CN103671940B - 一种悬浮导向支撑电磁阀 - Google Patents

Abstract

一种悬浮导向支撑电磁阀，包括：接管嘴、圆柱形阀芯、外壳体、外衔铁、盘簧、弹簧、挡铁，绝缘层、O形密封圈、线圈、内衔铁、壳体、以及阀座，阀芯固定安装于接管嘴中，并具有与接管嘴的第一腔连通的通孔；接管嘴通过壳体安装于外壳体的一端；挡铁固定于外壳体的另一端；内外衔铁、阀座、盘簧以及线圈安装于外壳体的内腔中，盘簧夹设于内外衔铁之间，内外衔铁和阀座作为整体通过盘簧悬浮支撑于外壳体中；阀座的内腔与挡铁的内腔连通，阀座的内腔还能够与阀芯上的通孔连通或截止。本发明中，盘簧与衔铁组件组合成一体的结构，解决了传统的导向配合副多次运动磨损卡滞引起的电磁阀卡滞、以及电磁阀失效的问题。

Description

一种悬浮导向支撑电磁阀

技术领域

本发明属于航天结构技术领域，具体地，涉及一种悬浮导向支撑电磁阀。

背景技术

当前，运载火箭增压输送系统所使用的电磁阀中，电磁阀通电时，衔铁克服弹簧力及阀芯的气体压力，活阀与阀座分离，形成通路。目前，为满足增压输送系统气路的调节次数，要求电磁阀具备足够的设计裕度，其动作寿命要达到万次以上。如此高寿命的电磁阀对于导向的设计是一个关键技术，而传统的配合副导向技术很容易造成配合副多次运动磨损卡滞，可能引起电磁阀卡滞，以至于无法关闭或开启，从而影响运载火箭的飞行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种悬浮导向支撑电磁阀，以解决运载火箭中使用的电磁阀多次动作导向配合副卡滞等问题，有效地提高了电磁阀的使用寿命。

本发明解决上述技术问题的技术方案包括：

一种悬浮导向支撑电磁阀，包括：接管嘴、圆柱形阀芯、外壳体、外衔铁、盘簧、弹簧、挡铁，绝缘层、O形密封圈、线圈、内衔铁、壳体、以及阀座，其中，接管嘴为包括一体形成的第一圆柱部和第二圆柱部的回转体结构，第二圆柱部的直径比第一圆柱部的大，接管嘴内部形成有沿其轴向连通的第一腔；阀芯位于接管嘴的第二圆柱部内、并通过外圆周与接管嘴的第一腔的壁螺纹配合，并且阀芯的靠近其外圆周的位置处形成有沿阀芯的周向布置且与接管嘴的第一腔连通的多个通孔；壳体为回转体结构，其内部形成有彼此连通的第二腔和第三腔，接管嘴的第二圆柱部通过其外壁与壳体的第二腔的壁螺纹配合，并且接管嘴的第二圆柱部与壳体的第二腔的底部间隔开；第三腔的壁上进一步形成有第一环形凹槽；外壳体为具有空腔的圆筒形结构，壳体安装于外壳体的一端、并通过外圆周与外壳体的空腔的壁螺纹配合；挡铁的外圆周的中部形成有第一环形凸台，挡铁位于外壳体的另一端内、并通过第一环形凸台的外圆周与外壳体的空腔的壁螺纹配合；挡铁的内部形成有轴向连通的第四腔，并且第四腔的壁上形成有台阶部，弹簧安装于第四腔内且一端抵接台阶部，第四腔的壁上进一步形成有第二环形凹槽，第二环形凹槽的位置靠近挡铁的位于外壳体的空腔内的一端；内衔铁为中空的圆柱体结构，其内表面具有螺纹；外衔铁有两个，外衔铁具有中空腔，且包括一体形成的圆柱部和凸缘部，凸缘部位于圆柱部的一端且直径比圆柱部的大，圆柱部的外表面具有螺纹；当安装到位时，两个外衔铁通过螺纹配合安装于内衔铁的两端，并且两个外衔铁的圆柱部彼此相对且沿轴向间隔开；阀座为具有轴向贯通的第五腔的圆筒形结构，其外圆周上形成有第二环形凸台，当安装到位时，第二环形凸台卡装固定于两个外衔铁的圆柱部之间的凹槽内，一端抵压安装于第四腔内的弹簧，另一端穿过壳体的第三腔、在弹簧的力的作用下抵接阀芯的端面，并且阀座能够与两个外衔铁和内衔铁件一体地轴向运动；O形密封圈为两个，分别设置在壳体的第一环形凹槽和挡铁的第二环形凹槽中；盘簧为环形薄板结构，表面分布有镂空图案，盘簧的数量为两个，当安装到位时，两个盘簧分别夹装于两个外衔铁的圆柱部与内衔铁的两个端面之间；线圈的数量为两个，分别套装于挡铁的位于外壳体的空腔内的一端的外圆周以及内衔铁的外圆周上，并且套装于内衔铁的外圆周上的线圈位于两个盘簧之间；以及在线圈的外表面与外壳体的内壁之间设置有绝缘层。

优选地，接管嘴的第一腔包括喇叭形第一口部、第二口部、以及连通第一口部和第二口部的中间连接部，其中，第一口部为气体入口，阀芯安装于第二口部中。

优选地，外壳体的内壁上形成有第三环形凸台，当安装到位时，壳体的第二圆柱部抵靠第三环形凸台的一侧，一个盘簧抵接第三环形凸台的另一侧，并且内衔铁和外衔铁整体位于壳体与挡铁之间，并与壳体和挡铁均间隔开。

优选地，挡铁的第四腔具有作为气体出口的喇叭口部，喇叭口部位于挡铁的外露于外壳体之外的一端内。

根据本发明的悬浮导向支撑电磁阀具备有益的技术效果：

根据本发明的悬浮导向支撑电磁阀无传统的接触式导向结构，而是采用盘簧悬浮支撑，盘簧与衔铁组件组合成一体的结构，从根本上解决了传统的导向配合副多次运动磨损卡滞引起的电磁阀卡滞、以及电磁阀失效的问题。

附图说明

图1为根据本发明的悬浮导向支撑电磁阀的结构原理图；

图2为根据本发明一个优选实施例的外衔铁的示意图；

图3为根据本发明一个优选实施例的内衔铁的示意图；

图4为根据本发明一个优选实施例的盘簧的示意图；

图5为根据本发明一个优选实施例的接管嘴的示意图；

图6a和图6b为根据本发明一个优选实施例的阀芯的主视图和左视图；

图7为根据本发明一个优选实施例的壳体的示意图；

图8为根据本发明一个优选实施例的外壳体的示意图；

图9为根据本发明一个优选实施例的挡铁的示意图；

图10为根据本发明一个优选实施例的阀座的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对根据本发明的悬浮导向支撑电磁阀做进一步详细的说明。

根据本发明的悬浮导向支撑电磁阀包括接管嘴1、圆柱形阀芯2、外壳体3、外衔铁4、盘簧5、弹簧8、挡铁7，绝缘层6、O形密封圈9、线圈10、内衔铁11、壳体12、以及阀座13。下面将结合图1-图10对根据本发明一个优选实施例的悬浮导向支撑电磁阀中各部件做详细描述。

如图5所示，接管嘴1为包括一体形成的第一圆柱部104和第二圆柱部105的回转体结构，第二圆柱部105的直径比第一圆柱部104的大，并且接管嘴的内部形成有沿其轴向连通的第一腔。具体地，第一圆柱部104的外表面形成有螺纹段，用于与外部部件连接。第二圆柱部105的外表面也设置有螺纹，用于螺纹连接于下面将描述的壳体12内。该第一腔基本上包括喇叭形（优选为60°的喇叭形）第一口部101、第二口部102、以及连通第一口部101和第二口部102的中间连接部103三部分，其中，第一口部101为气体入口，第二口部102的壁上设置有螺纹，下面将描述的阀芯2螺纹连接固定于第二口部102中。

如上所述，阀芯2位于接管嘴1的第二圆柱部105内的第二口部102中，并通过其外圆周上的螺纹与接管嘴1的第二口部的壁螺纹配合。如图6a和图6b所示，阀芯2的中心为实体结构，但在靠近其外圆周的位置处形成有沿其周向布置、且与接管嘴1的第一腔连通的多个通孔201（在本实施例中为4个通孔），由此，在接管嘴1的第一腔与阀芯2的多个通孔201形成气体流通通道，使得气体可以从入口进入电磁阀内部。

壳体12为回转体结构，如图7所示，壳体由直径不同的两个圆柱部组成，壳体12通过直径较大的圆柱部的外圆周与外壳体3的内壁螺纹配合。其内部形成有彼此连通的第二腔1201和第三腔1202。接管嘴1的第二圆柱部105通过其外壁上的外螺纹与壳体12的第二腔1201的壁上的内螺纹配合。并且，接管嘴1的第二圆柱部105与壳体12的第二腔1201的底部间隔开。第三腔1202的壁上进一步形成有第一环形凹槽1203，一个O型密封圈9安装于其中，用于对阀座12进行导向动密封。

如图8所示，外壳体3为具有空腔的圆筒形结构，壳体12安装于外壳体3的一端、并通过其外圆周与外壳体3的空腔的壁通过螺纹配合。

如图9所示，挡铁7为回转体结构，其外表面呈台阶轴形式，其外圆周的中部形成有第一环形凸台703，挡铁7位于外壳体3的另一端内、并通过第一环形凸台703的外圆周与外壳体3的空腔的壁螺纹配合。挡铁7的内部形成有轴向连通的第四腔704，并且第四腔704的壁上形成有台阶部705，弹簧8安装于第四腔704内且一端抵接台阶部705。第四腔704的壁上进一步形成有第二环形凹槽706，该第二环形凹槽706的位置靠近挡铁7位于外壳体3的空腔内的一端701。如图1所示，当安装到位时，挡铁7的一端（参见图9中的701）位于外壳体3内部，另一端（参见图9中的702）露在外壳体3外部。挡铁7的第四腔704具有作为气体出口的喇叭口部707（例如，60°喇叭口形式），该喇叭口部707位于挡铁7的外露于外壳体3之外的一端701内。

内衔铁11为中空的圆柱体结构，其内表面具有螺纹。外衔铁4有两个，如图2所示，每个外衔铁4都具有中空腔403，且包括一体形成的圆柱部401和凸缘部402。凸缘部402位于圆柱部401的一端且直径比圆柱部401的大。圆柱部401的外表面具有螺纹。当安装到位时，两个外衔铁4安装于内衔铁11的两端，通过螺纹配合与内衔铁11固定在一起，并且两个外衔铁4的圆柱部401彼此相对且沿轴向间隔开。

阀座13为具有轴向贯通的第五腔1301的圆筒形结构，其外圆周上形成有第二环形凸台1302。当安装到位时，第二环形凸台1302卡装固定于两个外衔铁4的圆柱部401之间的凹槽内，一端抵压安装于第四腔704内的弹簧8，另一端穿过壳体12的第三腔1202、并在弹簧8的力的作用下抵接阀芯2的端面。并且阀座13能够与两个外衔铁4和内衔铁件11一体地沿轴向运动。

O形密封圈9的数量为两个，分别设置在壳体12的第一环形凹槽1203和挡铁7的第二环形凹槽706中，以帮助进行密封。

参考图4，盘簧5为环形薄板结构，表面分布有镂空图案，盘簧5的数量为两个，当安装到位时，两个盘簧5分别夹装于两个外衔铁4的圆柱部401与内衔铁11的两个端面之间。因此，在电磁阀的工作过程中，两个盘簧5能够随着内外衔铁和阀座一起轴向移动。

线圈10的数量为两个，分别套装于挡铁7的位于外壳体3的空腔内的一端的外圆周以及内衔铁11的外圆周上，并且套装于内衔铁11的外圆周上的线圈10位于两个盘簧5之间。此外，在线圈10的外表面与外壳体3的内壁之间设置有绝缘层6。

由上面的描述可知，在根据本发明一个优选实施例的悬浮导向支撑电磁阀中，接管嘴1通过壳体12固定在外壳体3的一端，挡铁7固定在外壳体3的另一端，线圈10、内外衔铁、以及阀座均安装于外壳体3内部。由于内外衔铁以及阀座固定在一起，因此在整个工作过程中，内外衔铁以及阀座能够作为一个整体运动，在断电状态下，在弹簧8的弹簧力的作用下，内外衔铁以及阀座被推动沿着电磁阀的轴向朝向阀芯运动，直至阀座13抵靠阀芯的端面；而在通电状态下，在线圈的产生的电磁力的作用下，内外衔铁以及阀座克服弹簧8的弹簧力，沿着电磁阀的轴向朝向挡铁运动。而且，在通电状态下，由于阀座13运动离开阀芯2的端面，由接管嘴1内部的第一腔、阀芯2上的多个通孔201、壳体12的第二腔1201、阀座13的第五腔1301、以及挡铁7的第四腔704形成了气体流通的通路。当断电时，由于阀座在弹簧8的力的作用下抵靠阀芯2的端面，因此保证了密封。

此外，在本实施例中，在外壳体3的内壁上形成有第三环形凸台301，当安装到位时，壳体12的第二圆柱部105抵靠第三环形凸台301的一侧，安装在内外衔铁之间的一个盘簧5抵接第三环形凸台301的另一侧，并且内衔铁11和外衔铁4整体位于壳体12与挡铁7之间，并与壳体12和挡铁7都间隔开。而且，本领域技术人员能够理解的是，两个线圈10通过设置在内外衔铁之间的另一个盘簧5间隔布置。由此，在电磁阀的通、断电过程中，内外衔铁及阀座通过盘簧5实现悬浮导向支撑，从根本上解决了传统的导向配合副多次运动磨损卡滞引起的电磁阀卡滞、以及电磁阀失效的问题。

由此，在断电状态下，阀座13在弹簧8的作用下与阀芯2接触，保证了密封。当通电时，在电磁力作用下，内外衔铁带动阀座13，克服弹簧力8及盘簧5的安装力运动，接管嘴的第一腔、阀芯的多个通孔、壳体的第二腔、以及阀座13的第五腔1301、以及挡铁7的第四腔704形成气体的流通通道。

在此，需要说明的是，在上面对根据本发明的悬浮导向支撑电磁阀的描述中，并未对各个部件的外形或结构细节做过多描述。由于根据实际应用的需要，这些结构的外形可以进行适应性修改或调整，因此，在本发明不对这些部件各自的结构和外形做具体的限定。同理，对于本说明书中未详细描述的其它内容，如，各个部件之间的具体连接结构，也是本领域技术人员通过本说明书中的描述以及现有技术能够容易地实现的，因此，不再赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非用来限制本发明的保护范围。对于本领域的技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，可以对本发明做出若干的修改和替换，所有这些修改和替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种悬浮导向支撑电磁阀，其特征在于，包括：接管嘴(1)、圆柱形阀芯(2)、外壳体(3)、外衔铁(4)、盘簧(5)、弹簧(8)、挡铁(7)，绝缘层(6)、O形密封圈(9)、线圈(10)、内衔铁(11)、壳体(12)、以及阀座(13)，其中，

所述接管嘴(1)为包括一体形成的第一圆柱部(104)和第二圆柱部(105)的回转体结构，所述第二圆柱部(105)的直径比第一圆柱部(104)的大，所述接管嘴(1)内部形成有沿所述接管嘴(1)的轴向连通的第一腔；

所述阀芯(2)位于所述接管嘴(1)的第二圆柱部(105)内、并通过外圆周与所述接管嘴(1)的第一腔的壁螺纹配合，并且所述阀芯(2)的靠近其外圆周的位置处形成有沿所述阀芯的周向布置且与所述接管嘴(1)的第一腔连通的多个通孔(201)；

所述壳体(12)为回转体结构，其内部形成有彼此连通的第二腔(1201)和第三腔(1202)，所述接管嘴(1)的第二圆柱部(105)通过其外壁与所述壳体(12)的第二腔(1201)的壁螺纹配合，并且所述接管嘴(1)的第二圆柱部(105)与所述壳体(12)的第二腔(1201)的底部间隔开；所述第三腔(1202)的壁上进一步形成有第一环形凹槽(1203)；

所述外壳体(3)为具有空腔的圆筒形结构，所述壳体(12)安装于所述外壳体(3)的一端、并通过外圆周与所述外壳体(3)的空腔的壁螺纹配合；

所述挡铁(7)的外圆周的中部形成有第一环形凸台(703)，所述挡铁(7)位于所述外壳体(3)的另一端内、并通过所述第一环形凸台(703)的外圆周与所述外壳体(3)的空腔的壁螺纹配合；所述挡铁(7)的内部形成有轴向连通的第四腔(704)，并且所述第四腔(704)的壁上形成有台阶部(705)，所述弹簧(8)安装于所述第四腔(704)内且一端抵接所述台阶部(705)，所述第四腔(704)的壁上进一步形成有第二环形凹槽(706)，所述第二环形凹槽(706)的位置靠近所述挡铁(7)的位于所述外壳体(3)的空腔内的一端；

所述内衔铁(11)为中空的圆柱体结构，其内表面具有螺纹；所述外衔铁(4)有两个，所述外衔铁(4)具有中空腔(403)，且包括一体形成的圆柱部(401)和凸缘部(402)，所述凸缘部(402)位于所述圆柱部(401)的一端且直径比所述圆柱部(401)的大，所述圆柱部(401)的外表面具有螺纹；当安装到位时，两个外衔铁(4)通过螺纹配合安装于所述内衔铁(11)的两端，并且两个外衔铁(4)的圆柱部(401)彼此相对且沿轴向间隔开；

所述阀座(13)为具有轴向贯通的第五腔(1301)的圆筒形结构，其外圆周上形成有第二环形凸台(1302)，当安装到位时，所述第二环形凸台(1302)卡装固定于所述两个外衔铁(4)的圆柱部(401)之间的凹槽内，一端抵压安装于所述第四腔(704)内的弹簧(8)，另一端穿过所述壳体(12)的第三腔(1202)、在所述弹簧(8)的力的作用下抵接所述阀芯(2)的端面，并且所述阀座(13)能够与所述两个外衔铁(4)和内衔铁(11)一体地轴向运动；

所述O形密封圈(9)为两个，分别设置在所述壳体(12)的第一环形凹槽(1203)和所述挡铁(7)的第二环形凹槽(706)中；

所述盘簧(5)为环形薄板结构，表面分布有镂空图案，所述盘簧(5)的数量为两个，当安装到位时，两个盘簧(5)分别夹装于两个外衔铁(4)的圆柱部(401)与所述内衔铁(11)的两个端面之间；

所述线圈(10)的数量为两个，分别套装于所述挡铁(7)的位于所述外壳体(3)的空腔内的一端的外圆周以及所述内衔铁(11)的外圆周上，并且套装于所述内衔铁(11)的外圆周上的线圈(10)位于两个盘簧(5)之间；以及

在所述线圈(10)的外表面与所述外壳体(3)的内壁之间设置有绝缘层(6)。

2.根据权利要求1所述的悬浮导向支撑电磁阀，其特征在于，所述接管嘴(1)的第一腔包括喇叭形第一口部(101)、第二口部(102)、以及连通所述第一口部(101)和第二口部(102)的中间连接部(103)，其中，所述第一口部(101)为气体入口，所述阀芯(2)安装于所述第二口部(102)中。

3.根据权利要求1所述的悬浮导向支撑电磁阀，其特征在于，所述外壳体(3)的内壁上形成有第三环形凸台(301)，当安装到位时，所述壳体(12)的第二圆柱部(105)抵靠所述第三环形凸台(301)的一侧，一个盘簧(5)抵接所述第三环形凸台(301)的另一侧，并且所述内衔铁(11)和所述外衔铁(4)整体位于所述壳体(12)与所述挡铁(7)之间，并与所述壳体(12)和所述挡铁(7)均间隔开。

4.根据权利要求1所述的悬浮导向支撑电磁阀，其特征在于，所述挡铁(7)的第四腔(704)具有作为气体出口的喇叭口部(707)，所述喇叭口部(707)位于所述挡铁(7)的外露于所述外壳体(3)之外的一端内。