CN103775719B - 一种用于水下的高气压电控阀 - Google Patents

Abstract

本发明属于控制装置技术领域，具体涉及一种用于水下的高气压电控阀。包括壳体、线圈体、铁芯、运动控制套、复位簧、滑阀、气路座和中心杆；所述线圈体包括两个插针、骨架、线圈、外壳、内壳和挡圈；该电控阀与气爆式声源装配后，置于水下一定深度工作。在控制单元的操控下，电控阀内部能产生足够的磁场力，驱使运动控制器带动滑阀做相应的运动，打开内部气路通道，使贮气室内的气体经阀气出口进入气爆式声源，控制工作。当控制单元处于断开状态时，电控阀内部磁场消失，在复位簧的弹性力作用下，动滑阀将关闭内部气路。本发明能够在电信号的控制下，同时开起或关闭若干个电控阀，以达到控制若干气爆式次声扫雷具同时放炮之目的。

Description

一种用于水下的高气压电控阀

技术领域

本发明属于控制装置技术领域，具体涉及一种用于水下的高气压电控阀。

背景技术

目前装备在某型扫雷艇上的起爆声源是一款能够产生次声物理场的高效能气爆声源，它的次声频辐射效率高，声场能级大，百分之八十的能量集中在20Hz以下的低频段，并且具有体积小、重量轻、结构简单、使用方便、造价便宜等突出特点。但该气爆声源辐射出的是脉冲声场，使得这种单脉冲式气爆声源的工作模式很容易被水雷识别，其使用范围受到限制。为克服气爆式次声扫雷具作业时声场不连续的缺陷，可采用气枪组阵（合）的方式，将不同气室容积、不同气体释放口径的气枪采用串并联的形式组合而成。作业时，既可让多把气枪同时工作，亦可单把气枪分时连续工作，使气爆声源发出的声场趋于连续，提高了工作效率。多把气枪同时工作的目的是提高气爆声源的输出能量，达到干扰水雷引信之效能；气爆声源组阵后，单把或若干把气枪分时工作的目的是使辐射出的声信号趋于连续。

为满足上述气爆式声源的功能及其工作时的可靠性，系统中的组成部分，电控阀是关键，系统要求电控阀应具备以下功能：

a)高气压通过电控阀时，开起及关闭的响应性；

b)由于电控阀装配与气爆构成一体，置于水下工作，工作时受到水压冲击与振动的冲击，因而要求其自身具备一定的抗振能力和密封性。

据资料显示和国内市场调查，目前国内有多家单位生产与制造电控阀或电磁阀，其种类繁多，形式各异，但适合于水下高气压、抗冲击的电控阀还没有型号可供选则，为此，作为从事这一行业的工程技术人员就有必要探索、设计、制造出一种新型的可用于水下高气压的电控阀，以满足工程技术人员的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，设计一种用于水下的高气压电控阀，该电控阀能在电信号的控制下，同时开起或关闭若干个电控阀，以达到控制若干气爆式次声扫雷具同时放炮之目的。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种用于水下的高气压电控阀，包括壳体、线圈体、铁芯、运动控制套、复位簧、滑阀、气路座和中心杆；

在所述壳体内圆周面上设有台阶面；

所述线圈体包括两个插针、骨架、线圈、外壳、内壳和挡圈；在所述骨架的一端开有凹槽，在所述骨架的另一端开有中心孔，所述外壳和内壳的两端分别通过所述挡圈和骨架定位并在所述外壳、内壳、挡圈和骨架之间形成环形空腔，所述骨架的凹槽通过两个连接孔与所述环形空腔贯通；所述线圈安装在所述环形空腔内并通过两个连接孔伸入骨架的凹槽内，所述两个插针安装在所述骨架的凹槽内并与所述线圈相连；

在所述铁芯开有台阶孔，在相对于小孔的外圆面处设有限位台；

所述运动控制套为圆套结构，在所述运动控制套的一端设有径向凸沿，所述径向凸沿形成内外圆周面的限位凸台；

所述滑阀为圆环结构，在所述滑阀的一端外圆面处设有限位台，所述滑阀的另一端为斜锥面；

在所述气路座上开有中心台阶孔作为阀气出口，在所述气路座上开有阀气进口；

所述中心杆由三段连续变直径圆柱段组成，根据直径大小分为第一圆柱段、第二圆柱段和第三圆柱段，在所述中心杆的第一圆柱段端部开有中心沉孔，在所述中心杆第一圆柱段的径向开有通孔，所述通孔与所述中心沉孔相贯通；

其连接关系在于：所述壳体和气路座螺接；所述线圈体通过其外壳和挡圈安装在所述壳体的大台阶孔处并使所述挡圈通过所述气路座紧固，所述线圈体的骨架与所述壳体的台阶面接触，所述线圈体的两个插针的伸出部分位于壳体的小台阶孔处；所述运动控制套套在所述线圈体的内壳，所述运动控制套的外限位台与所述内壳的端面之间安装复位簧，所述铁芯和滑阀固定套在所述运动控制套内，所述铁芯的限位台搭接在所述运动控制套的另一端端面上并使所述铁芯与所述线圈体的骨架之间形成间隙配合，所述滑阀的限位台与所述运动控制套内限位台内侧形成间隙配合，所述中心杆的第三圆柱段依次穿过所述滑阀和铁芯的台阶孔并伸入线圈体的骨架的中心孔内，所述中心杆的第三圆柱段端部与所述骨架的中心孔孔底之间留有间隙，所述中心杆第一圆柱段插入在所述气路座的阀气出口内，所述中心杆第一圆柱段和第二圆柱段之间的台阶面搭接在所述铁芯大孔端面上，所述中心杆的径向通孔由所述滑阀遮盖，所述滑阀的斜锥面抵触在所述气路座上，在所述气路座、线圈体的挡圈、运动控制套和滑阀之间形成贮气室。

所述线圈体还包括绝缘体，所述绝缘体浇铸在所述骨架的凹槽内。

还包括矩形垫、组合O型圈，在所述中心杆大端圆周面上开有一道密封圈安装槽和一道矩形垫安装槽，所述密封圈安装槽和矩形垫安装槽位于所述中心杆径向通孔的两侧，所述矩形垫安装槽与所述气路座的大台阶孔位于同面，所述矩形垫安装在所述矩形垫安装槽内并抵触在所述滑阀斜锥面和所述气路座大台阶孔之间，所述组合O型圈安装在所述密封圈安装槽内。

还包括O型圈，所述O型圈安装在所述线圈体的外壳和壳体之间。

所述壳体和气路座采用马氏体不锈钢材料制作；所述线圈体的骨架、外壳和挡圈采用马氏体不锈钢材料制作。

所述壳体和气路座之间采用角结构密封形式。

在所述运动控制器与所述铁芯相配合的圆周面设计为倒圆锥面。

本发明的优点和有益效果在于：

一、本发明能够在电信号的控制下，同时开起或关闭若干个电控阀，以达到控制若干气爆式次声扫雷具同时放炮之目的。

二、由于所述线圈体还包括绝缘体，所述绝缘体浇铸在所述骨架的凹槽内；可以用于固定插针的位置，防止两根插针接触而造成短路，同时可以起密封作用。

三、由于还包括矩形垫、组合O型圈，在所述中心杆大端圆周面上开有一道密封圈安装槽和一道矩形垫安装槽，所述密封圈安装槽和矩形垫安装槽位于所述中心杆径向通孔的两侧，所述矩形垫安装槽与所述气路座的大台阶孔位于同面，所述矩形垫安装在所述矩形垫安装槽内并抵触在所述滑阀斜锥面和所述气路座大台阶孔之间，所述组合O型圈安装在所述密封圈安装槽内；所述组合O型圈可以起到滑阀和中心杆之间的密封作用，又能降低密封处运动件间的摩擦阻力；所述矩形垫通过复位簧的弹力推动滑阀是其斜锥面压向矩形垫进而达到滑阀和气路座之间的密封效能。

四、由于还包括O型圈，所述O型圈安装在所述线圈体的外壳和壳体之间；可以确保所述贮气室为密闭空腔，同时又能防止外界海水渗入贮气室内，影响复位簧的使用性能。

五、由于所述壳体和气路座采用马氏体不锈钢材料制作；所述线圈体的骨架、外壳和挡圈采用马氏体不锈钢材料制作；可以利用该材料自身具有一定的导磁性的特点，同时强度高、硬度大，具有一定抗海水腐蚀等特点。

六、由于所述壳体和气路座之间采用角结构密封形式；可以适用较深水下工作，且工作环境恶劣的水域。

七、由于在所述运动控制器与所述铁芯相配合的圆周面设计为倒圆锥面；可以在铁芯在受到磁力的作用时，能可靠地带动运动控制器做相应运动。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的线圈体结构示意图；

图3为本发明电控阀装配后的结构示意图；

图4为本发明的铁芯的结构示意图。

其中，1-壳体；2-O型圈；3-线圈体；4-铁芯；5-运动控制器；6-复位簧；7-滑阀；8-气路座；9-阀气出口；10-阀气进口；11-贮气室；12-矩形垫；13-组合O型圈13；14-中心杆；15-插针；16-绝缘体；17-骨架；18-线圈；19-外壳；20-内壳；21-挡圈；22-充气嘴；23-气爆式声源体内腔室；24-上气室；25-活塞杆；26-泄放口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明具体实施的技术方案是：一种用于水下的高气压电控阀，包括壳体1、线圈体3、铁芯4、运动控制套5、复位簧6、滑阀7、气路座8和中心杆14；

在所述壳体1内圆周面上设有台阶面；

所述线圈体3包括两个插针15、骨架17、线圈18、外壳19、内壳20和挡圈21；在所述骨架17的一端开有凹槽，在所述骨架17的另一端开有中心孔，所述外壳19和内壳20的两端分别通过所述挡圈21和骨架17定位并在所述外壳19、内壳20、挡圈21和骨架17之间形成环形空腔，所述骨架17的凹槽通过两个连接孔与所述环形空腔贯通；所述线圈18安装在所述环形空腔内并通过两个连接孔伸入骨架17的凹槽内，所述两个插针15安装在所述骨架17的凹槽内并与所述线圈18相连；

在所述铁芯4开有台阶孔，在相对于小孔的外圆面处设有限位台；

所述运动控制套5为圆套结构，在所述运动控制套5的一端设有径向凸沿，所述径向凸沿形成内外圆周面的限位凸台；

所述滑阀7为圆环结构，在所述滑阀7的一端外圆面处设有限位台，所述滑阀7的另一端为斜锥面；

在所述气路座8上开有中心台阶孔作为阀气出口9，在所述气路座8上开有阀气进口10；

所述中心杆14由三段连续变直径圆柱段组成，根据直径大小分为第一圆柱段、第二圆柱段和第三圆柱段，在所述中心杆14的第一圆柱段端部开有中心沉孔，在所述中心杆14第一圆柱段的径向开有通孔，所述通孔与所述中心沉孔相贯通；

其连接关系在于：所述壳体1和气路座8螺接；所述线圈体3通过其外壳19和挡圈21安装在所述壳体1的大台阶孔处并使所述挡圈21通过所述气路座8紧固，所述线圈体3的骨架17与所述壳体1的台阶面接触，所述线圈体3的两个插针15的伸出部分位于壳体1的小台阶孔处；所述运动控制套5套在所述线圈体3的内壳20，所述运动控制套5的外限位台与所述内壳20的端面之间安装复位簧6，所述铁芯4和滑阀7固定套在所述运动控制套5内，所述铁芯4的限位台搭接在所述运动控制套5的另一端端面上并使所述铁芯4与所述线圈体3的骨架17之间形成间隙配合，所述滑阀7的限位台与所述运动控制套5内限位台内侧形成间隙配合，所述中心杆14的第三圆柱段依次穿过所述滑阀7和铁芯4的台阶孔并伸入线圈体3的骨架17的中心孔内，所述中心杆14的第三圆柱段端部与所述骨架17的中心孔孔底之间留有间隙，所述中心杆14第一圆柱段插入在所述气路座8的阀气出口9内，所述中心杆14第一圆柱段和第二圆柱段之间的台阶面搭接在所述铁芯4大孔端面上，所述中心杆14的径向通孔由所述滑阀7遮盖，所述滑阀7的斜锥面抵触在所述气路座8上，在所述气路座8、线圈体3的挡圈21、运动控制套5和滑阀7之间形成贮气室11。

所述线圈体3还包括绝缘体16，所述绝缘体16浇铸在所述骨架17的凹槽内。

还包括矩形垫12、组合O型圈13，在所述中心杆14大端圆周面上开有一道密封圈安装槽和一道矩形垫安装槽，所述密封圈安装槽和矩形垫安装槽位于所述中心杆14径向通孔的两侧，所述矩形垫安装槽与所述气路座8的大台阶孔位于同面，所述矩形垫12安装在所述矩形垫安装槽内并抵触在所述滑阀7斜锥面和所述气路座8大台阶孔之间，所述组合O型圈13安装在所述密封圈安装槽内。

还包括O型圈2，所述O型圈2安装在所述线圈体3的外壳19和壳体1之间。

所述壳体1和气路座8采用马氏体不锈钢材料制作；所述线圈体3的骨架17、外壳19和挡圈21采用马氏体不锈钢材料制作。

所述壳体1和气路座8之间采用角结构密封形式。

在所述运动控制器5与所述铁芯4相配合的圆周面设计为倒圆锥面。

如图4所示，在所述运动控制器5与所述铁芯4相配合的圆周面设计为倒圆锥面。

如图2所示，所述线圈体3的内壳20选用304不锈钢制作；内壳20材料的选择可以作为线圈18的骨架，同时作为由于该材料具有无磁性，可预防磁短路的产生。所述插针15选用强度及刚度较高的黄铜制作；可以提高其使用寿命。所述线圈18采用单金铜材料制作；可以在工作时提供足够的磁场力，用于打开电控阀内部气路的通道并能提高线圈18的使用寿命，利用其自身具有稳定的导电性与导热性。所述线圈体3装配工艺过程：将骨架17装入内壳20的相应位置上，在缠绕线圈18的相应面上均匀地喷涂一定厚度的绝缘漆，将用于绕制线圈18的单金铜丝一端从骨架17的左（右）斜孔窜入，另一端与插针15压接，然后在相应的位置空间内绕制线圈18，待完成线圈18的制作后，再将其另一端从骨架17上右（左）的斜孔窜出再与插针15压接。在完成线圈18绕制后，在外表面均匀喷涂一定厚度的绝缘漆，再装入外壳19内，接着将挡圈21装在内壳20上，即将几个不同材质的零件组合成一体，构成组件线圈体3。在此需说明的是：各零件间的配合面均采用过盈配合，采用加热或挤压工艺将各零件组装成型，这样设计的目的降低装配难度以及提高构件的整体刚度与强度。

如图1所示，所述铁芯4选用铁素体不锈钢制作；利用其具有高导磁性的特点，确保铁芯4在整个结构中是产生磁路的主要通道。所述运动控制器5和中心杆14均采用马氏体不锈钢制作，借助其材料本身具有一定的导磁性，强度高、硬度大、耐磨性好的性能，可以在滑阀7起开或关闭电控阀内部气室通道的作用，且随运动控制器5做而运动，解决与运动控制器5和中心杆14存有摩擦的问题。为确保铁芯4、运动控制器5和滑阀7与上述组装件装配后的同轴度，以及在工作过程中运动控制器5能迅速携带滑阀7按设定方向运动，同时顺利开启电控阀内部的气路通道，达到控制气爆声源按设定模式工作之目的以及在充气过程中能保证贮气室11的气密性。采取的具体措施是：以中心杆14作为铁芯4、运动控制器5和滑阀7的中心导向杆，以保证前述三构件装配后的同轴度要求，其装配步序是先将滑阀7装入运动控制器5内，再将铁芯4装配在运动控制器5上，最后将装配完成后的部件装在中心杆14上。选用过盈配合，即将铁芯4上倒圆锥面的最大外径的基本尺寸设计成与运动控制器5的内径尺寸相同，公差范围略大于运动控制器5内径的公差，装配时采用压配工艺。

如图3所示为本发明电控阀装配至气爆式声源上的结构示意图。其工作原理：置于水下一定深度工作。在控制单元的操控下，电控阀内部能产生足够的磁场力，驱使运动控制器5带动滑阀7做相应的运动，打开内部气路通道，使贮气室11内的气体经阀气出口9进入气爆式声源，控制工作。当控制单元处于断开状态时，电控阀内部磁场消失，在复位簧6的弹性力作用下，动滑阀7将关闭内部气路。由高压气站提供设定的具有一定压力的气体，经充气嘴22向气爆式声源体内枪室23充气，在充气过程中，由于电控阀内的贮气室11与气爆式声源体内枪室23是连通的，因此贮气室11经阀气进口10流入贮气室11，一定时间后两气室内气压保此平衡。当贮气室11与枪室23内的气压值达到高压气站的设定值时，气站内的气体不再向两气室供气。当电控阀接收到电信号时，电控阀内部产生磁场，在磁场的作用下滑阀7向左移动，贮气室11内的气体经阀气出口9进入气爆式声源内中的上气室24，从图3可看出加载在活塞杆25上A面上的力大于作用在B面上的力，活塞杆25上右移动，封闭在枪室23的高压气体迅速从泄放口26方出，完成对气爆式声源的控制。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于水下的高气压电控阀，其特征在于：包括壳体(1)、线圈体(3)、铁芯(4)、运动控制套(5)、复位簧(6)、滑阀(7)、气路座(8)和中心杆(14)；

在所述壳体(1)内圆周面上设有台阶面；

所述线圈体(3)包括两个插针(15)、骨架(17)、线圈(18)、外壳(19)、内壳(20)和挡圈(21)；在所述骨架(17)的一端开有凹槽，在所述骨架(17)的另一端开有中心孔，所述外壳(19)和内壳(20)的两端分别通过所述挡圈(21)和骨架(17)定位并在所述外壳(19)、内壳(20)、挡圈(21)和骨架(17)之间形成环形空腔，所述骨架(17)的凹槽通过两个连接孔与所述环形空腔贯通；所述线圈(18)安装在所述环形空腔内并通过两个连接孔伸入骨架(17)的凹槽内，所述两个插针(15)安装在所述骨架(17)的凹槽内并与所述线圈(18)相连；

在所述铁芯(4)开有台阶孔，在相对于小孔的外圆面处设有限位台；

所述运动控制套(5)为圆套结构，在所述运动控制套(5)的一端设有径向凸沿，所述径向凸沿形成内外圆周面的限位凸台；

所述滑阀(7)为圆环结构，在所述滑阀(7)的一端外圆面处设有限位台，所述滑阀(7)的另一端为斜锥面；

在所述气路座(8)上开有中心台阶孔作为阀气出口(9)，在所述气路座(8)上开有阀气进口(10)；

所述中心杆(14)由三段连续变直径圆柱段组成，根据直径大小分为第一圆柱段、第二圆柱段和第三圆柱段，在所述中心杆(14)的第一圆柱段端部开有中心沉孔，在所述中心杆(14)第一圆柱段的径向开有通孔，所述通孔与所述中心沉孔相贯通；

其连接关系在于：所述壳体(1)和气路座(8)螺接；所述线圈体(3)通过其外壳(19)和挡圈(21)安装在所述壳体(1)的大台阶孔处并使所述挡圈(21)通过所述气路座(8)紧固，所述线圈体(3)的骨架(17)与所述壳体(1)的台阶面接触，所述线圈体(3)的两个插针(15)的伸出部分位于壳体(1)的小台阶孔处；所述运动控制套(5)套在所述线圈体(3)的内壳(20)，所述运动控制套(5)的外限位凸台与所述内壳(20)的端面之间安装复位簧(6)，所述铁芯(4)和滑阀(7)固定套在所述运动控制套(5)内，所述铁芯(4)的限位台搭接在所述运动控制套(5)的另一端端面上并使所述铁芯(4)与所述线圈体(3)的骨架(17)之间形成间隙配合，所述滑阀(7)的限位台与所述运动控制套(5)内限位凸台内侧形成间隙配合，所述中心杆(14)的第三圆柱段依次穿过所述滑阀(7)和铁芯(4)的台阶孔并伸入线圈体(3)的骨架(17)的中心孔内，所述中心杆(14)的第三圆柱段端部与所述骨架(17)的中心孔孔底之间留有间隙，所述中心杆(14)的第一圆柱段插入在所述气路座(8)的阀气出口(9)内，所述中心杆(14)第一圆柱段和第二圆柱段之间的台阶面搭接在所述铁芯(4)大孔端面上，所述中心杆(14)的径向通孔由所述滑阀(7)遮盖，所述滑阀(7)的斜锥面抵触在所述气路座(8)上，在所述气路座(8)、线圈体(3)的挡圈(21)、运动控制套(5)和滑阀(7)之间形成贮气室(11)。

2.根据权利要求1所述的一种用于水下的高气压电控阀，其特征在于：所述线圈体(3)还包括绝缘体(16)，所述绝缘体(16)浇铸在所述骨架(17)的凹槽内。

3.根据权利要求1所述的一种用于水下的高气压电控阀，其特征在于：还包括矩形垫(12)、组合O型圈(13)，在所述中心杆(14)大端圆周面上开有一道密封圈安装槽和一道矩形垫安装槽，所述密封圈安装槽和矩形垫安装槽位于所述中心杆(14)径向通孔的两侧，所述矩形垫安装槽与所述气路座(8)的大台阶孔位于同面，所述矩形垫(12)安装在所述矩形垫安装槽内并抵触在所述滑阀(7)斜锥面和所述气路座(8)大台阶孔之间，所述组合O型圈(13)安装在所述密封圈安装槽内。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种用于水下的高气压电控阀，其特征在于：还包括O型圈(2)，所述O型圈(2)安装在所述线圈体(3)的外壳(19)和壳体(1)之间。

5.根据权利要求1、2或3所述的一种用于水下的高气压电控阀，其特征在于：所述壳体(1)和气路座(8)采用马氏体不锈钢材料制作；所述线圈体(3)的骨架(17)、外壳(19)和挡圈(21)采用马氏体不锈钢材料制作。

6.根据权利要求1、2或3所述的一种用于水下的高气压电控阀，其特征在于：所述壳体(1)和气路座(8)之间采用角结构密封形式。

7.根据权利要求1、2或3所述的一种用于水下的高气压电控阀，其特征在于：在所述运动控制套(5)与所述铁芯(4)相配合的圆周面设计为倒圆锥面。