CN111059326A - 一种双音圈电机直驱式两位三通高温换向阀 - Google Patents

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Abstract

一种双音圈电机直驱式两位三通高温换向阀，包括阀体、阀芯、套筒、挡板、隔热板、电机外罩、柔性密封圈、锁紧螺母、左、右音圈电机；所述音圈电机包括音圈电机定子和音圈电机动子；阀芯两端通过挡板将柔性石墨密封圈压紧，形成动密封，锁紧螺母可以通过螺纹调整柔性石墨密封圈被压缩程度；阀芯端部与音圈电机动子通过螺纹连接，并通过螺母锁紧；音圈电机与阀体之间设置有隔热板；音圈电机定子与电机外罩通过螺钉连接，电机外罩、隔热板、阀体通过螺栓和螺母固定，套筒将柔性密封圈压紧，套筒与阀体通过螺钉连接。当一侧音圈电机产生推力的同时，另一侧音圈电机产生拉力，每个音圈电机单独控制一个阀芯，双阀芯为球头对顶结构，双阀芯在双音圈电机共同作用下运动，控制两个出口气体的通断。

Description

一种双音圈电机直驱式两位三通高温换向阀
技术领域
本发明涉及一种高温环境下应用的两位三通换向阀，在直接力控制领域上使用。
背景技术
目前在直接力控制领域，国内燃气直接力尚没有成熟的应用，而对于反坦克导弹，由于其要求燃气直接力产品空间小、重量轻、推力大，目前尚没有成熟产品。两位三通高温换向阀作为直接力控制领域的关键元件目前国内尚无成熟产品应用，目前已有的高温换向阀无法达到体积小，质量轻、响应快、推力大的直接力控制领域高温换向阀的要求。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种双音圈电机直驱式两位三通高温换向阀，解决了直接力控制领域高温换向阀快速换向的技术难题。
本发明的技术方案是：一种双音圈电机直驱式两位三通高温换向阀，包括阀体、阀芯、套筒、挡板、隔热板、电机外罩、柔性密封圈、柔性密封圈、锁紧螺母、左、右音圈电机；所述音圈电机包括音圈电机定子和音圈电机动子。
阀芯两端通过挡板将柔性石墨密封圈压紧，形成动密封；锁紧螺母通过螺纹调整柔性石墨密封圈被压缩程度；阀芯端部与音圈电机动子通过螺纹连接，并通过螺母锁紧；音圈电机动子与阀体之间设置有隔热板；音圈电机定子与电机外罩通过螺钉连接，电机外罩、隔热板、阀体通过螺栓和螺母固定，套筒将柔性密封圈压紧，套筒与阀体通过螺钉连接；
当一侧音圈电机产生推力的同时，另一侧音圈电机产生拉力，阀芯在双音圈电机共同作用下运动，控制两个出口气体的通断。
所述阀芯为锥阀结构且设计有阶梯轴，阶梯轴直径与阀口直径大小相同。
阀芯锥面与阀体内孔形成阀口，阀口关闭时阀体进口压力作用在阀芯锥面上的力与作用在阀芯阶梯轴上的力一致。
所述阀芯尾端设计有压力平衡活塞，阀口开启后压力作用在锥面上的力与作用在压力平衡活塞上的力一致。
阀芯头部为球头，两阀芯形成球头对顶。
采用左、右音圈电机驱动，每个音圈电机单独控制一个阀芯。
阀芯与阀体之间设置套筒，套筒与阀体通过螺钉连接。
阀体两端面设置有8个均布的排气孔。
音圈电机与阀体之间设置有隔热板，隔热板厚度大于5mm，隔热板与音圈电机动子间隙大于10mm。
电机外罩周向均布6个方形孔。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明采用双音圈电机驱动双阀芯换向方式，双阀芯尾部保持球头对顶状态，当一侧音圈电机正向得电时，另一侧音圈电机同时反向得电，在一个音圈电机拉动和另一个音圈电机推动共同作用下使双阀芯共同运动，使一个阀口打开的同时另一个阀口关闭，最终形成两位三通式结构。本发明采用的双音圈电机直驱式结构既减少传动环节，又减少音圈电机推力的需求，进一步降低音圈电机尺寸及重量。
(2)本发明采用了为双阀芯尾端球头对顶的技术手段，且两阀芯对顶时锥面距离大于阀体两阀口距离，避免双阀芯同时关闭而导致高温气体无法扩散，从而阀体发生急剧变形或者爆炸等危险。
(3)本发明阀芯设计为锥阀结构且设计有阶梯轴，阶梯轴直径与阀口直径相当，阀口关闭时进口P压力作用在锥面上的力与作用在阀芯阶梯轴上的力一致；阀芯尾端设计有压力平衡活塞，使阀口开启后压力作用在锥面上的力与作用在压力平衡活塞上的力一致。本发明的压力平衡设计使阀在开启和关闭时均无多余面积差，从而减少音圈电机直驱力，阀芯尾端的平衡活塞既可起压力平衡作用又可同时起支撑导向作用。
(4)本发明在阀体与音圈电机之间设计有隔热板以阻绝工作过程中热源的传递，且音圈电机布局设置在两端，音圈电机动子与阀体设置有10mm以上的间隙，减少热的传递同时便于音圈电机散热。
(5)本发明阀芯采用分体式结构，密封采用柔性石墨密封圈密封，利用螺纹连接实现柔性石墨密封圈的预紧。可实现本阀在高温介质下的密封。
(6)本发明设计有套筒，安装时可通过按照主阀体-阀芯-套筒的顺序安装，保证密封的同时提高安装可行性。
附图说明
图1为本发明音圈电机驱动式两位三通换向阀结构原理图；
图2为本发明阀芯结构图；
图3为本发明套筒结构图；
图4为本发明阀体结构图；
图5为本发明电机外罩结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方法对本发明作进一步详细的描述：
如图1所示，本发明提出一种双音圈电机直驱式两位三通高温换向阀，其特征在于：包括阀体1、阀芯2、套筒3、挡板4、隔热板5、电机外罩6、柔性密封圈12、柔性密封圈13、锁紧螺母16、左、右音圈电机；所述音圈电机包括音圈电机定子7和音圈电机动子8；
阀芯2两端通过挡板4将柔性石墨密封圈13压紧，形成动密封，锁紧螺母16可以通过螺纹调整柔性石墨密封圈13被压缩程度；阀芯2端部与音圈电机动子8通过螺纹连接，并通过螺母锁紧；音圈电机与阀体1之间设置有隔热板5；音圈电机定子7与电机外罩6通过螺钉连接，电机外罩6、隔热板5、阀体1通过螺栓和螺母固定，套筒3将柔性密封圈12压紧，套筒3与阀体1通过螺钉连接。本发明采用双音圈电机驱动，每个音圈电机单独控制一个阀芯2。
工作原理为：当一侧音圈电机产生推力的同时，另一侧音圈电机产生拉力，阀芯2在双音圈电机共同作用下运动，控制T1、T2两个出口气体的通断。
如图2所示，阀芯2为锥阀结构且设计有阶梯轴，阶梯轴直径与阀口直径大小相同；阀芯2锥面与阀体1内孔形成阀口，阀口关闭时阀体P进口压力作用在阀芯2锥面上的力与作用在阀芯2阶梯轴上的力一致。
阀芯2尾端设计有压力平衡活塞，阀口开启后压力作用在锥面上的力与作用在压力平衡活塞上的力一致，减少音圈电机推拉力的需求。
阀芯2头部为球头，两阀芯形成球头对顶，保证双阀芯锥面距离大于阀体内孔距离，防止双阀口同时关闭高温气体无法排除从而导致危险。
如图3所示，阀芯2与阀体1之间设置套筒3，套筒3与阀体1通过螺钉连接，因阀芯2为阶梯轴，套筒3的设置既便于阀芯2的安装又提供导向。
如图4所示，阀体1两端面设置有8个均布的排气孔，以便隔热板与阀体之间的高温气体排出，进一步降低高温对音圈电机的影响。
音圈电机与阀体1之间设置有隔热板5，隔热板5厚度大于5mm，隔热板5与音圈电机动子8间隙大于10mm，使高温环境下音圈电机仍可正常工作。
阀芯2两端通过挡板4将柔性石墨密封圈13压紧，形成动密封，锁紧螺母16可以通过螺纹调整柔性石墨密封圈13被压缩程度，进一步调整密封效果及摩擦力大小。
如图5所示，电机外罩6周向均布6个方形孔，可以降低音圈电机长时间工作时的温度。
本发明的一个实例涉及的双音圈电机直驱式两位三通高温换向阀用于大推力高响应燃气直接力飞行器上。
飞行器的燃气发生器出口与双音圈电机直驱式两位三通高温换向阀进口相连，双音圈电机直驱式两位三通高温换向阀出口与拉瓦尔喷管相连，飞行过程中燃气发生器产生高温气体进入双音圈电机直驱式两位三通高温换向阀进口，音圈电机控制高温换向阀的换向，进一步控制两出口气体的通断，进而控制飞行器的运动方向。
本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (10)

1.一种双音圈电机直驱式两位三通高温换向阀，其特征在于：包括阀体(1)、阀芯(2)、套筒(3)、挡板(4)、隔热板(5)、电机外罩(6)、柔性密封圈(12)、柔性密封圈(13)、锁紧螺母(16)、左、右音圈电机；所述音圈电机包括音圈电机定子(10)和音圈电机动子(11)；
阀芯(2)两端通过挡板(4)将柔性石墨密封圈(13)压紧，形成动密封；锁紧螺母(16)通过螺纹调整柔性石墨密封圈(13)被压缩程度；阀芯(2)端部与音圈电机动子(11)通过螺纹连接，并通过螺母锁紧；音圈电机动子与阀体(1)之间设置有隔热板(5)；音圈电机定子(10)与电机外罩(6)通过螺钉连接，电机外罩(6)、隔热板(5)、阀体(1)通过螺栓和螺母固定，套筒(3)将柔性密封圈(12)压紧，套筒(3)与阀体(1)通过螺钉连接；
当一侧音圈电机产生推力的同时，另一侧音圈电机产生拉力，阀芯(2)在双音圈电机共同作用下运动，控制两个出口气体的通断。
2.根据权利要求1所述的一种双音圈电机直驱式两位三通高温换向阀，其特征在于：所述阀芯(2)为锥阀结构且设计有阶梯轴，阶梯轴直径与阀体(1)内孔直径大小相同。
3.根据权利要求1所述的一种双音圈电机直驱式两位三通高温换向阀，其特征在于：阀芯(2)锥面与阀体(1)内孔形成阀口，阀口关闭时阀体进口压力作用在阀芯(2)锥面上的力与作用在阀芯(2)阶梯轴上的力一致。
4.根据权利要求1所述的一种双音圈电机直驱式两位三通高温换向阀，其特征在于：所述阀芯(2)尾端设计有压力平衡活塞，阀口开启后压力作用在锥面上的力与作用在压力平衡活塞上的力一致。
5.根据权利要求1所述的一种双音圈电机直驱式两位三通高温换向阀，其特征在于：阀芯(2)头部为球头，两阀芯形成球头对顶。
6.根据权利要求1所述的一种双音圈电机直驱式两位三通高温换向阀，其特征在于：采用左、右音圈电机驱动，每个音圈电机单独控制一个阀芯(2)。
7.根据权利要求1所述的一种双音圈电机直驱式两位三通高温换向阀，其特征在于：阀芯(2)与阀体(1)之间设置套筒(3)，套筒(3)与阀体(1)通过螺钉连接。
8.根据权利要求1所述的一种双音圈电机直驱式两位三通高温换向阀，其特征在于：阀体(1)两端面设置有8个均布的排气孔。
9.根据权利要求1所述的一种双音圈电机直驱式两位三通高温换向阀，其特征在于：音圈电机与阀体(1)之间设置有隔热板(5)，隔热板(5)厚度大于5mm，隔热板(5)与音圈电机动子(11)间隙大于10mm。
10.根据权利要求1所述的一种双音圈电机直驱式两位三通高温换向阀，其特征在于：电机外罩(6)周向均布6个方形孔。
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