1、液氫截止閥的介紹和特點(diǎn)分析一、概述低溫截止閥是一種工作在低溫氣氫或液氫介質(zhì)中，用來(lái)接通或切斷管路介質(zhì)的 裝置。本文介紹一種用于氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)上的低溫截止閥，針對(duì)在使用過(guò)程中出 現(xiàn)閥門無(wú)法動(dòng)作的問題，進(jìn)行了故障分析,通過(guò)改進(jìn)結(jié)構(gòu)，使閥門正常運(yùn)行于試驗(yàn)系 統(tǒng)中。二、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、技術(shù)參數(shù)低溫截止閥的技術(shù)參數(shù)如下。工作介質(zhì)低溫氣氫、液氫公稱通徑65mm最高使用壓力25MPa最低使用溫度液氫溫度驅(qū)動(dòng)方式氣動(dòng)（氣缸雙向通氣）操作氣源氮?dú)?5012MPa連接方式法蘭式2、結(jié)構(gòu)低溫截止閥由閥體、閥瓣、閥桿和汽缸等組成。閥體、閥蓋和閥桿等均采用 不銹鋼，閥瓣采用銅。上下兩段閥桿中間用環(huán)氧酚醛層壓玻璃鋼布板實(shí)現(xiàn)

2、絕熱，法蘭 密封面采用鋁墊片,填料使用聚四氟乙烯，汽缸使用雙特密封,以減小摩擦力，閥門整 體采用聚氨酯發(fā)泡保溫。三、設(shè)計(jì)1、材料選用航天火箭用低溫推進(jìn)劑一般有液氫、液氧和氟等，因此要求閥門材料能耐低溫、 耐腐蝕與低溫介質(zhì)相容并具有比較低的導(dǎo)熱性。目前,運(yùn)用較多的金屬材料有奧氏 體鋼、銅或鋁等,非金屬材料有玻璃鋼、聚四氟乙烯等。從金相考慮，金屬材料中具有面心立方晶格的奧氏體鋼、銅和鋁在低溫狀態(tài)下 不會(huì)出現(xiàn)低溫脆性,但因鋁及鋁合金的硬度不高，鋁密封面的耐磨、耐擦傷性能差，所 以在低溫閥門中的使用有一定的限制，僅用于低壓和小口徑閥門中。低溫閥門用墊片必須在常溫、低溫及溫度變化下具有可靠的密封性和復(fù)原

3、性, 因此一般選擇性能變化小的墊片材料。如浸漬聚四氟乙烯的石棉填料或成型塑料件 填料，而玻璃鋼由于導(dǎo)熱系數(shù)很小,大多用作熱橋元件。2、密封結(jié)構(gòu)在關(guān)閉件設(shè)計(jì)時(shí)，閥座采用較硬的材料不銹鋼，閥瓣采用較軟的材料銅,當(dāng)?shù)蜏叵聤W氏體發(fā)生相變時(shí)，密封面高低不平，軟材料在操作力的作用下 產(chǎn)生形變而使其與閥座貼合緊密，補(bǔ)償由于熱應(yīng)力和組織應(yīng)力引起的材料變形，解決 了高壓低溫工況下的密封性問題。3、絕熱結(jié)構(gòu)為較好地實(shí)現(xiàn)低溫截止閥的絕熱,將閥蓋設(shè)計(jì)成細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，加長(zhǎng)熱橋，防止因填 料函部分過(guò)冷而使處在填料函部位的閥桿以及閥蓋上部的零件結(jié)霜，影響使用。采 用隔熱墊(材料為環(huán)氧酚醛層壓玻璃鋼布)將閥桿分為上、下兩部分，減

4、小熱流，實(shí)現(xiàn) 絕熱。閥門整體采用外絕熱形式，使用聚氨脂發(fā)泡保溫,保層厚200mm。四、故障分析低溫截止閥應(yīng)用于試驗(yàn)系統(tǒng)后，出現(xiàn)了無(wú)法動(dòng)作的故障。在對(duì)該閥解體后發(fā)現(xiàn)，閥 桿與閥蓋出現(xiàn)了咬合,閥桿表面的中心線對(duì)稱位置處有兩處較深的劃痕，與之相配的 閥蓋下法蘭相應(yīng)位置上也有兩處劃痕。經(jīng)過(guò)分析,引起故障的原因有兩方面。1、存儲(chǔ)期閥門存放期間水平放置并處于開啟狀態(tài)，閥桿與閥瓣形成懸臂梁結(jié)構(gòu)，懸臂長(zhǎng) 147mm,懸臂重418kg。由于重力作用引起下閥桿彎曲,使得下閥桿和閥蓋法蘭孔同 軸度偏差增大。原設(shè)計(jì)中同軸度最大偏差為0.1mm,拆除后實(shí)測(cè)同軸度偏差約為 0.4mm。由于兩零件材料均為OCr18Ni9不

5、銹鋼，低溫下無(wú)法進(jìn)行潤(rùn)滑,動(dòng)作時(shí)由于同 軸度偏差大產(chǎn)生咬合現(xiàn)象。2、加工期經(jīng)檢查，閥蓋上的銷釘槽沒有按圖紙加工。將方形槽加工成圓弧形槽，影響了銷釘 和銷釘槽的正常配合，下閥桿承受側(cè)向力，從而導(dǎo)致下閥桿和閥蓋產(chǎn)生干涉。五、改進(jìn)針對(duì)分析中存在的問題,對(duì)低溫截止閥結(jié)構(gòu)做了改進(jìn)。1、閥桿與閥蓋配合部分在下閥桿51mm處壓入一個(gè)H62銅套,不銹鋼OCr18Ni9 硬度160HB,黃銅H62硬度56HB,采用這種方式可避免同種材料直接接觸而產(chǎn)生咬 合現(xiàn)象。將閥蓋下法蘭孔51mm加工至57mm,與下閥桿相應(yīng)處采用間隙配合 (H8/f7),既保證了配合件具有較小的動(dòng)摩擦力，又起到了導(dǎo)向作用。2、閥桿防轉(zhuǎn)裝置銷釘和銷釘槽配合的作用是避免閥桿旋轉(zhuǎn)。由于該閥的閥瓣、 閥桿、汽缸和活塞等為回轉(zhuǎn)體，其閥桿是否旋轉(zhuǎn)對(duì)其密封和啟閉性能不會(huì)產(chǎn)生影響。 為了避免由于銷釘和銷釘槽配合不當(dāng)而使下閥桿承受側(cè)向力，取消了銷釘。六、結(jié)語(yǔ)改進(jìn)后的截止閥在實(shí)際使用中動(dòng)作性能良好。一般情況下，低溫閥