一种带刚性轴的薄壁双偏心部分球壳结构制造技术

一种带刚性轴的薄壁双偏心部分球壳结构，包括薄壁球壳(1)、刚性轴(2)；所述的薄壁球壳(1)为球阀关闭状态实现密封功能的球冠形部分，球冠形部分的上下端面为扇形面，上下两个扇形面之间穿入刚性轴，且刚性轴与上下扇形面之间固连，刚性轴的回转中心与球冠形部分的几何中心在相对径向和相对轴向存在偏心距；通过外部驱动机构带动球壳结构整体转动。

【技术实现步骤摘要】
一种带刚性轴的薄壁双偏心部分球壳结构
本专利技术涉及一种适用于液体火箭发动机球阀的带刚性轴薄壁双偏心部分球壳结构。。
技术介绍
液体火箭发动机中广泛应用球阀作为推进剂供应的开关，球阀具有流阻小、不受工作压力和流通尺寸限制的特点。为避免球阀动作过程中阀座与球磨损，传统的发动机球阀设计方法为先通入控制气使球与阀座分离再转动球体从而避免磨损，其将球阀的单一开关动作分解为抬座-打开(关闭)-落座的组合动作，球阀自身须增加抬座机构，发动机也须配套相关抬座气控和电控系统，使发动机系统及球阀自身结构复杂化，增加发动机重量，降低发动机可靠性。而传统球阀的整体球结构在大通径阀门上更突显了其重量大的缺点。为减轻球阀重量、简化发动机及球阀结构，需要设计一种既结构简单重量轻，又可实现球阀动作过程中阀座自分离的球体结构。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种带刚性轴的薄壁双偏心部分球壳结构。本专利技术的技术解决方案是：一种带刚性轴的薄壁双偏心部分球壳结构，包括薄壁球壳、刚性轴；所述的薄壁球壳为球阀关闭状态实现密封功能的球冠形部分，球冠形部分的上下端面为扇形面，上下两个扇形面之间穿入刚性轴，且刚性轴与上下扇形面之间固连，刚性轴的回转中心与球冠形部分的几何中心在相对径向和相对轴向存在偏心距；通过外部驱动机构带动球壳结构整体转动。进一步的，刚性轴与上下扇形面之间分别通过上花键和下花键连接。进一步的，通过安装在上花键上的上连接键连接外部驱动机构。进一步的，通过安装在下花键上的下连接键连接外部驱动机构。进一步的，所述的薄壁球壳的壁厚与薄壁球壳的外径比值1/40～1/50，其中薄壁球壳的外径>250mm。进一步的，相对径向偏心距E和相对轴向偏心距e在球壳结构转动的前10°范围内，实现球壳与阀座自动脱离。进一步的，薄壁球壳的外径在250～500mm时，相对径向偏心距E取5～8mm，相对轴向偏心距e取1～2mm。进一步的，所述的刚性轴在介质流通方向呈流线型设计。进一步的，所述的刚性轴在介质流通方向的截面形状：两侧为弧A和弧B，弧A与弧B之间通过流线平滑过渡；其中弧A的半径大于弧B的半径。本专利技术与现有技术相比有益效果为：(1)相比现有抬座球阀，无需抬座机构，仅通过转轴与球心间的双偏心实现阀座与球的自动分离，减少转动磨损的阀座与球壳的磨损，简化阀门结构和发动机系统组成。(2)采用部分球壳薄壁结构，仅保留球阀关闭状态实现密封功能的约1/4球壳部分，有效减小大通径球阀重量。(3)采用刚性轴消除转动过程中薄壁球壳的扭转变形。附图说明图1为本专利技术的结构示意图，图2为本专利技术的结构轴向截面示意图图3为本专利技术的原理示意图；图中：1.薄壁球壳；2.刚性轴；3.上花键；4.上连接键；5.下花键；6.下连接键；7.阀座；E.径向偏心距；e.轴向偏心距。具体实施方式下面结合附图及实例对本专利技术做详细说明。如图1所示，本专利技术一种带刚性轴的双偏心薄壁球壳结构，主体外形为1/4部分薄壁球壳1，在应用于球径>250mm的大通径球阀球壳厚度与外径比值为1/40～1/50，该设计优点在于在保证强度的条件下球壳周向和径向尺寸均尽可能减小，实现球体轻量化，上、下端面为扇形面与薄壁球壳1相连，在上、下端为球壳提供径向支撑，上、下端面间穿入刚性轴2，其通过上花键3、下花键5与球壳1连接，从而实现薄壁球壳的整体转动，可消除一端驱动造成的球壳扭转变形，上花键3和下花键5同步加工，以保证刚性轴2可从一端插入，刚性轴2在介质流通方向呈流线型设计减小流阻，如图2所示，两侧为弧A和弧B，弧A与弧B之间通过流线平滑过渡；其中弧A的半径大于弧B的半径。上连接键4或下连接键6连接驱动机构以带动球转动。如图3所示，转轴的回转中心与球壳几何中心存在相对径向偏心距E和相对轴向偏心距e，通过优化配置两偏心距数值，实现在球转动的前10°范围内，实现球壳1与阀座7自动脱离，减少球壳转动过程中与阀座的摩擦，球壳1边缘设计圆角光滑过渡，避免关闭过程中切磨阀座7。当球径在250～500mm时，径向偏心距E取5～8mm，轴向偏心距e取1～2mm。本专利技术未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带刚性轴的薄壁双偏心部分球壳结构，其特征在于：包括薄壁球壳(1)、刚性轴(2)；所述的薄壁球壳(1)为球阀关闭状态实现密封功能的球冠形部分，球冠形部分的上下端面为扇形面，上下两个扇形面之间穿入刚性轴，且刚性轴与上下扇形面之间固连，刚性轴的回转中心与球冠形部分的几何中心在相对径向和相对轴向存在偏心距；通过外部驱动机构带动球壳结构整体转动。

【技术特征摘要】
1.一种带刚性轴的薄壁双偏心部分球壳结构，其特征在于：包括薄壁球壳(1)、刚性轴(2)；所述的薄壁球壳(1)为球阀关闭状态实现密封功能的球冠形部分，球冠形部分的上下端面为扇形面，上下两个扇形面之间穿入刚性轴，且刚性轴与上下扇形面之间固连，刚性轴的回转中心与球冠形部分的几何中心在相对径向和相对轴向存在偏心距；通过外部驱动机构带动球壳结构整体转动。2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：刚性轴(2)与上下扇形面之间分别通过上花键(3)和下花键(5)连接。3.根据权利要求2所述的结构，其特征在于：通过安装在上花键(3)上的上连接键(4)连接外部驱动机构。4.根据权利要求2所述的结构，其特征在于：通过安装在下花键(5)上的下连接键(6)连接外部驱动机构。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘博，李楚林，赵莹，向猛，周炜，孙纪国，郑孟伟，陶瑞峰，许健，陈涛，张强，
申请(专利权)人：北京航天动力研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11