一種具有可控阻尼結(jié)構的快速閥的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具有可控阻尼結(jié)構的快速閥，屬于脈沖燃燒風洞技術領域。本發(fā)明在現(xiàn)有快速閥的基礎上增加可控阻尼結(jié)構，所述可控阻尼結(jié)構包括節(jié)流孔板、阻尼液缸和阻尼液缸活塞；阻尼液缸活塞將阻尼液缸分成上部阻尼液腔和下部驅(qū)動氣腔，下部驅(qū)動氣腔通過一個充放氣孔與驅(qū)動氣源相連，上部阻尼液腔通過節(jié)流孔板上的節(jié)流孔、阻尼液通孔與阻尼腔相通；阻尼腔和上部阻尼液腔內(nèi)充有阻尼液。本發(fā)明通過調(diào)節(jié)可控阻尼結(jié)構中所述節(jié)流孔板13上的節(jié)流孔的孔徑大小來實現(xiàn)整個快速閥的開啟速度的調(diào)節(jié)，同時采用液體阻尼方式能夠更加有效地緩沖閥門開啟過程中活塞對閥體的沖擊，能夠滿足建設更大的脈沖燃燒風洞工程的應用需求。
【專利說明】
一種具有可控阻尼結(jié)構的快速閥
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于脈沖燃燒風洞技術領域，具體涉及用于脈沖燃燒風洞的快速閥。
【背景技術】
[0002]脈沖燃燒風洞廣泛應用于吸氣式高超聲速研究領域，具有建設與運行成本低廉、系統(tǒng)簡單、維護方便、建設周期短等優(yōu)點?？焖匍y是實現(xiàn)脈沖燃燒風洞的關鍵器件之一，主要用于氣體的快速供應，具有響應時間快、開啟速度快(毫秒量級)的特點。
[0003]在第十一屆全國激波與激波管學術會議《450mm脈沖燃燒風洞大口徑快速閥同步閥研制》中，譚宇等人公開了一種有效通徑53mm的快速閥。該快速閥結(jié)構如圖1所示，主要由管狀閥體1、管狀活塞2、閥芯3和端蓋4構成，管狀活塞2內(nèi)套于管狀閥體I內(nèi)并可左右滑動，閥芯3采用螺栓與管狀活塞2的右側(cè)端面相連，閥芯3與管狀活塞2的右側(cè)端面之間設置有徑向流道孔8，管狀活塞2與管狀閥體I之間分別設置有驅(qū)動氣腔9和阻尼腔15，管狀閥體I上設置有與驅(qū)動氣腔9相通的驅(qū)動氣腔充放氣口 1，阻尼腔15內(nèi)設起阻尼緩沖作用的橡膠墊或彈簧。所述快速閥工作時，閥芯2右側(cè)的端蓋4與供氣系統(tǒng)相連，閥芯左側(cè)與脈沖燃燒風洞相連;關閉狀態(tài)下，驅(qū)動氣腔9內(nèi)充驅(qū)動氣體，驅(qū)動氣腔9內(nèi)氣壓高于供氣系統(tǒng)中高壓氣源氣壓使得閥芯3與端蓋4緊密接觸從而密封供氣系統(tǒng)的高壓氣源；當釋放驅(qū)動氣腔9內(nèi)充驅(qū)動氣體使得驅(qū)動氣腔9內(nèi)氣壓低于供氣系統(tǒng)中高壓氣源氣壓時，管狀活塞2向左滑動，閥門打開，供氣系統(tǒng)中高壓氣源沿徑向流道孔8瞬間進入脈沖燃燒風洞，閥門打開過程中，阻尼腔15內(nèi)設置的橡膠墊或彈簧起到緩沖活塞對閥體的沖擊作用。
[0004]上述快速閥在有效通徑不超過53mm的尺寸下，具有啟動、運行時間快(1ms)的特點。但是將上述快速閥用于大口徑有效通徑運用環(huán)境時(例如200mm口徑的快速閥)，存在不足，主要原因是:小口徑的快速閥閥芯質(zhì)量小，閥門快速開啟時活塞對閥體的沖擊力較小，采用常規(guī)橡膠緩沖墊即可滿足要求，且閥門開啟的快慢決定于上游高壓氣源的壓力，開啟速度不可控。在建設更大的脈沖燃燒風洞工程應用時，需要開啟速度可控的更大口徑(大于200mm)的快速閥，上述快速閥已經(jīng)無法滿足應用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種具有可控阻尼結(jié)構的快速閥，該快速閥具有可控阻尼結(jié)構，閥門開啟速度可調(diào)，能夠有效緩沖閥門開啟過程中活塞對閥體的沖擊，從而滿足建設更大的脈沖燃燒風洞工程的應用需求。
[0006]本發(fā)明技術方案如下:
[0007]—種具有可控阻尼結(jié)構的快速閥，其結(jié)構如圖2所示，包括管狀閥體1、管狀活塞2、閥芯3和端蓋4;管狀活塞2內(nèi)套于管狀閥體I內(nèi)并可左右滑動，閥芯3采用螺栓與管狀活塞2的右側(cè)端面相連，閥芯3與管狀活塞2的右側(cè)端面之間設置有徑向流道孔8，管狀活塞2與管狀閥體I之間分別設置有驅(qū)動氣腔9和阻尼腔15，管狀閥體I上分別設置有與驅(qū)動氣腔9相通的驅(qū)動氣腔充放氣口 10和與阻尼腔15相通的阻尼液通孔14。所述具有可控阻尼結(jié)構的快速閥還包括一個可控阻尼結(jié)構，所述可控阻尼結(jié)構包括一個節(jié)流孔板13、一個阻尼液缸5和一個阻尼液缸活塞6;所述阻尼液缸活塞6將阻尼液缸5分成上部阻尼液腔12和下部驅(qū)動氣腔，其中下部驅(qū)動氣腔通過一個充放氣孔11與驅(qū)動氣源相連，上部阻尼液腔12依次通過設置于所述節(jié)流孔板13上的節(jié)流孔、阻尼液通孔14與阻尼腔15相通;所述阻尼腔15和上部阻尼液腔12內(nèi)充有阻尼液。
[0008]進一步地，所述阻尼液包括但不限于各種有機液體、無機液體或有機無機混合液體。
[0009]進一步地，通過調(diào)節(jié)所述節(jié)流孔板13上的節(jié)流孔的孔徑大小來調(diào)節(jié)整個快速閥的開啟速度:所述節(jié)流孔板13上的節(jié)流孔的孔徑越大，則快速閥的開啟速度越快而阻尼作用越小;所述節(jié)流孔板13上的節(jié)流孔的孔徑越小，則快速閥的開啟速度越慢而阻尼作用越大。
[0010]進一步地，所述節(jié)流孔板(13)上的節(jié)流孔的孔徑大小的調(diào)節(jié)方式為機械手動調(diào)節(jié)方式或機械電動調(diào)節(jié)方式。
[0011 ]所述具有可控阻尼結(jié)構的快速閥工作時，閥芯2右側(cè)的端蓋4與供氣系統(tǒng)相連，閥芯左側(cè)與脈沖燃燒風洞相連;關閉狀態(tài)下，驅(qū)動氣腔9內(nèi)充驅(qū)動氣體，驅(qū)動氣腔9內(nèi)氣壓高于供氣系統(tǒng)中高壓氣源氣壓使得閥芯3與端蓋4緊密接觸從而密封供氣系統(tǒng)的高壓氣源7(閥門關閉狀態(tài)下應保持驅(qū)動氣腔9內(nèi)氣壓恒定)；同時，所述可控阻尼結(jié)構中的下部驅(qū)動氣腔內(nèi)充驅(qū)動氣體，帶動阻尼液缸活塞6運動使上部阻尼液腔12內(nèi)的阻尼液充入阻尼腔15;閥門打開過程首先自由釋放驅(qū)動氣腔9內(nèi)和下部驅(qū)動氣腔內(nèi)的驅(qū)動氣體，當驅(qū)動氣腔9內(nèi)氣壓低于供氣系統(tǒng)中高壓氣源氣壓時，管狀活塞2向左滑動，閥門快速打開，供氣系統(tǒng)中高壓氣源沿徑向流道孔8并通過下游供氣管路16瞬間進入脈沖燃燒風洞，閥門打開過程中，阻尼腔15內(nèi)的阻尼液依次通過阻尼液通孔14、節(jié)流孔板13上的節(jié)流孔排向上部阻尼液腔12。
[0012]本發(fā)明提供的具有可控阻尼結(jié)構的快速閥，增加了可控阻尼結(jié)構，通過調(diào)節(jié)可控阻尼結(jié)構中所述節(jié)流孔板13上的節(jié)流孔的孔徑大小來實現(xiàn)整個快速閥的開啟速度的調(diào)節(jié):節(jié)流孔的孔徑越大，則快速閥的開啟速度越快而阻尼作用越小;節(jié)流孔的孔徑越小，則快速閥的開啟速度越慢而阻尼作用越大；同時，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供快速閥采用的是液體阻尼方式而非橡膠或彈簧緩沖的阻尼方式，能夠提供更強的阻尼作用，從而更加有效地緩沖閥門開啟過程中活塞對閥體的沖擊。因此，本發(fā)明提供的具有可控阻尼結(jié)構的快速閥，能夠滿足建設更大的脈沖燃燒風洞工程的應用需求。
【附圖說明】
[0013]圖1是現(xiàn)有的快速閥結(jié)構示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明提供的具有可控阻尼結(jié)構的快速閥的結(jié)構示意圖。
[0015]圖3是本發(fā)明提供的具有可控阻尼結(jié)構的快速閥在應用環(huán)境下的示意圖。
[0016]圖中標記說明:I是管狀閥體，2是管狀活塞，3是閥芯，4是端蓋，5是阻尼液缸，6是阻尼液缸活塞，7是高壓氣源，8是徑向流道孔，9是驅(qū)動氣腔，10是驅(qū)動氣腔充放氣口，11是下部驅(qū)動氣腔的充放氣孔，12是上部阻尼液腔，13是節(jié)流孔板，14是阻尼液通孔，15是阻尼腔，16是下游供氣管路。
【具體實施方式】
[0017]—種具有可控阻尼結(jié)構的快速閥，其結(jié)構如圖2所示，包括管狀閥體1、管狀活塞2、閥芯3和端蓋4;管狀活塞2內(nèi)套于管狀閥體I內(nèi)并可左右滑動，閥芯3采用螺栓與管狀活塞2的右側(cè)端面相連，閥芯3與管狀活塞2的右側(cè)端面之間設置有徑向流道孔8，管狀活塞2與管狀閥體I之間分別設置有驅(qū)動氣腔9和阻尼腔15，管狀閥體I上分別設置有與驅(qū)動氣腔9相通的驅(qū)動氣腔充放氣口 10和與阻尼腔15相通的阻尼液通孔14。所述具有可控阻尼結(jié)構的快速閥還包括一個可控阻尼結(jié)構，所述可控阻尼結(jié)構包括一個節(jié)流孔板13、一個阻尼液缸5和一個阻尼液缸活塞6;所述阻尼液缸活塞6將阻尼液缸5分成上部阻尼液腔12和下部驅(qū)動氣腔，其中下部驅(qū)動氣腔通過一個充放氣孔11與驅(qū)動氣源相連，上部阻尼液腔12依次通過設置于所述節(jié)流孔板13上的節(jié)流孔、阻尼液通孔14與阻尼腔15相通;所述阻尼腔15和上部阻尼液腔12內(nèi)充有阻尼液。
[0018]進一步地，所述阻尼液包括但不限于各種有機液體、無機液體或有機無機混合液體。
[0019]進一步地，通過調(diào)節(jié)所述節(jié)流孔板13上的節(jié)流孔的孔徑大小來調(diào)節(jié)整個快速閥的開啟速度:所述節(jié)流孔板13上的節(jié)流孔的孔徑越大，則快速閥的開啟速度越快而阻尼作用越小;所述節(jié)流孔板13上的節(jié)流孔的孔徑越小，則快速閥的開啟速度越慢而阻尼作用越大。
[0020]進一步地，所述節(jié)流孔板(13)上的節(jié)流孔的孔徑大小的調(diào)節(jié)方式為機械手動調(diào)節(jié)方式或機械電動調(diào)節(jié)方式。
[0021 ]所述具有可控阻尼結(jié)構的快速閥工作時，閥芯2右側(cè)的端蓋4與供氣系統(tǒng)相連，閥芯左側(cè)與脈沖燃燒風洞相連;關閉狀態(tài)下，驅(qū)動氣腔9內(nèi)充驅(qū)動氣體，驅(qū)動氣腔9內(nèi)氣壓高于供氣系統(tǒng)中高壓氣源氣壓使得閥芯3與端蓋4緊密接觸從而密封供氣系統(tǒng)的高壓氣源7(閥門關閉狀態(tài)下應保持驅(qū)動氣腔9內(nèi)氣壓恒定)；同時，所述可控阻尼結(jié)構中的下部驅(qū)動氣腔內(nèi)充驅(qū)動氣體，帶動阻尼液缸活塞6運動使上部阻尼液腔12內(nèi)的阻尼液充入阻尼腔15;閥門打開過程首先自由釋放驅(qū)動氣腔9內(nèi)和下部驅(qū)動氣腔內(nèi)的驅(qū)動氣體，當驅(qū)動氣腔9內(nèi)氣壓低于供氣系統(tǒng)中高壓氣源氣壓時，管狀活塞2向左滑動，閥門快速打開，供氣系統(tǒng)中高壓氣源沿徑向流道孔8并通過下游供氣管路16瞬間進入脈沖燃燒風洞，閥門打開過程中，阻尼腔15內(nèi)的阻尼液依次通過阻尼液通孔14、節(jié)流孔板13上的節(jié)流孔排向上部阻尼液腔12。
[0022]本發(fā)明提供的具有可控阻尼結(jié)構的快速閥，具體工作過程可詳細描述如下:
[0023]1.將驅(qū)動氣腔充放氣口 10與高壓驅(qū)動氣源連通，充入的高壓驅(qū)動氣體將管狀活塞2與閥芯3壓緊在端蓋4上，使閥門復位并能夠密封上游高壓工作氣源7，然后將驅(qū)動氣腔充放氣口 10與高壓驅(qū)動氣源斷開，驅(qū)動氣腔9內(nèi)壓力需保持恒定，從而使得快速閥處于關閉狀態(tài)；
[0024]2.快速閥處于關閉狀態(tài)下，所述可控阻尼結(jié)構中的下部驅(qū)動氣腔內(nèi)充驅(qū)動氣體，帶動阻尼液缸活塞6運動使上部阻尼液腔12內(nèi)的阻尼液充入阻尼腔15;
[0025]3.根據(jù)閥門開啟速度的需要調(diào)節(jié)節(jié)流孔板13上的節(jié)流孔孔徑大小(調(diào)節(jié)方式可以是機械手動方式或機械電動方式);
[0026]4.閥門打開時，閥門上游氣路與上游高壓氣源連通，打開驅(qū)動氣腔充放氣口 10和阻尼結(jié)構中的下部驅(qū)動氣腔的充放氣口 11，使驅(qū)動氣腔9和阻尼結(jié)構中的下部驅(qū)動氣腔內(nèi)的驅(qū)動氣體自由泄放，驅(qū)動氣腔9內(nèi)氣體壓力開始降低，當上游高壓氣體作用在閥芯3上的力大于驅(qū)動氣腔9內(nèi)氣體作用在閥芯3上的力時，閥門快速打開；
[0027]5.管狀活塞2運動至所需開度時，開始壓縮阻尼液體，使阻尼液體阻尼液通孔14、節(jié)流孔板13上的節(jié)流孔排向上部阻尼液腔12;
[0028]6.工作結(jié)束后，將驅(qū)動氣腔充放氣口與高壓驅(qū)動氣源連通，充入的高壓驅(qū)動氣體使閥門復位。
[0029]本發(fā)明提供的具有可控阻尼結(jié)構的快速閥，增加了可控阻尼結(jié)構，通過調(diào)節(jié)可控阻尼結(jié)構中所述節(jié)流孔板13上的節(jié)流孔的孔徑大小來實現(xiàn)整個快速閥的開啟速度的調(diào)節(jié):節(jié)流孔的孔徑越大，則快速閥的開啟速度越快而阻尼作用越小;節(jié)流孔的孔徑越小，則快速閥的開啟速度越慢而阻尼作用越大；同時，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供快速閥采用的是液體阻尼方式而非橡膠或彈簧緩沖的阻尼方式，能夠提供更強的阻尼作用，從而更加有效地緩沖閥門開啟過程中活塞對閥體的沖擊。因此，本發(fā)明提供的具有可控阻尼結(jié)構的快速閥，能夠滿足建設更大的脈沖燃燒風洞工程的應用需求。
【主權項】
1.一種具有可控阻尼結(jié)構的快速閥，包括管狀閥體(I)、管狀活塞(2)、閥芯(3)和端蓋(4);管狀活塞(2)內(nèi)套于管狀閥體(I)內(nèi)并可左右滑動，閥芯(3)采用螺桿與管狀活塞(2)的右側(cè)端面相連，閥芯(3)與管狀活塞(2)的右側(cè)端面之間設置有徑向流道孔(8)，管狀活塞(2)與管狀閥體(I)之間分別設置有驅(qū)動氣腔(9)和阻尼腔(15)，管狀閥體(I)上設置有與驅(qū)動氣腔(9)相通的驅(qū)動氣腔充放氣口(10); 其特征在于: 所述管狀閥體(I)上還設置有與阻尼腔(15)相通的阻尼液通孔(14); 所述具有可控阻尼結(jié)構的快速閥還包括一個可控阻尼結(jié)構，所述可控阻尼結(jié)構包括一個節(jié)流孔板(13)、一個阻尼液缸(5)和一個阻尼液缸活塞(6);所述阻尼液缸活塞(6)將阻尼液缸(5)分成上部阻尼液腔(12)和下部驅(qū)動氣腔，其中下部驅(qū)動氣腔通過一個充放氣孔(11)與驅(qū)動氣源相連，上部阻尼液腔(12)依次通過設置于所述節(jié)流孔板(13)上的節(jié)流孔、阻尼液通孔(14)與阻尼腔(15)相通;所述阻尼腔(15)和上部阻尼液腔(12)內(nèi)充有阻尼液。2.根據(jù)權利要求1所述的具有可控阻尼結(jié)構的快速閥，其特征在于，所述阻尼液包括但不限于各種有機液體、無機液體或有機無機混合液體。3.根據(jù)權利要求1或2所述的具有可控阻尼結(jié)構的快速閥，其特征在于，通過調(diào)節(jié)所述節(jié)流孔板(13)上的節(jié)流孔的孔徑大小來調(diào)節(jié)整個快速閥的開啟速度:所述節(jié)流孔板(13)上的節(jié)流孔的孔徑越大，則快速閥的開啟速度越快而阻尼作用越小;所述節(jié)流孔板(13)上的節(jié)流孔的孔徑越小，則快速閥的開啟速度越慢而阻尼作用越大。4.根據(jù)權利要求3所述的具有可控阻尼結(jié)構的快速閥，其特征在于，所述節(jié)流孔板(13)上的節(jié)流孔的孔徑大小的調(diào)節(jié)方式為機械手動調(diào)節(jié)方式。5.根據(jù)權利要求3所述的具有可控阻尼結(jié)構的快速閥，其特征在于，所述節(jié)流孔板(13)上的節(jié)流孔的孔徑大小的調(diào)節(jié)方式為機械電動調(diào)節(jié)方式。
【文檔編號】F16K47/02GK105952952SQ201610325603
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】劉偉雄, 譚宇, 毛雄兵, 曾令國, 李宏斌, 任虎, 蒲旭陽, 林其, 伍軍, 熊鵬飛, 翟小飛
【申請人】中國人民解放軍63820部隊吸氣式高超聲速技術研究中心