CN102116389B - 一种单组元推力器电磁阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单组元推力器电磁阀，包括过滤器组件(1)、入口接头(2)、锁紧螺母(3)、导向弹簧(4)、引线(5)、上阀体(6)、隔磁环(7)、衔铁杆(8)、衔铁(9)、外导磁体(10)、法兰盘(11)、密封弹簧(12)、挡板(13)、阀座(14)、线圈(15)和下阀体(16)；导向弹簧(4)为单臂圆形片弹簧；密封弹簧(12)为双臂S型圆形片弹簧。本发明采用径向刚度大而轴向刚度不同的两种片弹簧共同支撑，将衔铁组件悬浮在电磁阀阀体内，不与电磁阀内壁接触，避免了电磁阀开关时衔铁组件与阀体骨架摩擦产生多余物造成电磁阀自污染的可能，提高了电磁阀开关可靠性和密封可靠性。

Description

一种单组元推力器电磁阀
技术领域
本发明涉及卫星推进技术领域，特别是一种由电信号控制、通过螺线管电磁铁驱动的电磁阀。
背景技术
电磁阀是用于卫星推进分系统中，用于推力器推进剂控制的阀门。传统电磁阀利用螺旋弹簧或单个片弹簧的回弹力来进行阀口的密封，由于回弹力径向的非对称性容易造成整个衔铁或衔铁一端与阀体内壁接触。在有载情况下阀门开关时，衔铁受到磁场力和液压力的共同作用，使衔铁组件与阀体内壁相互摩擦。在卫星寿命期间，电磁阀开关次数一般在10万～100万次之间，频繁开关导致的摩擦会产生大量多余物，多余物如在阀口处聚集容易造成密封可靠性差、电磁阀内漏率降低，严重时会导致推进剂泄漏造成卫星失效。若多余物在推力器下游喷注器聚集容易造成堵塞导致推力器比冲降低，效能下降。
另外，摩擦力会使电磁阀的开启关闭时间、开启关闭电流变化，使同批次电磁阀开关性能不稳定，一致性差，这对电磁阀配对使用的双轴稳定卫星而言容易造成卫星轨控和姿控精度降低，控制难度加大。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种开关可靠性高、密封性能好的单组元推力器电磁阀。
本发明的技术解决方案是：单组元推力器电磁阀，包括过滤器组件、入口接头、锁紧螺母、导向弹簧、引线、上阀体、隔磁环、衔铁杆、衔铁、外导磁体、法兰盘、密封弹簧、挡板、阀座、线圈和下阀体；依次连接的衔铁杆、衔铁、密封弹簧和挡板组成衔铁组件，位于由上阀体、隔磁环和下阀体连接成的阀体骨架内；导向弹簧为单臂圆形片弹簧；密封弹簧为双臂S型圆形片弹簧；锁紧螺母将导向弹簧的中心压紧在衔铁杆的左端；过滤器组件固定在入口接头的内部；入口接头的右端面将导向弹簧的外缘压紧在上阀体上；挡板位于阀座内，挡板左端面将密封弹簧的中心压紧在衔铁上；挡板右端橡胶面用于阀座阀口的密封；阀座中心压紧挡板橡胶面，阀座左端面将密封弹簧的外缘压紧在下阀体上；衔铁杆与上阀体之间、衔铁与下阀体之间留有间隙；阀座与法兰盘固定连接；线圈位于上阀体、隔磁环、下阀体和外导磁体形成的绕线窗口内；引线焊接在线圈上。
所述衔铁杆、衔铁、密封弹簧和挡板采用铆接的方式连接。
所述的上阀体、隔磁环和下阀体通过电子束焊连接。
所述衔铁杆端部开口槽分开60°，将锁紧螺母锁死。
在所述的密封弹簧两侧增减垫片，用于调整密封弹簧的预变形及衔铁行程。
所述入口接头与上阀体采用螺纹连接，完成装配后利用电子束焊接连接。
所述的阀座与法兰盘采用螺纹连接，完成装配后利用电子束焊接连接。
本发明与现有技术相比有益效果为：
(1)本发明利用支撑簧片和密封簧片径向刚度大且对中性好的优点，采用两端点支撑的悬浮支撑方式，在两侧共同支撑，将衔铁组件悬浮在阀体骨架内，不与阀体骨架内壁接触，避免了电磁阀开关时衔铁组件与阀体骨架摩擦产生多余物造成电磁阀自污染的可能，提高了电磁阀开关可靠性和密封可靠性。
(2)本发明的电磁阀一阶固有频率达到286Hz，和现有技术相比提高2～3倍；电磁阀开一致性达到±0.5ms，关一致性达到±1ms，和现有技术相比提高2倍。
(3)本发明设计的电磁阀经100万次开关试验后进行洁净度检测，不同颗粒大小的颗粒数和现有技术相比降低了8～10倍，大大提高了电磁阀洁净度。
(4)另外，本发明的电磁阀采用法兰盘和阀体先整体焊接，阀座与阀体螺纹连接后再与法兰盘焊接的结构，具有加工性好、装配调试方便、密封可靠、焊接难度小的优点。本发明的电磁阀产品合格率和现有技术相比提高了30％以上，提高了产品合格率，节约了生产试验成本。
附图说明
图1为本发明单组元推力器电磁阀的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对发明作进一步说明。
如图1所示，本发明的单组元推力器电磁阀，包括过滤器组件1、入口接头2、锁紧螺母3、导向弹簧4、引线5、上阀体6、隔磁环7、衔铁杆8、衔铁9、外导磁体10、法兰盘11、密封弹簧12、挡板13、阀座14、线圈15和下阀体16。
依次连接的衔铁杆8、衔铁9、密封弹簧12和挡板13组成衔铁组件，位于由上阀体6、隔磁环7和下阀体16连接成的阀体骨架内。上阀体6和下阀体16为两段导磁材料，隔磁环7是一段不导磁材料，三者通过电子束焊连接，形成阀体骨架的部分磁路。
本发明采用的导向弹簧4为单臂圆形片弹簧，轴向刚度小，密封弹簧12为双臂S型圆形片弹簧，轴向刚度大。在衔铁组件的左侧，锁紧螺母3将导向弹簧4的中心压紧在衔铁杆8的左端。过滤器组件1固定在入口接头2的内部；入口接头2的右侧将导向弹簧4的外缘压紧在上阀体6上。在衔铁组件的右侧，挡板13位于阀座14内，挡板13的左端面将密封弹簧12的中心压紧在衔铁9上；挡板13的右端橡胶面用于密封阀座14的阀口。阀座14中心压紧挡板13，阀座14的左端面将密封弹簧12的外缘压紧在下阀体16上。
本发明利用支撑簧片4和密封簧片12径向刚度大且对中性好的优点，采用两端点支撑的悬浮支撑方式，使衔铁杆8与上阀体6之间、衔铁9与下阀体16之间留有间隙，保证衔铁组件不与电磁阀阀体骨架内壁摩擦，因而具有性能稳定，开关可靠性和密封可靠性高的优点。
阀座14与法兰盘11固定连接，法兰盘11与卫星推力器支架固定连接。线圈15位于上阀体6、隔磁环7、下阀体16和外导磁体10形成的绕线窗口内，引线5焊接在线圈15上。
入口接头2与上阀体6采用螺纹连接，完成装配后利用电子束焊接连接。阀座14与法兰盘11采用螺纹连接，完成装配后利用电子束焊接连接。
本发明电磁阀的工作原理是：电磁阀磁路经过外导磁体10、上阀体6、气隙、衔铁9、气隙、下阀体16后，到外导磁体10闭合。当引线5建立工作电压时，由于线圈15为感性元件，线圈15中电流按指数规律增大，电磁阀磁路的磁场强度增加，作用在衔铁组件的磁场力增大。当磁场力能够克服密封簧片12的密封力时，衔铁9开始运动，带动挡板13向左侧运动，阀座14的阀口打开。由于衔铁组件运动产生反电动势，线圈15的电流减小直至衔铁组件停止运动后，阀口完全打开，然后线圈15的电流又重新按指数规律增加。
当电磁阀断电时，线圈15的电流下降导致衔铁组件的磁场力降低，当磁场力小于导向弹簧4和密封弹簧12的回弹力时，衔铁组件开始向右运动并产生反电磁，线圈15的电流开始增大，当衔铁组件停止运动时，阀口完全关闭，线圈15的电流停止增大，重新按指数规律下降。
安装本发明的电磁阀时，首先将衔铁杆8、衔铁9、密封弹簧12和挡板13铆接为一整体的衔铁组件，然后将衔铁组件安装在由上阀体6、隔磁环7和下阀体16连接成的阀体骨架内；衔铁杆8伸入入口接头2的一端套导向簧片4和锁紧螺母3，电磁阀性能调整好后，将衔铁杆8的头部开口槽分开60°，将锁紧螺母3锁死。
密封弹簧12两侧通过增减调整垫片，可以实现弹簧的预变形以及限制衔铁9的行程。
经测试，本发明的电磁阀一阶固有频率达到286Hz，电磁阀开一致性达到±0.5ms，关一致性达到±1ms。本发明的电磁阀经100万次开关后进行洁净度检测，不同颗粒大小的颗粒数和现有技术相比降低了8～10倍，大大提高了电磁阀洁净度。
对本发明的各组成部件、位置关系及连接方式在不改变其功能的情况下，进行的等效变换或替代，也落入本发明的保护范围。本发明未公开技术属本领域技术人员公知常识。

Claims (7)

1.一种单组元推力器电磁阀，其特征在于：包括过滤器组件(1)、入口接头(2)、锁紧螺母(3)、导向弹簧(4)、引线(5)、上阀体(6)、隔磁环(7)、衔铁杆(8)、衔铁(9)、外导磁体(10)、法兰盘(11)、密封弹簧(12)、挡板(13)、阀座(14)、线圈(15)和下阀体(16)；依次连接的衔铁杆(8)、衔铁(9)、密封弹簧(12)和挡板(13)组成衔铁组件，位于由上阀体(6)、隔磁环(7)和下阀体(16)连接成的阀体骨架内；导向弹簧(4)为单臂圆形片弹簧；密封弹簧(12)为双臂S型圆形片弹簧；锁紧螺母(3)将导向弹簧(4)的中心压紧在衔铁杆(8)的左端；过滤器组件(1)固定在入口接头(2)的内部；入口接头(2)的右端面将导向弹簧(4)的外缘压紧在上阀体(6)上；挡板(13)位于阀座(14)内，挡板(13)左端面将密封弹簧(12)的中心压紧在衔铁(9)上；挡板(13)右端橡胶面用于阀座(14)阀口的密封；阀座(14)中心压紧挡板(13)橡胶面，阀座(14)左端面将密封弹簧(12)的外缘压紧在下阀体(16)上；衔铁杆(8)与上阀体(6)之间、衔铁(9)与下阀体(16)之间留有径向间隙；阀座(14)与法兰盘(11)固定连接；线圈(15)位于上阀体(6)、隔磁环(7)、下阀体(16)和外导磁体(10)形成的绕线窗口内；引线(5)焊接在线圈(15)上。
2.根据权利要求1所述的一种单组元推力器电磁阀，其特征在于：所述衔铁杆(8)、衔铁(9)、密封弹簧(12)和挡板(13)采用铆接的方式形成衔铁组件。
3.根据权利要求1或2所述的一种单组元推力器电磁阀，其特征在于：所述的上阀体(6)、隔磁环(7)和下阀体(16)通过电子束焊连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种单组元推力器电磁阀，其特征在于：所述衔铁杆(8)端部开口槽采用分开60°方式将锁紧螺母(3)锁死。
5.根据权利要求1或2所述的一种单组元推力器电磁阀，其特征在于：在所述的密封弹簧(12)两侧增减垫片，用于调整密封弹簧(12)的预变形及衔铁(9)的行程。
6.根据权利要求1或2所述的一种单组元推力器电磁阀，其特征在于：所述入口接头(2)与上阀体(6)采用螺纹连接，完成装配后利用电子束焊接连接。
7.根据权利要求1或2所述的一种单组元推力器电磁阀，其特征在于：所述的阀座(14)与法兰盘(11)采用螺纹连接，完成装配后利用电子束焊接连接。
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