用于气体增压系统的增压单向阀及气体增压系统的制作方法

本发明涉及流体工作系统，具体地，涉及一种用于气体增压系统的增压单向阀及气体增压系统，尤其是一种带有抑制颤振结构的运载火箭增压单向阀。

背景技术：

1、增压单向阀是运载火箭增压输送系统的重要组成部件，主要用于地面向火箭输送增压气体。上游接通高压气体后，阀芯在气压和弹簧作用下单开，阀门导通，高压气体流经阀门进入增压气瓶储存。增压结束后，在进出口压差与弹簧的作用下，单向阀自动关闭并保持密封。增压单向阀通常由壳体、密封材料、阀芯、弹簧等组成。但在某些工况下，如阀门开度较小时，单向阀内会出现高频颤振现象，即阀芯高速往复运动，造成导向面磨损、发热卡滞、密封失效，甚至形成振动冲击载荷，威胁火箭增压系统安全。

2、单向阀颤振出现的原因如下：在增压单向阀工作过程中，在某些参数条件下，高压气流将阀芯顶开一定开度，气体流经阀芯进入下游区域。阀门的导通一方面对减压阀入口区域局部压力场产生影响，造成局部压力减低，另一方面也会让下游气体压力升高。当条件合适时，上游局部压力降低和下游压力的升高造成阀芯开启驱动力不足，导致阀芯开度减小甚至关闭，随后上游气压升高，阀芯再次开启，如此反复形成颤振。单向阀颤振出现时，阀芯平均开度一般较小。

3、目前，针对火箭增压单向阀的颤振抑制结构主要有：a、增加阀芯衬套，如文献《运载火箭气体单向阀防颤振技术研究》；b、通过弹簧圈、涨圈、o胶圈等方式增加干摩擦阻尼，或者采用阻尼孔增加阀门前后压差，如公开号为cn108180297a的专利文献；c、使用非平衡作用面积，实现防振、抑振效果，如公开号为cn115289253a的专利文献。

4、然而上述增加干摩擦的方式仍存在问题，比如阀芯多次动作后，衬套等摩擦件阻尼效果下降明显，在高速运动工况下，阻尼不足；而使用非平衡作用面积的单向阀，结构复杂，制造成本大幅提高。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于气体增压系统的增压单向阀及气体增压系统。

2、根据本发明提供的一种用于气体增压系统的增压单向阀，包括：阀壳体和阀芯，所述阀芯设置在所述阀壳体内；

3、所述阀芯设置在所述阀壳体进气口位置处，所述阀壳体上设置有第一密封结构，所述阀芯上设置有第二密封结构；

4、当所述阀芯关闭时，所述第一密封结构和所述第二密封结构之间密接；当所述阀芯打开时，所述第一密封结构和所述第二密封结构之间形成流体通道，所述流体通道包括流体膨胀通道；

5、所述流体膨胀通道内流体流动方向为第一方向；所述第一方向与所述阀芯打开时的移动方向相反；所述流体膨胀通道的流道截面积沿所述第一方向逐渐增大。

6、优选的，在流体膨胀通道内，流体发生膨胀，流速增大，在与流动方向相反的方向上对所述阀芯产生反作用力。

7、优选的，所述第一密封结构包括多个第一密封副，所述第二密封结构包括多个第二密封副；

8、多个所述第一密封副和多个所述第二密封副交错设置；

9、当所述阀芯打开时，多个所述第一密封副和多个所述第二密封副之间交替形成流体输送通道和所述流体膨胀通道；

10、所述流体输送通道内流体流入方向为第二方向，所述第二方向与所述阀芯打开时的移动方向相同。

11、优选的，所述第二密封副上设置有沿所述第一方向倾斜的倾斜面，所述倾斜面与所述第一密封副之间形成所述流体膨胀通道。

12、优选的，所述阀壳体内设置有阀套，所述阀芯的一端位于所述阀套内；

13、所述阀芯与所述阀套之间形成阀套腔体，所述阀套腔体内设置有弹性件，所述弹性件与所述阀芯连接设置，所述弹性件用于所述阀芯的复位。

14、优选的，所述阀套上靠近所述阀壳体出气口位置处设置有反作用力隔离结构；

15、所述反作用力隔离结构对应所述阀壳体出气口设置，所述反作用力隔离结构位于所述阀壳体出气口和所述阀芯之间。

16、优选的，所述阀套侧壁上设置有排气孔，所述排气孔与所述阀套腔体连通。

17、优选的，所述阀套上设置有阀套进气孔，所述阀芯上设置有阀芯进气孔；

18、当所述阀芯打开时，所述阀芯进气孔通过所述流体通道与所述阀套进气孔连通。

19、优选的，所述阀套上设置有阀套出气孔，所述阀套出气孔与所述阀套进气孔连通；

20、所述阀套出气孔通过出气腔体与所述阀壳体出气口连通，所述出气腔体上设置有与所述阀套出气孔连通的腔体出气孔。

21、本发明还提供一种气体增压系统，包括上述的用于气体增压系统的增压单向阀。

22、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

23、1、本发明通过在第一密封结构和第二密封结构之间形成气体膨胀通道，通过气体膨胀通道形成多级膨胀结构，在气体通过气体膨胀通道从密封结构流入阀壳体内时，气流在气体膨胀通道内的流道面积逐渐增大，气体流速增加，形成对阀芯的反作用力，促进阀门打开，避免了单向阀内出现高频颤振现象。

24、2、本发明在单向阀的出口处，增加气流反作用力隔离结构，消除气体在单向阀出口减压增速过程中对阀芯的反作用力，避免气体的反作用力直接作用在阀芯表面，阻碍阀芯的打开，进一步促进阀门打开，避免了单向阀内出现高频颤振现象。

25、3、本发明设置多级膨胀结构和反作用力隔离结构，增大了阀门工作时，阀芯受到的促进其打开的合力，促进阀芯快速打开，跨越容易产生颤振的小开度区间，从而实现抑振、防振效果，提升单向阀的稳定性，保障火箭增压输送系统的安全。

技术特征：

1.一种用于气体增压系统的增压单向阀，其特征在于，包括：阀壳体（1）和阀芯（2），所述阀芯（2）设置在所述阀壳体（1）内；

2.根据权利要求1所述的用于气体增压系统的增压单向阀，其特征在于，在流体膨胀通道（301）内，流体发生膨胀，流速增大，在与流动方向相反的方向上对所述阀芯（2）产生反作用力。

3.根据权利要求1所述的用于气体增压系统的增压单向阀，其特征在于，所述第一密封结构（101）包括多个第一密封副（1011），所述第二密封结构（201）包括多个第二密封副（2011）；

4.根据权利要求3所述的用于气体增压系统的增压单向阀，其特征在于，所述第二密封副（2011）上设置有沿所述第一方向倾斜的倾斜面（2012），所述倾斜面（2012）与所述第一密封副（1011）之间形成所述流体膨胀通道（301）。

5.根据权利要求1所述的用于气体增压系统的增压单向阀，其特征在于，所述阀壳体（1）内设置有阀套（4），所述阀芯（2）的一端位于所述阀套（4）内；

6.根据权利要求5所述的用于气体增压系统的增压单向阀，其特征在于，所述阀套（4）上靠近所述阀壳体（1）出气口位置处设置有反作用力隔离结构（7）；

7.根据权利要求5所述的用于气体增压系统的增压单向阀，其特征在于，所述阀套（4）侧壁上设置有排气孔（6），所述排气孔（6）与所述阀套腔体（9）连通。

8.根据权利要求5所述的用于气体增压系统的增压单向阀，其特征在于，所述阀套（4）上设置有阀套进气孔（401），所述阀芯（2）上设置有阀芯进气孔（202）；

9.根据权利要求8所述的用于气体增压系统的增压单向阀，其特征在于，所述阀套（4）上设置有阀套出气孔（402），所述阀套出气孔（402）与所述阀套进气孔（401）连通；

10.一种气体增压系统，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的用于气体增压系统的增压单向阀。

技术总结本发明提供了一种用于气体增压系统的增压单向阀及气体增压系统，阀芯设置在阀壳体进气口位置处，阀壳体上设置有第一密封结构，阀芯上设置有第二密封结构；当阀芯关闭时，第一密封结构和第二密封结构之间密接；当阀芯打开时，第一密封结构和第二密封结构之间形成流体通道，流体通道包括流体膨胀通道。本发明通过气体膨胀通道形成多级膨胀结构，在气体通过气体膨胀通道从密封结构流入阀壳体内时，气流在气体膨胀通道内的流道面积逐渐增大，气体流速增加，形成对阀芯的反作用力，促进阀门打开，避免了单向阀内出现高频颤振现象。技术研发人员：匡以武,徐世俊,傅乐平,张文胜,叶金鑫,张明科,王钢,王吉,王翔受保护的技术使用者：上海航天设备制造总厂有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18