阅读说明：本技术 一种高精度防脱落膜片阀 (High-precision anti-drop diaphragm valve ) 是由 王运卯 董万峰 李小明 胡攀 王兴录 于 2019-11-15 设计创作，主要内容包括：为解决现有用于预封装期间隔离推进剂蒸汽的阀门需要额外配套较多辅助设备才能动作,导致成本增加和体积较大的问题,本发明提供了一种高精度防脱落膜片阀,包括入口接管嘴、反向支撑环、膜片、支座、出口接管嘴；入口接管嘴大端与出口接管嘴大端相对扣接构成安装腔体,反向支撑环、膜片支座和支座依次设置在该安装腔体内；反向支撑环和膜片支座设置在入口接管嘴内孔中,膜片焊接在膜片支座上；支座设置在出口接管嘴内孔中；膜片入口端端面上设置有刻痕；反向支撑环内壁位于膜片的刻痕边缘内；支座上设置有多个通流孔,总的流通面积大于膜片破裂后流道通流面积的两倍,单个通流孔直径≤3mm。本发明利用系统上游工作介质压力动作,无需外加能源。(In order to solve the problems that the existing valve for isolating propellant steam during pre-packaging can act only by additionally matching with more auxiliary equipment, so that the cost is increased and the size is larger, the invention provides a high-precision anti-falling diaphragm valve, which comprises an inlet pipe connecting nozzle, a reverse support ring, a diaphragm, a support and an outlet pipe connecting nozzle; the large end of the inlet filler neck and the large end of the outlet filler neck are oppositely buckled to form a mounting cavity, and the reverse support ring, the diaphragm support and the support are sequentially arranged in the mounting cavity; the reverse support ring and the diaphragm support are arranged in an inner hole of the inlet filler neck, and the diaphragm is welded on the diaphragm support; the support is arranged in an inner hole of the outlet filler neck; a nick is arranged on the end face of the inlet end of the membrane; the inner wall of the reverse support ring is positioned in the scored edge of the diaphragm; the support is provided with a plurality of through holes, the total flow area is more than twice of the flow area of the flow channel after the diaphragm is broken, and the diameter of each through hole is less than or equal to 3 mm. The invention uses the pressure action of the upstream working medium of the system without additional energy.)

一种高精度防脱落膜片阀

技术领域

本发明涉及一种高精度防脱落膜片阀，用于预封装期间隔离推进剂蒸汽，避免氧、燃蒸汽相遇自燃。

背景技术

目前用于预封装期间隔离推进剂蒸汽的阀门主要为电爆管驱动的膜片阀，该种产品开启可靠性高，工作过程无金属膜片脱落，但需要配套的辅助设备较多，包括电源、电缆及控制指令等，导致成本增加，系统体积较大。而传统的金属膜片阀一般采用300°圆周、十字、米字等常规刻痕形式，该种刻痕形式由于铰接长度的限制无法使用在上游介质冲击力大、气体压力高的场合，膜片会部分脱离产生碎片，影响系统的可靠工作。

发明内容

为了解决现有用于预封装期间隔离推进剂蒸汽的阀门需要额外配套较多辅助设备才能动作，导致成本增加，系统体积较大的技术问题，本发明提供了一种高精度防脱落膜片阀。

本发明的技术方案是：

一种高精度防脱落膜片阀，其特殊之处在于：

包括入口接管嘴、反向支撑环、膜片、支座、出口接管嘴；

入口接管嘴的大端与出口接管嘴的大端相对扣合连接，构成安装腔体；

反向支撑环、膜片支座和支座依次设置在所述安装腔体内；

反向支撑环和膜片支座设置在入口接管嘴的内孔中，膜片焊接在膜片支座上；

反向支撑环的一端紧贴入口接管嘴的内孔孔底，反向支撑环的另一端紧贴膜片的入口端以及膜片支座的一端；

支座设置在出口接管嘴的内孔中,支座的一端紧贴入口接管嘴，支座的另一端紧贴出口接管嘴；

膜片的入口端端面上设置有刻痕；反向支撑环的内壁位于膜片的刻痕边缘之内；所述刻痕为300°圆周形、十字形、米字形、Ω型或梯形；

支座上设置有多个通流孔，所有通流孔总的等效流通面积大于膜片破裂后流道通流面积的两倍，并且单个通流孔的直径小于等于3mm。

进一步地，所述反向支撑环的内壁距离膜片上的刻痕边缘的最小距离为0.2mm～0.4mm。

进一步地，所述入口接管嘴、反向支撑环、膜片、支座、出口接管嘴均为金属材质。

进一步地，所述膜片支座焊接在入口接管嘴的内孔中。

进一步地，入口接管嘴的大端与出口接管嘴的大端相对扣合焊接。

进一步地，所述刻痕为Ω型。

进一步地，相邻两个通流孔之间的间距大于等于1.5mm。

进一步地，膜片支座远离膜片的端面上设置有用于安装散热组件的环形槽。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1、本发明采用反向支撑环的结构，大幅提高了膜片的反向承压能力，能够保证反向承压可靠密封。

2、本发明中膜片采用Ω型刻痕结构，使得膜片破裂时的抗冲击防脱落能力提高至原来的2倍，能够保证正向承压可靠打开。

3、膜片阀内外漏率指标提高了两个量级，由1×10^-7Pa.m³/s提高至1×10^-9Pa.m³/s。

4、本发明采用全金属结构，且所有零件通过焊接方式进行连接，无非金属密封和介质相容性问题，有效的提高了膜片阀的工作寿命及密封性。

5、该阀填补了高精度防脱落膜片阀的空白。

6、本发明利用系统上游工作介质压力来动作，具有动作可靠、密封性好、尺寸小、质量轻以及不需要外加能源(高压气、电能)就能作动的特点，可广泛应用于一次性工作的弹箭星推进系统上。

附图说明

图1是本发明高精度防脱落膜片阀的结构示意图。

附图标记说明：1-入口接管嘴；2-反向支撑环；3-膜片；4-膜片支座；5-支座；6-出口接管嘴；7-焊缝一；8-焊缝二；9-通流孔；l0-环形槽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明所提供的高精度防脱落膜片阀，包括入口接管嘴1、反向支撑环2、膜片3、支座5、出口接管嘴6。

入口接管嘴1的大端与出口接管嘴6的大端相对扣合焊接，构成安装腔体；入口接管嘴1和出口接管嘴6通过焊接连接，能够确保外漏率及承压满足总体要求。

反向支撑环2、膜片支座4和支座5依次设置在入口接管嘴1与出口接管嘴6构成的安装腔体内；膜片3设置在膜片支座4上，与膜片支座4通过焊接连接，以确保正向承压的密封性；反向支撑环2和膜片支座4设置在入口接管嘴1的内孔中，反向支撑环2的一端紧贴入口接管嘴1的内孔孔底，反向支撑环2的另一端紧贴膜片3的入口端(即靠近入口接管嘴1的那一端)和膜片支座4的一端；支座5设置在出口接管嘴6的内孔中，且位于膜片3的下游；支座5的端面上设置有多个通流孔9，膜片3脱落的极限状态下也满足系统流通孔径要求。支座5上各通流孔9的直径可以相等，也可以不相等，单个通流孔9的直径应小于等于3mm，以防止膜片3脱落后流入下游而影响系统工作；由于膜片3脱落后会影响流通面积，因此所有通流孔9总的等效流通面积应大于膜片破裂后通道流通面积的两倍，以保证通流面积。另外，开设通流孔9时，还要考虑支座5具有足够的强度，建议相邻两个通流孔9之间的间距应不小于1.5mm。膜片3采用刻痕结构，刻痕形式可以为300°圆周形、十字形、米字形、Ω型或梯形等；

经试验验证，圆周形刻痕在额定工作压力冲击时有脱落，而Ω型刻痕膜片使用2倍的额定工作压力冲击时无脱落。原理就是Ω型刻痕在不影响流通面积的情况下，大幅提高了铰接长度(例如300°圆周刻痕铰接长度为60°圆周长度，而300°Ω型刻痕铰接长度为90°以上的圆周长度)，而且Ω型刻痕的膜片改变了破裂撕扯过程中膜片裂口的扩展方向，在高压撕裂过程中Ω型刻痕裂开扩展方向为径向，冲击力最终在膜片3与膜片支座4的焊缝处承受，而圆周型刻痕裂开扩展的方向为周向，更易脱落。

因此，刻痕形式优选Ω型，以提高膜片3破裂时的抗冲击防脱落能力；刻痕的深度与膜片3的材料匹配，当膜片3的材料强度为890MPa时，刻痕处膜片3的剩余厚度为0.065±0.005mm。

反向支撑环2的内壁位于膜片3的刻痕边缘以内，一般距离膜片3刻痕边缘的最小距离为0.2mm～0.4mm，以提高膜片3的反向承压能力。考虑到一些特殊场合还需要加强散热效果，利于电子束焊，还可以在膜片支座4远离膜片3的端面上设置用于安装散热组件的环形槽10。

本发明的安装过程如下：

首先，将反向支撑环2装入入口接管嘴1的内孔孔底，然后将已焊接于一体的膜片3和膜片支座4装入入口接管嘴1的内孔，并与反向支撑环2紧密贴合，然后进行焊接形成焊缝一7，最后将支座5装入出口接管嘴6的内孔后，将入口接管嘴1与出口接管嘴6进行焊接形成焊缝二8。

本发明的工作过程和原理：

本发明通过膜片3将阀门上下游的工作介质隔离，保证承压和密封，当阀门入口工作介质压力高于膜片3的破裂压力时，膜片3在刻痕处破裂，破裂膜片贴在膜片支座4的内壁上，流道打开。