舒炳林

摘 要： 本文介绍了某弹上气瓶用单向阀的结构特点。详细论述了该单向阀的阀体、活门的结构设计，及关键件弹簧的设计计算等，最后给出结论。

关键词： 单向阀；活门 结构设计

引言

单向阀是指依靠介质本身流动而自动开、闭阀瓣，只允许流体沿着一个方向流动的阀门。即用来防止介质倒流的阀门。因为，弹上空间限制，气瓶的压力高，使用压力达到50MPa。因此，本文介绍的单向阀的设计难点在于通径小、背压高、密封要求高、尺寸紧凑。

1 设计要求

公称通径：φ1mm；工作介质：压缩空气、氮气；开启压力：1MPa；背压：50MPa；密封要求：反向不泄漏；工作温度：-40℃～+80℃。

2 总体设计方案

单向阀结构示意图如图1所示：由进气接嘴1、O形圈2、承力密封垫3、活门密封垫4、活门座5、弹簧6、阀体7组成。测试时，氮气从进气接嘴1进入阀门，当作用在活门组件上（件4、件5）的作用力大于大弹簧7的弹簧力时，活门组件向右运动，单向活门开启，氮气从出气口流出。工作时，从弹上气瓶来的氮气，从进气口流入单向阀右腔后，直接从出气口流出，此时单向阀的背压高，达到50MPa。

1-进气接嘴，2-O形圈，3-承力密封垫，4-活门密封垫，5-活门座，7-弹簧8-阀体

图1 单向阀结构示意图

2.1 阀体设计

因为弹上工作的结构对重量要求比较高，所以阀体的材料选用比强度高且不需要表面处理的钛合金TC4。阀体壁厚按第四强度理论计算。

（1）

式中：SB—阀体设计最小壁厚，mm；

DN—阀体密封腔最大直径，mm；

[σl] —阀体材料的许用应力，MPa；

P —使用压力，MPa；

C—腐蚀裕量，一般取0.2～0.5mm。

计算可得，SB=1.2mm，取SB=2mm。

2.2 活门设计

活门座的材料可以选择不锈钢、防锈铝、钛合金、聚四氟氯乙稀等不需要表面处理的材料。……