺母b19将密封件b16、弹簧座b18压实在阀芯b17内。被动顶杆14连接于密封件b16朝向被动接头15的端部且从被动接头15中伸出。密封件b16、弹簧座b18、大锁紧螺母b19、阀芯b17连接为一体形成浮动体b，浮动体b和被动顶杆14能够沿被动阀体21和被动接头15的轴线往复运动；
43.阀芯b17为一端密封的圆筒形，阀芯b17的圆柱面中段镂空(如图6所示)，密封件b16和弹簧座b18连接于阀芯b17内的镂空部位。弹簧座b17为一端连接有圆环的圆筒形，弹簧座b17端部的圆环抵接于密封件b16的端面，阀芯b17和弹簧座b18的圆柱面镂空(如图7所示)，使得密封件b16两侧的流体能够通过这两个镂空的位置形成连通；
44.被动接头15靠近被动阀体21的端部设置有密封锥口b，沿着远离密封件b16的方向，密封锥口b的外径逐渐变大，密封锥口b插设于被动阀体21内，密封锥口b与密封件b16一起形成密封副；密封锥口b与密封件b16之间的密封力由弹簧b20加载；弹簧b20安装在被动阀体21与弹簧座b18之间。
45.如图3所示，阀芯a6与阀芯b17两端局部外壁与主动阀体1和被动阀体21内壁分别间隙配合；阀芯a6与阀芯b17外侧端面与主动接头7和被动接头15内侧端面留有一定的间隙，在密封件a5和密封件b16产生一定深度的压痕后形成限位。
46.参照图3和图4，主动接头7用于供被动接头15插入，主动接头7内壁设置有至少一道o形圈11，本实施例中，o形圈11设置两道。随着被动接头15的插入，被动接头15顶部外壁挤压o形圈11，克服与o形圈11的摩擦力后，最终，被动接头15外壁面与两道o形圈11同时贴合，建立双级冗余外密封。仅通过o形圈11的密封完成了主动端和被动端之间的密封，密封结构简单且可靠性高。
47.如图5所示，密封件a5与密封件b16为外凸内凹型，凹下部分分别为主动顶杆10和被动顶杆14提供固定和支撑。
48.如图1和图2所示，主动接头7内壁设置有螺纹，支撑环a8和小锁紧螺母a9通过螺纹连接于其内，并相互锁紧，；
49.被动接头15内壁设置有螺纹,支撑环b13和小锁紧螺母b12通过螺纹连接于其内，并相互锁紧。
50.如图1和图2所示，主动顶杆10是头部带有伞状盘的细长杆，主动顶杆10头部细轴插入密封件a5，伞状盘与密封件a5端面接触，主动顶杆10尾部台阶轴插入支撑环a8内，从而实现主动顶杆10的支撑和限位；被动顶杆14是头部带有伞状盘的细长杆，被动顶杆14头部
细轴插入密封件b16，伞状盘与密封件b16端面接触，被动顶杆14尾部台阶轴插入支撑环b13内，从而实现被动顶杆14的支撑和限位。
51.本技术的具体工作流程为：
52.本发明的空间在轨气液加注阀被动端通过被动阀体21上的法兰固定于目标卫星加注支架上；空间在轨气液加注阀主动端固定于服务卫星机械传动系统的进给平台上；主动端沿轴向与被动端对中并移动，被动端的被动接头15沿主动端的主动接头7内壁导向进入主动端；被动接头15顶部外壁挤压o形圈11，克服与o形圈11的摩擦力，被动顶杆14与主动顶杆10端面接触；空间在轨气液加注阀主动端随着服务卫星进一步轴向进给，主动端的主动顶杆10推动密封件a5，克服弹簧a2压缩过程产生的弹簧力，同时带动弹簧座a4、大锁紧螺母a3和阀芯a6沿轴向运动，此时主动端阀座与密封件a5断开接触，主动端流道开通；同时，空间在轨气液加注阀被动端的被动顶杆14推动密封件b16，克服弹簧b20压缩过程产生的弹簧力，同时带动弹簧座b18、大锁紧螺母b19和阀芯b17沿轴向运动，此时被动端阀座与密封件b16断开接触，被动端流道开通。
53.如图4，待主动接头7的右端面与被动接头15的端面接触后，密封件a5与主动接头7之间、浮动体b20与被动接头15之间逐渐解除密封，主动端与被动端对接插合完成，两侧的流体通道贯通，被动接头15外壁面与两道o形圈11同时贴合，建立双级冗余外密封。
54.加注完成后，随着主动端退出，弹簧a2与弹簧b20回弹，推动密封件a5和密封件b16复位，主动端与被动端流体通道封闭，空间在轨加注阀主动端与被动端实现分离。
55.本发明未详细描述内容为本领域技术人员公知技术。
56.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。