CN106286855A - 微型高压两位两通电磁阀 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于高压环境下密封可靠的、微型轻便的两位两通电磁阀。其包括阀体、线圈组件、置于阀体内的阀芯、阀座、施力于阀芯的弹簧、进气接头；其线圈组件采用多边形和矩形结合的不规则线圈窗口结构，把电磁铁磁路中多余空间设计成不规则线圈窗口，充分利用电磁铁磁路中的空间实现结构紧凑，减小体积，降低质量。其阀芯与阀座密封结构采用平端面与梯形凸台对接的菌状密封形式；阀座与阀芯连接端依次设有O形橡胶密封圈、塑料挡圈和金属垫片多道冗余密封。本发明保证在高压环境下安全、可靠、持久的工作的同时实现小型化设计，也极大地节约了生产成本。

Description

微型高压两位两通电磁阀

技术领域

本发明涉及一种两位两通电磁阀，尤其是适用于高压环境下控制供气系统管路通断的电磁阀。

背景技术

如今，挤压式液体火箭发动机以其系统简单，工作可靠，得到越来越广泛的应用，高压供气系统是挤压式液体火箭发动机必不可少的系统，高压两位两通电磁阀是高压供气系统的重要组件之一，用于供气管路的通断控制。某型液体火箭发动机供气系统需要配套一种微型高压两位两通电磁阀，高压电磁阀的工作介质为空气或氮气，要求在0～40MPa的压力下能够正常工作，由高压电磁阀控制介质的流通和中断。现有高压电磁阀的线圈组件普遍采用矩形线圈窗口，这样使得高压电磁阀存在质量和体积大的问题，而且现有高压电磁阀密封可靠性也不高，因此不能满足航空航天高压供气系统组件的设计要求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供了一种用于高压环境下密封可靠的、微型轻便的两位两通电磁阀，可应用于多领域高压供气系统管路的通断控制。

为解决上述技术问题，本发明的高压两位两通电磁阀包括阀体、线圈组件、置于阀体内的阀芯、阀座、施力于阀芯的弹簧、进气接头，其特殊之处是，线圈组件采用多边形和矩形结合的不规则线圈窗口结构；阀芯的平端面与阀座的梯形凸台以密封形式对接，在阀座与阀体的连接处依次设有O形橡胶密封圈、塑料挡圈和金属垫片。

线圈组件采用多边形和矩形相结合的不规则线圈窗口结构，采用这种结构，由于把电磁铁磁路中多余空间利用并设计成不规则线圈窗口，既满足电磁阀可靠工作时所需的线圈匝数，同时因为把电磁铁磁路中的空间充分利用使得整个组件直径减小，实现结构紧凑，减小体积，降低质量。

阀芯的平端面与所述阀座的梯形凸台最好以菌状密封形式对接。由于阀芯和阀座连接处采用菌状密封形式，且配合O形橡胶密封圈、塑料挡圈和金属垫片多道冗余密封，采用这种密封形式极大地保障了电磁阀在高压环境下的密封性。

在进气接头的进气端设有过滤器。当电磁阀正常工作时气体介质中可能存在多余物，过滤器可有效防止多余物进入电磁阀内部，避免出现阀芯卡死或介质泄漏等事故。

阀芯的平端面(即与梯形凸台接触的连接部)为非金属材质(即硬质塑料)，阀座的梯形凸台为金属材质。金属材质的梯形凸台保证了工作的稳定性，同时提升使用寿命；非金属材质的平端面可以保证与金属材质梯形台吻合时的密封性，同时减少了吻合时的刚性碰撞，同样提升了使用寿命。

阀芯上设有至少两条通气侧孔道。在同样的压力下，通气孔道的数目与气体介质流速成反比，通气孔道数量的改变可以控制气体介质的流速。根据不同的流速要求可设计相应的通气侧孔道数。

此阀芯进行金属表面化学镀层。金属表面化学镀层有效提高了阀芯的耐磨性，防止电磁阀多次动作后产生多余物影响阀门的密封性，同时也提高电磁阀软磁材料的耐腐蚀性及抗氧化性。

这种结构的高压两位两通电磁阀在保证正常工作的同时实现小型化设计，使得体积、质量均大幅减小，也极大地节约了生产成本；本发明在密封性上的设计可保证电磁阀在高压环境下安全、可靠、持久的工作。本发明除可应用于液体火箭发动机系统外，在飞机高压供气系统、地面高压供气系统等多领域均可推广使用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明微型高压两位两通电磁阀结构简图；

图2是本发明阀芯与阀座分离示意图；

图3是本发明的阀芯结构简图；

图4是本发明的阀座结构简图；

图5是本发明梯形凸台的放大图。

图中部件名称及序号：

1.线圈组件 2.阀芯 3.阀座 4.弹簧 5.金属垫片 6.过滤器 7.隔磁垫片 8.O形橡胶密封圈 9.塑料挡圈 10.导线 11.外壳 12.气隙 13.阀体 14.进气接头 21.通气侧孔道 22.平端面 31.梯形凸台

具体实施方式

如图1所示，为本发明的微型高压两位两通电磁阀结构，其主要由阀体13、线圈组件1、阀体13内的阀芯2、阀座3、施力于阀芯的弹簧4、隔磁垫片7、线圈组件1引出的导线10、外壳11组成。其中线圈组件1采用多边形和矩形相结合的不规则线圈窗口结构，本实例采用梯形和矩形结合的窗口结构(参见图1中线圈的剖面轮廓)，把电磁铁磁路中多余的挡铁部分设计成线圈窗口，这种不规则结构的线圈窗口占用的空间不会影响磁路，反而充分利用了内部空间，在保证电磁阀可靠工作所需的线圈匝数的情况下，将电磁阀直径缩小，电磁阀的质量和体积得以减小，实现了电磁阀小型化的设计目的。

如图2所示，阀芯2与阀座3分离示意图，其中阀芯2与阀座3对接形成密封副，控制气体介质的流通和断流。弹簧4设在整个电磁阀中部，为阀芯2提供关闭力。

图3所示的阀芯2和图4所示的阀座3，可清晰看出平端面22和梯形凸台31的位置；阀芯2的平端面22与阀座3的梯形凸台31以密封形式对接，这种密封形式为菌状密封。为了保证电磁阀可靠地密封性，且尽量减少阀芯2与阀座3工作中的刚性碰撞，阀芯2的平端面22为非金属材质，阀座3梯形凸台31为金属材质。平端面22选用硬质塑料，梯形凸台31为不锈钢或铝合金。以上材质为最佳实施方式，除此之外也可均采用金属材质或均采用非金属材质。与此同时在阀座3与阀芯2连接端依次设有O形橡胶密封圈8、塑料挡圈9和金属垫片5多道冗余密封。采用以上密封结构形式极大地保障了电磁阀在高压环境下的密封性。

阀芯2和线圈组件1之间沿轴向滑动配合进行导向，当电磁阀通电时，由阀芯2和线圈组件1形成磁路通道，并在阀芯气隙12处产生电磁吸力，此时弹簧4收缩，阀芯2与阀座3分离，气体介质流通；当电磁阀断电后，由于弹簧4弹力作用，弹簧4伸长将阀芯2压紧在阀座3上，对介质进行密封。由于气隙12大磁力减小，气隙12小磁力大这一基本原理，不难得知气隙12的大小影响阀芯2的运动行程，金属垫片5可以精确调节气隙12的大小，从而精确调节阀芯2的运动行程，装配时通过选配金属垫片5，即就是改变金属垫片5的厚度来调整阀芯2的行程，以此保证电磁阀工作的可靠动作。

在气体介质进入阀芯2的一端设有过滤器6，安装在通气主管道进气端口，在实际工作中气体介质可能出现多余物，会导致阀芯2卡死或介质泄漏等事故，过滤器6有效防止介质中的多余物进入电磁阀内部，避免事故发生。

如图3所示的阀芯2结构图，此阀芯2上，阀芯2与阀座3的连接端，设有多条通气侧孔道21。在同样的压力下，通气侧孔道21的数目与气体介质流速成反比，通气侧孔道21数量可以有效控制流速。根据不同气体介质流速要求可设计相应通气侧孔道数21，较为合理的通气侧孔道21数为三个或四个。

电磁阀工作时，阀芯2沿轴向多次动作后可能会产生多余物而影响密封性，为了防止多余物的产生，对阀芯2进行金属表面化学镀层。金属表面化学镀层不仅有效防止了多余物的产生，而且提高了阀芯2的耐磨性，同时也提高电磁阀软磁材料的耐腐蚀性及抗氧化性。

该发明为某型号液体火箭发动机提供微型高压两位两通电磁阀。最高工作压力达到40MPa，经高温、低温、振动等环境试验、发动机试车及导弹飞行等试验考核，本发明的高压电磁阀均能正常工作，达到试验考核标准，其环境适应能力得到了充分验证，电磁阀动作性能良好、密封性能优异。该结构可在其它需要小型化设计的液体火箭发动机系统、卫星在轨执行系统、飞机高压供气系统、地面试验高压供气系统等领域中推广应用。

本领域技术人员可以根据不同的设计要求和设计参数在不偏离权利要求所界定的结构的情况下进行各种增补、改进和更换，因此，本发明权利保护是广泛的。

Claims (8)

1.一种微型高压两位两通电磁阀，包括阀体(13)、线圈组件(1)、置于阀体(13)内的阀芯(2)、阀座(3)、施力于阀芯的弹簧(4)、进气接头(14)，阀芯(2)上设有通气侧孔道(21)，其特征在于：所述线圈组件(1)采用多边形和矩形结合的不规则线圈窗口结构；所述阀芯(2)的平端面(22)与所述阀座(3)的梯形凸台(31)以密封形式对接，在阀体(13)与阀座(3)之间依次设置有O形橡胶密封圈(8)、塑料挡圈(9)和金属垫片(5)。

2.根据权利要求1所述的微型高压两位两通电磁阀，其特征在于：所述平端面(22)为非金属材质，所述梯形凸台(31)为金属材质。

3.根据权利要求2所述的微型高压两位两通电磁阀，其特征在于：所述阀芯(2)的平端面(22)与所述阀座(3)的梯形凸台(31)的密封形式为菌状密封。

4.根据权利要求1所述的微型高压两位两通电磁阀，其特征在于：所述阀芯(2)的平端面(22)与所述阀座(3)的梯形凸台(31)的密封形式为菌状密封。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的微型高压两位两通电磁阀，其特征在于：在进气接头(14)的进气端设有过滤器(6)。

6.根据权利要求5所述的微型高压两位两通电磁阀，其特征在于：所述多边形和矩形结合的不规则线圈窗口结构为梯形和矩形结合的窗口结构。

7.根据权利要求6所述的微型高压两位两通电磁阀，其特征在于：所述平端面(22)的材质为硬质塑料。

8.根据权利要求7所述的微型高压两位两通电磁阀，其特征在于：所述阀芯(2)进行金属表面化学镀层。