CN107401630B - 微型自锁阀及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微型自锁阀，其包括阀座、阀芯、导磁基座、隔磁环、导磁套筒、永磁块、线圈、导磁垫圈、隔磁垫圈、所述阀座和导磁基座分别扣合于导磁套筒的前端和后端，所述阀芯穿设于导磁套筒内侧，所述隔磁环嵌套于阀芯的后端，所述线圈嵌设于导磁套筒的外侧，所述永磁块嵌套于导磁基座的前端外侧，所述导磁垫圈和隔磁垫圈均嵌套于导磁基座的后端外侧，所述隔磁垫圈设置于导磁垫圈的外侧。本发明的优点在于：结构集成，体积小。本发明采用插入式机械接口，单工作磁路设计，以及并联双线圈(或单线圈正反控制)，实现结构小型化。

Description

微型自锁阀及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种空间微推进系统用自锁阀，特别涉及一种微型自锁阀及其控制方法。

背景技术

基于电推进及纳米卫星推进系统微型化的特点，对其动作部件阀门提出了微型、轻质(小于80g)、快响应、长寿命的需求。因此，低耗、轻质是微型自锁阀满足微推进系统的设计关键。中国专利CN106895194公开了一种小型高压自锁阀，其包括阀座、阀体、永磁块、阀芯、线圈、隔磁垫片、过滤器、进口接头和罩壳，阀座、阀体、阀芯、隔磁垫片、过滤器、进口接头从左往右依次连接，所述阀体为焊接一体式结构，包括从左往右依次焊接的下基座、隔磁限位法兰、导磁套、隔磁环、上基座，永磁块安装在阀体的导磁套的凸台外侧，线圈布置在阀体外侧的凹槽处，罩壳呈筒状与阀体的上基座、下基座配合装配，所述阀芯两侧对称设有调整垫片，调整垫片左端与阀座相抵，右端分别与隔磁限位法兰、导磁套相抵。该技术磁路设计高度集成，提高了阀门寿命和密封性能。

但是，该专利自锁阀永磁铁位于壳体中段，生产工艺过程复杂(仅壳体就需4道焊缝把5个零件组合起来，含2个隔磁环)形成双向闭合磁路(双隔磁环双向永磁力锁位，弹簧力仅提供密封力)，结构尺寸较大质量上很难突破小于80g的要求，且产品装配完成后性能固定，一旦实际使用条件要求变化(比如响应时间要求提高了)，产品就无法使用，无法满足微型卫星推进系统要求。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种微型自锁阀及其控制方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种微型自锁阀，其包括阀座、阀芯、导磁基座、隔磁环、导磁套筒、永磁块、线圈、导磁垫圈、隔磁垫圈、所述阀座和导磁基座分别扣合于导磁套筒的前端和后端，所述阀芯穿设于导磁套筒内侧，所述隔磁环嵌套于导磁套筒和导磁基座之间，且位于阀芯的后端，所述线圈嵌设与导磁套筒的外侧，所述永磁块嵌套于导磁基座的前端外侧，所述导磁垫圈和隔磁垫圈均嵌套于导磁基座的后端外侧，所述隔磁垫圈设置于导磁垫圈的外侧。

作为优选方案，所述导磁基座的侧面设有引线孔，所述引线孔上设有卡板。

作为优选方案，所述导磁套筒的前部设有介质入口。

作为优选方案，所述介质入口上盖设有滤网。

作为优选方案，所述隔磁垫圈的外侧还设有盖板，所述盖板嵌套在导磁基座外。

作为优选方案，所述导磁基座的尾端中央设有调试孔。

作为优选方案，所述阀芯包括衔铁、密封块和弹簧，所述密封块和弹簧分别嵌设与衔铁的前端和后端。

作为优选方案，所述线圈为双线圈并联排布于电路中或单线圈串联排布于电路中。可在使用时通过控制模块进行控制即可实现。

作为优选方案，所述永磁块由钐钴永磁材料制得。

第二方面，本发明还提供了一种基于前述微型自锁阀的控制方法，其包括如下步骤：

开启线圈通电产生电磁力，阀芯在电磁力的作用下运动到开启位置；

开启线圈断电，在永磁块产生的锁闭力下，阀芯维持在开启位置；

关闭线圈通电产生磁场抵消永磁块自身的磁场，使阀芯受到锁闭力大幅度减小，依靠弹簧力作用运动到关闭位置；

关闭线圈断电，在弹簧力产生的锁闭力下，阀芯维持在关闭位置。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、结构集成，体积小，质量轻(不超过30g)，本发明采用插入式机械接口，单工作磁路设计，并联双线圈(或单线圈正反控制)，以及将永磁体设置于壳体右端面，简化了零件结构，实现结构小型化，使生产过程变的简单(壳体仅需要2道焊逢把3个零件组合起来)；

2、可调单工作磁回路结构设计，对阀门动态性能进行调节，响应时间≤2ms，能够满足不同使用要求，适应能力广泛；

3、本发明采用高磁性能、易小型化加工的钐钴永磁材料提供无源磁场；

4、本发明采用卸荷密封结构，大大降低了密封比压，提高阀门寿命，适应长期在轨使用；

5、本发明采用全焊接结构，不仅降低重量而且提高了密封性能；

6、本发明不局限应用于空间微推进系统，还可应用于化工、机械等更多领域。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明的微型自锁阀的剖视图；

图2是本发明一种微型自锁阀关线圈通电状态磁回路示意图；

图3是本发明一种微型自锁阀调试状态的剖视图；

图中：1、阀座；2、阀体；21、壳体；211、导磁基座；212、隔磁环；213、导磁套筒；22、永磁块；23、线圈；24、卡板；25、罩壳；26、滤网；3、阀芯；31、衔铁；32、密封块；4、弹簧；5、磁力调试组件；51、导磁垫圈；52、隔磁垫圈；53；盖板；6、测试工装；61、螺钉；62、调试挡板。

A、无源磁场磁路、B、有源磁场磁路(开线圈通电状态，B的箭头方向相反)。

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。

本发明提供的一种微型自锁阀的结构如图1所示，其包括阀座1、阀芯3、导磁基座211、隔磁环212、导磁套筒213、永磁块22、线圈23、导磁垫圈51、隔磁垫圈52、阀座1和导磁基座211分别扣合于导磁套筒213的前端和后端，阀芯3穿设于导磁套筒213内侧，隔磁环212嵌套于阀芯3的后端，线圈23嵌设与导磁套筒213的外侧，永磁块22嵌套于导磁基座211的前端外侧，导磁垫圈51和隔磁垫圈52均嵌套于导磁基座211的后端外侧，隔磁垫圈52设置于导磁垫圈51的外侧；其中，导磁基座211、隔磁环212和导磁套筒213一起焊接成壳体21，罩壳25呈筒状，与导磁基座211、导磁套筒和213配合装配。

导磁基座211的侧面设有引线孔，引线孔上设有卡板24。

导磁套筒213的前部设有介质入口，介质入口上盖设有滤网26。

壳体21、永磁块22、线圈23、卡板24、罩壳25和滤网26组成阀体2。

隔磁垫圈的外侧还设有盖板53，盖板53嵌套在导磁基座211外。盖板53和导磁垫圈51和隔磁垫圈52组成磁力调试组件，用于锁闭力、电磁力的联调，实现阀门动态性能可调，满足不同使用要求。

导磁基座211的尾端中央设有调试孔，在进行调试时，如图3所示，调试挡板62和螺钉61组成测试工装6，起固定盖板53的作用。

阀芯3包括衔铁31、密封块32和弹簧4，密封块32和弹簧4分别嵌设于衔铁31的前端和后端。

线圈23为双线圈并联排布或单线圈正反通电控制。

永磁块22由钐钴永磁材料制得，钐钴永磁材料磁性能高、易小型化加工。

下面进一步对本发明较佳实施例的一种微型自锁阀的工作过程进行描述。

如图2和3所示，自锁阀的工作过程同样分为四个阶段：开启线圈通电产生电磁力，阀芯在电磁力的作用下运动到开启位置；开启线圈断电，在永磁块产生的锁闭力下，阀芯维持在开启位置；关闭线圈通电产生磁场抵消永磁块自身的磁场，使阀芯受到锁闭力大幅度减小，依靠弹簧力作用运动到关闭位置；关闭线圈断电，在弹簧力产生的锁闭力下，阀芯维持在关闭位置。阀芯在锁紧位置(开启和关闭)无需持续通电，有效降低功耗。

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 (10)

1.一种微型自锁阀，其特征在于，包括阀座、阀芯、导磁基座、隔磁环、导磁套筒、永磁块、线圈、导磁垫圈、隔磁垫圈、所述阀座和导磁基座分别扣合于导磁套筒的前端和后端，所述阀芯穿设于导磁套筒内侧，所述隔磁环嵌套于导磁套筒和导磁基座之间，且位于阀芯的后端，所述线圈嵌设与导磁套筒的外侧，所述永磁块嵌套于导磁基座的前端外侧，所述导磁垫圈和隔磁垫圈均嵌套于导磁基座的后端外侧，所述隔磁垫圈设置于导磁垫圈的外侧。

2.如权利要求1所述的微型自锁阀，其特征在于，所述导磁基座的侧面设有引线孔，所述引线孔上设有卡板。

3.如权利要求1所述的微型自锁阀，其特征在于，所述导磁套筒的前部设有介质入口。

4.如权利要求3所述的微型自锁阀，其特征在于，所述介质入口上盖设有滤网。

5.如权利要求1所述的微型自锁阀，其特征在于，所述隔磁垫圈的外侧还设有盖板，所述盖板嵌套在导磁基座外。

6.如权利要求1所述的微型自锁阀，其特征在于，所述导磁基座的尾端中央设有调试孔。

7.如权利要求1所述的微型自锁阀，其特征在于，所述阀芯包括衔铁、密封块和弹簧，所述密封块和弹簧分别嵌设与衔铁的前端和后端。

8.如权利要求1所述的微型自锁阀，其特征在于，所述线圈为双线圈并联排布于电路中或单线圈串联排布于电路中。

9.如权利要求1所述的微型自锁阀，其特征在于，所述永磁块由钐钴永磁材料制得。

10.一种基于权利要求1～9中任意一项所述微型自锁阀的控制方法，其特征在于，所述线圈为双线圈并联排布于电路中或单线圈串联排布于电路中；所述线圈包括开启线圈和关闭线圈，包括如下步骤：

开启线圈通电产生电磁力，阀芯在电磁力的作用下运动到开启位置；所述阀芯包括衔铁、密封块和弹簧，所述密封块和弹簧分别嵌设与衔铁的前端和后端；

开启线圈断电，在永磁块产生的锁闭力下，阀芯维持在开启位置；

关闭线圈通电产生磁场抵消永磁块自身的磁场，使阀芯受到锁闭力大幅度减小，依靠弹簧力作用运动到关闭位置；

关闭线圈断电，在弹簧力产生的锁闭力下，阀芯维持在关闭位置。