CN106763998B - 一种微型双稳态自锁阀 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种功耗低、寿命长、密封可靠的双稳态自锁阀。微型双稳态自锁阀包括阀体、关线圈、开线圈、永磁铁、阀芯、挡铁、导线及外壳；挡铁、阀芯依次设置在阀体的上部内腔，开线圈、永磁铁、关线圈沿轴向依次设置于阀体外部的台阶中；所述阀体包括通过真空电子束依次焊接为一体的阀座、下隔磁环、导磁环、上隔磁环和端头；所述阀芯包括橡胶块、减摩环和圆柱状结构的阀芯基体；所述橡胶块嵌入式的设置在阀芯基体的底部，所述减摩环嵌入式的设置在阀芯基体的圆柱面上且凸出圆柱表面；所述挡铁和阀体之间设置有O形橡胶密封圈；所述挡铁和阀体通过激光焊接连接为一体。
Description
技术领域
本发明涉及一种阀门，具体地涉及一种微型双稳态自锁阀。
背景技术
空间站微量气体检测系统需要配套一种工作介质为氢气的管路控制阀，该控制阀一般采用自锁阀。现有的自锁阀阀体结构对于工作介质为氢气的系统密封可靠性低；自锁阀阀芯在永磁力的作用下会一直和阀体导向面接触，阀芯动作时金属和金属之间的摩擦力较大，容易产生磨损，产生多余物，影响密封性，磨损严重后阀芯会被卡死，不能动作，寿命较短；而且现有自锁阀质量和体积较大，不能满足使用要求。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种密封性能可靠、寿命长、质量和体积较小的微型双稳态自锁阀。
本发明实现上述目的的技术方案是：一种微型双稳态自锁阀，包括阀体、关线圈、开线圈、永磁铁、阀芯、挡铁、导线及外壳；所述挡铁、阀芯依次设置在阀体的上部内腔，所述开线圈、永磁铁、关线圈沿轴向依次设置于阀体外部的凹槽中，其特殊之处在于，所述阀体包括通过真空电子束依次焊接为一体的阀座、下隔磁环、导磁环、上隔磁环和端头；所述阀芯包括橡胶块、减摩环和圆柱状结构的阀芯基体；所述橡胶块嵌入式的设置在阀芯基体的底部，所述减摩环嵌入式的设置在阀芯基体的圆柱面上且凸出圆柱表面；所述挡铁和阀体之间设置有O形橡胶密封圈作为冗余密封，确保自锁阀长期在轨的密封可靠性；阀芯装配完成后，所述挡铁和阀体通过激光焊接连接为一体。
所述橡胶块和阀芯基体可以采用橡胶硫化技术连接。
所述阀芯基体与阀体的径向单边间隙为0.05-0.07mm，所述减摩环与阀体的径向单边间隙为0.02-0.03mm。
为了防止阀芯和阀体金属导向面直接接触，出现卡滞、卡死现象，在阀芯导向面上安装了两处聚四氟乙烯减摩环。避免了阀芯动作时和阀体之间产生金属间摩擦，从而有效延长了自锁阀的寿命。
所述橡胶块可以采用氟醚橡胶制成。
自锁阀整体结构采用金属全焊接结构。减摩环的设置避免了自锁阀阀芯在永磁力的作用下会一直和阀体导向面接触，阀芯动作时和阀体导向面产生的摩擦。阀芯与阀座配合形成密封副，控制介质的流通和断流；永磁铁布置在关线圈和开线圈中间，为阀芯提供关闭力以保证阀芯密封介质，同时当阀门打开后为阀芯提供打开保持力。给开线圈通电阀门打开，给关线圈通电阀门关闭，线圈只需要接通不小于10ms的脉冲电压信号，阀芯就可以动作且保持在打开或关闭位置，从而实现低功耗目的。
本发明的优点是：由于整体结构采用金属全焊接结构，并且自锁阀挡铁和阀体之间加装一道O形橡胶圈作为冗余密封，确保了自锁阀长期在轨的密封可靠性。在阀芯导向面上安装了两处聚四氟乙烯减摩环，避免了阀芯和阀体之间金属和金属之间接触摩擦，从而有效延长了自锁阀的寿命。通过合理设计磁路结构和选择结构参数，与现有自锁阀相比，具有功耗低、体积小、质量轻等优点。
附图说明
图1为本发明一个具体实施例的结构示意图；
图2为本发明一个具体实施例的阀体结构示意图；
图3为本发明一个具体实施例的阀芯结构示意图；
附图标记：1-阀体，2-关线圈，3-开线圈，4-永磁铁，5-阀芯，6-O形橡胶密封圈，7-挡铁，8-导线，9-外壳，11-阀座，12-下隔磁环，13-导磁环，14-上隔磁环，15-端头，51-阀芯基体，52-橡胶块，53-减摩环
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步的详细描述：
如图1、图2所示一种微型双稳态自锁阀，包括阀体1、关线圈2、开线圈3、永磁铁4、阀芯5、挡铁7、导线8及外壳9；外壳9包裹在阀体1和阀芯5的外部，所述挡铁7、阀芯5依次设置在阀体1的上部内腔，所述开线圈3、永磁铁4、关线圈2沿轴向依次设置于阀体1外部的凹槽中；所述阀体1包括通过真空电子束依次焊接为一体的阀座11、下隔磁环12、导磁环13、上隔磁环14和端头15；所述阀芯5包括橡胶块52、减摩环53和圆柱状结构的阀芯基体51；所述橡胶块52嵌入式的设置在阀芯基体51的底部，所述减摩环53嵌入式的设置在阀芯基体51的圆柱面上且凸出圆柱表面；所述挡铁7和阀体1之间设置有O形橡胶密封圈6作为冗余密封，确保自锁阀长期在轨的密封可靠性；所述挡铁7和阀体1通过激光焊接连接为一体。
橡胶块52和阀芯基体51采用橡胶硫化技术连接。
阀芯基体51与阀体1的径向单边间隙为0.05-0.07mm，所述减摩环53与阀体1的径向单边间隙为0.02-0.03mm。
为了防止阀芯5和阀体1金属导向面直接接触，出现卡滞、卡死现象，在阀芯5导向面上安装了两处聚四氟乙烯减摩环53。避免了阀芯5动作时和阀体1之间产生金属间摩擦，从而有效延长了自锁阀的寿命。
橡胶块52采用氟醚橡胶制成。
自锁阀整体结构采用金属全焊接结构，金属零件通过焊缝连接成一体，减摩环53的设置避免了自锁阀阀芯5在永磁力的作用下和阀体1导向面接触，避免了阀芯5动作时和阀体1导向面产生的摩擦。永磁铁4布置在关线圈2和开线圈3中间，为阀芯5提供关闭力以保证阀芯5密封介质，同时当阀门打开后为阀芯5提供打开保持力。阀芯5与阀座11配合形成密封副，控制介质的流通和断流；给开线圈3通电阀门打开，给关线圈2通电阀门关闭，线圈只需要接通不小于10ms的脉冲电压信号，阀芯5就可以动作且保持在打开或关闭位置，从而实现低功耗目的。
本发明实施例中阀座11通径0.3mm，工作压力0～3MP，工作温度-40℃～150℃，质量不大于50g，动作寿命20万次以上。微型双稳态自锁阀工作可靠，性能稳定，功耗低，质量和体积小，寿命长，密封可靠，能够满足系统需求。
Claims (4)
1.一种微型双稳态自锁阀，包括阀体、关线圈、开线圈、永磁铁、阀芯、挡铁、导线及外壳；所述挡铁、阀芯依次设置在阀体的上部内腔，所述开线圈、永磁铁、关线圈沿轴向依次设置于阀体外部的凹槽中,其特征在于：所述阀体包括通过真空电子束依次焊接为一体的阀座、下隔磁环、导磁环、上隔磁环和端头；所述阀芯包括橡胶块、减摩环和圆柱状结构的阀芯基体；所述橡胶块嵌入式的设置在阀芯基体的底部，所述减摩环嵌入式的设置在阀芯基体的圆柱面上且凸出圆柱表面，减摩环材料采用聚四氟乙烯；所述挡铁和阀体之间设置有O形橡胶密封圈；所述挡铁和阀体通过激光焊接连接为一体。
2.根据权利要求1所述的微型双稳态自锁阀，其特征在于：橡胶块和阀芯基体采用橡胶硫化技术连接。
3.根据权利要求2所述的微型双稳态自锁阀，其特征在于：阀芯基体与阀体的径向单边间隙为0.05-0.07mm，减摩环与阀体的径向单边间隙为0.02-0.03mm。
4.根据权利要求3所述的微型双稳态自锁阀，其特征在于：橡胶块材料采用氟醚橡胶。
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