一种全卸荷盘式磁极大通径两位三通电磁阀

摘要

本发明涉及一种两位三通电磁阀，具体涉及一种全卸荷盘式磁极大通径两位三通电磁阀，用于解决现有两位三通电磁阀无卸荷大通径设计时所存在的打开关闭响应慢，结构尺寸及重量偏大，进而限制进排气通道能力，影响3000N以上大推力发动机的响应性能的不足之处。该全卸荷盘式磁极大通径两位三通电磁阀包括阀体、电磁壳体、外衬环、内衬环、排气阀座、进气阀座、阀芯杆、复位弹簧、磁盘以及线圈。

说明书

技术领域

本发明涉及一种两位三通电磁阀，具体涉及一种全卸荷盘式磁极大通径两位三通电磁阀。

背景技术

在快响应大推力轨控发动机中，系统有时要求控制阀应满足3000N以上大推力发动机的大流量及高压力工况需求，同时还应实现打开关闭响应快、结构轻质化及阀门流阻损失低等性能。为了满足上述方案，通常采用两位三通的电磁副阀和两位两通的气控主阀组成的电动气阀结构，其中电磁副阀控制气体的通断换向，实现对主阀控制腔的充气建压和排气泄压控制，利用控制腔气压的变化实现对主阀的打开及关闭控制。

由于系统控制腔气压高，传统的无卸荷两位三通电磁副阀大通径设计时，需要较大的电磁吸力及电磁铁结构才能满足动作及流通要求，且设计的电磁副阀打开关闭响应慢，结构尺寸及重量偏大，导致进排气通道能力受限，影响主阀的充放气速度及气控推进剂主阀的打开关闭速度，进而影响到3000N以上大推力发动机的响应性能。

发明内容

本发明的目的是解决现有两位三通电磁阀无卸荷大通径设计时所存在的打开关闭响应慢，结构尺寸及重量偏大，进而限制进排气通道能力，影响3000N以上大推力发动机的响应性能的不足之处，而提供一种全卸荷盘式磁极大通径两位三通电磁阀。

为了解决上述现有技术所存在的不足之处，本发明提供了如下技术解决方案：

一种全卸荷盘式磁极大通径两位三通电磁阀，其特殊之处在于：包括阀体、电磁壳体、外衬环、内衬环、排气阀座、进气阀座、阀芯杆、复位弹簧、磁盘以及线圈；

所述阀体与电磁壳体对接形成第一腔室，第一腔室内设置外衬环，外衬环和阀体之间形成第二腔室，外衬环和电磁壳体之间形成第三腔室；

所述第二腔室内设置内衬环，内衬环的内壁上沿径向设有环形凸起的排气阀座，所述阀体内部在与排气阀座对应的位置设有环形凸起的进气阀座；

所述线圈设置在电磁壳体上；所述磁盘位于第三腔室内，并与线圈的位置相对应，磁盘外壁与电磁壳体内壁之间留有间隙；所述复位弹簧设置在位于电磁壳体上的盲孔内，盲孔的开口端与第三腔室连通；

所述阀芯杆包括依次设置的导向段、连接段和阀芯；所述导向段一端与复位弹簧连接，另一端侧壁与所述外衬环内侧紧密贴合，导向段固定镶嵌有所述磁盘；所述连接段与所述内衬环之间保持间隙；所述阀芯位于排气阀座、进气阀座与内衬环内壁之间形成的通排气腔室内，阀芯外壁与内衬环内壁之间留有间隙，阀芯与排气阀座接触时形成排气端密封面，阀芯与进气阀座接触时形成进气端密封面；

所述导向段外径c、排气阀座内径b以及进气阀座内径a相同；

所述阀体外表面上设有进气口、出气口和排气口，所述阀体内部设有进气流道，所述进气口通过进气流道与设置在进气阀座之间的通气孔连通，并且进气口与外部控制气源连接，所述出气口的内端与通排气腔室连通，外端与气动控制主阀的活塞腔连接，所述排气口通过设置在阀体、外衬环内的排气流道与第二腔室连通。

进一步地，所述第三腔室通过设置在阀体、外衬环内的进气流道与进气口连通。

进一步地，所述磁盘与线圈间设有隔磁环。

进一步地，所述阀芯与排气阀座、进气阀座接触处均设有密封环；所述外衬环内侧与导向段的贴合处设有密封环。

进一步地，所述外衬环外侧与电磁壳体、阀体的接触面均设有密封环；所述内衬环与外衬环、阀体的接触面均设有密封环。

进一步地，所述排气阀座、进气阀座在与阀芯对应的接触位置均设有环形凸缘，通过环形凸缘分别使阀芯与排气阀座接触时形成所述排气端密封面，阀芯与进气阀座接触时形成所述进气端密封面。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明中导向段外径c、排气阀座内径b以及进气阀座内径a相等，无论阀芯杆处于打开还是关闭状态，气体对阀芯杆在轴向上的力可以相互抵消，从而消除高压气体对阀芯杆的作用，达到压力卸荷的目的，采用较小的电磁吸力及弹簧力即可驱动大通径阀门打开及关闭，实现电磁铁结构及弹簧结构的小型轻质化设计。

(2)本发明中阀芯杆与磁盘的集成设计既减小了空间结构尺寸，又提升了磁效率。

(3)本发明结合了盘式磁极电磁铁与全卸荷大通径换向阀门，使得本发明适用压力高，流通能力大，打开、关闭响应迅速，结构质量轻，适用于大推力发动机。

附图说明

图1为本发明一个实施例的剖面结构示意图。

附图标记说明如下：1-阀体；2-电磁壳体；3-外衬环；4-内衬环；5-排气阀座；6-进气阀座；7-阀芯杆，71-导向段，72-连接段，73-阀芯；8-复位弹簧；9-磁盘；10-线圈；11-隔磁环；12-进气口；13-出气口；14-排气口。

具体实施方式

下面结合附图和示例性实施例对本发明作进一步地说明。

参照图1，本发明提供一种全卸荷盘式磁极大通径两位三通电磁阀，包括阀体1、电磁壳体2、外衬环3、内衬环4、排气阀座5、进气阀座6、阀芯杆7、复位弹簧8、磁盘9以及线圈10；所述阀体1与电磁壳体2对接形成第一腔室，第一腔室内设置外衬环3，外衬环3和阀体1之间形成第二腔室，外衬环3和电磁壳体2之间形成第三腔室；所述第二腔室内设置内衬环4，内衬环4的内壁上沿径向设有环形凸起的排气阀座5，所述阀体1内部在与排气阀座5对应的位置设有环形凸起的进气阀座6。

所述线圈10设置在电磁壳体2上；所述磁盘9位于第三腔室内，并与线圈10的位置相对应，磁盘9外壁与电磁壳体2内壁之间留有间隙；线圈10与磁盘9间设置有隔磁环11；所述复位弹簧8设置在位于电磁壳体2上的盲孔内，盲孔的开口端与第三腔室连通。

所述阀芯杆7包括依次设置的导向段71、连接段72和阀芯73；所述导向段71一端与复位弹簧8连接，另一端侧壁与所述外衬环3内侧紧密贴合，并且贴合处设有密封环，导向段71固定镶嵌有所述磁盘9；所述连接段72与所述内衬环4之间保持间隙；所述阀芯73位于排气阀座5、进气阀座6与内衬环4内壁之间形成的通排气腔室内，阀芯73外壁与内衬环4内壁之间留有间隙，阀芯73与排气阀座5接触时形成排气端密封面，阀芯73与进气阀座6接触时形成进气端密封面；为保证排气端密封面和进气端密封面的密封性，排气阀座5、进气阀座6在与阀芯73对应的接触位置均设有环形凸缘，阀芯73与排气阀座5、进气阀座6接触处均设有密封环。

所述导向段71外径c、排气阀座5内径b以及进气阀座6内径a相同。

所述阀体1外表面上设有径向的进气口12和排气口14，以及轴向的出气口13；所述阀体1内部设有进气流道，所述进气口12通过进气流道与设置在进气阀座6之间的通气孔连通，并且进气口12与外部控制气源连接，所述排气口14通过设置在阀体1、外衬环3内的排气流道与第二腔室连通，并与外界大气连接；所述出气口13的内端与通排气腔室连通，外端与气动控制主阀的活塞腔连接。

阀芯杆7存在关闭及打开两种位置状态。线圈10未通电时，阀芯杆7在复位弹簧8的作用下处于关闭状态，此时阀芯杆阀芯73与进气阀座6接触形成进气端密封面，阀芯73与排气阀座5保持间隙，出气口13与排气口14保持连通，阀芯杆7处于关闭状态；线圈10通电时，在线圈10与磁盘9间产生电磁吸力，克服复位弹簧8的作用力，阀芯杆7轴向运动，直至阀芯73与排气阀座5接触形成排气端密封面，阀芯73与进气阀座6保持间隙，进气口12与出气口13连通，阀芯杆7处于打开状态，对下游外接气动控制主阀的活塞腔进行充气建压；当给线圈10断电，电磁吸力消失，阀芯杆7在复位弹簧8的作用下运动至关闭状态，排气口14与出气口13连通，对下游外接气动控制主阀的活塞腔进行放气泄压。

所述进气流道包括相互连通的设置在阀体1内部的径向流道，以及设置在阀体1、外衬环3内部的轴向流道，所述第三腔室通过设置在阀体1、外衬环3内的进气流道与进气口12连通；外部控制气源的气体由进气口12流入，由于导向段71侧壁与外衬环3内侧紧密贴合，所以轴向流道的气体不会流向第二腔室。

当阀芯杆7处于关闭状态，磁盘9与隔磁环11间留有间隙，轴向流道的气体会沿阀芯杆7轴向流经磁盘9，最终流向复位弹簧8，阀芯杆7在进气端密封面受到轴向上的力，同时阀芯杆7受到复位弹簧8、磁盘9相反方向的力；当阀芯杆7处于打开状态，磁盘9与隔磁环11间没有间隙，轴向流道的气体会沿阀芯杆7轴向最终流向磁盘9，阀芯杆7在排气端密封面受到轴向上的力，同时阀芯杆7受到复位弹簧8、磁盘9相反方向的力。

本发明通过将导向段71外径c、排气阀座5内径b以及进气阀座6内径a设计为等尺寸，使阀芯杆7无论处于打开还是关闭状态，气体对阀芯杆7在轴向上的力可以相互抵消，达到压力卸荷的目的，从而消除高压气体对阀芯杆7的作用，采用较小的电磁吸力及弹簧力即可驱动大通径阀门打开及关闭，实现电磁铁结构及弹簧结构的小型轻质化设计。

进一步地，本发明中阀芯杆7与磁盘9集成装配并固定成整体，与电磁壳体2配合使用时起到吸合电磁衔铁作用，阀芯杆7与磁盘9的集成设计既减小了空间结构尺寸，又提升了磁效率。

本发明结合了盘式磁极电磁铁与全卸荷大通径换向阀门，使得该电磁阀适用压力高，流通能力大，打开、关闭响应迅速，结构质量轻，适用于大推力发动机。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对于本领域的普通专业技术人员来说，可以对前述各实施例所记载的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所保护技术方案的范围。