低温发动机用多功能高压点火器阀门的制作方法

本实用新型属于航天低温动力技术领域，尤其涉及一种低温发动机用多功能高压点火器阀门。

背景技术：

我国在低温液体动力领域不断追求更大推力构型来参与未来中国载人登月、太空站及深空探测等太空计划。某重型火箭低温氢氧发动机经过几轮深入研究论证，确定为单富氢预燃室补燃循环方案，目前已进入关键技术攻关和深化论证研制阶段。该发动机研制以多次重复使用为目标，将用高可靠的火炬式点火器替代以往氢氧发动机火药点火器来进行预燃室和推力室的点火。根据系统提出的组件设计要求，需要研制开发适应该型发动机使用的高压电火器阀门，阀门主流路的启闭用于控制点火室推进剂的供断，并确保火炬点火器和发动机安全可靠工作。由于点火器阀门的工况恶劣，在发动机全流程工作过程中的功能性复杂，给阀门的结构设计造成了一定的难度。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种低温发动机用多功能高压点火器阀门，简化了结构，提高了动作寿命和可靠的密封性能。

本实用新型目的通过以下技术方案予以实现：一种低温发动机用多功能高压点火器阀门，包括：壳体、波纹管组件、主活门、泄出活门、单向活门、泄出活门座、顶杆活门、大弹簧、小弹簧、碟簧组、单向活门弹簧、作动筒、盖和导向块；其中，壳体与泄出活门座组成主介质腔，主活门和泄出活门均设置于主介质腔内，以壳体内腔面为导向面形成动配合副，泄出活门一端插入主活门的弹簧孔内，形成两活门之间的副导向；大弹簧和小弹簧分别装入主活门和泄出活门之间形成的环形孔腔和圆柱孔腔内；碟簧组安装在泄出活门与泄出活门座之间的环形腔里，泄出活门座与壳体右端相连接；作动筒与壳体相连接，组成作动腔，波纹管组件的右端压在壳体的端面上，导向块装入波纹管组件的右侧孔腔中；顶杆活门插入波纹管组件内孔，通过导向块进行位置限制并进行运动导向；盖与壳体组成反向截止腔，单向活门装在反向截止腔内，与壳体内孔形成导向运动副，单向活门弹簧装在单向活门内孔中。

上述低温发动机用多功能高压点火器阀门中，还包括：压紧环；其中，压紧环与波纹管组件右端螺纹连接，用于限制导向块安装位置。

上述低温发动机用多功能高压点火器阀门中，还包括：第一密封垫片；其中，第一密封垫片设置于盖与壳体之间的环槽中。

上述低温发动机用多功能高压点火器阀门中，还包括：第二密封垫片；其中，第二密封垫片设置于作动筒和波纹管组件之间。

上述低温发动机用多功能高压点火器阀门中，还包括：第三密封垫片；其中，第三密封垫片设置于泄出活门座与壳体之间。

上述低温发动机用多功能高压点火器阀门中，泄出活门座与壳体右端通过螺纹进行连接。

上述低温发动机用多功能高压点火器阀门中，作动筒与壳体螺纹连接。

上述低温发动机用多功能高压点火器阀门中，盖与壳体螺纹连接。

上述低温发动机用多功能高压点火器阀门中，还包括：吹除接管嘴；其中，所述吹除接管嘴设置于所述壳体，所述吹除接管嘴与反向截止腔相通。

本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)本实用新型的阀门主流路的启闭用于控制点火室推进剂的供断，并确保火炬点火器和发动机安全可靠工作；

(2)本实用新型合理巧妙的设计各活门导向结构，如主活门与泄出活门均以壳体内孔为主导向，并同时设计了两活门之间的辅助导向，如此确保两活门联动时的动作可靠性，从而提高了整阀的动作寿命；

(3)本实用新型通过各活门不同的工况需求，针对性的进行密封材料选择及阀座结构设计，使各活门的密封压及密封比压比处于合理设计区间，从而保证各活门的密封可靠性，另外阀门的静密封采用冗余密封焊措施，有效的提高了超高压低温静密封的可靠性。

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，而并不认为是对本实用新型的限制。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是本实用新型实施例提供的低温发动机用多功能高压点火器阀门的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的低温发动机用多功能高压点火器阀门的另一示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

图1是本实用新型实施例提供的低温发动机用多功能高压点火器阀门的结构示意图；图2是本实用新型实施例提供的低温发动机用多功能高压点火器阀门的另一示意图。

如图1和图2所示，该低温发动机用多功能高压点火器阀门包括壳体1、波纹管组件2、主活门3、泄出活门4、单向活门5、泄出活门座6、顶杆活门7、大弹簧8、小弹簧9、碟簧组10、单向活门弹簧11、作动筒12、盖13、压紧环14、导向块15、第一密封垫片16、第二密封垫片17、第三密封垫片18及吹除接管嘴19组成。壳体1与泄出活门座组成主介质腔，主活门3和泄出活门4均直接装入主介质腔内，以壳体1内腔面为导向面形成动配合副，泄出活门4一端插入主活门3的弹簧孔内，形成两活门之间的副导向，大弹簧8和小弹簧9分别装入主活门3和泄出活门4之间形成的环形孔腔和圆柱孔腔内，碟簧组10安装在泄出活门4与泄出活门座6之间的环形腔里，泄出活门座6与壳体1右端通过螺纹进行连接，两者之间放置第三密封垫片18；作动筒12与壳体1通过螺纹连接，组成作动腔，波纹管组件2是作动腔中的主体部分，其右端压在壳体1的端面上，第二密封垫片17装在作动筒12和波纹管组件2之间，导向块15装入波纹管组件2的右侧孔腔中，压紧环14与波纹管组件2右端进行螺纹连接，用于限制导向块15安装位置，顶杆活门7插入波纹管组件2内孔，靠导向块15进行位置限制并进行运动导向；盖13与壳体1组成反向截止腔，盖13与壳体1之间也是螺纹连接，单向活门5装在截止腔内，与壳体1内孔形成导向运动副，单向活门弹簧11装在单向活门5内孔中，第一密封垫片16装在盖13与壳体1之间的环槽中。吹除接管嘴19设置于壳体1，吹除接管嘴19与反向截止腔相通。图1为主剖视图，图2为H-H剖视图，图示状态为阀门装配交付状态，主活门3在大弹簧8和小弹簧9初始装配力作用下处于关闭状态，泄出活门4在碟簧组10的初始装配力作用下处于打开状态，顶杆活门7在主活门3上伸出杆作用下处于打开状态，单向活门5在单向活门弹簧11的作用下处于关闭状态。

当低温发动机预冷时，低压预冷介质从入口A进入阀门主介质腔，介质作用在主活门3上的力帮助主活门3继续保持关闭，预冷介质可以通过处于打开状态的泄出活门4，经泄出口C流出，达到对发动机该流路的预冷目的。

预冷结束后，发动机需要起动点火，从D口通入作动腔高压控制气，控制气作用在波纹管组件2外腔，产生较大的作动力推动顶杆活门6向右运动，同时推动主活门3克服大弹簧8和小弹簧9的弹性力以及介质作用力向打开方向运动，在主活门3打开过程中，大弹簧8和小弹簧9的弹性力变大，并超过碟簧组10的弹性力，使泄出活门4向关闭方向运动，顶杆活门6与壳体1上阀座接触后，主活门3运动到最大打开位置，泄出活门4在大弹簧8和小弹簧9的作用下克服碟簧组10弹性力关闭到底。主活门3、泄出活门4和顶杆活门6各自的运动行程需要进行匹配，使大弹簧8、小弹簧9的运动变形大于碟簧组10，确保产生足够的使泄出活门4关闭到底的力。主活门3打开后，单向活门5在从主活门3流过来的介质力作用下，克服单向活门弹簧11初始装配力打开，阀门开始对点火器提供介质。

发动机正常点火起动、工况迅速上升后，控制腔撤气，主活门3在大弹簧8、小弹簧9弹性力以及介质作用在主活门3上的压差力的共同作用下开始关闭并关闭到底，波纹管组件2刚性力及主活门3关闭方向的力共同作用使顶杆活门6打开，从主活门3泄漏的微量介质可以通过E口引出，泄出活门4在介质压力的作用下继续保持关闭状态；单向活门5在反向介质和单向活门弹簧11弹性力的作用下关闭，此时吹除路通过F、G口同时开始吹除，用以隔离阀门下游高压介质和上游高压介质，确保阀门工作可靠，发动机工作安全。

当发动机关机时，介质压力降低到一定值时，泄出活门4所受的碟簧组10弹性力与作用在泄出活门4上使之关闭的合力基本相当，泄出活门4自行打开，阀前剩余介质从泄出口C排出。

本实施例将多种阀门功能进行了集成创新，通过多通阀壳的巧妙布局和各介质腔的合理设计实现了阀门在低温发动机系统中的多功能应用，性能上很好的满足了系统的装配和使用要求。该实用新型原理正确，设计新颖，结构轻巧，零组件数量少，动作可靠性高，工况适应范围广，符合低温动力阀门组合化设计的趋势。

以上所述的实施例只是本实用新型较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本实用新型技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本实用新型的保护范围内。