隨著航天科技的發(fā)展，低溫氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥將獲得越來越廣泛的應(yīng)用。下面我們一起來了解一下低溫氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥在航天科技應(yīng)用中的要求及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
低溫氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥直接用于運(yùn)載火箭，所以產(chǎn)品設(shè)計(jì)在滿足用戶要求的技術(shù)指標(biāo)、環(huán)境條件、外形及接口條件下，還要求結(jié)構(gòu)上工藝性好、質(zhì)量小、體積小、可靠性高。根據(jù)低溫氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥總體技術(shù)指標(biāo)要求，必須采用氣動(dòng)控制閥與單向閥的復(fù)合式結(jié)構(gòu)。在軸向主閥體內(nèi)采用升降式結(jié)構(gòu)，彈簧力作用在主活門上，保證主活門的預(yù)緊力及主活門的復(fù)位；主密封部位采用金屬“R”型面與氟塑料平面配合的軟密封結(jié)構(gòu)；打開方式為控制氣通過導(dǎo)桿傳導(dǎo)力打開主活門放氣，撤掉控制氣主活門通過彈簧自動(dòng)關(guān)閉。結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
低溫氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥采用氣動(dòng)控制就存在導(dǎo)向密封，方式有活塞密封及波紋管密封，活塞密封必須有“O”形圈，低溫氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的使用溫度為190K～313K，相當(dāng)于-83～+40℃。經(jīng)查找有關(guān)資料，橡膠的使用溫度的下限為-70℃，已超過本產(chǎn)品的使用溫度下限，所以“O”形圈結(jié)構(gòu)無法采用，因此，用“O”型橡膠圈密封的活塞作動(dòng)器基本上不能使用，故只有采用金屬波紋管作為動(dòng)密封，金屬波紋管作為動(dòng)密封使用溫度范圍為-253～+600℃，完全滿足要求。為調(diào)節(jié)波紋管組件的長度，裝配時(shí)要求頂桿可以根據(jù)具體要求長度進(jìn)行加工，以保證頂桿頭距閥芯端面有0～0.5mm的間隙。頂桿直徑為7～10mm，而頂桿頭直徑為3mm，頂桿銑成多棱，既保證波紋管內(nèi)部通氣又給波紋管組件導(dǎo)向。確保在任何情況下，閥芯開度為0.7mm，因此低溫氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥工作時(shí)，雙波紋管組件總的壓縮行程是0.7～1.2mm。另外，據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，頂桿頭直徑為3mm，材料為F151、FS46作為密封材料是可行的。在-83～+40℃溫度范圍使用，配合間隙為H9/e9即可防止低溫卡死。
充氣活門采用升降式單向活門結(jié)構(gòu)，彈簧力作用在付活門上，保證付活門的預(yù)緊力及付活門的復(fù)位；密封部位采用金屬“R”型面與氟塑料平面配合的軟密封結(jié)構(gòu)，彈簧設(shè)計(jì)滿足不大于0.5MPa的打開壓差�；铋T密封結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。
由于軟鋁墊片硬密封結(jié)構(gòu)不能滿足低溫密封結(jié)構(gòu)，而聚四氟乙烯膨脹系數(shù)大，隨著溫度降低，氟塑料收縮量很大，會(huì)使密封性能下降，容易引起泄漏。為保證低溫狀態(tài)下的密封可靠性，產(chǎn)品的外密封部位均采用軟鋁墊片表面噴涂形式，其密封形式已經(jīng)過大氫氧試驗(yàn)站用氫氧排氣閥的試驗(yàn)驗(yàn)證，使用溫度最低可至-190℃以下。
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