CN204300471U - 一种电磁锁闭减压阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电磁锁闭减压阀，包括壳体、阀芯、阀座、锁闭环、电磁生成机构；壳体壁内设有将壳体内外壁面连通的高压气体流道和降压气体流道；高压气体流道和降压气体流道在壳体内部通过阀座孔道连通；阀座穿插在阀座孔道内；阀座内部设有轴向通透的通孔，阀芯下端穿过阀座内的通孔，并与通孔留有环形间隙；锁闭环为金属结构，其设置在壳体内阀芯外，与壳体之间滑动配合并彼此密封；锁闭环上段与阀芯之间滑动配合并彼此密封，锁闭环下段内壁与阀芯外壁留有间隙；电磁生成机构设置在壳体外侧，其通电后在壳体和锁闭环轴向重合区域产生磁通量。本实用新型只需满足调节性能要求而无需顾及锁闭密封，降低了设计风险，提高了阀门的可靠性。

Description

一种电磁锁闭减压阀

技术领域

本发明涉及航天飞行器动力系统技术领域，具体涉及一种电磁锁闭减压阀。

背景技术

高超声速飞行器一般具有多次点火起动的液体推进系统，需要增压输送系统与发动机协同完成推进任务。增压输送系统的主要功能是：连续无夹气地为发动机系统输送推进剂，并保证在一定的推进剂流量范围和飞行过载/姿态/高度等条件下，发动机系统的推进剂入口压力均满足压力需求。增压输送系统主要由气瓶、电爆阀、减压阀、保险阀、贮箱以及管路等组成。其中减压阀是系统中重要单机，其功能是将从气瓶流出的高压气体进行减压，使出口气体压力稳定在贮箱气枕要求的压力范围内。在零流量的工况下，须保证减压阀本身及下游管路元件、贮箱不发生超压情况。减压阀能否正常工作，关系到增压输送系统乃至整个动力系统能否完成任务，从而影响全弹飞行试验的成败。

为保证零流量工况下不超压，通常的设计方案有两种：一种是增加常值耗气元件，保持减压阀出口压力稳定；另一种是依靠阀门内部运动件的力平衡关系自行锁闭，避免下游超压。方案一属于人为制造附加流量，虽然不会超压，但会导致额外的气体损耗，从而增加气瓶携带的气体总量，在对重量体积要求严苛的飞行器上劣势明显；方案二可以解决方案一的问题，但运动件与流体之间相互作用达到力平衡并形成密封，需要运动件、阀口密封副、弹性元件、敏感元件等关键元件以及动密封的精巧设计，既要保证零流量工况下的锁闭性能，又要保证有流量工况下的调节精度，兼顾静态特性和动态特性，因此增大了设计风险，降低了阀门的可靠性。基于以上考虑，认为有必要设计一种可靠性更高的减压阀。

发明内容

本发明的要解决的技术问题是提供一种零流量工况下能够锁闭、密封可靠，同时不影响调节性能的电磁锁闭减压阀。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为，一种电磁锁闭减压阀，包括壳体、阀芯、阀座、锁闭环、电磁生成机构；

所述壳体为中空金属壳体，其壳体壁内设有将壳体内外壁面连通的高压气体流道和降压气体流道；所述高压气体流道和降压气体流道在所述壳体内部通过阀座孔道连通；所述阀座穿插在所述阀座孔道内，并沿所述阀座孔道轴线且指向降压气体流道的方向轴向限位；

所述阀座内部设有轴向通透的通孔，所述阀芯下端穿过所述阀座内的通孔，并与所述通孔留有环形间隙；所述阀芯也沿所述阀座孔道轴线且指向降压气体流道的方向轴向限位；

所述锁闭环为金属结构，其设置在所述壳体内阀芯外，与所述壳体之间滑动配合并彼此密封；所述锁闭环上段与所述阀芯之间滑动配合并彼此密封，所述锁闭环下段内壁与所述阀芯外壁留有间隙；

所述电磁生成机构设置在所述壳体外侧，其通电后在所述壳体和锁闭环轴向重合区域产生磁通量。

还包括设置在所述壳体内部的锁闭环复位弹簧；所述锁闭环下段外侧设有自上而下外径减小的阶梯轴结构，所述阶梯轴结构衔接处平面为突肩部分；所述锁闭环复位弹簧一端顶紧所述壳体内壁面，另一端顶紧所述锁闭环上的突肩部分。

所述电磁生成机构包括电磁铁上端盖、电磁铁壳体、线圈、电磁铁下端盖、端帽；

所述端帽套在所述壳体上端外，其内壁与所述壳体外壁彼此密封；所述线圈绕所述端帽外侧缠绕；所述电磁铁壳体套在所述线圈外侧，所述电磁铁上端盖覆盖在所述电磁铁壳体上端并彼此封闭连接；所述电磁铁下端盖覆盖所述电磁铁壳体和所述端帽的下端并与所述电磁铁壳体和所述端帽的下端封闭连接。

还包括上端复位机构，其包括复位弹簧，副弹簧座，压板；

所述压板和副弹簧座套在所述阀芯上端，压板与阀芯之间留有间隙；所述阀芯上端与所述副弹簧座连接；

所述复位弹簧设置在所述端帽和所述副弹簧座之间，其上端顶紧所述端帽内部上端面，下端顶紧所述副弹簧座上表面。

所述复位弹簧内圈与所述阀芯上端外壁留有间隙；所述复位弹簧外圈与所述端帽内壁留有间隙；所述副弹簧座与所述端帽之间滑动配合；所述压板由所述端帽压紧在所述锁闭环上表面上；所述压板与所述壳体之间滑动配合。

还包括下端调节机构，其包括调节弹簧，调节端盖，支座，膜片，限制盘，螺母，主弹簧座，弹簧套筒；

所述调节弹簧设置在所述主弹簧座和所述调节端盖之间，上端顶紧所述主弹簧座下表面，下端顶紧所述调节端盖上表面；所述弹簧套筒下端与所述调节端盖连接；所述支座设置在所述阀芯与所述主弹簧座之间，轴向压紧，其为平板与圆柱一体式连接结构；

所述膜片套在所述支座下端圆柱部分上，其包括自上而下分层连接的柔性部分和硬芯部分；所述膜片上表面顶紧所述壳体内部的下端一平面，其下表面被所述限制盘的上端面压紧；

所述支座下端的圆柱部分与所述螺母连接，所述螺母压紧在所述膜片硬芯部分下表面上。

所述调节弹簧内圈与所述主弹簧座外壁留有间隙；所述调节弹簧外圈与所述弹簧套筒内壁留有间隙；所述限制盘的下端一平面被所述弹簧套筒的上端面压紧；所述支座的圆柱部分与所述膜片之间留有间隙；所述限制盘外侧设有自上而下外径减小的两级阶梯轴结构，所述阶梯轴结构衔接处平面为突肩部分；所述限制盘最大外径外周表面与所述壳体内表面滑动配合；所述限制盘外侧自上而下第一级突肩处外周表面与所述弹簧套筒内表面滑动配合；所述限制盘内侧设有自上而下外径减小的两级阶梯轴结构，所述阶梯轴结构衔接处平面为突肩部分；所述膜片柔性部分外表面与所述限制盘最大内径内周表面滑动配合；所述膜片硬芯部分外表面与所述限制盘内侧自上而下第一级突肩处内周表面留有间隙；所述主弹簧座最大外径外周表面与所述弹簧套筒内周表面留有间隙。

本发明的有益效果：

在零流量工况下，通过给电磁铁通电，使锁闭环与壳体之间产生电磁吸力以实现锁闭密封，而其他关键元件只需满足调节性能要求而无需顾及锁闭密封，降低了设计风险，提高了阀门的可靠性。

附图说明

图1为本发明电磁锁闭减压阀剖面示意图；

图2为本发明电磁锁闭减压阀在有流量工况时的局部剖面示意图；

图3为本发明电磁锁闭减压阀在零流量工况时的局部剖面示意图。

图中：1-电磁铁上端盖，2-电磁铁壳体，3-线圈，4-电磁铁下端盖，5-壳体，6-限制盘，7-调节弹簧，8-调节端盖，9-主复位弹簧，10-副弹簧座，11-压板，12-端帽，13-锁闭环，14-插头，15-锁闭环复位弹簧，16-阀芯，17-阀座，18-支座，19-膜片，20-螺母，21-主弹簧座，22-弹簧套筒，23-气体入口，24-气体出口。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步描述。

本发明的一种电磁锁闭减压阀，包括壳体5、阀芯16、阀座17、锁闭环13、电磁生成机构；

所述壳体5为中空金属壳体，其上下两端均为开口结构；

其壳体壁内设有将壳体内外壁面连通的高压气体流道和降压气体流道；所述高压气体流道和降压气体流道在所述壳体5内部通过阀座孔道连通；所述阀座17穿插在所述阀座孔道内，并沿所述阀座孔道轴线且指向降压气体流道的方向轴向限位；

所述阀座17内部设有轴向通透的通孔，所述阀芯16下端穿过所述阀座17内的通孔，并与所述通孔留有环形间隙；所述阀芯16也沿所述阀座孔道轴线且指向降压气体流道的方向轴向限位；

所述锁闭环13为金属结构，其设置在所述壳体5内阀芯16外，与所述壳体5之间滑动配合并彼此密封；所述锁闭环13上段与所述阀芯16之间滑动配合并彼此密封，所述锁闭环13下段内壁与所述阀芯16外壁留有间隙；

所述锁闭环13下段外侧设有自上而下外径减小的阶梯轴结构，所述阶梯轴结构衔接处平面为突肩部分；

还包括设置在所述壳体5内部的锁闭环复位弹簧15，其一端顶紧所述壳体5内壁面，另一端顶紧所述锁闭环13上的突肩部分；所述复位弹簧15、所述阀芯16、所述锁闭环13和阀座17共轴线；

所述电磁生成机构设置在所述壳体5外侧，其通电后在所述壳体5和锁闭环13轴向重合区域产生磁通量；所述电磁生成机构由设置在其外侧的插头14与外接电源连通为其供电；

具体地，该电磁生成机构包括电磁铁上端盖1、电磁铁壳体2、线圈3、电磁铁下端盖4、端帽12；

所述端帽12套在所述壳体5上端外，其内壁与所述壳体5外壁彼此密封；所述线圈3绕所述端帽12外侧缠绕，该线圈由所述插头14外接电源为其供电；所述电磁铁壳体2套在所述线圈3外侧，所述电磁铁上端盖1覆盖在所述电磁铁壳体2上端并彼此封闭连接；所述电磁铁下端盖4覆盖所述电磁铁壳体2和所述端帽12的下端并与所述电磁铁壳体2和所述端帽12的下端封闭连接；

还包括上端复位机构和下端调节机构；

上端复位机构包括复位弹簧9，副弹簧座10，压板11；

所述压板11和副弹簧座10套在所述阀芯16上端，压板11与阀芯16之间留有间隙；所述阀芯16上端外侧设有外螺纹，所述副弹簧座10与所述阀芯16通过螺纹连接；

所述复位弹簧9安装在所述端帽12和所述副弹簧座10之间，上端顶紧所述端帽12内部上端面，下端顶紧所述副弹簧座10上表面，两端自由；

所述复位弹簧9内圈与所述阀芯16上端外壁留有间隙；

所述复位弹簧9外圈与所述端帽12内壁留有间隙；

所述副弹簧座10与所述端帽12之间滑动配合；

所述压板11由所述端帽12压紧在所述锁闭环13上表面上；

所述压板11与所述壳体5之间滑动配合；

下端调节机构包括调节弹簧7，调节端盖8，支座18，膜片19，限制盘6，螺母20，主弹簧座21，弹簧套筒22；

所述调节弹簧7安装在所述主弹簧座21和所述调节端盖8之间，上端顶紧所述主弹簧座21下表面，下端顶紧所述调节端盖8上表面，两端自由；

所述调节弹簧7内圈与所述主弹簧座21外壁留有间隙；

所述调节弹簧7外圈与所述弹簧套筒22内壁留有间隙；

所述弹簧套筒22下端设有内螺纹，所述调节端盖8与所述弹簧套筒22通过螺纹连接；

所述支座18安装在所述阀芯16与所述主弹簧座21之间，轴向压紧，其为平板与圆柱一体式连接结构；

所述膜片19套在所述支座18下端圆柱部分上，其包括自上而下分层连接的柔性部分和硬芯部分；所述膜片19上表面顶紧所述壳体5内部的下端一平面，其下表面被所述限制盘6的上端面压紧；

所述支座18下端的圆柱部分设有外螺纹，所述螺母20与所述支座18通过螺纹连接，所述螺母20压紧在所述膜片19硬芯部分下表面上；

所述限制盘6的下端一平面被所述弹簧套筒22的上端面压紧；

所述支座18设有外螺纹的圆柱部分与所述膜片19之间留有间隙；

所述限制盘6外侧设有自上而下外径减小的两级阶梯轴结构，所述阶梯轴结构衔接处平面为突肩部分；

所述限制盘6最大外径表面与所述壳体5内表面滑动配合；

所述限制盘6外侧自上而下第一级突肩处外周表面与所述弹簧套筒22内表面滑动配合；

所述限制盘6内侧设有自上而下外径减小的两级阶梯轴结构，所述阶梯轴结构衔接处平面为突肩部分；

所述膜片19柔性部分外表面与所述限制盘6最大内径内周表面滑动配合；

所述膜片19硬芯部分外表面与所述限制盘6内侧自上而下第一级突肩处内周表面留有间隙；

所述主弹簧座21最大外径外周表面与所述弹簧套筒22内周表面留有间隙。

如图1、2所示，当有流量时，锁闭环13处于打开位置，阀芯16处于额定开度位置。

工作过程如下：

当气体自气体入口23至气体出口24流出，存在流量时，锁闭环13处于打开位置(如图2所示)，阀芯16处于额定开度位置。气体入口23为高压气体流道外壁端口；气体出口24为降压气体流道外壁端口。来自气瓶的高压气体气体从气体入口23进入壳体流道，流经阀芯16与阀座17之间的环形缝隙节流减压，从气体出口24流出。同时，节流后气体作用在膜片19上，与调节弹簧7共同形成对阀芯16的平衡力，保持出口压力稳定；如需要调节出口压力值，则通过螺纹改变调节端盖8在弹簧套筒22内的旋入量，从而改变调节弹簧7的压缩量，与作用在膜片19上的气体力重新形成平衡，得到新的出口压力值。

当气体流量为零时，给电磁铁3通电，锁闭环13与壳体5之间产生电磁吸力，克服锁闭环复位弹簧15的力，使锁闭环13坐在壳体5的密封座上，形成密封，实现锁闭(如图3所示)。此时，由于流量消失，作用在膜片19上的气体力增大，膜片19带动螺母20、支座18下移，减小了支座18对阀芯16的压紧力，使得复位弹簧9推动副弹簧座10，使其通过螺纹带动阀芯16压紧在阀座17的密封面上，形成密封。但由于锁闭环13与壳体5之间已形成密封，实现锁闭，因此即便阀芯16与阀座17之间未形成有效密封，也不会有气体流向下游导致超压。

只要合理设计电磁铁以及锁闭环与壳体之间的密封副，即可保证满足锁闭需求，而阀芯阀座及其他关键元件则只需满足调节性能要求。

Claims (7)

1.一种电磁锁闭减压阀，其特征在于：包括壳体、阀芯、阀座、锁闭环、电磁生成机构；

所述壳体为中空金属壳体，其壳体壁内设有将壳体内外壁面连通的高压气体流道和降压气体流道；所述高压气体流道和降压气体流道在所述壳体内部通过阀座孔道连通；所述阀座穿插在所述阀座孔道内，并沿所述阀座孔道轴线且指向降压气体流道的方向轴向限位；

所述阀座内部设有轴向通透的通孔，所述阀芯下端穿过所述阀座内的通孔，并与所述通孔留有环形间隙；所述阀芯也沿所述阀座孔道轴线且指向降压气体流道的方向轴向限位；

所述锁闭环为金属结构，其设置在所述壳体内阀芯外，与所述壳体之间滑动配合并彼此密封；所述锁闭环上段与所述阀芯之间滑动配合并彼此密封，所述锁闭环下段内壁与所述阀芯外壁留有间隙；

所述电磁生成机构设置在所述壳体外侧，其通电后在所述壳体和锁闭环轴向重合区域产生磁通量。

2.按照权利要求1所述的电磁锁闭减压阀，其特征在于：还包括设置在所述壳体内部的锁闭环复位弹簧；所述锁闭环下段外侧设有自上而下外径减小的阶梯轴结构，所述阶梯轴结构衔接处平面为突肩部分；所述锁闭环复位弹簧一端顶紧所述壳体内壁面，另一端顶紧所述锁闭环上的突肩部分。

3.按照权利要求1所述的电磁锁闭减压阀，其特征在于：所述电磁生成机构包括电磁铁上端盖、电磁铁壳体、线圈、电磁铁下端盖、端帽；

所述端帽套在所述壳体上端外，其内壁与所述壳体外壁彼此密封；所述线圈绕所述端帽外侧缠绕；所述电磁铁壳体套在所述线圈外侧，所述电磁铁上端盖覆盖在所述电磁铁壳体上端并彼此封闭连接；所述电磁铁下端盖覆盖所述电磁铁壳体和所述端帽的下端并与所述电磁铁壳体和所述端帽的下端封闭连接。

4.按照权利要求1所述的电磁锁闭减压阀，其特征在于：还包括上端复位机构，其包括复位弹簧，副弹簧座，压板；

所述压板和副弹簧座套在所述阀芯上端，压板与阀芯之间留有间隙；所述阀芯上端与所述副弹簧座连接；

所述复位弹簧设置在所述端帽和所述副弹簧座之间，其上端顶紧所述端帽内部上端面，下端顶紧所述副弹簧座上表面。

5.按照权利要求4所述的电磁锁闭减压阀，其特征在于：所述复位弹簧内圈与所述阀芯上端外壁留有间隙；所述复位弹簧外圈与所述端帽内壁留有间隙；所述副弹簧座与所述端帽之间滑动配合；所述压板由所述端帽压紧在所述锁闭环上表面上；所述压板与所述壳体之间滑动配合。

6.按照权利要求1所述的电磁锁闭减压阀，其特征在于：还包括下端调节机构，其包括调节弹簧，调节端盖，支座，膜片，限制盘，螺母，主弹簧座，弹簧套筒；

所述调节弹簧设置在所述主弹簧座和所述调节端盖之间，上端顶紧所述主弹簧座下表面，下端顶紧所述调节端盖上表面；所述弹簧套筒下端与所述调节端盖连接；所述支座设置在所述阀芯与所述主弹簧座之间，轴向压紧，其为平板与圆柱一体式连接结构；

所述膜片套在所述支座下端圆柱部分上，其包括自上而下分层连接的柔性部分和硬芯部分；所述膜片上表面顶紧所述壳体内部的下端一平面，其下表面被所述限制盘的上端面压紧；

所述支座下端的圆柱部分与所述螺母连接，所述螺母压紧在所述膜片硬芯部分下表面上。

7.按照权利要求6所述的电磁锁闭减压阀，其特征在于：所述调节弹簧内圈与所述主弹簧座外壁留有间隙；所述调节弹簧外圈与所述弹簧套筒内壁留有间隙；所述限制盘的下端一平面被所述弹簧套筒的上端面压紧；所述支座的圆柱部分与所述膜片之间留有间隙；所述限制盘外侧设有自上而下外径减小的两级阶梯轴结构，所述阶梯轴结构衔接处平面为突肩部分；所述限制盘最大外径外周表面与所述壳体内表面滑动配合；所述限制盘外侧自上而下第一级突肩处外周表面与所述弹簧套筒内表面滑动配合；所述限制盘内侧设有自上而下外径减小的两级阶梯轴结构，所述阶梯轴结构衔接处平面为突肩部分；所述膜片柔性部分外表面与所述限制盘最大内径内周表面滑动配合；所述膜片硬芯部分外表面与所述限制盘内侧自上而下第一级突肩处内周表面留有间隙；所述主弹簧座最大外径外周表面与所述弹簧套筒内周表面留有间隙。