CN106763991B - 一种微型电磁式比例流量调节阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微型电磁式比例流量调节阀，包括壳体、衔铁和阀座，所述壳体与阀座相连构成封闭腔，衔铁在封闭腔内轴向运动，衔铁两端均安装有簧片，壳体内对称安装有第一调整垫片和第二调整垫片，用于调节衔铁的运动行程和簧片的弹力；壳体外部缠绕有线圈，用于产生电磁场；线圈外部设有罩壳；线圈的导线通过壳体上的凹槽引出；壳体一侧设有进口管嘴组件，所述阀座内设有密封块，密封块与衔铁的针锥相连构成软硬密封副。本发明利用本发明的磁路设计、运动副设计和密封副设计，可满足微流量、工作时间长、寿命次数多、重量轻、响应快、功耗低的要求。

Description

一种微型电磁式比例流量调节阀
技术领域
本发明涉及空间站核心舱用阀门，具体是一种微型电磁式比例流量调节阀。
背景技术
微型电磁式比例流量调节阀是电推进领域小型姿控系统中一个重要的组成部分。
微型电磁式比例流量调节阀用于空间站核心舱和全电平台霍尔电推进系统，为电推进分系统中阴极和阳极氙气流量供应控制部件，用于将上游氙气按一定比例供应给下游阴极和阳极，从而实现霍尔电推进系统阴极和阳极氙气流量的分配控制。
根据空间站核心舱的要求，该阀门工作介质为氙气，流量非常微小(0～25mg/s)，单次最长工作时间非常长(≥150h)，且随着控制电流的增大阀门开度也等比例地增大，要求控制精度好。
微型电磁式比例流量调节阀与传统的电磁阀不同的是，传统的电磁阀只能控制介质的完全连通和完全断开，运动件也相应地只存在两种位置，无法用于介质流量的精准控制。
目前国内暂无空间站核心舱的微型电磁式比例流量调节阀，国外类似原理的设计方案暂无公开资料，也暂未发现同本发明类似技术的说明和报道。
发明内容
为了满足空间站核心舱使用的要求，本发明的目的在于提供一种微型电磁式比例流量调节阀，利用本发明的磁路设计、运动副设计和密封副设计，可满足微流量、工作时间长、寿命次数多、重量轻、响应快、功耗低的要求。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种微型电磁式比例流量调节阀，包括壳体、衔铁和阀座，所述壳体与阀座相连构成封闭腔，衔铁在封闭腔内轴向运动，衔铁两端均安装有簧片，壳体内对称放置有第一调整垫片和第二调整垫片，用于调节衔铁的运动行程和簧片的弹力；壳体外部缠绕有线圈，用于产生电磁场；线圈外部设有罩壳；线圈的导线通过壳体上的凹槽引出；壳体一侧设有进口管嘴组件，用于与上游管路连接并过滤工作介质中的杂质；所述阀座内设有密封块，密封块与衔铁的中针锥相连构成软硬密封副。
优选地，所述阀座连接有下游管路。
优选地，所述进口管嘴组件由进口管嘴、滤网和压紧环构成。
优选地，所述壳体内设有导磁结构和隔磁结构分界面，分界面为具有一定角度的锥面结构，导磁结构与隔磁结构相配合，用于精准调节磁路中的磁通密度。
优选地，所述线圈的数量为1个。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明微型电磁式比例流量调节阀，当不需要工作时，阀门处于断电状态，此时无电磁吸力的作用，运动件衔铁在簧片预紧力和介质压力这两种有利于关闭的力的作用下保持在关闭位置；当需要阀门提供介质流量时，给控制线圈通电，线圈周围产生感应磁场，由软磁材料制成的零组件构成磁回路，运动件衔铁受到有利于阀门开启的电磁吸力的作用而开启，工作状态改变；当工作状态由关闭变化为开启后，由于电磁吸力与电流成正比、簧片力的大小与衔铁行程成正比，这样，当电流增大，电磁吸力相应增大，衔铁5行程增大，簧片变形量增大；与此同时，簧片力也由于簧片变形量的增大而增大；巧妙地利用两种方向相反的力同时增大或同时减小但合力为零的原理，根据实际需求调节控制线圈的电流，将衔铁锁定在新的位置，实现比例流量调节的功能；利用特殊结构、特殊材料以及特殊弹性元件满足了微流量、工作时间长、寿命次数多、重量轻、响应快、功耗低的要求。本发明的微型电磁式比例流量调节阀开度为0.1mm，最大功耗仅为1.6W，阀门的重量仅为70g。
附图说明
图1为本发明实施例微型电磁式比例流量调节阀的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明实施例提供了一种微型电磁式比例流量调节阀，包括壳体2、衔铁5和阀座9，其特征在于，所述壳体2与阀座9相连构成封闭腔，衔铁5在封闭腔内轴向运动，衔铁5两端均安装有簧片6，壳体2内对称放置有第一调整垫片7和第二调整垫片8，用于调节衔铁5的运动行程和簧片的弹力；壳体2外部缠绕有线圈3，用于产生电磁场；线圈3外部设有罩壳4；线圈3的导线通过壳体2上的凹槽引出；壳体2一侧设有进口管嘴组件1，用于与上游管路连接并过滤工作介质中的杂质；所述阀座9内设有密封块10，密封块10与衔铁5的中针锥相连构成软硬密封副。
所述阀座9连接有下游管路。
所述进口管嘴组件1由进口管嘴、滤网和压紧环构成。
所述壳体2内设有导磁结构和隔磁结构分界面，分界面为具有一定角度的锥面结构，导磁结构与隔磁结构相配合，用于精准调节磁路中的磁通密度。
所述线圈3的数量为1个。
本具体实施为常闭式电磁阀，依靠给线圈通电、在线圈周围软磁材料中产生的感应磁场驱动。线圈断电时，微型电磁式比例流量调节阀处于关闭状态；当给线圈组件通电时，逐渐增大电流，当驱动电流产生的电磁吸力大于簧片预紧力和介质压力的合力时，阀门开启；开启后继续增大电流，在越来越大的电磁吸力作用下阀门开度逐渐增大；通过调节电流来调节阀门开度；当线圈组件断电时，在簧片回复力和介质压力作用下，衔铁运动到关闭位置，阀门关闭。
本实例中，根据电磁学和机构传导原理，微型电磁式比例流量调节阀的开度由通过线圈的电流决定；本实例中，装置的重量仅为70g，最大开度为0.1mm，最大功耗为1.6W。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (1)

1.一种微型电磁式比例流量调节阀，包括壳体(2)、衔铁(5)和阀座(9)，其特征在于，所述壳体(2)与阀座(9)相连构成封闭腔，衔铁(5)在封闭腔内轴向运动，衔铁(5)两端均安装有簧片(6)，壳体(2)内对称放置有第一调整垫片(7)和第二调整垫片(8)，用于调节衔铁(5)的运动行程和簧片的弹力；壳体(2)外部缠绕有线圈(3)，用于产生电磁场；线圈(3)外部设有罩壳(4)；线圈(3)的导线通过壳体(2)上的凹槽引出；壳体(2)一侧设有进口管嘴组件(1)，所述阀座(9)内设有密封块(10)，密封块(10)与衔铁(5)的中针锥相连构成软硬密封副；
所述进口管嘴组件(1)由进口管嘴、滤网和压紧环构成；
所述壳体(2)内设有导磁结构和隔磁结构分界面，分界面为具有一定角度的锥面结构；
所述阀座(9)连接有下游管路；
所述线圈(3)的数量为1个。
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