CN113374876B - 一种高温高压燃气电磁阀 - Google Patents

一种高温高压燃气电磁阀 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高温高压燃气电磁阀，包括外壳和依次设于外壳中的电磁组件、运动组件、主阀体和阀芯，外壳于靠近阀芯处设有位于端部的进气口和位于周部的出气口，阀芯设有第一端与进气口连通的气孔I，气孔I包括若干组连通的阻尼孔，主阀体设有第一端与气孔I的第二端连通的气孔II，气孔II的第二端与出气口连通；当电磁组件通电时，阀芯使得进气口与出气口断开；当电磁组件断电时，阀芯使得进气口与出气口连通。上述高温高压燃气电磁阀，能够满足燃气的高温要求，还具有体积小和重量轻的特点。

Description

一种高温高压燃气电磁阀
技术领域
本发明涉及电磁控制技术领域，特别涉及一种高温高压燃气电磁阀。
背景技术
高温燃气电磁阀是一种控制流量、调节压力、改变流速流向的控制阀门，具有耐高温、耐腐蚀、绝热性能好和元件高温机械性能好的优点。
目前，大多数导弹采用姿态控制和推力矢量控制，部分要求高机动性的导弹采用侧向的主动力控制。高温燃气电磁阀是能够精确可靠的控制燃气流量和方向的机构，能调整阀芯的位置控制燃气的流量，从而达到控制侧向推力大小的效果。然而高温燃气电磁阀的工作环境极端，具有高温、高压以及小尺寸的特点；其中，当燃气作为高温燃气电磁阀的工作介质时，最高温度可达到2000K，一般的电磁阀在这个温度已经失去工作特性，尤其是利用弹簧来满足复位功能的电磁阀，其弹簧在2000K的温度下会直接失去弹性。
因此，如何能够提供一种解决上述技术问题的高温高压燃气电磁阀是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高温高压燃气电磁阀，能够满足燃气的高温要求，还具有体积小和重量轻的特点。
为实现上述目的，本发明提供一种高温高压燃气电磁阀，包括外壳和依次设于所述外壳中的电磁组件、运动组件、主阀体和阀芯，所述外壳于靠近所述阀芯处设有位于端部的进气口和位于周部的出气口，所述阀芯设有第一端与所述进气口连通的气孔I，所述气孔I包括若干组连通的阻尼孔，所述主阀体设有第一端与所述气孔I的第二端连通的气孔II，所述气孔II的第二端与所述出气口连通；
当所述电磁组件通电时，所述运动组件受电磁力驱动，所述运动组件封堵所述气孔II的第二端，由所述进气口通入的燃气进入所述阻尼孔，所述阀芯第二端的压力大于第一端的压力以使所述阀芯由第二端朝向第一端运动，使得所述进气口与所述出气口断开；
当所述电磁组件断电时，所述阀芯第二端的压力推开所述运动组件以使所述气孔II的第二端连通所述出气口，所述阀芯第二端的压力小于第一端的压力以使所述阀芯由第一端朝向第二端运动，使得所述进气口与所述出气口连通。
优选地，所述外壳包括壳体和与所述壳体螺纹连接的保护帽，所述壳体与所述保护帽内部连通，所述电磁组件、所述运动组件、所述主阀体和所述阀芯装设于所述壳体，所述进气口和所述出气口开设于所述保护帽。
优选地，所述电磁组件包括线圈骨架和止座，所述止座供所述运动组件滑动装设，所述线圈骨架外侧绕设线圈，所述线圈骨架内侧设置轭铁，所述轭铁内侧设置内端盖和衔铁，所述衔铁与所述止座之间的端部留有间隙。
优选地，所述衔铁与所述线圈骨架之间的周部设有隔磁环。
优选地，所述运动组件包括陶瓷球和穿设于所述止座的推杆，所述推杆的第二端靠近所述衔铁，所述陶瓷球位于所述推杆的第一端。
优选地，所述推杆外侧设有隔热板，所述隔热板的第二端与所述止座贴紧，所述隔热板的第一端设有供所述陶瓷球活动的锥形孔I。
优选地，所述隔热板与所述主阀体之间的端部留有与所述气孔II连通的通气空间，所述主阀体设有连通所述通气空间与所述出气口的气孔III。
优选地，所述气孔II的第二端设有与所述陶瓷球密封的锥形孔II。
优选地，所述保护帽内侧的端部设有与所述阀芯密封的阀座。
优选地，所述阻尼孔包括相连通的阻尼孔I和阻尼孔II，所述阻尼孔I的第一端与所述进气口连通，所述阻尼孔II的第二端与所述气孔II连通，所述阻尼孔I的孔径小于所述阻尼孔II的孔径。
本发明所提供的高温高压燃气电磁阀包括外壳，外壳中依次设有电磁组件、运动组件、主阀体和阀芯，外壳设有进气口和出气口，阀芯设有气孔I，气孔I包括若干组连通的阻尼孔，气孔I的第一端与进气口连通，主阀体设有气孔II，气孔II的第一端与气孔I的第二端连通，气孔II的第二端与出气口连通。
在该高温高压燃气电磁阀的工作过程中，当电磁组件通电时，电磁组件产生电磁力，运动组件受电磁力驱动并封堵气孔II的第二端，此时在进气口通入高温高压的燃气，燃气由进气口进入阻尼孔，在阻尼孔的作用下，阀芯的第一端和第二端的压力数值不同，阀芯第二端的压力大于第一端的压力，以使阀芯由第二端朝向第一端运动，使得进气口与出气口断开；当电磁组件断电时，电磁力消失，运动组件在阀芯第二端的高压的作用下被推开，气孔II的第二端连通出气口，阀芯第二端的压力通过气孔II释放，阀芯第二端的压力小于第一端的压力，以使阀芯由第一端朝向第二端运动，使得进气口与出气口连通。
与现有技术相比，该高温高压燃气电磁阀无需弹簧实现复位，利用阀芯两端不同的压力数值控制阀芯运动，具有耐高温、体积小和重量轻的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的高温高压燃气电磁阀的结构示意图。
其中：
1-推杆、2-阀芯、3-线圈骨架、4-内端盖、5-壳体、6-隔热板、7-外端盖、8-主阀体、9-阀座、10-保护帽、11-陶瓷球、12-线圈、13-止座、14-隔磁环、15-轭铁、16-衔铁、17-阻尼孔I、18-阻尼孔II、101-气孔I、102-气孔II、103-通气空间、104-气孔III、105-锥形孔II、106-锥形孔I。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1，图1为本发明实施例提供的高温高压燃气电磁阀的结构示意图。
在第一种具体的实施方式中，本发明所提供的高温高压燃气电磁阀包括外壳、电磁组件、运动组件、主阀体8和阀芯2，电磁组件、运动组件、主阀体8和阀芯2，依次设于外壳中，外壳于靠近阀芯2处设有进气口和出气口，进气口位于外壳的端部，出气口位于外壳的周部；其中，定义前端为第一端，后端为第二端，阀芯2设有气孔I101，气孔I101包括若干组连通的阻尼孔，气孔I101的第一端与进气口连通，主阀体8设有气孔II102，气孔II102的第一端与气孔I101的第二端连通，气孔II102的第二端与出气口连通。
在本实施例中，外壳的作用在于保护内部元器件以及构成闭合磁路；电磁组件的作用在于通过电磁作用驱动运动组件。在该高温高压燃气电磁阀的工作过程中，当电磁组件通电时，电磁组件产生电磁力，运动组件受电磁力驱动，运动组件向前运动并封堵气孔II102的第二端，此时在进气口通入高温高压的燃气，燃气由进气口进入阻尼孔，由于进气口与出气口相同，阀芯2的第一端和第二端的压力数值不同，阀芯2第二端的压力大于第一端的压力，以使阀芯2由第二端朝向第一端即向前运动，使得进气口与出气口断开；当电磁组件断电时，电磁力消失，运动组件在阀芯2第二端的高压的作用下被推开即向后运动，运动组件不再封堵气孔II102，气孔II102的第二端连通出气口，阀芯2第二端的压力通过气孔II102释放，阀芯2第二端的压力小于第一端的压力，以使阀芯2由第一端朝向第二端即向后运动，使得进气口与出气口连通。
需要说明的是，该高温高压燃气电磁阀尤其是指导弹姿轨控制用高温高压燃气电磁阀，无需弹簧实现复位，利用阀芯2两端不同的压力数值控制阀芯2运动，能够满足燃气的高温要求，还具有体积小和重量轻的特点。
其中，该电磁阀为能在温度范围为0～2000K、燃气压力范围在0～15MPa以及空间尺寸不超过
Figure BDA0003141577980000051
的极端环境系工作的燃气电磁阀；导弹属于国家战略武器，其体积和质量要求严格，在其弹上安装新的元件势必会增加其体积和重量，而上述耐高温，体积小，重量轻的燃气电磁阀既实现对导弹姿态的控制，还减少导弹自身增加的载荷。
示例性的，外壳包括壳体5和与壳体5螺纹连接的保护帽10，进气口和出气口开设于保护帽10，在保护帽10与壳体5连接前，先将电磁组件、运动组件、主阀体8和阀芯2装设于壳体5；保护帽10与壳体5连接后，壳体5与保护帽10内部连通，阀芯2在保护帽10中前后运动，从而实现进气口和出气口的连通或断开。
进一步的，电磁组件包括线圈骨架3和止座13，止座13供运动组件滑动装设，线圈骨架3外侧绕设线圈12，线圈骨架3内侧设置轭铁15，轭铁15内侧设置内端盖4和衔铁16，衔铁16与止座13之间的端部留有间隙。同时将线圈12与高温燃气相隔离，保证电磁组件在常温状态下工作。
在本实施例中，线圈骨架3起到支撑固定的作用，通过其第二端的外端盖7装设于壳体5的后部位置；壳体5的周部设置有开孔，可供线圈12的电线穿出；止座13装设于壳体5的中部位置，其中心剖空，可供运动组件穿入，运动组件在止座13中前后运动。
为了更好的技术效果，衔铁16与线圈骨架3之间的周部设有隔磁环14。
进一步的，运动组件包括陶瓷球11和穿设于止座13的推杆1，推杆1的第二端靠近衔铁16，陶瓷球11位于推杆1的第一端。
在本实施例中，推杆1穿入止座13，其第二端位于衔铁16的第一端处，其第一端位于陶瓷球11的第二端处。当线圈12通电时，电流产生磁场，衔铁16与止座13之间的气隙产生电磁力，推杆1在电磁力的作用下推动陶瓷球11，使陶瓷球11与主阀体8的气孔II102的第二端接触，起到密封作用。
为了更好的技术效果，推杆1外侧设有隔热板6，隔热板6起到隔热的作用，隔热板6的第二端与止座13贴紧，隔热板6的第一端设有供陶瓷球11活动的锥形孔I106。
除此以外，隔热板6与主阀体8之间的端部留有与气孔II102连通的通气空间103，主阀体8设有连通通气空间103与出气口的气孔III104。
在本实施例中，推杆1与陶瓷球11之间为非硬性连接。在推杆1受力时，推杆1向前推动陶瓷球11，陶瓷球11在上述通气空间103中与主阀体8的气孔II102的第二端接触密封；在推杆1失去作用力且陶瓷球11受压力作用向后推动时，陶瓷球11离开气孔II102并回到锥形孔I106，受锥形孔I106支撑而停止运动。
为了更好的技术效果，气孔II102的第二端设有与陶瓷球11密封的锥形孔II105，锥形孔II105的孔面与陶瓷球11的球面相吻合，起到接触时加强密封的作用。
需要强调的是，该高温高压燃气电磁阀采用无弹簧复位的先导式锥阀结构，利用不同的气压力数值，压力作用于阀芯2两端控制阀芯2运动，通过陶瓷球11与主阀体8的锥形孔II105的锥面进行先导部分的密封。
除此以外，保护帽10内侧的端部设有阀座9，阀座9起到在阀芯2向前运动时与其接触密封的作用，阀芯2的第一端设置倾斜的锥面，通过阀芯2的锥面与阀座9接触实现二次密封，此时完全隔断进气口和出气口。
需要说明的是，本实施例采用阻尼孔的形式实现气孔I101两端的压力数值差异，进而实现不同的气压力作用在阀芯2的两端，至于阻尼孔的进一步设置，如尺寸规格和数量等，可按需选择，无论采用何种尺寸规格和数量，均应属于本实施例的说明范围。
示例性的，该高温高压燃气电磁阀采用双阻尼孔结构，其具体包括相连通的阻尼孔I17和阻尼孔II18，阻尼孔I17位于阀芯2的头部，阻尼孔II18位于阀芯2的中部至尾部，此时阻尼孔I17的第一端与进气口连通，阻尼孔II18的第二端与气孔II102连通，阻尼孔I17的孔径小于阻尼孔II18的孔径。
在本实施例中，当高温高压的燃气由进气口通入气孔I101时，依次经由两个阻尼孔进入阀芯2，此时阀芯2第二端的压力由低到高逐渐上升到进气口的压力，而阀芯2第一端的压力由高到低逐渐下降到大气的压力，当第二端的压力达到进气口的压力时，阀芯2第二端受到的力大于第一端所受到的力，阀芯2即可受力推动向前运动，隔断进气口和出气口，相当于关闭阀门；当推杆1失力且陶瓷球11受阀芯2第二端的压力驱动而退出后，阀芯2第二端的燃气依次通过气孔II102、通气空间103、气孔III104和出气口与大气连通，阀芯2第二端的压力下降，阀芯2第一端受到的力大于第二端所受到的力，阀芯2即可受力推动向后运动，连通进气口和出气口，相当于打开阀门。
示例性的，陶瓷球11优选采用高温陶瓷材料，其余结构优选采用GH4169高温合金材料；除此以外，对于其他材料，同应属于本实施例的说明范围。
在一种具体的工作状态说明中，初始状态时，未通电，阀门处于打开状态，也就是说，进气口与出气口连通；当通电时，进气口通入燃气，阀芯2向前运动，阀门切换至关闭状态，也就是说，进气口与出气口断开；当断电时，阀芯2向后运动，阀门切换至打开状态，也就是说，进气口与出气口连通。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明所提供的高温高压燃气电磁阀进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高温高压燃气电磁阀，其特征在于，包括外壳和依次设于所述外壳中的电磁组件、运动组件、主阀体(8)和阀芯(2)，所述外壳于靠近所述阀芯(2)处设有位于端部的进气口和位于周部的出气口，所述阀芯(2)设有第一端与所述进气口连通的气孔I(101)，所述气孔I(101)包括若干组连通的阻尼孔，所述主阀体(8)设有第一端与所述气孔I(101)的第二端连通的气孔II(102)，所述气孔II(102)的第二端与所述出气口连通；所述电磁组件包括止座(13)，所述止座(13)供所述运动组件滑动装设；所述运动组件包括陶瓷球(11)和穿设于所述止座(13)的推杆(1)；
当所述电磁组件通电时，所述运动组件受电磁力驱动，所述运动组件封堵所述气孔II(102)的第二端，由所述进气口通入的燃气进入所述阻尼孔，所述阀芯(2)第二端的压力大于第一端的压力以使所述阀芯(2)由第二端朝向第一端运动，使得所述进气口与所述出气口断开；
当所述电磁组件断电时，所述阀芯(2)第二端的压力推开所述运动组件以使所述气孔II(102)的第二端连通所述出气口，所述阀芯(2)第二端的压力小于第一端的压力以使所述阀芯(2)由第一端朝向第二端运动，使得所述进气口与所述出气口连通。
2.根据权利要求1所述的高温高压燃气电磁阀，其特征在于，所述外壳包括壳体(5)和与所述壳体(5)螺纹连接的保护帽(10)，所述壳体(5)与所述保护帽(10)内部连通，所述电磁组件、所述运动组件、所述主阀体(8)和所述阀芯(2)装设于所述壳体(5)，所述进气口和所述出气口开设于所述保护帽(10)。
3.根据权利要求2所述的高温高压燃气电磁阀，其特征在于，所述电磁组件包括线圈骨架(3)，所述线圈骨架(3)外侧绕设线圈(12)，所述线圈骨架(3)内侧设置轭铁(15)，所述轭铁(15)内侧设置内端盖(4)和衔铁(16)，所述衔铁(16)与所述止座(13)之间的端部留有间隙。
4.根据权利要求3所述的高温高压燃气电磁阀，其特征在于，所述衔铁(16)与所述线圈骨架(3)之间的周部设有隔磁环(14)。
5.根据权利要求4所述的高温高压燃气电磁阀，其特征在于，所述推杆(1)的第二端靠近所述衔铁(16)，所述陶瓷球(11)位于所述推杆(1)的第一端。
6.根据权利要求5所述的高温高压燃气电磁阀，其特征在于，所述推杆(1)外侧设有隔热板(6)，所述隔热板(6)的第二端与所述止座(13)贴紧，所述隔热板(6)的第一端设有供所述陶瓷球(11)活动的锥形孔I(106)。
7.根据权利要求6所述的高温高压燃气电磁阀，其特征在于，所述隔热板(6)与所述主阀体(8)之间的端部留有与所述气孔II(102)连通的通气空间(103)，所述主阀体(8)设有连通所述通气空间(103)与所述出气口的气孔III(104)。
8.根据权利要求6所述的高温高压燃气电磁阀，其特征在于，所述气孔II(102)的第二端设有与所述陶瓷球(11)密封的锥形孔II(105)。
9.根据权利要求2至8任一项所述的高温高压燃气电磁阀，其特征在于，所述保护帽(10)内侧的端部设有与所述阀芯(2)密封的阀座(9)。
10.根据权利要求1至8任一项所述的高温高压燃气电磁阀，其特征在于，所述阻尼孔包括相连通的阻尼孔I(17)和阻尼孔II(18)，所述阻尼孔I(17)的第一端与所述进气口连通，所述阻尼孔II(18)的第二端与所述气孔II(102)连通，所述阻尼孔I(17)的孔径小于所述阻尼孔II(18)的孔径。
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