CN112555426A - 具有高可靠性的舱间复压用双控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有高可靠性的舱间复压用双控制阀，解决现有采用电磁阀进行舱间气体平衡，无法满足系统工作过程中高可靠性要求的问题。该双控制阀包括备用阀和直动式电磁阀结构的主阀；备用阀包括阀体、阀座、副阀芯、副弹簧、阀盖和驱动机构；主阀和阀盖分别位于阀体两端，阀体靠近阀盖的一端内壁设有环形限位凸台；阀座和副阀芯沿轴向依次设在阀体内，且副阀芯一端与环形限位凸台配合，阀座和环形限位凸台将阀体内腔分为三个独立的气腔；主阀的主阀芯穿过第一气腔设在阀座上并伸出阀座，且主阀芯上设有环形限位板；副弹簧位于副阀芯和阀座之间；阀体上设有介质入口和介质出口；驱动机构驱动副阀芯沿轴向移动及通过副阀芯推动主阀芯沿轴向移动。

Description

具有高可靠性的舱间复压用双控制阀

技术领域

本发明涉及一种舱间气体平衡用阀门，具体涉及一种具有高可靠性的舱间复压用双控制阀，适用于空间站环控生保系统舱间复压。

背景技术

根据空间站环控生保分系统的相关技术要求，空间站气闸舱内需要一种工作压力150kPa、通径20mm的舱间复压组件，该舱间复压组件安装在空间站气闸舱内，主要功能是在规定时间内完成气闸舱复压，复压方式采用舱间气体平衡的方式。该舱间复压组件需满足空间站环控生保分系统工作过程中可靠密封及可靠打开的高可靠性要求。

目前，可采用单个电磁阀进行舱间气体平衡，但是单个电磁阀为电控方式，在电控失效情况下，其可靠性难以满足舱间复压组件高可靠性要求。因此迫切需要采取一种可靠性高的控制方式，研发一种新产品以满足空间站建造需要。

发明内容

为了解决现有采用电磁阀进行舱间气体平衡，无法满足系统工作过程中高可靠性要求的技术问题，本发明提供了一种具有高可靠性的舱间复压用双控制阀，以满足空间站环控生保系统舱间复压的功能要求。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种具有高可靠性的舱间复压用双控制阀，其特殊之处在于：包括相互联结的主阀和备用阀；

所述主阀为直动式电磁阀结构；

所述备用阀包括阀体、阀座、副阀芯、副弹簧、阀盖和驱动机构；

所述主阀和阀盖分别位于阀体的两端，阀体靠近阀盖的一端内壁设有环形限位凸台；

所述阀座和副阀芯沿轴向依次设置在阀体内，且阀座靠近主阀设置，副阀芯的一端与环形限位凸台配合，形成第一密封副，阀座和环形限位凸台将阀体内腔分为三个独立的气腔，分别为沿轴向依次设置的第一气腔、第二气腔和第三气腔，且第一气腔位于靠近主阀的一侧；

所述主阀的主阀芯穿过第一气腔设置在阀座上并伸出阀座，其端部位于第二气腔内，且主阀芯上设有环形限位板，环形限位板与阀座端面配合形成第二密封副；

所述副弹簧位于副阀芯和阀座之间，用于维持副阀芯处于常闭状态；

所述阀体上设有与第一气腔连通的介质入口，以及与第三气腔连通的介质出口；

所述驱动机构与副阀芯联结，用于驱动副阀芯沿轴向移动，使第二气腔和第三气腔连通或断开，以及通过副阀芯推动主阀芯沿轴向移动，使第一气腔和第二气腔连通。

进一步地，所述驱动机构包括齿轮、套筒和手轮，套筒设置在阀盖的中心孔内，且套筒外壁沿轴向设有齿条；齿轮与齿条啮合；所述手轮设置在阀体上，且与齿轮同轴连接；

所述副阀芯的另一端同轴设置在套筒内。

进一步地，所述主阀包括底座、端盖、磁轭、衔铁、线圈组件、顶杆、主弹簧、微动开关以及所述主阀芯；

所述端盖和磁轭分别固连于底座的两端；

所述衔铁穿设在端盖上，且与磁轭相对设置，端盖的另一端设置在阀体上；所述线圈组件位于磁轭的外侧，并依靠底座、端盖和磁轭限位；

所述衔铁的两端面分别开设第一中心孔和第二中心孔，且第一中心孔位于靠近磁轭的一侧；

所述微动开关设置在磁轭的外侧；

所述顶杆的一端设置在第一中心孔内，另一端穿过磁轭的中心孔后与微动开关配合；

所述主弹簧套装在顶杆上，且位于磁轭和衔铁之间；

所述主阀芯的一端设置在第二中心孔内且与衔铁固连，另一端设置在所述阀座上。

进一步地，所述端盖和阀体之间设有调整垫片。

进一步地，所述副阀芯与环形限位凸台配合的端面、主阀芯与阀座配合的端面均设有密封圈。

进一步地，所述衔铁上还设有用于连通第一中心孔和第二中心孔的第三通孔。

进一步地，所述副阀芯和套筒通过销钉B固连；

所述主阀芯和衔铁通过销钉A固连。

进一步地，所述副阀芯和阀座中部均设有用于安装副弹簧的凸块。

进一步地，所述阀体上设有三处标记，分别为“关闭”、“电控”和“打开”。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、本发明双控制阀包括主阀和备用阀，主阀采用电动控制方式，备用阀采用手动控制方式；主阀和备用阀配合使用，使得控制阀具有三种工作模式，在主阀电动控制失效情况，通过手动关闭备用阀即可实现双控制阀的关闭，极大的提高了管路供气的可靠性。

2、本发明双控制阀三种工作模式分别为关闭模式、电控模式、打开模式；

关闭模式：备用阀关闭，无论主阀为打开还是关闭状态，此时双控制阀始终处于关闭状态，可保证可靠的关闭；

电控模式：备用阀打开，主阀可以通过电控方式打开或关闭，此时双控制阀通过电控方式打开或关闭；

打开模式：备用阀和主阀都打开；

本发明双控制阀正常情况下多使用电控模式，远程电动控制该控制阀(主阀)的打开和关闭，当系统供电故障或主阀有其他故障无法动作时，备用阀在手动控制下可以打开或关闭整个双控制阀，极大的提高了系统管路供气的可靠性。

3、本发明双控制阀的工作模式可以满足空间站特定的使用条件，满足双控制阀长期密封或者长期打开，以及在电控失效时也能实现系统所需要的功能。

4、本发明双控制阀除可在空间站环控生保舱间复压供气系统应用外，在其他各类供气调压系统等相关领域也可推广使用。

附图说明

图1为本发明具有高可靠性的舱间复压用双控制阀为“关闭模式”结构示意图；

图2为本发明具有高可靠性的舱间复压用双控制阀立体结构示意图；

图3为本发明具有高可靠性的舱间复压用双控制阀为“电控模式”结构示意图；

图4为本发明具有高可靠性的舱间复压用双控制阀为“打开模式”结构示意图；

其中，附图标记如下：

1-微动开关，2-顶杆，3-主弹簧，4-衔铁，5-线圈组件，6-销钉A，7-调整垫片，8-主阀芯，9-阀座，10-副弹簧，11-副阀芯，12-齿轮，13-套筒，14-手轮，15-阀盖，16-销钉B，17-阀体，18-环形限位凸台，19-第一气腔，20-第二气腔，21-第三气腔，22-环形限位板，23-介质入口，24-介质出口，25-齿条，26-底座，27-端盖，28-磁轭，29-密封圈。

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详细描述。

如图1和图2所示，本发明提供了一种具有高可靠性的舱间复压用双控制阀，由主阀和备用阀串联组成，主阀采用电动控制方式，备用阀采用手动控制方式；主阀和备用阀配合使用，使得控制阀具有三种工作模式，极大的提高了管路供气的可靠性。

主阀为直动式电磁阀结构，主要由顶杆2、主弹簧3、衔铁4、线圈组件5、底座26、端盖27、磁轭28以及主阀芯8组成；磁轭28和端盖27分别固连于底座26的两端，线圈组件5位于磁轭28的外侧，并依靠底座26、端盖27和磁轭28限位；磁轭28的左端面中部安装有微动开关1；衔铁4穿设在端盖27上，且与磁轭28相对设置，衔铁4的两端面分别开设第一中心孔和第二中心孔，且第一中心孔位于靠近磁轭28的一侧；顶杆2的一端设置在第一中心孔内，另一端穿过磁轭28的中心孔后与微动开关1配合，用于指示电磁阀的位置状态；主弹簧3套装在顶杆2上，且位于磁轭28和衔铁4之间，磁轭28和衔铁4上开设有用于放置主弹簧3的容置槽；主阀芯8的一端设置在第二中心孔内并通过销钉A6与衔铁4固连。衔铁4上还设有用于连通第一中心孔和第二中心孔的第三通孔，第三通孔用于泄压平衡。

本实施例的主阀中，顶杆2安装于衔铁4的中心孔内，并依靠主弹簧3压紧在衔铁4中心孔内，衔铁4吸合后，顶杆2随衔铁4的运动而运动，顶杆2接触微动开关1，并触发微动开关1，指示电磁阀处于打开状态。同时，由于衔铁4和主阀芯8为固定连接，主阀芯8也随衔铁4的运动而运动。

备用阀包括阀体17、阀座9、副阀芯11、副弹簧10、阀盖15和驱动机构；阀盖15和主阀的端盖27分别位于阀体17的两端，阀体17靠近阀盖15的一端内壁设有环形限位凸台18；阀座9和副阀芯11沿轴向依次设置在阀体17内，且阀座9靠近主阀一侧设置，副阀芯11的一端设有限位盘并与环形限位凸台18的左端面配合，形成第一密封副，阀座9和环形限位凸台18将阀体17内腔分为三个独立的气腔，分别为沿轴向依次设置的第一气腔19、第二气腔20和第三气腔21，且第一气腔19位于靠近主阀的一侧；主阀的主阀芯8的另一端穿过第一气腔19设置在阀座9上并伸出阀座9，且主阀芯8上设有环形限位板22，该环形限位板22与阀座9左端面配合形成第二密封副；阀体17上设有与第一气腔19连通的介质入口23，以及与第三气腔21连通的介质出口24；副弹簧10位于副阀芯11和阀座9之间，用于维持副阀芯11处于常闭状态，为副阀芯11提供密封力，保证备用阀在关闭状态的密封性；为了便于副弹簧10的安装，在副阀芯11和阀座9上均设有用于连接副弹簧10的凸块。

驱动机构用于驱动副阀芯11沿轴向移动，驱动机构包括齿轮12、套筒13和手轮14，套筒13设置在阀盖15的中心孔内，阀盖15的中心孔为套筒13的轴向移动提供导向作用；上述副阀芯11的另一端设置在套筒13的中心孔内，副阀芯11和套筒13并通过销钉B16固定，且套筒13与销钉B16的连接孔为原形通孔，副阀芯11和销钉B16的连接孔为腰型孔，腰型孔的设计可以确保副阀芯11可靠关闭；套筒13外壁沿轴向设有与齿轮12配合的齿条25，齿轮12与齿条25啮合；手轮14设置在阀体17上，且输出与齿轮12的中心轴连接。

本实施例备用阀中，通过手轮14驱动齿轮12转动，由于齿轮12与齿条25啮合，齿条25将齿轮12的旋转运动转化为套筒13的直线运动，又由于套筒13和副阀芯11固连，则副阀芯11随套筒13的运动而同步移动。

本实施例在端盖27和阀体17之间设有调整垫片7，可调整主阀芯8的行程。

为了提高控制阀的密封性，在副阀芯11与环形限位凸台18配合的端面设有密封圈29，主阀芯8与阀座9配合的端面也设有密封圈29；以及端盖27和阀体17之间、阀体17和阀座9之间均设有密封圈。

本实施例备用阀的副阀芯11位置有三种状态，分别为关闭状态、半开状态和全开状态，具体如下：

关闭状态：如图1所示，备用阀的副阀芯11与阀体17上的环形限位凸台18配合形成密封副，阻断第二气腔20和第三气腔21的连通，此时，手轮14位置处于“关闭”处，副阀芯11处于“关闭状态”，整个控制阀处于“关闭模式”；

半开状态：手动转动手轮14，手轮14带动齿轮12旋转，齿轮12驱动齿条25运动，齿条25带动备用阀的副阀芯11运动，使得副阀芯11与阀体17上的环形限位凸台18之间存在距离，即第二气腔20和第三气腔21为连通状态；但主阀芯8并未移动，即第一气腔19和第二气腔20为阻断状态，如图3所示，此时，手轮14处于“电控”处，副阀芯11处于“半开状态”，整个控制阀处于“电控模式”；

全开状态：继续转动手轮14，备用阀的副阀芯11在运动过程中会接触到主阀芯8，并将主阀芯8也顶开，使得第一气腔19、第二气腔20和第三气腔21连通，如图4所示，此时，手轮14处于“打开”处，副阀芯11处于“全开状态”，整个控制阀处于“打开模式”。

本实施例将手轮14安装于阀体17上，且与介质出口24沿同一圆周错位设置，在阀体17上设置了“关闭”、“电控”和“打开”三处标记，分别对应于手轮14的关闭、半开和全开三个位置状态。

本实施例控制阀具有三种工作模式：

第一种，如图1所示，当系统需要控制阀长期可靠的处于密封状态时，将备用阀的手轮14旋转至“关闭”处，该模式为控制阀的“关闭模式”，在该模式下，备用阀关闭，虽然主阀可以通过电控方式打开或关闭，但由于备用阀的副阀芯11为关闭状态，因此控制阀一直处于可靠关闭状态。

第二种，如图3所示，当系统在一段时间内只需要通过远程电动控制方式开启和关闭该控制阀时，将备用阀的手轮14旋转至“电控”处，副阀芯11处于半开状态，该模式为控制阀的“电控模式”，在该模式下，备用阀一直处于打开状态，此时控制阀可通过电动控制的方式打开或关闭主阀的主阀芯8，主阀芯8打开后，气体介质可以通过介质入口23，依次经第一气腔19、第二气腔20和第三气腔21流通，并从介质出口24流出。

第三种，如图4所示，当系统需要在一段时间内一直处于打开状态时，或者当系统供电故障或主阀有其他故障无法动作，而需要控制阀打开时，将备用阀的手轮14旋转至“打开”处，副阀芯11处于全开状态，该模式为控制阀的“打开模式”，在该模式下，主阀芯8和副阀芯11均打开，主阀电动控制失效，此时控制阀一直处于打开状态。若控制阀需要关闭，只需将手轮转至“关闭”处即可。

本实施例控制阀可以满足空间站特定的使用条件，极大的提高了气闸舱复压的工作可靠性，需要控制阀长期密封或者长期打开时，电控失效时也能实现系统所需要的功能。主阀和备用阀串联连接使用，正常情况下多使用电控模式，远程电动控制该控制阀的打开和关闭，当系统供电故障或主阀有其他故障无法动作时，备用阀在手动控制下可以打开或关闭整个控制阀，极大的提高了系统管路供气的可靠性。该控制阀除可在空间站环控生保舱间复压供气系统应用外，在其他各类供气调压系统等相关领域也可推广使用。

以上仅是对本发明的优选实施方式进行了描述，并不将本发明的技术方案限制于此，本领域技术人员在本发明主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本发明所要保护的技术范畴。

Claims (9)

1.一种具有高可靠性的舱间复压用双控制阀，其特征在于：包括相互联结的主阀和备用阀；

所述主阀为直动式电磁阀结构；

所述备用阀包括阀体(17)、阀座(9)、副阀芯(11)、副弹簧(10)、阀盖(15)和驱动机构；

所述主阀和阀盖(15)分别位于阀体(17)的两端，阀体(17)靠近阀盖(15)的一端内壁设有环形限位凸台(18)；

所述阀座(9)和副阀芯(11)沿轴向依次设置在阀体(17)内，且阀座(9)靠近主阀设置，副阀芯(11)的一端与环形限位凸台(18)配合，形成第一密封副，阀座(9)和环形限位凸台(18)将阀体(17)内腔分为三个独立的气腔，分别为沿轴向依次设置的第一气腔(19)、第二气腔(20)和第三气腔(21)，且第一气腔(19)位于靠近主阀的一侧；

所述主阀的主阀芯(8)穿过第一气腔(19)设置在阀座(9)上并伸出阀座(9)，其端部位于第二气腔(20)内，且主阀芯(8)上设有环形限位板(22)，环形限位板(22)与阀座(9)端面配合形成第二密封副；

所述副弹簧(10)位于副阀芯(11)和阀座(9)之间，用于维持副阀芯(11)处于常闭状态；

所述阀体(17)上设有与第一气腔(19)连通的介质入口(23)，以及与第三气腔(21)连通的介质出口(24)；

所述驱动机构与副阀芯(11)联结，用于驱动副阀芯(11)沿轴向移动，使第二气腔(20)和第三气腔(21)连通或断开，以及通过副阀芯(11)推动主阀芯(8)沿轴向移动，使第一气腔(19)和第二气腔(20)连通。

2.根据权利要求1所述具有高可靠性的舱间复压用双控制阀，其特征在于：所述驱动机构包括齿轮(12)、套筒(13)和手轮(14)，套筒(13)设置在阀盖(15)的中心孔内，且套筒(13)外壁沿轴向设有齿条(25)；齿轮(12)与齿条(25)啮合；所述手轮(14)设置在阀体(17)上，且与齿轮(12)同轴连接；

所述副阀芯(11)的另一端同轴设置在套筒(13)内。

3.根据权利要求2所述具有高可靠性的舱间复压用双控制阀，其特征在于：所述主阀包括底座(26)、端盖(27)、磁轭(28)、衔铁(4)、线圈组件(5)、顶杆(2)、主弹簧(3)、微动开关(1)以及所述主阀芯(8)；

所述端盖(27)和磁轭(28)分别固连于底座(26)的两端；

所述衔铁(4)穿设在端盖(27)上，且与磁轭(28)相对设置，端盖(27)的另一端设置在阀体(17)上；所述线圈组件(5)位于磁轭(28)的外侧，并依靠底座(26)、端盖(27)和磁轭(28)限位；

所述衔铁(4)的两端面分别开设第一中心孔和第二中心孔，且第一中心孔位于靠近磁轭(28)的一侧；

所述微动开关(1)设置在磁轭(28)的外侧；

所述顶杆(2)的一端设置在第一中心孔内，另一端穿过磁轭(28)的中心孔后与微动开关(1)配合；

所述主弹簧(3)套装在顶杆(2)上，且位于磁轭(28)和衔铁(4)之间；

所述主阀芯(8)的一端设置在第二中心孔内且与衔铁(4)固连，另一端设置在所述阀座(9)上。

4.根据权利要求3所述具有高可靠性的舱间复压用双控制阀，其特征在于：所述端盖(27)和阀体(17)之间设有调整垫片(7)。

5.根据权利要求4所述具有高可靠性的舱间复压用双控制阀，其特征在于：所述副阀芯(11)与环形限位凸台(18)配合的端面、主阀芯(8)与阀座(9)配合的端面均设有密封圈(29)。

6.根据权利要求5所述具有高可靠性的舱间复压用双控制阀，其特征在于：所述衔铁(4)上还设有用于连通第一中心孔和第二中心孔的第三通孔。

7.根据权利要求6所述具有高可靠性的舱间复压用双控制阀，其特征在于：所述副阀芯(11)和套筒(13)通过销钉B(16)固连；

所述主阀芯(8)和衔铁(4)通过销钉A(6)固连。

8.根据权利要求7所述具有高可靠性的舱间复压用双控制阀，其特征在于：所述副阀芯(11)和阀座(9)中部均设有用于安装副弹簧(10)的凸块。

9.根据权利要求1所述具有高可靠性的舱间复压用双控制阀，其特征在于：所述阀体(17)上设有三处标记，分别为“关闭”、“电控”和“打开”。

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