CN105888883A - 一种过氧化氢流量精确控制电磁阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过氧化氢流量精确控制电磁阀，具体是一种与文氏管相结合的适用于高浓度过氧化氢的先导式电磁阀，包括阀体、电磁阀芯、文氏管与先导阀。电磁阀芯设置在阀体内，由弹簧弹力控制将阀体出口封堵。推进剂经文氏管，进入阀腔，然后进入大直径进液通道。先导阀通过电磁线圈控制衔铁吸合阀芯，使先导阀芯与小直径出液通道的进液端分离，推进剂进而经先导阀体上的液腔后，再经出液通道流至阀体出口。由此，阀体出口处压力增加，通过压差作用，可使电磁阀芯与阀体出口间分离，进而使推进剂可直接由电磁阀体内流至阀体出口。本发明的优点为：结构紧凑，节省空间；且精度高，响应快，与过氧化氢二级相容，流量控制方便。

Description

一种过氧化氢流量精确控制电磁阀

技术领域

本发明属于变推力火箭发动机推进剂流量调节与控制领域，涉及高浓度过氧化氢的流量调节与控制，具体涉及一种适用于高浓度过氧化氢的先导式电磁阀。

背景技术

电磁阀是管道流体输送系统中应用最广泛最重要的执行机构和控制元件，控制系统中不可缺少的设备。

电磁阀具有接通或截断流体通路、调节与节流、防止倒流、调节压力或释放过剩的压力等5大功能，在工业生产中应用十分广泛。电磁阀用于控制空气、水、各种腐蚀性化学介质、泥浆、液态金属和放射性物质等各种类型流体的流动。

电磁阀控制部分按其对主阀的控制形式可分为直动式和先导式两种，主阀阀芯的换向由电磁铁动铁芯直接推动或拖动的控制形式，称为直动式；若换向是由电磁控制压缩空气来实现，则这种形式称为电磁先导式，他与主阀组合成先导式电磁阀。

先导式电磁阀功耗小，0.1-0.2w，可以频繁通电，长时间通电而不会烧毁。而且节能，流体压力范围上限较高，可任意安装(需定制)但必须满足流体压差条件。

然而，对于普通的可调汽蚀文氏管连接问题，其出口会连接一段管道，管道再与电磁阀连接，这样就大大增加了火箭内部结构的占用面积，不利于火箭内部的设计优化。同时，这也意味着增加了火箭启动时间。

发明内容

为了解决上述问题，本发明专利提供了一种过氧化氢流量精确控制电磁阀，是一种与文氏管直接相连的先导式电磁阀，其启动电磁力小，在大流量的情况下能够可靠开启，而且节省了空间，流量也易于控制。

本发明过氧化氢流量精确控制电磁阀，包括阀体、主阀芯套筒、文氏管、电磁阀芯与先导阀。

所述阀体具有阀体内腔，顶部具有阀体背腔。阀体的内腔中固定有主阀芯套筒，主阀芯套筒与阀体内腔壁面间形成阀体液腔。主阀芯套筒内部为主阀芯液腔，主阀芯液腔中设置有电磁阀芯，电磁阀芯一端安装有阀口密封垫，另一端与主阀芯套筒间设置有回位弹簧A。电磁阀芯在回位弹簧A的作用下，使阀口密封垫将阀体的出口端封堵；阀体的入口端安装有文氏管。

上述电磁阀芯前段周向上与主阀芯液腔间形成进液缝隙。电磁阀芯周向上还设计有进液槽，进液槽与进液缝隙连通；同时电磁阀芯上还设计有进液通道，进液通道两端分别与主阀芯液腔、进液槽连通。

上述阀体顶部设计有液体通道A与液体通道B；主阀芯套筒内部设计有液体通道C，主阀体套筒前端面上还开有进液孔。其中，液体通道A与液体通道C直径相同，并大于液体通道B直径。液体通道A两端分别与阀体背腔、液体通道C连通，液体通道C还与主阀芯液腔连通。液体通道B两端分别与阀体背腔及阀体出口端连通。进液孔将文氏管内通道与阀体液腔连通；

所述先导阀包括先导阀套筒、线圈骨架、先导阀芯、先导阀衔铁与阀芯密封垫。其中，先导阀套筒竖直设置，与阀体背腔连通。先导阀套筒上固定套接线圈骨架，线圈骨架上缠绕有电磁线圈。先导阀芯与先导阀衔铁，由下至上置于先导阀套筒内，且先导阀衔铁与先导阀套筒间位置固定。先导阀芯底端开有凹槽，凹槽内固定有阀芯密封垫；先导阀与先导阀衔铁间还设置有回位弹簧B，通过回位弹簧B的弹力作用，使阀芯密封垫将液体通道B的进液端封堵。

推进剂由文氏管入口进入文氏管内通道，依次经进液孔-阀体液腔-进液缝隙-进液槽-进液通道-主阀芯液腔-液体通道C进入液体通道A。电磁线圈通电，先导阀芯上的阀芯密封垫与液体通道B的进液端分离，推进剂进入阀体背腔，并经液体通道B最终流至阀体的出口端，使阀体出口端压力大于主阀芯液腔内压力，推动电磁阀芯移动，使电磁阀芯上的阀口密封垫与阀体出口端分离，推进剂由阀体液腔直接流至阀体的出口端。

本发明专利的优点在于：

1、本发明过氧化氢流量精确控制电磁阀，将文氏管和电磁阀创造性的结合到一起，结构紧凑，节省了空间；

2、本发明过氧化氢流量精确控制电磁阀，精度高，响应快，流量控制方便；

3、本发明过氧化氢流量精确控制电磁阀，使用可调汽蚀文氏管，喉部积一定、入口液体压力一定时，流量确定；

4、本发明专利阀结构材料耐腐蚀性好，相容性好，能与包括过氧化氢在内的多种介质二级相容。

附图说明

图1为本发明过氧化氢流量精确控制电磁阀结构示意图。

图2为本发明过氧化氢流量精确控制电磁阀中进液孔开设位置示意图。

图中：

1-阀体 2-主阀芯套筒 3-文氏管

4-电磁阀芯 5-先导阀 6-回位弹簧A

7-回位弹簧B 101-阀体背腔 102-阀体液腔

103-液体通道A 104-液体通道B 201-主阀芯液腔

202-液体通道C 203-进液孔 401-进液缝隙

402-进液槽 403-进液通道 404-阀口密封垫

501-先导阀套筒 502-先导阀外套螺母 503-支撑板

504-线圈骨架 505-顶盖 506-先导阀芯

507-先导阀衔铁 508-阀芯密封垫 509-外壳

具体实施方案

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

本发明过氧化氢流量精确控制电磁阀，包括阀体1、主阀芯套筒2、文氏管3、电磁阀芯4与先导阀5，如图1所示。

所述阀体1为筒状结构，轴线水平设置，阀体1左端与右端分别为入口端与出口端，内部具有阀体内腔，且阀体1顶部侧壁具有外凸部分，外凸部分内部设计有阀体背腔101。阀体的内腔中同轴设置有主阀芯套筒2。主阀芯套筒2前端与后端分别为入口端与出口端，主阀芯套筒2通过入口端周向上设计的凸台与阀体内腔周向设计的凸台配合搭接，并通过密封圈密封，实现主阀芯套筒2在阀体内腔中的定位；且主阀芯套筒2的出口端及侧壁，与阀体内腔间具有间隙，形成阀体液腔102。文氏管3采用可调汽蚀文氏管，与推进剂介质接触部分材料采用304不锈钢，使得其与过氧化氢2级相容；文氏管3与阀体1同轴设置，文氏管3的出口端通过螺纹与阀体1的入口端同轴固定；同时，通过文氏管3的出口端顶紧主阀芯套筒2的入口端，实现主阀芯套筒2在阀体内腔中的固定。主阀芯套筒2内部具有与主阀芯套筒2同轴的主阀芯液腔201，且主阀芯液腔201与主阀芯套筒2的出口端连通。主阀芯液腔201内同轴设置有电磁阀芯4与回位弹簧A6，回位弹簧A6位于电磁阀芯4与主阀芯液腔201端面之间。将电磁阀芯4分为前后两段，前段周向与主阀芯液腔201配合，实现电磁阀芯4的定位，且使电磁阀芯4可沿主阀芯液腔201前后滑动。而电磁阀芯4后段直径小于前段，进而使电磁阀芯4后段周向上与主阀芯液腔201间形成进液缝隙401。电磁阀芯4中部周向上设计有进液槽402，进液槽402与进液缝隙401连通；且电磁阀芯4上还设计有进液通道403，进液通道403两端分别与主阀芯液腔201、进液槽402连通。同时在电磁阀芯4的后端面上嵌入安装有阀口密封垫404；由此电磁阀芯4受回位弹簧A6的弹力作用，由阀口密封垫404将阀体1的出口端封堵。

上述阀体1顶部设计有液体通道A103与液体通道B104；液体通道A103为竖直通道，液体通道B104为双直角弯折通道，两端为竖直段，中部为水平段。主阀芯套筒2内部开有L型液体通道C202，主阀体套筒2前端面上还开有6个进液孔203，并均匀环绕在主阀芯套筒2前端面上，如图2所示。其中，液体通道A103与液体通道C202直径相同，并小于液体通道B104直径；液体通道A103两端分别与阀体背腔101、液体通道C202连通，液体通道C202还与主阀芯液腔201连通。液体通道B104两端分别与阀体背腔101及阀体1出口端连通。进液孔1将文氏管3内通道与阀体液腔102连通。

所述先导阀5包括先导阀套筒501、先导阀外套螺母502、支撑板503、线圈骨架504、顶盖505、先导阀芯506、先导阀衔铁507、阀芯密封垫508与外壳509。其中，先导阀套筒501竖直设置，底端周向设计有环形凸台；先导阀外套螺母502套在先导阀套筒501上，通过内壁上设计的定位台肩与先导阀套筒501底端环形凸台配合实现先导阀外套螺母的定位；且先导阀外套螺母502内部具有内螺纹结构，同时在阀体1的阀体背腔101顶部外凸部分外壁设计有外螺纹结构，通过螺纹连接将先导阀外套螺母502与阀体背腔101固定，并通过O型密封圈密封，进而实现先导阀套筒501同轴固定于阀体背腔101上，且先导阀套筒501与阀体背腔101连通。先导阀套筒501外部由下至上依次套有支撑板503、线圈骨架504与顶盖505；其中，支撑板503通过先导阀外套螺母502定位，线圈骨架504通过支撑板503支撑；顶盖505螺纹连接于先导阀外套501顶端，通过拧紧顶盖505，可向下压紧线圈骨架504与支撑板503，实现线圈骨架504与支撑板503的固定。先导阀芯506与先导阀衔铁507为柱状结构，由下至上同轴设置于先导阀套筒501内部，且先导阀衔铁507顶端周向设计有环形凸台，与顶盖内壁设计的环形凹槽配合，实现先导阀衔铁507的固定。先导阀芯506底端开有凹槽，凹槽内固定有阀芯密封垫508。线圈骨架503上套有电磁线圈，且通过外壳509密封；所述外壳509套在线圈骨架503外侧，两端设计有轴向凹进部分，分别与顶盖505和支撑板503外缘周向间配合安装，且在拧紧顶盖505后，实现外壳509的固定。上述先导阀与先导阀衔铁间还设置有回位弹簧B7，上述电磁线圈未通电时，通过回位弹簧B7的弹力作用，使先导阀芯506上的阀芯密封垫508将液体通道B104的进液端封堵。当电磁线圈通电时，先导阀衔铁507与先导阀芯506吸合，回位弹簧B7被压缩，使先导阀芯506上移，进而先导阀芯506上的阀芯密封垫508与液体通道B104的进液端分离，使液体通道B104通过阀体背腔101与液体通道A103连通。

上述结构，构成本发明过氧化氢流量精确控制电磁阀，推进剂由文氏管入口进入文氏管3内通道，依次经进液孔203-阀体液腔102-进液缝隙401-进液槽402-进液通道403-主阀芯液腔201-液体通道C202进入液体通道A103，由于先导阀芯506上的阀芯密封垫508将液体通道B104的进液端封堵，推进剂无法进入液体通道B104，此时阀体液腔102、主阀芯液腔201内的压力与外界相同。随后电磁线圈通电，先导阀芯506上的阀芯密封垫508与液体通道B104的进液端分离，推进剂进入阀体背腔101，并经液体通道B104最终流至阀体1的出口端；上述过程中，阀体背腔101内的压力低于液体通道A103内的压力，推进剂不断流入阀体背腔101。由于液体通道A103、液体通道C202的直径大于液体通道B104的直径，则阀体1出口端压力大于主阀芯液腔201内压力，因此利用产生的压差，推动电磁阀芯4移动，使电磁阀芯4上的阀口密封垫404与阀体1出口端分离，进而推进剂由阀体液腔102直接流至阀体1的出口端。当电磁线圈断电后，先导阀芯506脱离先导阀衔铁507，通过先导阀芯506上的阀芯密封垫508将液体通道B104的进液端封堵，阀体背腔101压力受液体通道A103出口处的压力补充逐渐趋于和液体通道A103出口处平衡，电磁阀芯4受回位弹簧A6的弹力作用移动，将阀体1的出口端封堵。

Claims (3)

1.一种过氧化氢流量精确控制电磁阀，其特征在于：包括阀体、主阀芯套筒、文氏管、电磁阀芯与先导阀；

所述阀体具有阀体内腔，顶部具有阀体背腔；阀体的内腔中固定有主阀芯套筒，主阀芯套筒与阀体内腔壁面间形成阀体液腔；主阀芯套筒内部为主阀芯液腔，主阀芯液腔中设置有电磁阀芯，电磁阀芯一端安装有阀口密封垫，另一端与主阀芯套筒间设置有回位弹簧A；电磁阀芯在回位弹簧A的弹力作用下，使阀口密封垫将阀体的出口端封堵；阀体的入口端安装有文氏管；

上述电磁阀芯前段周向上与主阀芯液腔间形成进液缝隙；电磁阀芯周向上还设计有进液槽，进液槽与进液缝隙连通；同时电磁阀芯上还设计有进液通道，进液通道两端分别与主阀芯液腔、进液槽连通；

上述阀体顶部设计有液体通道A与液体通道B；主阀芯套筒内部设计有液体通道C，主阀体套筒前端面上还开有进液孔；其中，液体通道A与液体通道C直径相同，并大于液体通道B直径；液体通道A两端分别与阀体背腔、液体通道C连通，液体通道C还与主阀芯液腔连通；液体通道B两端分别与阀体背腔及阀体出口端连通；进液孔将文氏管内通道与阀体液腔连通；

所述先导阀包括先导阀套筒、线圈骨架、先导阀芯、先导阀衔铁与阀芯密封垫。其中，先导阀套筒竖直设置，与阀体背腔连通；先导阀套筒上固定套接线圈骨架；线圈骨架上缠绕有电磁线圈；先导阀芯与先导阀衔铁，由下至上置于先导阀套筒内，且先导阀衔铁与先导阀套筒间位置固定；先导阀芯底端开有凹槽，凹槽内固定有阀芯密封垫；先导阀与先导阀衔铁间还设置有回位弹簧B，通过回位弹簧B的弹力作用，使阀芯密封垫将液体通道B的进液端封堵。

2.如权利要求1所述一种过氧化氢流量精确控制电磁阀，其特征在于：电磁线圈通电时，先导阀衔铁与先导阀芯吸合，使先导阀芯上移，进而先导阀芯上的阀芯密封垫与液体通道B的进液端分离，使液体通道B通过阀体背腔与液体通道A连通。

3.如权利要求1所述一种过氧化氢流量精确控制电磁阀，其特征在于：推进剂由文氏管入口进入文氏管内通道，依次经进液孔-阀体液腔-进液缝隙-进液槽-进液通道-主阀芯液腔-液体通道C进入液体通道A；电磁线圈通电，先导阀芯上的阀芯密封垫与液体通道B的进液端分离，推进剂进入阀体背腔，并经液体通道B最终流至阀体的出口端，使阀体出口端压力大于主阀芯液腔内压力，推动电磁阀芯移动，使电磁阀芯上的阀口密封垫与阀体出口端分离，推进剂由阀体液腔直接流至阀体的出口端。