CN114198542A - 三通道高温高压气动双裕度电磁阀 - Google Patents

三通道高温高压气动双裕度电磁阀 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三通道高温高压气动双裕度电磁阀。它包括壳体、电磁阀组件、进口、出口、排大气口和机械动作部分；电磁阀组件、进口、出口、排大气口和机械动作部分均安装在壳体内；出口包括第一出口、第二出口和第三出口；排大气口包括第一排大气口、第二排大气口和第三排大气口；腔体系统设置在壳体内；机械动作部分位于腔体系统内；电磁阀组件与机械动作部分连接；腔体系统包括第一腔体组、第二腔体组、第三腔体组和进口腔；第一腔体结构A1、第二腔体结构A2、第三腔体结构A3通过进口腔并联连接；进口与第一腔体结构A1或第二腔体结构A2或第三腔体结构A3连接。本发明具有减少电磁阀数量、减小占用空间及重量的优点。

Description

三通道高温高压气动双裕度电磁阀
技术领域
本发明涉及三通道高温高压气动双裕度电磁阀，更具体地说它是一种用于同时控制航空发动机三个放气活门的电磁阀，该电磁阀的使用可以解决在控制气体高温(最高温度600℃)、高压(最大绝压3.1MPa)下放气活门的打开和关闭。
背景技术
航空发动机的放气活门是用来提高发动机启动性能，增加发动机工作的稳定性，防止发动机在非设计状态时出现喘振。电磁阀控制放气活门的打开或关闭，电磁阀的可靠性直接影响到放气活门的工作状态，从而影响发动机的正常飞行安全。
在一台发动机上有多个放气活门，这就需要同等数量的电磁阀进行控制，若要求每个电磁阀均为双裕度，就需要占用发动机上更多的空间；由于电磁阀的控制引气为高温高压的压气机引气，因此电磁阀的大部分材料为耐高温的高温合金，电磁阀过多也会增加发动机的重量。
因此，开发一种减少电磁阀数量、减小电磁阀的占用空间及重量很有必要。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种三通道高温高压气动双裕度电磁阀，用于同时控制航空发动机三个放气活门的电磁阀，减少电磁阀数量、减小电磁阀的占用空间及重量；解决放气活门的电磁阀过多，占用空间大，重量大等问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：三通道高温高压气动双裕度电磁阀，其特征在于：包括壳体、电磁阀组件、进口、出口、排大气口和机械动作部分；
电磁阀组件、进口、出口、排大气口和机械动作部分均安装在壳体内；
出口包括第一出口、第二出口和第三出口；
排大气口包括第一排大气口、第二排大气口和第三排大气口；
腔体系统设置在壳体内；机械动作部分位于腔体系统内；电磁阀组件与机械动作部分连接；
腔体系统包括第一腔体组、第二腔体组、第三腔体组和进口腔；
第一腔体组包括第一腔体结构A1、第一腔体结构B1和第一腔体结构C1；第一腔体结构A1、第一腔体结构B1和第一腔体结构C1依次连通；第一出口与第一腔体结构B1连通；第一排大气口与第一腔体结构C1连通；
第二腔体组包括第二腔体结构A2、第二腔体结构B2和第二腔体结构C2；第二腔体结构A2、第二腔体结构B2和第二腔体结构C2依次连通；第二出口与第二腔体结构B2连通；第二排大气口与第二腔体结构C2连通；
第三腔体组包括第三腔体结构A3、第三腔体结构B3和第三腔体结构C3；第三腔体结构A3、第三腔体结构B3和第三腔体结构C3依次连通；第三出口与第三腔体结构B3连通；第三排大气口与第三腔体结构C3连通；
第一腔体结构A1、第二腔体结构A2、第三腔体结构A3通过进口腔并联连接；
进口与第一腔体结构A1或第二腔体结构A2或第三腔体结构A3连接。
在上述技术方案中，阀座位于壳体内；
阀座与壳体之间通过U型密封环密封。
在上述技术方案中，U型密封环外部与壳体进行过盈密封、内部与阀座进行过盈密封。
在上述技术方案中，电磁阀组件包括三个电磁阀子组件；
机械动作部分包括三个机械动作子部分；三个机械动作子部分分别设置在第一腔体组、第二腔体组、第三腔体组内；
每个电磁阀子组件对应连接一个机械动作子部分。
在上述技术方案中，电磁阀子组件包括线圈骨架、线圈组件、衔铁、电磁阀组件外壳；
线圈组件位于线圈骨架内；
线圈组件、衔铁和铁芯组件均位于电磁阀组件外壳内。
在上述技术方案中，机械动作子部分包括弹簧、阀杆和顶杆；
衔铁、顶杆、阀杆、弹簧依次连接；
弹簧分别位于第一腔体结构A1、第二腔体结构A2、第三腔体结构A3内；
顶杆分别位于第一腔体结构C1、第二腔体结构C2、第三腔体结构C3内；
阀杆分别位于第一腔体组、第二腔体组、第三腔体组内。
在上述技术方案中，隔热层设置在线圈骨架与阀座之间；
隔热层包括隔热薄膜和石棉垫；
隔热薄膜包裹在线圈组件外周；
石棉垫位于线圈骨架与阀座的连接处。
在上述技术方案中，线圈组件为双裕度结构，即线圈骨架内设置二个线圈组件。
在上述技术方案中，所述的三通道高温高压气动双裕度电磁阀的使用方法，包括如下步骤，
步骤一：发动机压气机的引气连接到三通道高温高压气动双裕度电磁阀的进口；
出口接到放气活门的控制口；
步骤二：在三通道高温高压气动双裕度电磁阀断电时，机械动作部分的弹簧通过弹力推动机械动作部分的阀杆、顶杆和电磁阀组件的衔铁向上运动，阀杆通过锥形头密封第一腔体结构B1和/或第二腔体结构B2和/或第三腔体结构B3一端、将进口和出口关闭，此时阀杆的锥形头远离第一腔体结构B1和/或第二腔体结构B2和/或第三腔体结构B3的另一端、出口与排大气口相通，将放气活门控制腔的气体排掉，放气活门打开；
在三通道高温高压气动双裕度电磁阀通电时，电磁阀组件的线圈组件产生电磁力吸合衔铁向下运动，带动顶杆、阀杆克服弹簧的弹力一起向下运动，顶杆的锥形头密封第一腔体结构B1和/或第二腔体结构B2和/或第三腔体结构B3的另一端、使出口与排大气口关闭，此时阀杆的锥形头远离第一腔体结构B1和/或第二腔体结构B2和/或第三腔体结构B3的一端、进口与出口相通，发动机压气机的引气进入放气活门的控制腔(即腔体系统)，放气活门关闭。
本发明具有如下优点：
(1)本发明用于同时控制航空发动机三个放气活门的电磁阀，减少电磁阀数量、减小占用空间及重量，耐高温、耐高压，可靠性高；解决了现有发动机上放气活门的电磁阀过多，占用发动机上较大的空间，增加发动机的重量，可靠性差等问题；
(2)本发明所述电磁阀高度集成化(本发明将三个独立电磁阀高度集成化为一个电磁阀，一个进口，三个出口)，通过一个电磁阀可以控制三个放气活门的打开和关闭，减少了引气管路的数量，结构紧凑，减轻重量，减少电磁阀的数量及占用空间，且节省成本(现有技术电磁阀的成本约为2万元/个，现有航空发动机的成本约为7000万元/台，单通道电磁阀重量约1.5kg、体积约为50mm×50mm×90mm、适用温度不大于250℃，压力小于或等于1MPa；本申请电磁阀的成本约为20万元/个，重量不大于3.5kg，体积约为171mm×91mm×167.5mm)；
(3)本发明所述电磁阀采取石棉垫和隔热薄膜，对耐高温差的线圈组件与高温引气的接触部件进行隔热处理，线圈组件设计在远离高温引气的部位，使整个电磁阀的耐高温性能提高，本发明电磁阀引气最高温度可到600℃、最大引气绝压3.1MPa(现有常用的电磁阀的引气最高温度为250℃，压力不大于1.0MPa)；
(4)本发明所述电磁阀的每组线圈组件均为双裕度设计(即每个通道的电磁阀均为双裕度控制，且每个通道的电磁阀都独立控制，互不干涉)，确保在一个不工作时、另一个可以继续正常工作，提高电磁阀的可靠性；
(5)相较于常用的橡胶O型圈密封，本发明所述电磁阀内高温引气的密封均采用金属密封环过盈密封，实现本发明所述电磁阀的耐压和耐高温功能。
附图说明
图1为现有电磁阀的工作流程图。
图2为本发明所述电磁阀的工作流程图。
图3为本发明所述的三通道高温高压气动双裕度电磁阀断电时的工作原理图。
图4为本发明所述电磁阀的热仿真分析图。
图5为本发明所述电磁阀壳体与阀座之间设置U型密封环的局部结构示意图。
图6为本发明中的线圈组件的局部结构示意图。
图7为本发明中的线圈组件温度场分布图。
图8为本发明中所述的三通道高温高压气动双裕度电磁阀在高温高压下的测试数据表。
图9为本发明所述的三通道高温高压气动双裕度电磁阀通电时的工作原理图。
图10为本发明立体结构示意图。
上述图3、图9中，D表示直流电源；图3、图9中的箭头表示引气流向。
上述图5中，F表示阀芯，阀芯F包括衔铁、顶杆和阀杆。
图6中，G表示铁芯组件；H表示端盖。
图10中，S1表示电连接器Ⅰ；S2表示电连接器Ⅱ。
图中1-壳体，2-电磁阀组件,2.1-电磁阀子组件，2.11-线圈骨架，2.12-线圈组件，2.13-衔铁，2.14-电磁阀组件外壳，3-进口，4-出口，4.1-第一出口，4.2-第二出口，4.3-第三出口，5-排大气口,5.1-第一排大气口，5.2-第二排大气口，5.3-第三排大气口，6-隔热层，6.1-隔热薄膜，6.2-石棉垫，7-阀座，8-U型密封环，9-机械动作部分，9.1-机械动作子部分，9.11-弹簧，9.12-阀杆，9.13-顶杆，10-腔体系统，10.1-第一腔体组，10.11-第一腔体结构A1，10.12-第一腔体结构B1，10.13-第一腔体结构C1，10.2-第二腔体组，10.21-第二腔体结构A2，10.22-第二腔体结构B2，10.23-第二腔体结构C2，10.3-第三腔体组，10.31-第三腔体结构A3，10.32-第三腔体结构B3，10.33-第三腔体结构C3，10.4-进口腔。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。
参阅附图可知：三通道高温高压气动双裕度电磁阀，包括壳体1、电磁阀组件2、进口3、出口4、排大气口5和机械动作部分9；
电磁阀组件2、进口3、出口4、排大气口5和机械动作部分9均安装在壳体1内；其中，进口3有一个，出口4有三个，排大气口5有三个；
出口4包括第一出口4.1、第二出口4.2和第三出口4.3；
排大气口5包括第一排大气口5.1、第二排大气口5.2和第三排大气口5.3；
腔体系统10设置在壳体1内；机械动作部分9位于腔体系统10内；电磁阀组件2与机械动作部分9连接；
腔体系统10包括第一腔体组10.1、第二腔体组10.2、第三腔体组10.3和进口腔10.4；
第一腔体组10.1包括第一腔体结构A110.11、第一腔体结构B110.12和第一腔体结构C110.13；第一腔体结构A110.11、第一腔体结构B110.12和第一腔体结构C110.13依次连通；第一出口4.1与第一腔体结构B110.12连通；第一排大气口5.1与第一腔体结构C110.13连通；
第二腔体组10.2包括第二腔体结构A210.21、第二腔体结构B210.22和第二腔体结构C210.23；第二腔体结构A210.21、第二腔体结构B210.22和第二腔体结构C210.23依次连通；第二出口4.2与第二腔体结构B210.22连通；第二排大气口5.2与第二腔体结构C210.23连通；
第三腔体组10.3包括第三腔体结构A310.31、第三腔体结构B310.32和第三腔体结构C310.33；第三腔体结构A310.31、第三腔体结构B310.32和第三腔体结构C310.33依次连通；第三出口4.3与第三腔体结构B310.32连通；第三排大气口5.3与第三腔体结构C310.33连通；
第一腔体结构A110.11、第二腔体结构A210.21、第三腔体结构A310.31通过进口腔10.4并联连接；
进口3与第一腔体结构A110.11或第二腔体结构A210.21或第三腔体结构A310.31连接(如图2、图3、图5、图6、图9、图10所示)；本发明所述电磁阀高度集成化(本发明将三个独立电磁阀高度集成化为一个电磁阀，一个进口，三个出口)，通过一个电磁阀可以控制三个放气活门的打开和关闭，减少了引气管路的数量，结构紧凑，减轻重量，减少电磁阀的数量及占用空间，且节省成本(现有涡扇或涡桨航空发动机上大概有2个放气活门，有2个电磁阀，所有电磁阀的总成本约为30万RMB，所占体积约为161mm×62mm×163mm，总重量约为3kg；本发明中的航空发动机上有3个放气活门，有1个三通道双裕度电磁阀，电磁阀的总成本约为20万元，体积约为171mm×91mm×167.5mm，总重量不大于3.5kg)，满足航空发动机中多个放气活门对电磁阀的数量、体积、重量等的使用需求。
航空发动机的放气活门是用来提高发动机启动性能，增加发动机工作的稳定性，防止发动机在非设计状态时出现喘振。电磁阀控制放气活门的打开或关闭，电磁阀的可靠性直接影响到放气活门的工作状态，从而影响发动机的正常飞行安全。
在一台发动机上有多个放气活门，这就需要同等数量的电磁阀进行控制，若要求每个电磁阀均为双裕度，就需要占用发动机上更多的空间；由于电磁阀的控制引气为高温高压的压气机引气，因此电磁阀的大部分材料为耐高温的高温合金，电磁阀过多也会增加发动机的重量。
进一步地，阀座7位于壳体1内；
阀座7与壳体1之间通过U型密封环8密封(如图5所示)。
进一步地，U型密封环8外部与壳体1进行过盈密封、内部与阀座进行过盈密封(如图5所示)。
进一步地，电磁阀组件2包括三个电磁阀子组件2.1；
机械动作部分9包括三个机械动作子部分9.1；三个机械动作子部分9.1分别设置在第一腔体组10.1、第二腔体组10.2、第三腔体组10.3内；
每个电磁阀子组件2.1对应连接一个机械动作子部分9.1(如图3、图9所示)。
进一步地，电磁阀子组件2.1包括线圈骨架2.11、线圈组件2.12、衔铁2.13、电磁阀组件外壳2.14；
线圈组件2.12位于线圈骨架2.11内；
线圈组件2.12、衔铁2.13和铁芯组件均位于电磁阀组件外壳2.14内(如图3、图6、图9所示)。
进一步地，机械动作子部分9.1包括弹簧9.11、阀杆9.12和顶杆9.13；
衔铁2.13、顶杆9.13、阀杆9.12、弹簧9.11依次连接；
弹簧9.11分别位于第一腔体结构A110.11、第二腔体结构A210.21、第三腔体结构A310.31内；
顶杆9.13分别位于第一腔体结构C110.13、第二腔体结构C210.23、第三腔体结构C310.33内；
阀杆9.12分别位于第一腔体组10.1、第二腔体组10.2、第三腔体组10.3内(当阀杆9.12位于第一腔体组10.1内时，阀杆9.12穿过第一腔体结构B110.12，一端位于第一腔体结构A110.11内与弹簧9.11连接、另一端位于第一腔体结构C110.13内与顶杆9.13连接；
当阀杆9.12位于第二腔体组10.2内时，阀杆9.12穿过第二腔体结构B210.22，一端位于第二腔体结构A210.21内与弹簧9.11连接、另一端位于第二腔体结构C210.23内与顶杆9.13连接；
当阀杆9.12位于第三腔体组10.3内时，阀杆9.12穿过第三腔体结构B310.32，一端位于第三腔体结构A310.31内与弹簧9.11连接、另一端位于第三腔体结构C310.33内与顶杆9.13连接(如图3、图9所示)。
进一步地，隔热层6设置在线圈骨架2.11与阀座7之间；
隔热层6包括隔热薄膜6.1和石棉垫6.2；
隔热薄膜6.1包裹在线圈组件2.12外周；
石棉垫6.2位于线圈骨架2.11与阀座7的连接处(如图3、图6、图9所示)。
进一步地，线圈组件2.12为双裕度结构，即线圈骨架2.11内设置二个线圈组件2.12(如图3、图6、图9所示)。
更进一步地，根据权利要求9所述的三通道高温高压气动双裕度电磁阀，其特征在于：所述的三通道高温高压气动双裕度电磁阀的使用方法，包括如下步骤，
步骤一：发动机压气机的引气连接到三通道高温高压气动双裕度电磁阀的进口3；
出口4接到放气活门的控制口(三通道高温高压气动双裕度电磁阀的三个出口4(第一出口4.1、第二出口4.2和第三出口4.3)分别连接到三个放气活门的控制口)；
步骤二：在三通道高温高压气动双裕度电磁阀断电时，机械动作部分9的弹簧9.11通过弹力推动机械动作部分9的阀杆9.12、顶杆9.13和电磁阀组件2的衔铁2.13向上运动，阀杆9.12通过锥形头密封第一腔体结构B110.12和/或第二腔体结构B210.22和/或第三腔体结构B310.32一端、将进口3和出口4关闭，此时阀杆9.12的锥形头远离第一腔体结构B110.12和/或第二腔体结构B210.22和/或第三腔体结构B310.32的另一端、出口4与排大气口5相通，将放气活门控制腔的气体排掉，放气活门打开(如图3所示)；
在三通道高温高压气动双裕度电磁阀通电时，电磁阀组件2的线圈组件2.12产生电磁力吸合衔铁2.13向下运动，带动顶杆9.13、阀杆9.12克服弹簧9.11的弹力一起向下运动，顶杆9.13的锥形头密封第一腔体结构B110.12和/或第二腔体结构B210.22和/或第三腔体结构B310.32的另一端、使出口4与排大气口5关闭，此时阀杆9.12的锥形头远离第一腔体结构B110.12和/或第二腔体结构B210.22和/或第三腔体结构B310.32的一端、进口3与出口4相通，发动机压气机的引气进入放气活门的控制腔(即腔体系统10)，放气活门关闭(如图9所示)。
本发明中每个通道的电磁阀子组件2.1都独立控制，互不干涉。
本发明将三个独立电磁阀集成化为一个电磁阀，三个独立电磁阀集成化为一个电磁阀需要解决的问题是：①减轻重量；②每个电磁阀不相互干扰；③高温引气的合理气道布局。本发明减轻重量的方式包括：1)将壳体的材料由较重的高温合金改为较轻的耐高温钛合金，在设计上，尽量减少线圈匝数(本发明中每个线圈组件的线圈匝数约为6000匝)，减小线圈的电阻，从而进行减重；2)将所有零组件均在安装在壳体上，壳体结构紧凑，达到最优化，节省空间和体积，减轻重量；3)通过对壳体的静强度仿真分析，在不影响强度的情况下优化壳体的壁厚(本发明中壳体的壁厚约为2.6mm)；通过上述减重方式，本发明的重量小于或等于3.5kg。
本发明使每个电磁阀不相互干扰的方式是：对每个电磁阀的线圈组件采取了密封设计，并进行磁场仿真分析，合理设计每个电磁阀之间的间距(本发明中每个电磁阀子组件之间的间距约为5.5mm)，确保每个电磁阀都相互独立、无相互干扰。
线圈组件里面的漆包线最高耐温为240℃，而引气最高温度可到600℃，因此，必须对高温引气气道进行合理布局。本发明中高温引气气道布局方式为：引气进口和出口以及排大气口都设计在远离线圈组件的地方，并用隔热层隔离，避免高温引气对线圈组件的影响。如图4、图7所示，通过热仿真分析，本发明的高温引气气道布局方式满足要求。
现有常用的单通道电磁阀的工作温度为(-55℃～250℃)，压力不大于1.0MPa。而本申请可以实现在控制气体温度(-55℃～600℃)、压力(最大绝压3.1MPa)下放气活门的打开和关闭。电磁阀在高温高压条件(600℃、最大绝压3.1MPa)下打开和关闭的需要解决的问题是：①阀芯和阀座之间有良好的配合密封性，可靠性高；②确保高温高压条件下的泄漏满足要求。
本发明确保高温、高压(600℃、最大绝压3.1MPa)条件下阀芯和阀座之间有良好的配合密封性，阀芯和阀座均采用耐高温的高温合金材料，并且阀芯通过热处理方式可使硬度达到HRC42～HRC46，具有较高的耐磨性，可靠性高；设计时阀芯采用球形方式与阀座进行密封，阀芯和阀座需要精密的配合尺寸和公差，为保证阀芯和阀座的加工精度，采用五轴加工。
如图5所示，本发明解决确保零泄漏的方式是：采用U型密封环内部与阀座进行密封，外部与壳体进行密封，均为过盈方式密封(如图5所示)，确保零泄漏；U型密封环不是标准件；为保证U型密封环变形后不出现断裂，U型密封环的材料采用高温合金锻件。
本发明所述电磁阀耐压性能通过以下结构实现：电磁阀的引气的气道均在钛合金的壳体内部；用U型密封环过盈方式密封，且电磁阀的打开或关闭通过阀芯和阀座之间上下运动密封实现，且上述与引气接触的零组件材料，均为可承受耐高压的金属材料，从而实现电磁阀的耐压和耐高温功能。
验证试验
对本发明所述三通道高温高压气动双裕度电磁阀的使用性能进行试验验证，试验表明：在控制气体高温、高压下，本发明所述电磁阀能正常工作，满足使用要求；本发明所述电磁阀在高温高压下的测试数据如图8所示(图8中的HDH123电磁阀组件即为本发明所述三通道高温高压气动双裕度电磁阀)。
其它未说明的部分均属于现有技术。

Claims (9)

1.三通道高温高压气动双裕度电磁阀，其特征在于：包括壳体(1)、电磁阀组件(2)、进口(3)、出口(4)、排大气口(5)和机械动作部分(9)；
电磁阀组件(2)、进口(3)、出口(4)、排大气口(5)和机械动作部分(9)均安装在壳体(1)内；
出口(4)包括第一出口(4.1)、第二出口(4.2)和第三出口(4.3)；
排大气口(5)包括第一排大气口(5.1)、第二排大气口(5.2)和第三排大气口(5.3)；
腔体系统(10)设置在壳体(1)内；机械动作部分(9)位于腔体系统(10)内；电磁阀组件(2)与机械动作部分(9)连接；
腔体系统(10)包括第一腔体组(10.1)、第二腔体组(10.2)、第三腔体组(10.3)和进口腔(10.4)；
第一腔体组(10.1)包括第一腔体结构A1(10.11)、第一腔体结构B1(10.12)和第一腔体结构C1(10.13)；第一腔体结构A1(10.11)、第一腔体结构B1(10.12)和第一腔体结构C1(10.13)依次连通；第一出口(4.1)与第一腔体结构B1(10.12)连通；第一排大气口(5.1)与第一腔体结构C1(10.13)连通；
第二腔体组(10.2)包括第二腔体结构A2(10.21)、第二腔体结构B2(10.22)和第二腔体结构C2(10.23)；第二腔体结构A2(10.21)、第二腔体结构B2(10.22)和第二腔体结构C2(10.23)依次连通；第二出口(4.2)与第二腔体结构B2(10.22)连通；第二排大气口(5.2)与第二腔体结构C2(10.23)连通；
第三腔体组(10.3)包括第三腔体结构A3(10.31)、第三腔体结构B3(10.32)和第三腔体结构C3(10.33)；第三腔体结构A3(10.31)、第三腔体结构B3(10.32)和第三腔体结构C3(10.33)依次连通；第三出口(4.3)与第三腔体结构B3(10.32)连通；第三排大气口(5.3)与第三腔体结构C3(10.33)连通；
第一腔体结构A1(10.11)、第二腔体结构A2(10.21)、第三腔体结构A3(10.31)通过进口腔(10.4)并联连接；
进口(3)与第一腔体结构A1(10.11)或第二腔体结构A2(10.21)或第三腔体结构A3(10.31)连接。
2.根据权利要求1所述的三通道高温高压气动双裕度电磁阀，其特征在于：阀座(7)位于壳体(1)内；
阀座(7)与壳体(1)之间通过U型密封环(8)密封。
3.根据权利要求2所述的三通道高温高压气动双裕度电磁阀，其特征在于：U型密封环(8)外部与壳体(1)进行过盈密封、内部与阀座(7)进行过盈密封。
4.根据权利要求3所述的三通道高温高压气动双裕度电磁阀，其特征在于：电磁阀组件(2)包括三个电磁阀子组件(2.1)；
机械动作部分(9)包括三个机械动作子部分(9.1)；三个机械动作子部分(9.1)分别设置在第一腔体组(10.1)、第二腔体组(10.2)、第三腔体组(10.3)内；
每个电磁阀子组件(2.1)对应连接一个机械动作子部分(9.1)。
5.根据权利要求4所述的三通道高温高压气动双裕度电磁阀，其特征在于：电磁阀子组件(2.1)包括线圈骨架(2.11)、线圈组件(2.12)、衔铁(2.13)、电磁阀组件外壳(2.14)；
线圈组件(2.12)位于线圈骨架(2.11)内；
线圈组件(2.12)、衔铁(2.13)和铁芯组件均位于电磁阀组件外壳(2.14)内。
6.根据权利要求5所述的三通道高温高压气动双裕度电磁阀，其特征在于：机械动作子部分(9.1)包括弹簧(9.11)、阀杆(9.12)和顶杆(9.13)；
衔铁(2.13)、顶杆(9.13)、阀杆(9.12)、弹簧(9.11)依次连接；
弹簧(9.11)分别位于第一腔体结构A1(10.11)、第二腔体结构A2(10.21)、第三腔体结构A3(10.31)内；
顶杆(9.13)分别位于第一腔体结构C1(10.13)、第二腔体结构C2(10.23)、第三腔体结构C3(10.33)内；
阀杆(9.12)分别位于第一腔体组(10.1)、第二腔体组(10.2)、第三腔体组(10.3)内。
7.根据权利要求6所述的三通道高温高压气动双裕度电磁阀，其特征在于：隔热层(6)设置在线圈骨架(2.11)与阀座(7)之间；
隔热层(6)包括隔热薄膜(6.1)和石棉垫(6.2)；
隔热薄膜(6.1)包裹在线圈组件(2.12)外周；
石棉垫(6.2)位于线圈骨架(2.11)与阀座(7)的连接处。
8.根据权利要求7所述的三通道高温高压气动双裕度电磁阀，其特征在于：线圈组件(2.12)为双裕度结构。
9.根据权利要求8所述的三通道高温高压气动双裕度电磁阀，其特征在于：所述的三通道高温高压气动双裕度电磁阀的使用方法，包括如下步骤，
步骤一：发动机压气机的引气连接到三通道高温高压气动双裕度电磁阀的进口(3)；
出口(4)接到放气活门的控制口；
步骤二：在三通道高温高压气动双裕度电磁阀断电时，机械动作部分(9)的弹簧(9.11)通过弹力推动机械动作部分(9)的阀杆(9.12)、顶杆(9.13)和电磁阀组件(2)的衔铁(2.13)向上运动，阀杆(9.12)通过锥形头密封第一腔体结构B1(10.12)和/或第二腔体结构B2(10.22)和/或第三腔体结构B3(10.32)一端、将进口(3)和出口(4)关闭，此时阀杆(9.12)的锥形头远离第一腔体结构B1(10.12)和/或第二腔体结构B2(10.22)和/或第三腔体结构B3(10.32)的另一端、出口(4)与排大气口(5)相通，将放气活门控制腔的气体排掉，放气活门打开；
在三通道高温高压气动双裕度电磁阀通电时，电磁阀组件(2)的线圈组件(2.12)产生电磁力吸合衔铁(2.13)向下运动，带动顶杆(9.13)、阀杆(9.12)克服弹簧(9.11)的弹力一起向下运动，顶杆(9.13)的锥形头密封第一腔体结构B1(10.12)和/或第二腔体结构B2(10.22)和/或第三腔体结构B3(10.32)的另一端、使出口(4)与排大气口(5)关闭，此时阀杆(9.12)的锥形头远离第一腔体结构B1(10.12)和/或第二腔体结构B2(10.22)和/或第三腔体结构B3(10.32)的一端、进口(3)与出口(4)相通，发动机压气机的引气进入放气活门的控制腔，放气活门关闭。
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Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2050120U (zh) * 1989-03-31 1989-12-27 张家政 高效节能电磁阀
CN1995789A (zh) * 2006-01-06 2007-07-11 株式会社电装 电磁阀
CN201003522Y (zh) * 2007-01-31 2008-01-09 广东肇庆爱龙威机电有限公司 用于气动系统的组合式电磁阀
CN201301984Y (zh) * 2008-10-20 2009-09-02 刘永春 一种组合型电磁供水阀
CN202182236U (zh) * 2011-06-20 2012-04-04 宁波市佳音机电科技有限公司 蒸汽电磁阀
CN203823107U (zh) * 2014-05-23 2014-09-10 河南航天液压气动技术有限公司 阀芯组件及使用该阀芯组件的电磁阀
CN106286455A (zh) * 2016-10-31 2017-01-04 常州市康士达机电有限公司 散热式电磁换向阀
CN108458151A (zh) * 2018-04-27 2018-08-28 贵州航天林泉电机有限公司 一种自密封式双余度两位三通电磁阀
CN210240650U (zh) * 2019-07-01 2020-04-03 广东顺德蓝导电器科技有限公司 一种电动三通阀
CN211649150U (zh) * 2020-02-11 2020-10-09 宁波晨光威腾自动化机械有限公司 一种新型大三通电磁阀
CN113007422A (zh) * 2021-04-28 2021-06-22 余姚市三力信电磁阀有限公司 一种高温高压零泄漏电磁阀
CN213809133U (zh) * 2020-11-10 2021-07-27 温州瑞立科密汽车电子有限公司 一种新型可靠封塑电磁阀线圈
CN214743682U (zh) * 2021-06-07 2021-11-16 河北永磁电子科技有限公司 一种刀闸式高温高压零泄漏电磁阀

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2050120U (zh) * 1989-03-31 1989-12-27 张家政 高效节能电磁阀
CN1995789A (zh) * 2006-01-06 2007-07-11 株式会社电装 电磁阀
CN201003522Y (zh) * 2007-01-31 2008-01-09 广东肇庆爱龙威机电有限公司 用于气动系统的组合式电磁阀
CN201301984Y (zh) * 2008-10-20 2009-09-02 刘永春 一种组合型电磁供水阀
CN202182236U (zh) * 2011-06-20 2012-04-04 宁波市佳音机电科技有限公司 蒸汽电磁阀
CN203823107U (zh) * 2014-05-23 2014-09-10 河南航天液压气动技术有限公司 阀芯组件及使用该阀芯组件的电磁阀
CN106286455A (zh) * 2016-10-31 2017-01-04 常州市康士达机电有限公司 散热式电磁换向阀
CN108458151A (zh) * 2018-04-27 2018-08-28 贵州航天林泉电机有限公司 一种自密封式双余度两位三通电磁阀
CN210240650U (zh) * 2019-07-01 2020-04-03 广东顺德蓝导电器科技有限公司 一种电动三通阀
CN211649150U (zh) * 2020-02-11 2020-10-09 宁波晨光威腾自动化机械有限公司 一种新型大三通电磁阀
CN213809133U (zh) * 2020-11-10 2021-07-27 温州瑞立科密汽车电子有限公司 一种新型可靠封塑电磁阀线圈
CN113007422A (zh) * 2021-04-28 2021-06-22 余姚市三力信电磁阀有限公司 一种高温高压零泄漏电磁阀
CN214743682U (zh) * 2021-06-07 2021-11-16 河北永磁电子科技有限公司 一种刀闸式高温高压零泄漏电磁阀

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