一种先导式电磁气动阀及组合控制阀制造技术

本实用新型专利技术属于控制阀领域，具体涉及一种先导式电磁气动阀及组合控制阀。该先导式电磁气动阀主要包括阀体、导阀阀芯组件、主阀阀芯组件和电磁线圈驱动装置，电磁线圈驱动装置通电驱动导阀开通，控制气进入导阀芯安装腔，排气口密封，控制气建立压力后驱动主阀打开，介质从介质入口流出介质出口；电磁线圈驱动装置断电后，导阀关闭，控制气从排气口排出，主阀关闭，阻止介质从介质出口流出。该组合控制阀是对多个先导式电磁气动阀的组合，对结构进行了优化，适用于火箭等对径向尺寸要求较高的场合。本实用新型专利技术主要用于液体火箭发动机、卫星在轨执行系统、地面试验系统和自动化流体管路系统等流量较大、压力较高的场合，具有集成度高、响应快速的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种先导式电磁气动阀及组合控制阀
本技术属于控制阀领域，具体涉及一种先导式电磁气动阀及组合控制阀。
技术介绍
航天中经常要用到电磁气动阀，主要用于控制轨控发动机的启动和关闭。随着空间推进技术的不断发展，系统对电磁气动阀产品研制要求不断提高，其中主要表现在以下几个方面：1)产品工作介质易燃易爆并有腐蚀性，因此对可靠性及安全性要求高；2)体积小，重量轻；3)在大流量条件下要求快响应。由于产品的特殊要求，传统电磁阀不能满足体积小及响应快的要求。因此需要研制一种能满足要求的电磁气动阀。在某型号飞行器用末修姿控发动机研制中，一套系统需要多台电磁气动阀，要求每台产品能够分别独立、快速可靠地控制一台双组元发动机开启机关闭，设计要求为：控制压力9MPa；径向集中空间布局在80mm×80mm以内；响应时间不大于3ms。现有的双组元、快响应控制阀因尺寸结构大、工作压力低、流通能力小，不符合系统设计要求。
技术实现思路
本技术提出一种响应快，能够适应高压、大流量的先导式电磁气动阀。本技术还提出一种将上述多个先导式电磁气动阀进行组合、结构优化形成的组合控制阀，该组合控制阀具有响应快、结构紧凑的特点，能够满足高压、大流量、径向空间布局小的要求。本技术解决上述问题的技术方案是：一种先导式电磁气动阀，包括阀体、导阀阀芯组件、主阀阀芯组件和电磁线圈驱动装置，其特殊之处在于：所述阀体内设有导阀芯安装腔、主阀芯安装腔、进气口、排气口、介质入口和介质出口；所述导阀阀芯组件设置在导阀芯安装腔内，所述导阀阀芯组件包括导阀芯、第一复位弹簧和密封元件A；所述主阀阀芯组件包括主阀芯；所述导阀芯安装腔从上至下依次分为腔体上部、腔体中上部、腔体中下部和腔体下部，所述腔体上部和腔体中上部之间设有第一腔体配合面，所述腔体中上部和腔体中下部之间设有第一导阀阀座，所述腔体中下部和腔体下部之间设有第二导阀阀座；所述导阀芯分为导阀芯A段、导阀芯B段、导阀芯C段和导阀芯D段，所述导阀芯A段位于腔体上部和腔体中上部内，所述导阀芯B段位于腔体中上部和腔体中下部内，导阀芯C段位于腔体中下部内，导阀芯D段位于腔体中下部和腔体下部内；所述第一复位弹簧设置在腔体下部内且位于导阀芯D段和阀体之间；所述导阀芯A段的直径与第一导阀阀座和第二导阀阀座的内径都相等；所述密封元件A设置在腔体上部内，密封元件A与导阀芯A段配合形成密封；导阀芯A段的侧面为第一控制腔贴合面，所述第一控制腔贴合面与第一腔体配合面配合，导阀芯B段和导阀芯C段之间形成第一密封面，导阀芯C段和导阀芯D段之间形成第二密封面；所述进气口与腔体中上部连通，排气口与腔体下部连通，腔体中下部与主阀芯安装腔连通；所述电磁线圈驱动装置用于控制导阀开启与关闭。以上为本技术的基本结构，该结构的基本原理是：电磁线圈驱动装置通电后，驱动导阀芯朝向排气口移动，当导阀芯朝向排气口移动时，控制气从进气口进入导阀芯安装腔，导阀芯移动到行程上限后，第二密封面与第二导阀阀座形成密封配合，阻止控制气从排气口流出，控制气在主阀芯的控制腔内建立压力后，驱动主阀芯组件的主阀芯朝向介质出口移动，介质出口打开，介质从介质出口流出；电磁线圈驱动装置断电后，第一复位弹簧复位推动导阀芯朝电磁线圈驱动装置的方向移动，控制气从排气口排出，主阀的控制腔内压力降低，使得主阀芯所受开启控制力减小，主阀关闭，阻止介质从介质出口流出，导阀芯移动到行程上限后，第一密封面和第一导阀阀座形成密封，阻止气体进入主阀控制腔。通过对导阀芯和导阀芯安装腔进行了优化设计，利用导阀芯A段的直径和第一导阀阀座、第二导阀阀座的内径相等、在伸入腔体上部内的阀芯A段上设置密封元件A来实现减小控制气带来的负载力，降低了电磁线圈驱动装置的驱动负载，利于实现组合阀的快速响应。基于该基本结构，本技术还做出以下优化改进：上述电磁线圈驱动装置包括壳体、电磁线圈、永磁铁、衔铁和顶杆；所述电磁线圈、永磁铁和衔铁设置在壳体内；所述永磁铁为环形，设置在壳体内的中部，与壳体同心，永磁铁在衔铁的上下部分分别产生磁场，上磁场与下磁场的方向相反；电磁线圈与壳体同心，电磁线圈分为两段，两段电磁线圈分别设置在永磁铁的上部与下部；在电磁线圈通电后，电磁线圈产生的磁场方向与永磁铁产生的上磁场方向相反，与永磁铁产生的下磁场方向相同；所述衔铁沿壳体轴向设置，且与壳体同心，并穿过永磁铁和电磁线圈，衔铁的外侧面与永磁铁和电磁线圈的内侧面存有间隙，衔铁可在壳体内部轴向上下移动；在电磁线圈未通电时，所述永磁铁处于衔铁的上下端面之间；所述顶杆与衔铁同心设置，所述顶杆的一端与衔铁的一端相接触，所述顶杆在壳体内可上下运动，所述顶杆用于衔铁向下移动时触发导阀芯。进一步地，上述电磁线圈驱动装置还包括隔磁垫；所述隔磁垫位于衔铁的上端面和壳体内部的上表面之间，所述隔磁垫用于在电磁线圈未通电时，调整衔铁的上端面和下端面分别与壳体内部的上表面和下表面之间的距离并使之相等。进一步地，上述壳体和衔铁均采用软磁材料。进一步地，上述密封元件A采用径向密封元件。本技术提供的组合控制阀的技术方案是：一种组合控制阀，其特殊之处在于，包括上述先导式电磁气动阀，所述导阀阀芯组件的数量为多个，所述电磁线圈驱动装置的数量与导阀阀芯组件的数量相同，所述主阀阀芯组件的数量多于导阀阀芯组件的数量。进一步地，上述导阀阀芯组件的数量为四组，主阀阀芯组件的数量为八组。进一步地，上述阀体内还设有进气通道，进气通道和导阀芯均沿阀体轴向设置，主阀芯沿阀体径向设置；导阀阀芯组件以阀体的轴心为中心周向均布，四个进气口连通相交于阀体的轴心，进气口的相交处与进气通道相连通；八组主阀阀芯组件以阀体的轴心为中心在阀体径向均布，其中每两个主阀阀芯组件对应一个导阀阀芯组件。本技术相比现有技术的优点：1、采用两位三通干式卸荷结构，利用两位三通密封特点，在其密封外围设置胶圈卸荷结构，仅用一道密封结果实现了电磁铁干湿分离以及卸荷动密封，极大的减小了摩擦力，有利于导阀的快响应。2、导阀芯上设置径向密封元件实现电磁线圈驱动装置与控制介质隔离，软磁材料可不考虑介质相容性问题。3、采用永磁蓄能结构，为电磁铁提供储备磁能，在提高电磁铁响应性能的同时也保证了其驱动能力。4、永磁铁和线圈的配合使用，在衔铁上实现差动磁能分配，克服了永磁铁自锁力的不利影响，有效的保证了所需响应性能的可靠实现。5、通过隔磁垫片调整衔铁与软磁壳体内轴向两端面的间隙并使之相等，实现了初始永磁自锁力的相互抵消，克服永磁体自锁力对负载的影响。6、采用四机八液路通道及四个气路通道模块化集成结构，采用主阀芯卧式布局及导阀芯轴向分布布局结构，节省空间。7、本技术除可应用于液体火箭发动机外，在卫星在轨执行系统、地面试验系统、自动化流体管路系统的相关阀门中均可推广应用，可有效提高阀门的响应并能保证较大的流通能力。附图说明图1是本技术先导式电磁气动阀的轴向剖面图；图2是本技术的导阀关闭状态下的卸荷原理图；图3是本技术的导阀开启状态下的卸荷原理图；图4是本技术组合控制阀的轴向剖面图；图5是本技术组合控制阀的径向剖面图；图6是本技术立体图。其中：1-阀体；2-电磁线圈驱动装置；201-壳体；202-电磁线圈；203-永磁铁；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种先导式电磁气动阀，包括阀体(1)、导阀阀芯组件、主阀阀芯组件和电磁线圈驱动装置(2)，其特征在于：所述阀体(1)内设有导阀芯安装腔(9)、主阀芯安装腔(10)、进气口(12)、排气口(13)、介质入口(14)和介质出口(15)；所述导阀阀芯组件设置在导阀芯安装腔(9)内，所述导阀阀芯组件包括导阀芯(3)、第一复位弹簧(4)和密封元件A(5)；所述主阀阀芯组件包括主阀芯(6)；所述导阀芯安装腔(9)从上至下依次分为腔体上部(91)、腔体中上部(92)、腔体中下部(93)和腔体下部(94)，所述腔体上部(91)和腔体中上部(92)之间设有第一腔体配合面(912)，所述腔体中上部(92)和腔体中下部(93)之间设有第一导阀阀座(913)，所述腔体中下部(93)和腔体下部(94)之间设有第二导阀阀座(914)，所述导阀芯(3)分为导阀芯A段(31)、导阀芯B段(32)、导阀芯C段(33)和导阀芯D段(34)，所述导阀芯A段(31)位于腔体上部(91)和腔体中上部(92)内，所述导阀芯B段(32)位于腔体中上部(92)和腔体中下部(93)内，导阀芯C段(33)位于腔体中下部(93)内，导阀芯D段(34)位于腔体中下部(93)和腔体下部(94)内；所述第一复位弹簧(4)设置在腔体下部(94)内且位于导阀芯D段(34)和阀体(1)之间，所述导阀芯A段(31)的直径与第一导阀阀座(913)和第二导阀阀座(914)的内径都相等；所述密封元件A(5)设置在腔体上部(91)内，密封元件A(5)与导阀芯A段(31)配合形成密封，导阀芯A段(31)的侧面为第一控制腔贴合面(311)，所述第一控制腔贴合面(311)与第一腔体配合面(912)配合，导阀芯B段(32)和导阀芯C段(33)之间形成第一密封面(321)，导阀芯C段(33)和导阀芯D段(34)之间形成第二密封面(331)；所述进气口(12)与腔体中上部(92)连通，排气口(13)与腔体下部(94)连通，腔体中下部(93)与主阀芯安装腔(10)连通；所述电磁线圈驱动装置(2)用于控制导阀开启与关闭。...

【技术特征摘要】
1.一种先导式电磁气动阀，包括阀体(1)、导阀阀芯组件、主阀阀芯组件和电磁线圈驱动装置(2)，其特征在于：所述阀体(1)内设有导阀芯安装腔(9)、主阀芯安装腔(10)、进气口(12)、排气口(13)、介质入口(14)和介质出口(15)；所述导阀阀芯组件设置在导阀芯安装腔(9)内，所述导阀阀芯组件包括导阀芯(3)、第一复位弹簧(4)和密封元件A(5)；所述主阀阀芯组件包括主阀芯(6)；所述导阀芯安装腔(9)从上至下依次分为腔体上部(91)、腔体中上部(92)、腔体中下部(93)和腔体下部(94)，所述腔体上部(91)和腔体中上部(92)之间设有第一腔体配合面(912)，所述腔体中上部(92)和腔体中下部(93)之间设有第一导阀阀座(913)，所述腔体中下部(93)和腔体下部(94)之间设有第二导阀阀座(914)，所述导阀芯(3)分为导阀芯A段(31)、导阀芯B段(32)、导阀芯C段(33)和导阀芯D段(34)，所述导阀芯A段(31)位于腔体上部(91)和腔体中上部(92)内，所述导阀芯B段(32)位于腔体中上部(92)和腔体中下部(93)内，导阀芯C段(33)位于腔体中下部(93)内，导阀芯D段(34)位于腔体中下部(93)和腔体下部(94)内；所述第一复位弹簧(4)设置在腔体下部(94)内且位于导阀芯D段(34)和阀体(1)之间，所述导阀芯A段(31)的直径与第一导阀阀座(913)和第二导阀阀座(914)的内径都相等；所述密封元件A(5)设置在腔体上部(91)内，密封元件A(5)与导阀芯A段(31)配合形成密封，导阀芯A段(31)的侧面为第一控制腔贴合面(311)，所述第一控制腔贴合面(311)与第一腔体配合面(912)配合，导阀芯B段(32)和导阀芯C段(33)之间形成第一密封面(321)，导阀芯C段(33)和导阀芯D段(34)之间形成第二密封面(331)；所述进气口(12)与腔体中上部(92)连通，排气口(13)与腔体下部(94)连通，腔体中下部(93)与主阀芯安装腔(10)连通；所述电磁线圈驱动装置(2)用于控制导阀开启与关闭。2.根据权利要求1所述的一种先导式电磁气动阀，其特征在于：所述电磁线圈驱动装置(2)包括壳体(201)、电磁线圈(202)、永磁铁(203)、衔铁(204)和顶杆(206)；所述电磁线圈(202)、永磁铁(203)和衔铁(204)设置在壳体(201)内；所述永磁铁(203)为环形，设置在壳体(201)内的中部，与壳体(201)同心，永磁铁(...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏学峰，罗大亮，孙亮，宋会玲，曾维亮，王可立，刘莎莎，
申请(专利权)人：西安航天动力研究所，
类型：新型
国别省市：陕西,61