CN218523106U - 一种电磁先导气控阀结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电磁先导气控阀结构，包含主阀结构和电磁阀结构。主阀结构包含壳体、气控装置以及阀座和阀盖，壳体内部具有第一腔体、第二腔体和连接通道，第一腔体位于远离阀座的一侧，且壳体位于第一腔体一侧设有用于与电磁阀结构连通的进气通道。气控装置包含阀芯、弹性件和活塞，阀芯的一端用于与阀座的端面抵接，另一端贯穿连接通道后与位于第一腔体内的活塞配合；弹性件的一端与阀芯远离阀座一侧的端面连接，另一端与壳体形成连接通道部分的周向外侧设置的环形限位台的台面连接，以对阀芯施加关闭出口通道的弹性力；电磁阀结构用于控制进气通道与第一腔体之间的连通。该阀门具有重量轻，响应速度快等优点。

Description

一种电磁先导气控阀结构

技术领域

本实用新型涉及液体火箭领域，特别涉及一种电磁先导气控阀结构。

背景技术

随着航天产业的快速发展，火箭领域所涉及的各项技术也实现了突飞猛进。阀门是实现液体火箭发动机启动和关机的重要部件。特别是电磁先导气控阀，该阀门通过电磁阀部分控制高压气打开阀门，随着入口压力升高，介质在阀芯的作用力足以克服弹簧作用力，电磁阀断电关闭后阀门能实现自维持打开状态。当入口压力降低，阀门在弹簧力的作用下关闭，因此被广泛应用于航天发动机推进剂供应系统。目前，当电磁先导气控阀长时间应用时会出现响应速度慢，造成阀门的开启/关闭滞后，直接影响发动机的安全使用。另外，电磁先导气控阀的结构复杂，进一步增加了发动机的重量，影响火箭的运载力。

本申请提供一种电磁先导气控阀，具有结构稳定，重量轻等优点，这种阀门在反复工作时响应速度快，可以保证发动机工作的可靠性。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电磁先导气控阀结构。该结构具有结构稳定，重量轻等优点，这种阀门在反复工作时响应速度快，提高发动机的可靠性。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种电磁先导气控阀结构，包含主阀结构和电磁阀结构，其中，

所述主阀结构包含壳体、位于所述壳体内部的气控装置以及分居在所述壳体两端的阀座和阀盖，

所述壳体内部具有沿轴向排列的第一腔体、第二腔体以及用于连接所述第一腔体和所述第二腔体的连接通道，所述第一腔体位于远离所述阀座的一侧，且所述壳体位于所述第一腔体一侧设有用于与所述电磁阀结构连通的进气通道；所述第二腔体位于靠近所述阀座的一侧，且所述第二腔体包含入口通道以及与所述入口通道连通且方向不同的出口通道；

所述气控装置包含阀芯、弹性件和活塞，所述阀芯的一端用于与所述阀座的端面抵接，另一端贯穿所述连接通道后与位于所述第一腔体内的所述活塞配合以带动所述活塞在所述第一腔体内做双向运动；所述弹性件的一端与所述阀芯远离所述阀座一侧的端面连接，另一端与所述壳体形成所述连接通道部分的周向外侧设置的环形限位台的台面连接，以对所述阀芯施加关闭所述出口通道的弹性力；

所述电磁阀结构用于控制所述进气通道与所述第一腔体之间的连通。

进一步的，所述阀芯包含一体成型设计的阀芯头和连接杆，所述阀芯头一端用于所述阀座抵接以关闭所述出口通道，另一端与所述连接杆的一端连接，所述连接杆的另一端贯穿所述连接通道后与所述活塞连接。

进一步的，所述阀芯头远离所述连接杆的一端为锥台结构，且所述锥台结构的大端与所述连接杆连接，小端靠近所述阀座一侧。

进一步的，所述连接杆靠近所述活塞一端的周向外侧设有环形凸起，所述环形凸起用于将所述连接杆的一端限定在所述第一腔体内。

进一步的，所述壳体位于所述连接通道部分且靠近所述阀芯头一侧的内壁设有第一环形凹槽，所述第一环形凹槽内设有与所述第一环形凹槽匹配的第一密封圈，所述第一密封圈的外侧与所述第一环形凹槽的槽壁贴合，内侧与所述连接杆的外壁贴合，且所述连接杆可相对于所述第一密封圈滑动。

进一步的，所述连接杆靠近所述活塞一端设有外螺纹，所述活塞上设有下凹部，所述下凹部向远离所述阀座一侧下凹，且所述下凹部设有与所述外螺纹匹配的内螺纹，所述连接杆与所述活塞螺纹连接。

进一步的，所述活塞的周向外侧设有第二环形凹槽，所述第二环形凹槽内设有与所述第二环形凹槽匹配的第二密封圈，所述第二密封圈的外侧与所述第一腔体的内壁贴合，内侧与所述第二环形凹槽的槽壁贴合，且所述活塞可相对于所述第一腔体的内壁滑动。

进一步的，所述阀盖还设有第一排气口，且所述第一排气口与所述连接通道同轴设置。

进一步的，所述阀座为两端相通的圆柱体结构，其中，所述阀座与所述壳体螺纹连接，且靠近所述阀芯一端设有与所述阀芯配合的弯弧面；所述阀芯与所述阀座均采用金属材质构成。

进一步的，所述电磁阀结构包含先导阀芯、线圈、先导弹簧和电磁壳体，其中，

所述先导阀芯、所述线圈、所述先导弹簧均位于所述电磁壳体内，

所述电磁壳体内侧包含相互连通且内径不同的第一通道和第二通道，所述第一通道向所述第二通道过渡部位形成用于限定所述先导阀芯的限位台；沿所述第一通道的轴向方向所述先导阀芯两端分别设有第一密封块和第二密封块；

所述先导弹簧的一端与位于所述限位台上的第三环形凹槽抵接，另一端与所述先导阀芯远离所述第一腔体的一端抵接，所述先导弹簧用于与所述限位台配合以对所述先导阀芯产生向所述第一腔体方向的作用力；

所述线圈通电后所述先导阀芯在所述线圈产生的电磁力作用下沿所述第一通道的轴向方向向远离所述第一腔体侧移动，所述第一密封块与所述限位台贴合，以实现所述进气通道与所述第一腔体之间的导通；

所述线圈断电后，所述先导阀芯在所述先导弹簧的作用下闭合所述进气通道。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该种电磁先导气控阀结构由包含主阀结构和电磁阀结构组成。通过所述壳体内部具有沿轴向排列的第一腔体、第二腔体以及用于连接所述第一腔体和所述第二腔体的连接通道可以保证阀芯在轴向移动时更加平稳顺畅。通过所述第一腔体位于远离所述阀座的一侧，且所述壳体位于所述第一腔体一侧设有用于与所述电磁阀结构连通的进气通道，电磁阀结构不仅可以对进气通道与第一腔体内的气体介质进行控制，而且还可以提高响应速度。由于气控装置由阀芯、弹性件和活塞组成。所述阀芯的一端用于与所述阀座的端面抵接，另一端贯穿所述连接通道后与位于所述第一腔体内的所述活塞配合以带动所述活塞在所述第一腔体内做双向运动，便于活塞在第一腔体内做功，减少能量的损失。整个结构通过将主阀结构与电磁阀结构的集成设计，具有结构稳定，重量轻，阀门在反复工作时响应速度快，保证发动机可靠性。

附图说明

图1是电磁先导气控阀处于阀关闭位置的阀的剖切图；

图2是电磁先导气控阀处于阀打开中间位置的剖切图；

图3为电磁阀结构的结构简图。

附图标记说明：

1壳体 2阀座

3阀盖 4第一腔体

5入口通道 6出口通道

7进气通道 8阀芯

9弹性件 10活塞

11环形凸起 12第一密封圈

13第二密封圈 14先导阀芯

15线圈 16先导弹簧

17电磁壳体 18第二通道

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本实用新型所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本实用新型内容的实施例后，当可由本实用新型内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本实用新型内容的精神与范围。

本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本实用新型，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。

某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。

请参阅图1和图2所示，本实用新型的实施例提供了一种电磁先导气控阀结构，包含主阀结构和电磁阀结构。主阀结构包含壳体1、位于壳体1内部的气控装置以及分居在壳体两端的阀座2和阀盖3。壳体1内部具有沿轴向排列的第一腔体4、第二腔体以及用于连接第一腔体4和第二腔体的连接通道。第一腔体4位于远离阀座2的一侧，且壳体1位于第一腔体4一侧设有用于与电磁阀结构连通的进气通道7。第二腔体位于靠近阀座2的一侧，且第二腔体包含入口通道5以及与入口通道5连通且方向不同的出口通道6。气控装置包含阀芯8、弹性件9和活塞10。阀芯8的一端用于与阀座2的端面抵接，另一端贯穿连接通道后与位于第一腔体4内的活塞10配合以带动活塞10在第一腔体4内做双向运动。弹性件9的一端与阀芯8远离阀座2一侧的端面连接，另一端与壳体1形成连接通道部分的周向外侧设置的环形限位台的台面连接，以对阀芯8施加关闭出口通道的弹性力。电磁阀结构用于控制进气通道7与第一腔体4之间的连通。在以下的部分实施例中，弹性件以弹簧进行说明。

具体的说：该种电磁先导气控阀结构由包含主阀结构和电磁阀结构组成。通过壳体内部具有沿轴向排列的第一腔体4、第二腔体以及用于连接第一腔体4和第二腔体的连接通道，为阀芯8提供充分的移动空间，同时可以保证阀芯8在轴向移动时更加平稳顺畅。本申请实施例的气孔阀结构，通过第一腔体4位于远离阀座2的一侧，且壳体1位于第一腔体4一侧设有用于与电磁阀结构连通的进气通道7，使电磁阀结构不仅可以对进气通道7与第一腔体4内的气体介质进行通断控制，而且还可以提高响应速度。另外，由于气控装置由阀芯8、弹性件9和活塞10组成，阀芯8的一端用于与阀座2的端面抵接，另一端贯穿连接通道后与位于第一腔体4内的活塞10配合以带动活塞10在第一腔体4内做双向运动，便于活塞10在第一腔体4内做功，减少能量的损失。整个阀门结构，通过将主阀结构与电磁阀结构的集成设计，具有结构稳定，重量轻的优点，且阀门在反复工作时响应速度快，进一步保证发动机工作的可靠性。

需要说明的是，为了方便阀芯8移动，避免阀芯8在移动过程中向轴向方向倾斜，例如，阀芯8包含阀芯头和连接杆。阀芯头一端用于与阀座2抵接以关闭出口通道6，另一端与连接杆的一端连接，连接杆的另一端贯穿连接通道后与活塞10连接。连接通道起到导向作用，可以避免连接杆发生侧移(向轴向方向倾斜)，使得连接杆与活塞10连接更加稳定。在实际应用时，为了使得阀芯头与连接杆连接更加紧密，固定更加牢固，例如，将阀芯头和连接杆采用一体成型设计。

指得一提的是，为了保证阀芯头与阀座2之间紧密贴合，使得对阀门在关闭状态下密封更加严谨，例如，阀芯头远离连接杆的一端为锥台结构，且锥台结构的大端与连接杆连接，小端靠近阀座2一侧。在密封过程中，锥台结构的小端的周向外侧与阀座2的内壁贴合，进而增加了两者的接触面积，使得密封更加严谨。

需要指出的是，为了防止位于第一腔体4内的连接杆从第一腔体4内脱离，保证连接杆与活塞10连接更加紧密，并限制连接杆的位移极限位置，例如，连接杆靠近活塞10一端的周向外侧设有环形凸起11，环形凸起11用于将连接杆的一端限定在第一腔体4内。

在本实施方式中，为了避免气体介质从连接杆与连接通道之间的缝隙流入第一腔体4内，例如，壳体1位于连接通道部位且靠近阀芯头一侧的内壁设有第一环形凹槽，第一环形凹槽内设有与第一环形凹槽匹配的第一密封圈12。第一密封圈12的外侧与第一环形凹槽的槽壁贴合，内侧与连接杆的外壁贴合，且连接杆可相对于第一密封圈12滑动。

另外，为了使得连接杆与活塞10连接更加紧密，固定更加牢固，例如，连接杆靠近活塞1一端设有外螺纹，活塞10上设有下凹部，下凹部向远离阀座2一侧下凹，且下凹部设有与外螺纹匹配的内螺纹，连接杆与活塞10螺纹连接。

此外，为了避免气体介质从活塞10与第一腔体4(壳体内壁)之间的间隙泄漏，例如，活塞10的周向外侧设有第二环形凹槽，第二环形凹槽内设有与第二环形凹槽匹配的第二密封圈13。第二密封圈13的外侧与第一腔体的内壁贴合，内侧与第二环形凹槽的槽壁贴合，且活塞10可相对于第一腔体4的内壁滑动。

需要注意的是，为了方便活塞10与第一腔体4之间的间隙泄漏的气体介质排出，例如，阀盖3还设有第一排气口(附图未标记，第一排气口的一端与第一腔体连通，另一端与外部介质连通)，且第一排气口与连接通道同轴设置。进一步指出的是，为了保证阀座2结构稳定，方便与壳体1连接，例如，阀座2为两端相通的圆柱体结构。其中，阀座2与壳体1螺纹连接，且靠近阀芯8一端设有与阀芯8配合的弯弧面。为了保证阀芯8与阀座2在高压力状况下，两者贴合更加紧密，例如，阀芯8与阀座2均采用金属材质构成，进而使得阀芯8与阀座2可以形成金属密封面，以适应不高于100MPa的压力工况，避免因压力过大而造成阀芯8与阀座2密封失效，从而提高阀芯8与阀座2的密封严谨性。另外，阀芯8与阀座2形成金属密封面，使得阀芯8与阀座2之间泄漏到连接通道的介质大幅减少，进而减少高压气介质对第一密封圈的冲击，可以有效保护第一密封圈，从而提高阀门的可靠性。

如图1、图2和图3所示，本实施方式中，电磁阀结构包含先导阀芯14、线圈15、先导弹簧16和电磁壳体17。先导阀芯14、线圈15、先导弹簧16均位于电磁壳体17内，

电磁壳体17内侧包含相互连通且内径不同的第一通道和第二通道，第一通道向第二通道过渡部位形成用于限定先导阀芯14的限位台，沿第一通道的轴向方向先导阀芯14两端分别设有第一密封块和第二密封块。

先导弹簧16的一端与位于限位台上的第三环形凹槽抵接，另一端与先导阀芯14远离第一腔体4的一端抵接。线圈15通电后，先导阀芯14在线圈15产生的电磁力作用下沿第一通道的轴向方向移动，第一密封块与限位台贴合，以实现进气通道7与第一腔体4之间的导通。

先导弹簧16用于与限位台配合以对先导阀芯14产生向第一腔体4方向的作用力。线圈15断电后，阀门在先导弹簧16的作用下闭合进气通道7。即第一密封块随着先导阀芯14向下移动与壳体1贴合，使得气体介质从第一通道与先导阀芯14之间的间隙处经第二通道18排出。另外，电磁阀结构打开时，由于第二密封圈13和第一密封圈12形成不平衡面积差，控制气(从进气通道进入到第一腔体的气体)压力在不平衡面积差区域形成不同的作用力，使阀芯带动活塞10带动向左(向阀盖一侧)移动。

现对阀门工作原理进行说明：阀门装配完毕后，在弹性件作用下使阀芯8与阀座2处于关闭位置。工作时，电磁阀通电，阀门结构打开，控制气经进气通道7进入第一腔体4内，推动活塞10和阀芯克服弹性件的弹力使阀门打开。当从入口通道的推进剂介质高于一定压力后，作用在阀芯8表面的作用力，克服弹性件的弹力保持阀门打开状态，此时电磁阀结构断电。先导阀芯14在先导弹簧16的弹力推动下压紧在壳体1形成密封，阻断控制气进入第一腔体内，使得控制气经过第一通道与先导阀芯14之间的间隙处后从第二通道18排出，此时阀门保持打开状态。

当从入口通道的推进剂介质降到一定压力时，即此时压力小于弹性件的压力，使弹性件克服推进剂介质力推动阀芯8回坐到阀座2上，完成阀门的关闭。

以上实施例可以彼此组合，且具有相应的技术效果。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种电磁先导气控阀结构，其特征在于，包含主阀结构和电磁阀结构，其中，

所述主阀结构包含壳体、位于所述壳体内部的气控装置以及分居在所述壳体两端的阀座和阀盖，

所述壳体内部具有沿轴向排列的第一腔体、第二腔体以及用于连接所述第一腔体和所述第二腔体的连接通道，所述第一腔体位于远离所述阀座的一侧，且所述壳体位于所述第一腔体一侧设有用于与所述电磁阀结构连通的进气通道；所述第二腔体位于靠近所述阀座的一侧，且所述第二腔体包含入口通道以及与所述入口通道连通且方向不同的出口通道；

所述气控装置包含阀芯、弹性件和活塞，所述阀芯的一端用于与所述阀座的端面抵接，另一端贯穿所述连接通道后与位于所述第一腔体内的所述活塞配合以带动所述活塞在所述第一腔体内做双向运动；所述弹性件的一端与所述阀芯远离所述阀座一侧的端面连接，另一端与所述壳体形成所述连接通道部分的周向外侧设置的环形限位台的台面连接，以对所述阀芯施加关闭所述出口通道的弹性力；

所述电磁阀结构用于控制所述进气通道与所述第一腔体之间的连通。

2.根据权利要求1所述的电磁先导气控阀结构，其特征在于，所述阀芯包含一体成型设计的阀芯头和连接杆，所述阀芯头一端用于所述阀座抵接以关闭所述出口通道，另一端与所述连接杆的一端连接，所述连接杆的另一端贯穿所述连接通道后与所述活塞连接。

3.根据权利要求2所述的电磁先导气控阀结构，其特征在于，所述阀芯头远离所述连接杆的一端为锥台结构，且所述锥台结构的大端与所述连接杆连接，小端靠近所述阀座一侧。

4.根据权利要求2所述的电磁先导气控阀结构，其特征在于，所述连接杆靠近所述活塞一端的周向外侧设有环形凸起，所述环形凸起用于将所述连接杆的一端限定在所述第一腔体内。

5.根据权利要求2所述的电磁先导气控阀结构，其特征在于，所述壳体位于所述连接通道部分且靠近所述阀芯头一侧的内壁设有第一环形凹槽，所述第一环形凹槽内设有与所述第一环形凹槽匹配的第一密封圈，所述第一密封圈的外侧与所述第一环形凹槽的槽壁贴合，内侧与所述连接杆的外壁贴合，且所述连接杆可相对于所述第一密封圈滑动。

6.根据权利要求2所述的电磁先导气控阀结构，其特征在于，所述连接杆靠近所述活塞一端设有外螺纹，所述活塞上设有下凹部，所述下凹部向远离所述阀座一侧下凹，且所述下凹部设有与所述外螺纹匹配的内螺纹，所述连接杆与所述活塞螺纹连接。

7.根据权利要求1所述的电磁先导气控阀结构，其特征在于，所述活塞的周向外侧设有第二环形凹槽，所述第二环形凹槽内设有与所述第二环形凹槽匹配的第二密封圈，所述第二密封圈的外侧与所述第一腔体的内壁贴合，内侧与所述第二环形凹槽的槽壁贴合，且所述活塞可相对于所述第一腔体的内壁滑动。

8.根据权利要求1所述的电磁先导气控阀结构，其特征在于，所述阀盖还设有第一排气口，且所述第一排气口与所述连接通道同轴设置。

9.根据权利要求1所述的电磁先导气控阀结构，其特征在于，所述阀座为两端相通的圆柱体结构，其中，所述阀座与所述壳体螺纹连接，且靠近所述阀芯一端设有与所述阀芯配合的弯弧面；所述阀芯与所述阀座均采用金属材质构成。

10.根据权利要求1所述的电磁先导气控阀结构，其特征在于，所述电磁阀结构包含先导阀芯、线圈、先导弹簧和电磁壳体，其中，

所述先导阀芯、所述线圈、所述先导弹簧均位于所述电磁壳体内；

所述电磁壳体内侧包含相互连通且内径不同的第一通道和第二通道，所述第一通道向所述第二通道过渡部位形成用于限定所述先导阀芯的限位台，沿所述第一通道的轴向方向所述先导阀芯两端分别设有第一密封块和第二密封块；

所述先导弹簧的一端与位于所述限位台上的第三环形凹槽抵接，另一端与所述先导阀芯远离所述第一腔体的一端抵接，所述先导弹簧用于与所述限位台配合以对所述先导阀芯产生向所述第一腔体方向的作用力；

所述线圈通电后,所述先导阀芯在所述线圈产生的电磁力作用下沿所述第一通道的轴向方向向远离所述第一腔体侧移动，所述第一密封块与所述限位台贴合，以实现所述进气通道与所述第一腔体之间的导通；

所述线圈断电后，所述先导阀芯在所述先导弹簧的作用下闭合所述进气通道。

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