CN106090398A - 一种大通径的直动式高压电磁阀 - Google Patents

一种大通径的直动式高压电磁阀 Download PDF

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Abstract

一种大通径的直动式高压电磁阀，包括阀体、线圈罩壳、线圈、弹簧、阀芯、阀座和O形密封圈，为同轴整体式结构，电磁阀上部是阀体，阀体上端是介质入口连接螺纹；阀体中部周圈上缠绕有电磁线圈，电磁线圈外侧是线圈罩壳。其控制方法，采用二位二通直动式结构，通电开启，断电关闭；流体介质从阀体上方流入，从阀座下方流出。本发明与现有技术相比，其显著优点：1、通径大、使用压力高，可持续通电时间长，因而可以持续稳定的提供大流量介质；2、动作响应速度快（≤10ms）,该电磁阀的电磁线圈较大，并且阀芯截面积也比较大，能产生很大的电磁吸力，因而响应速度非常快。

Description

一种大通径的直动式高压电磁阀
技术领域
本发明涉及电磁阀领域，具体是一种大通径的直动式高压电磁阀。
背景技术
目前国内对于大通径的高压电磁阀产品，一般采用先导式（卸荷式）结构，即通电时，电磁力把先导阀芯打开，上腔室压力迅速下降，在阀芯周围形成上低下高的压差，流体压力推动阀芯向上移动，阀门打开；断电时，弹簧力把先导孔关闭，入口压力通过旁通孔迅速腔室在关阀件周围形即先导阀芯打开后，形成下低上高的压差，流体压力推动关闭件向下移动，关闭阀门。先导式电磁阀具有通径较大，使用压力较高特点，但电磁阀响应速度较慢。
直动式电磁阀结构，即当电磁阀通电时，电磁线圈产生电磁力把阀芯从阀座上吸起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把阀芯压在阀座上，阀门关闭。直动式电磁阀具有响应速度快，流阻小的特点，但目前采用直动式电磁阀产品通径一般较小，使用压力一般较低；
某卫星姿轨发动机的燃料供应系统是靠电磁阀来控制，对电磁阀提出了如下要求：通径大、使用压力高、响应速度快、流阻小、质量轻、结构简单、可靠性高等要求。故传统的直动式或先导式电磁阀都不能满足以上要求，需要一种新型的电磁阀来满足某卫星姿轨发动机的使用要求。
发明内容
本发明专利解决了姿轨发动机对电磁阀提出的一系列要求，提供了一种大通径的直动式高压电磁阀。本发明的电磁阀采用直动式结构，通径大，响应速度快，使用压力高。
这种大通径的直动式高压电磁阀，其特征在于，包括阀体、线圈罩壳、线圈、弹簧、阀芯、阀座和O形密封圈，为同轴整体式结构，电磁阀上部是阀体，阀体上端是介质入口连接螺纹；阀体中部周圈上缠绕有电磁线圈，电磁线圈外侧是线圈罩壳，线圈罩壳通过上部的螺钉与阀体连接固定，电磁线圈通过线圈罩壳侧面将导线引出，并在导线出口处灌注环氧树脂将导线固定牢固；阀体下部采用法兰结构用螺钉与阀座连接固定，连接法兰采用O形密封圈密封，阀座中部镶嵌有密封填料；阀体内部安装有阀芯，阀芯上部安装有弹簧，通过弹簧的初始预紧力，将阀芯压紧在阀座上，阀芯上端采用O形密封圈与阀体密封。
这种大通径的直动式高压电磁阀的控制方法，采用二位二通直动式结构，通电开启，断电关闭；流体介质从阀体上方流入，从阀座下方流出；
结合后附图1，电磁线圈3未通电时，阀芯6受到弹簧5向下的初始预压力和介质对阀芯向下的的压力，与阀座8上嵌入的密封填料产生密封比压，从而介质被封在了阀芯内部；
当电磁线圈通电后，在它的周围产生磁场，阀体1、线圈罩壳2、阀芯等导磁体零件就会在磁场作用下被磁化带有磁性，同时磁通流过他们并形成一个闭合回路，阀芯在磁通作用下，克服弹簧力和介质压力被向上吸至与阀体贴合，阀芯开启，介质进入阀座，从阀座内一圈孔中流至下方，从而形成了流体的通路；
当电磁线圈断电后，产生的磁场消失，磁通迅速衰减到其产生的吸力小于弹簧力后，阀芯在弹簧力的作用下向下运动到与阀座的密封嵌件贴合，阀芯关闭，从而关闭了流体的通路。
电磁阀未通电时，介质被封在了阀芯内部，阀芯主要受弹簧初始预压力和介质对阀芯向下的压力；弹簧初始预压力，满足阀芯密封的必需压力即可，一般不会太大；介质对阀芯的压力即为阀芯上端壁厚的环面积×介质压力，该面积越小，介质作用给阀芯的压力越小，当阀芯上端壁厚t很小时，可有效的减少介质作用给阀芯面积，故介质对阀芯向下的压力较小，从而在高压介质下，阀芯仍然能够被电磁力吸合。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
1、通径大、使用压力高，可持续通电时间长，因而可以持续稳定的提供大流量介质；
2、动作响应速度快（≤10ms）,该电磁阀的电磁线圈较大，并且阀芯截面积也比较大，能产生很大的电磁吸力，因而响应速度非常快；
3、采用内压式阀芯结构，即未通电时，介质被封在阀芯内部，介质对阀芯向下的压力很小，故能在较高压力下工作；
4、散热性好；线圈导线直接绕在阀体上，增加了散热面积，并且阀体内腔有介质直接通过，可带走线圈热量，从而使线圈温度大为降低，可持续通电1000s以上；
5、采用同轴式整体设计，结构简单，流阻小，且工作可靠；
6、出口可直接安装在姿轨发动机的推力室上，不仅连接可靠，而且减少了推力室头部的容腔，有助于提高推力室的气动加速性和减小后效冲量；
附图说明：
图1是本发明的剖面图
图2是本发明的俯视图
图3是本发明电磁铁的剖面图
图4是本发明阀体的剖面图
图5是本发明线圈罩壳的剖面图
图6是本发明阀座的剖面图
图7是本发明阀芯的剖面图
图1中，1：阀体；2：线圈罩壳；3：线圈；4：O形密封圈；5：弹簧；6：阀芯； 7：O形密封圈；8：阀座，9、上阀体，10、隔磁环，11、下阀体，12、阀座本体，13、密封填料。
具体实施方式：
下面结合附图，对本发明的技术方案作进一步说明。
图1是该电磁阀的剖面图，该电磁阀为同轴整体式结构，电磁阀上部是阀体1，阀体上端是介质入口连接螺纹；阀体中部周圈上缠绕有电磁线圈3，电磁线圈外侧是线圈罩壳2，线圈罩壳通过上部的螺钉与阀体连接固定，电磁线圈通过线圈罩壳侧面将导线引出，并在导线出口处灌注环氧树脂将导线固定牢固；阀体下部采用法兰结构用螺钉与阀座8连接固定，连接法兰采用O形密封圈7密封，阀座中部镶嵌有密封填料；阀体内部安装有阀芯6，阀芯上部安装有弹簧5，通过弹簧的初始预紧力，将阀芯压紧在阀座上，阀芯上端采用O形密封圈4与阀体密封。
图2是该电磁阀的俯视图，图中有4个电磁阀的安装孔，该安装孔与阀座连接法兰做成一体，结构简单、紧凑；可直接将电磁阀安装在姿轨发动机推力室头部，不但连接可靠，而且减少了推力室头部的容腔，有助于提高推力室的气动加速性和减小后效冲量；
图3是电磁铁的剖面图，电磁铁主要由阀体1、线圈2、和线圈罩壳3组成，电磁线圈导线直接绕在垫有绝缘薄膜的阀体上，从线圈罩壳侧面将导线引出，并在引出口灌注环氧树脂，以固定导线。介质从电磁铁上端流进，中间经过电磁线圈内壁，可以有效的带线圈热量，在持续通电下线圈温度不会太高；
图4是阀体的剖面图，阀体上端是介质入口，采用37°锥面密封，下端是连接法兰，阀体由上阀体9、隔磁环10、下阀体11三部分焊接而成，上阀体9、下阀体11两部分采用了导磁的软磁合金材料，中间部分10为隔磁环，隔磁环由不能磁化的不锈钢加工而成，隔磁环的作用是隔断磁通，让磁通全部经过阀芯有效面积作功，使有效磁势为最大，吸力最大。
图5是线圈罩壳的剖面图，线圈罩壳上端为4个与阀体固定的螺钉安装孔，侧面是电磁线圈的出线口，线圈罩壳采用导磁的软磁合金材料制作，除保护线圈外，还将磁通形成一个有效的闭合回路。
图6是阀座的剖面图，阀座由阀座本体12和密封填料13组成，阀座上端是连接法兰，阀座中间镶嵌有密封填料13，与阀芯形成软密封，在低压和高压下均能做到零泄漏；密封填料周圈，为一圈流道孔，介质从该孔中流至阀座下方；
图7是阀芯的剖视图：阀芯上端为薄壁管结构，阀芯中间为电磁阀的通径孔，下端凸台为密封凸台。阀芯由上下两部分焊接而成，上部分为不导磁的不锈钢，下部分为导磁的软磁合金材料，该结构同样能起到隔磁环的作用；让磁通全部经过阀芯的有效面积作功，使有效磁势为最大，吸力最大。阀芯上部分壁厚t很薄，小于0.5mm，这样可以有效的减少介质对阀芯向下的压力，使得在高压下介质对阀芯压力不会太大，从而阀芯能够被电磁力有效吸合。

Claims (9)

1.一种大通径的直动式高压电磁控制阀，其特征在于，包括阀体、线圈罩壳、线圈、弹簧、阀芯、阀座和O形密封圈，为同轴整体式结构，电磁阀上部是阀体，阀体上端是介质入口连接螺纹；阀体中部周圈上缠绕有电磁线圈，电磁线圈外侧是线圈罩壳，线圈罩壳通过上部的螺钉与阀体连接固定，电磁线圈通过线圈罩壳侧面将导线引出，并在导线出口处灌注环氧树脂将导线固定牢固；阀体下部采用法兰结构用螺钉与阀座连接固定，连接法兰采用O形密封圈密封，阀座中部镶嵌有密封填料；阀体内部安装有阀芯，阀芯上部安装有弹簧，通过弹簧的初始预紧力，将阀芯压紧在阀座上，阀芯上端采用O形密封圈与阀体密封。
2.根据权利要求1所述的一种大通径的直动式高压电磁控制阀，其特征在于，电磁阀有4个安装孔，该安装孔与阀座连接法兰做成一体。
3.根据权利要求1所述的一种大通径的直动式高压电磁控制阀，其特征在于，电磁铁包括阀体、线圈和线圈罩壳，电磁线圈导线直接绕在垫有绝缘薄膜的阀体上，从线圈罩壳侧面将导线引出，并在引出口灌注环氧树脂，以固定导线；介质从电磁铁上端流进，中间经过电磁线圈内壁，可以有效的带线圈热量，在持续通电下线圈温度不会太高。
4.根据权利要求1所述的一种大通径的直动式高压电磁控制阀，其特征在于，阀体上端是介质入口，采用37°锥面密封，下端是连接法兰，阀体由上阀体（9）、隔磁环（10）、下阀体（11）三部分焊接而成，上阀体（9）、下阀体（11）两部分采用了导磁的软磁合金材料，中间部分（10）为隔磁环，隔磁环由不能磁化的不锈钢加工而成。
5.根据权利要求1所述的一种大通径的直动式高压电磁控制阀，其特征在于，线圈罩壳上端为4个与阀体固定的螺钉安装孔，侧面是电磁线圈的出线口，线圈罩壳采用导磁的软磁合金材料制作，除保护线圈外，还将磁通形成一个有效的闭合回路。
6.根据权利要求1所述的一种大通径的直动式高压电磁控制阀，其特征在于，阀座上端是连接法兰，阀座中间镶嵌有密封填料，与阀芯形成软密封，在低压和高压下均能做到零泄漏；密封填料周圈为一圈流道孔，介质从该孔中流至阀座下方。
7.根据权利要求1所述的一种大通径的直动式高压电磁控制阀，其特征在于，阀芯上端为薄壁管结构，阀芯中间为电磁阀的通径孔，下端凸台为密封凸台，阀芯由上下两部分焊接而成，上部分为不导磁的不锈钢，下部分为导磁的软磁合金材料，阀芯上部分壁厚t小于0.5mm。
8.一种大通径的直动式高压电磁阀的控制方法，采用二位二通直动式结构，通电开启，断电关闭；流体介质从阀体上方流入，从阀座下方流出；
电磁线圈3未通电时，阀芯6受到弹簧5向下的初始预压力和介质对阀芯向下的的压力，与阀座8上嵌入的密封填料产生密封比压，从而介质被封在了阀芯内部；
当电磁线圈通电后，在它的周围产生磁场，阀体1、线圈罩壳2、阀芯等导磁体零件就会在磁场作用下被磁化带有磁性，同时磁通流过他们并形成一个闭合回路，阀芯在磁通作用下，克服弹簧力和介质压力被向上吸至与阀体贴合，阀芯开启，介质进入阀座，从阀座内一圈孔中流至下方，从而形成了流体的通路；
当电磁线圈断电后，产生的磁场消失，磁通迅速衰减到其产生的吸力小于弹簧力后，阀芯在弹簧力的作用下向下运动到与阀座的密封嵌件贴合，阀芯关闭，从而关闭了流体的通路。
9.根据权利要求7所述的一种大通径的直动式高压电磁阀的控制方法，其特征在于，电磁阀未通电时，介质被封在了阀芯内部，阀芯主要受弹簧初始预压力和介质对阀芯向下的压力；弹簧初始预压力，满足阀芯密封的必需压力即可，一般不会太大；介质对阀芯的压力即为阀芯上端壁厚的环面积×介质压力，该面积越小，介质作用给阀芯的压力越小，当阀芯上端壁厚t很小时，可有效的减少介质作用给阀芯面积，故介质对阀芯向下的压力较小，从而在高压介质下，阀芯仍然能够被电磁力吸合。
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