CN115199763A - 一种带手操和信号反馈功能的船用高压气动电磁阀 - Google Patents

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蒋国华
闫念华
杨聪
陈祖瑞
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Abstract

本发明涉及一种带手操和信号反馈功能的船用高压气动电磁阀，包括主阀、先导阀、电磁铁组件、手操机构及信号发送器；先导阀位于主阀的上方，先导阀和主阀之间通过节流孔连通；电磁铁组件与手操机构和导阀连接；主阀中的上阀体中设有主阀芯，主阀芯中通过连接件连接有信号杆，信号杆的下端插接于下阀体的内部，通过信号杆与主阀芯固连，能够取得真实的主阀位置信号；手操机构设置在先导阀上使先导阀芯运动，手动打开先导阀，进而使电磁阀打开，实现应急手操功能。信号杆随主阀芯一起运动，运动过程中触动行程开关，产生主阀开关的真实位置信号，经信号发送器输出至用户或上级系统。

Description

一种带手操和信号反馈功能的船用高压气动电磁阀
技术领域
本发明涉及一种电磁阀技术领域，具体涉及一种带手操和信号反馈功能的船用高压气动电磁阀。
背景技术
目前船舶压缩空气系统中使用的大通径高压电磁阀产品种类较为单一，存在结构尺寸大、可靠性不高等不足，其他工业领域的产品极少有既能适应船用环境条件、又具有大通径、极高使用压力、高可靠性、可手动开关、可反馈位置信号的可替代产品。
压缩空气系统的工作压力高达几百公斤，电磁阀响应速度快，可实现自动化控制，是高压气体介质流通与截断控制的理想解决方案。电磁阀的开关由电磁铁产生的电磁力驱动，受限于电磁铁的输出能力，适用于高压工况尤其是大通径的电磁阀均采用先导型式。大通径高压电磁阀需要解决的主要问题是高压密封的有效性与开关运行的平稳性，以保证整阀的可靠性。
传统的先导式电磁阀主密封副的密封力随着通径的增大而增大，若采用软密封，巨大的密封力对密封材料的强度提出了极为苛刻的要求，且反复启闭造成的冲击极易使一般的软密封材料失效。若采用硬密封结构，大幅提高了对加工和装配精度的要求，且一旦密封面留有杂质或存在轻微损坏，难以靠自身的补偿变形来保证密封效果。
现有高压气动电磁阀无法同时满足大通径、极高压力、高可靠性、可手动开关、可反馈位置信号等要求，如中国专利CN105697847A公开的超高压电磁阀为一种先导式电磁阀，主阀芯倒装在下侧，但提出的平面、锥面(锥台面)、球冠面或其他任意形状主密封副结构对于超高压工况不具针对性，且若为硬密封，对加工、配合精度的要求都极高，无手动操作功能和位置信号反馈功能；中国专利CN111442099A公开的一种大口径先导式高压常开电磁阀，由电磁力克服弹簧力并提供密封比压使先导阀关闭，无法解决高使用压力与电磁驱动力之间的矛盾，适用压力达不到非常高的程度，该电磁阀亦无手动操作功能和位置信号反馈功能；中国专利CN104896170A公开的一种高压电磁阀技术方案，提出了高压电磁阀的结构型式与工作原理，但若要满足超高压力工况的使用要求，仍需对具体结构进行深入研究，且该技术方案中无手动操作和位置反馈功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带手操和信号反馈功能的船用高压气动电磁阀，具有手动开关功能、可真实反馈电磁阀开关位置信号、可靠性高、结构紧凑、以解决上述背景技术中提出现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种带手操和信号反馈功能的船用高压气动电磁阀，包括主阀、先导阀、电磁铁组件、手操机构及信号发送器；所述主阀上设有进出口，所述先导阀位于所述主阀的上方，且所述先导阀和所述主阀之间通过节流孔连通；所述电磁铁组件与所述手操机构和所述先导阀连接；所述主阀包括：下阀体以及连接在所述下阀体顶部上阀体；其中，所述上阀体中设有主阀芯，所述主阀芯中通过连接件连接有信号杆，所述信号杆的下端插接于所述下阀体的内部，通过信号杆与主阀芯固连，能够取得真实的主阀位置信号；所述手操机构设置在先导阀上使先导阀芯运动，手动打开先导阀，进而使电磁阀打开，实现应急手操功能。
进一步，所述下阀体和所述上阀体之间设有密封圈一；所述主阀芯的底部设有套在所述信号杆外部的锁紧螺母一，所述锁紧螺母一的顶部设有压紧螺栓和主阀密封圈。
进一步，所述连接件包括：连接在所述信号杆上端的螺母和弹簧垫圈以及位于所述弹簧垫圈顶部的主阀弹簧；所述信号杆的下端与所述下阀体之间设有O 形圈一和挡圈一，所述主阀芯与所述上阀体之间设有密封圈三。
进一步，所述先导阀包括：连接在所述上阀体上方的先导阀盘，所述先导阀盘的顶部连接有先导阀芯，所述先导阀芯的内部连接有先导阀杆，所述先导阀杆的顶部设有先导阀弹簧；所述先导阀杆的下端设有先导阀密封圈。
进一步，所述电磁铁组件包括：位于所述先导阀顶部的隔磁管以及位于所述隔磁管中的衔铁和衔铁弹簧，所述衔铁弹簧位于所述衔铁的顶部，且所述隔磁管的外部套接有电磁线圈，所述电磁线圈上连接有接线盒。
进一步，所述隔磁管的顶部连接有螺帽，所述螺帽与所述隔磁管之间设有O 形圈二；所述电磁线圈的底部设有O形圈三，所述隔磁管的底部设有密封圈二。
进一步，所述手操机构包括：插接在所述上阀体内部的手动轴以及连接在所述上阀体顶部的锁紧螺母二，所述锁紧螺母二的内部连接有定位销，所述定位销的外部套接有定位销弹簧；且所述手动轴的表面开设有与所述定位销相匹配的定位槽，所述手动轴的端部安装有限位螺环。
进一步，所述手动轴的外部设有O形圈四和挡圈二。
进一步，所述信号发送器包括：连接在所述下阀体底部的盒体，所述盒体上安装有盒盖以及位于所述盒盖上的支架，所述盒盖和所述盒体之间设有弹簧垫圈，并通过连接螺钉进行固定，且所述盒盖和所述盒体之间设有O形圈五。
进一步，所述盒盖上安装有电连接器，所述支架上安装有行程开关，所述行程开关位于所述信号杆的下端，所述电连接器与所述行程开关电性连接。
本发明提出的一种带手操和信号反馈功能的船用高压气动电磁阀，与现有技术相比，具有以下有益效果：
1、本发明中通过信号杆与主阀芯固连，能够取得真实的主阀位置信号，且设置于出口端，亦即电磁阀的低压端，降低了信号杆伸出所要实现的密封的难度；同时，高压气动电磁阀耐极高压、大通径、高可靠、可手操、可反馈位置信号，其中压力可达30～40MPa，通径可达φ32；
2、本发明中主要由主阀、先导阀、电磁铁组件、手操机构、信号发送器等部件构成，高压电磁阀得电后，电磁铁驱动先导阀芯运动，打开先导阀，使控制腔气体排至电磁阀出口，控制腔压力降低，主阀芯在流通介质作用力下打开；电磁阀失电后，先导阀芯在复位弹簧和介质不平衡力共同作用下关闭，控制腔压力升高，主阀芯在流通介质作用力下关闭，并由介质不平衡力提供密封比压实现高压密封；紧急情况下，手操机构设置在先导阀上的机构使先导阀芯运动，手动打开先导阀，进而使电磁阀打开，实现应急手操功能；信号杆随主阀芯一起运动，运动过程中触动行程开关，产生主阀开关的真实位置信号，经信号发送器输出至用户或上级系统；可真实反馈电磁阀开关位置信号、可靠性高、结构紧凑、适用于高压场合的先导式电磁阀。
附图说明
图1为本发明的带手操和信号反馈功能的船用高压气动电磁阀的结构示意图；
图2为本发明的带手操和信号反馈功能的船用高压气动电磁阀的剖面结构示意图；
图3为本发明的主阀结构示意图；
图中：1、连接螺钉；2、弹簧垫圈；3、O形圈五；4、盒体；5、下阀体； 6、O形圈一；7、挡圈一；8、信号杆；9、锁紧螺母一；10、压紧螺栓；11、主阀密封圈；12、密封圈一；13、上阀体；14、主阀芯；15、限位螺环；16、手动轴；17、O形圈四；18、挡圈二；19、锁紧螺母二；20、定位销弹簧；21、定位销；22、密封圈二；23、O形圈三；24、衔铁；25、衔铁弹簧；26、电磁线圈； 27、O形圈二；28、螺帽；29、接线盒；30、先导阀弹簧；31、先导阀杆；32、先导阀芯；33、先导阀盘；34、先导阀密封圈；35、主阀弹簧；36、螺母；37、弹簧垫圈；38、密封圈三；39、行程开关；40、支架；41、电连接器；42、隔磁管；43、主阀；44、先导阀；45、电磁铁组件；46、手操机构；47、信号发送器；48、节流孔；49、盒盖。
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。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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。
如图1至图3所示，本发明提供的一种带手操和信号反馈功能的船用高压气动电磁阀， 包括主阀43、先导阀44、电磁铁组件45、手操机构46及信号发送器47。主阀43上设有进出口，用于介质流动。先导阀44位于主阀43的上方，且先导阀44和主阀43之间通过节流 孔48连通；电磁铁组件45与先导阀44磁性连接，手操机构46与先导阀44相接触。
具体的，主阀43包括：下阀体5以及连接在下阀体5顶部上阀体13；其中，上阀体13中设有主阀芯14，主阀芯14中通过连接件连接有信号杆8，信号杆8 的下端插接于下阀体5的内部；下阀体5和上阀体13之间设有密封圈一12；主阀芯14的底部设有套在信号杆8外部的锁紧螺母一9，锁紧螺母一9的顶部设有压紧螺栓10和主阀密封圈11。
高压空气电磁阀的起始位置处于关闭状态。此时，电磁阀进口接通高压空气介质，介质通过主阀芯14与上阀体13上的节流孔48进入主阀芯的上腔与先导阀44内腔，主阀芯14与先导阀芯32的下端与电磁阀出口低压介质接触，因此，主阀芯14与先导阀芯32的上下表面之间存在压差，此压差产生的力将主密封垫和先导阀密封垫压向阀座，帮助密封。
连接件包括：连接在信号杆8上端的螺母36和弹簧垫圈37以及位于所述弹簧垫圈37顶部的主阀弹簧35；信号杆8的下端与下阀体5之间设有O形圈一 6和挡圈一7，所述主阀芯14与上阀体13之间设有密封圈三38。
先导阀44包括：连接在上阀体13上方的先导阀盘33，先导阀盘33的顶部连接有先导阀芯32，先导阀芯32的内部连接有先导阀杆31，先导阀杆31的顶部设有先导阀弹簧30；先导阀杆31的下端设有先导阀密封圈34。
电磁铁组件45包括：位于所述先导阀顶部的隔磁管42以及位于所述隔磁管42中的衔铁24和衔铁弹簧25，衔铁弹簧25位于所述衔铁24的顶部，且所述隔磁管42的外部套接有电磁线圈26，电磁线圈26上连接有接线盒29。隔磁管42的顶部连接有螺帽28，螺帽28与隔磁管42之间设有O形圈二27；电磁线圈26的底部设有O形圈三23，隔磁管42的底部设有密封圈二22。
手操机构46包括：插接在所述上阀体13内部的手动轴16以及连接在上阀体13顶部的锁紧螺母二19，锁紧螺母二19的内部连接有定位销21，定位销21 的外部套接有定位销弹簧20；且手动轴16的表面开设有与定位销21相匹配的定位槽，手动轴16的端部安装有限位螺环15。手动轴16的外部设有O形圈四 17和挡圈二18。
先导阀在电磁驱动或手动操作打开后，主阀芯14上腔及先导阀内腔的高压介质通过先导阀口流向出口，此两腔内压力降低。
如果将主阀芯14压向阀座的方向设为正，主阀芯14上介质作用力的合力逐渐减小并转为负值，其将克服阀芯重力、弹簧力及阀芯与阀体间的阻尼使阀芯向上运动，电磁阀打开，管路导通，进口高压空气通过主阀口快速流向出口。
如要关闭电磁阀，通过电磁驱动或手动操作关闭先导阀44，主阀芯14上腔及先导阀44内腔的压力升高，主阀芯14上介质作用力的合力重新转为正值，电磁阀回到关闭状态。
信号发送器47包括：连接在下阀体5底部的盒体4上安装有盒盖49，以及位于所述盒盖49上的支架40；盒盖49和所述盒体4之间设有弹簧垫圈2，并通过连接螺钉1进行固定，且盒盖49和所述盒体4之间设有O形圈五3。
盒盖49上安装有电连接器41，支架40上安装有行程开关39，行程开关39 位于信号杆8的下端；电连接器41与行程开关39电性连接。
具体的，高压电磁阀得电后，电磁铁组件45驱动先导阀芯运动，打开先导阀44，使控制腔气体排至电磁阀出口，控制腔压力降低，主阀芯14在流通介质作用力下打开；
电磁阀失电后，先导阀芯32在先导阀弹簧30和介质不平衡力共同作用下关闭，控制腔压力升高，主阀芯14在流通介质作用力下关闭，并由介质不平衡力提供密封比压实现高压密封。
紧急情况下，需先将定位销21拉起后才能转动手动轴，进而打开先导阀；手操结束后恢复关闭状态，需确保弹簧销插入手动轴的孔，起到锁定的作用。
手操机构46设置在先导阀44上的机构使先导阀芯32运动，手动打开先导阀44，进而使电磁阀打开，实现应急手操功能；信号杆8随主阀芯14一起运动，运动过程中触动行程开关39，产生主阀开关的真实位置信号，经信号发送器47 输出至用户或上级系统；可真实反馈电磁阀开关位置信号、可靠性高、结构紧凑、适用于高压场合的先导式电磁阀。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带手操和信号反馈功能的船用高压气动电磁阀，其特征在于：包括主阀(43)、先导阀(44)、电磁铁组件(45)、手操机构(46)及信号发送器(47)；所述主阀(43)上设有进出口，所述先导阀(44)位于所述主阀(43)的上方，且先导阀(44)和所述主阀(43)之间通过节流孔(48)连通；所述电磁铁组件(45)连接所述手操机构(46)和所述先导阀(44)；所述主阀(43)包括：下阀体(5)以及连接在所述下阀体(5)顶部上阀体(13)；其中，所述上阀体(13)中设有主阀芯(14)，所述主阀芯(14)中通过连接件连接信号杆(8)，所述信号杆(8)的下端插接于所述下阀体(5)的内部；通过信号杆(8)与主阀芯(14)固连，能够取得真实的主阀位置信号；所述手操机构(46)设置在先导阀(44)上使先导阀芯运动，手动打开先导阀(44)，进而使电磁阀打开，实现应急手操功能。
2.根据权利要求1所述的带手操和信号反馈功能的船用高压气动电磁阀，其特征在于：所述下阀体(5)和所述上阀体(13)之间设有密封圈一(12)；所述主阀芯(14)的底部设有套在所述信号杆(8)外部的锁紧螺母一(9)，所述锁紧螺母一(9)的顶部设有压紧螺栓(10)和主阀密封圈(11)。
3.根据权利要求1所述的带手操和信号反馈功能的船用高压气动电磁阀，其特征在于：所述连接件包括：连接在所述信号杆(8)上端的螺母(36)和弹簧垫圈(37)以及位于所述弹簧垫圈(37)顶部的主阀弹簧(35)；所述信号杆(8)的下端与所述下阀体(5)之间设有O形圈一(6)和挡圈一(7)，所述主阀芯(14)与所述上阀体(13)之间设有密封圈三(38)。
4.根据权利要求1所述的带手操和信号反馈功能的船用高压气动电磁阀，其特征在于：所述先导阀(44)包括：连接在所述上阀体(13)上方的先导阀盘(33)，所述先导阀盘(33)的顶部连接有先导阀芯(32)，所述先导阀芯(32)的内部连接有先导阀杆(31)，所述先导阀杆(31)的顶部设有先导阀弹簧(30)；所述先导阀杆(31)的下端设有先导阀密封圈(34)。
5.根据权利要求1所述的带手操和信号反馈功能的船用高压气动电磁阀，其特征在于：所述电磁铁组件(45)包括：位于所述先导阀顶部的隔磁管(42)以及位于所述隔磁管(42)中的衔铁(24)和衔铁弹簧(25)，所述衔铁弹簧(25)位于所述衔铁(24)的顶部，且所述隔磁管(42)的外部套接有电磁线圈(26)，所述电磁线圈(26)上连接有接线盒(29)。
6.根据权利要求5所述的带手操和信号反馈功能的船用高压气动电磁阀，其特征在于：所述隔磁管(42)的顶部连接有螺帽(28)，所述螺帽(28)与所述隔磁管(42)之间设有O形圈二(27)；所述电磁线圈(26)的底部设有O形圈三(23)，所述隔磁管(42)的底部设有密封圈二(22)。
7.根据权利要求1所述的带手操和信号反馈功能的船用高压气动电磁阀，其特征在于：所述手操机构(46)包括：插接在所述上阀体(13)内部的手动轴(16)以及连接在所述上阀体(13)顶部的锁紧螺母二(19)，所述锁紧螺母二(19)的内部连接有定位销(21)，所述定位销(21)的外部套接有定位销弹簧(20)；且所述手动轴(16)的表面开设有与所述定位销(21)相匹配的定位槽，所述手动轴(16)的端部安装有限位螺环(15)。
8.根据权利要求7所述的带手操和信号反馈功能的船用高压气动电磁阀，其特征在于：所述手动轴(16)的外部设有O形圈四(17)和挡圈二(18)。
9.根据权利要求1所述的带手操和信号反馈功能的船用高压气动电磁阀，其特征在于：所述信号发送器(47)包括：连接在所述下阀体(5)底部的盒体(4)，所述盒体(4)上安装有盒盖(49)，所述盒盖(49)和所述盒体(4)之间设有弹簧垫圈(2)，并通过连接螺钉(1)进行固定，且所述盒盖(49)和所述盒体(4)之间设有O形圈五(3)。
10.根据权利要求9所述的带手操和信号反馈功能的船用高压气动电磁阀，其特征在于：所述盒盖(49)上安装有支架(40)，所述支架(40)上安装有行程开关(39)，所述行程开关(39)位于所述信号杆(8)的下端，所述行程开关(39)与所述电连接器(41)电性连接。
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