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一種懸浮導向支撐電磁閥.pdf

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一種 懸浮 導向 支撐 電磁閥
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摘要
申請專利號:

CN201310629780.1

申請日:

2013.11.29

公開號:

CN103671940A

公開日:

2014.03.26

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):F16K 1/00申請日:20131129|||公開
IPC分類號: F16K1/00; F16K31/06 主分類號: F16K1/00
申請人: 北京宇航系統工程研究所; 中國運載火箭技術研究院
發明人: 崔景芝; 孫法國; 王細波; 曹榮; 高健; 王堃; 石朝鋒; 向菁
地址: 100076 北京市豐臺區南大紅門路1號內35棟
優先權:
專利代理機構: 中國航天科技專利中心 11009 代理人: 安麗
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201310629780.1

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2015.10.21|||2014.04.23|||2014.03.26

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種懸浮導向支撐電磁閥,包括:接管嘴、圓柱形閥芯、外殼體、外銜鐵、盤簧、彈簧、擋鐵,絕緣層、O形密封圈、線圈、內銜鐵、殼體、以及閥座,閥芯固定安裝于接管嘴中,并具有與接管嘴的第一腔連通的通孔;接管嘴通過殼體安裝于外殼體的一端;擋鐵固定于外殼體的另一端;內外銜鐵、閥座、盤簧以及線圈安裝于外殼體的內腔中,盤簧夾設于內外銜鐵之間,內外銜鐵和閥座作為整體通過盤簧懸浮支撐于外殼體中;閥座的內腔與擋鐵的內腔連通,閥座的內腔還能夠與閥芯上的通孔連通或截止。本發明中,盤簧與銜鐵組件組合成一體的結構,解決了傳統的導向配合副多次運動磨損卡滯引起的電磁閥卡滯、以及電磁閥失效的問題。

權利要求書

權利要求書
1.  一種懸浮導向支撐電磁閥,其特征在于,包括:接管嘴(1)、圓柱形閥芯(2)、外殼體(3)、外銜鐵(4)、盤簧(5)、彈簧(8)、擋鐵(7),絕緣層(6)、O形密封圈(9)、線圈(10)、內銜鐵(11)、殼體(12)、以及閥座(13),其中,
所述接管嘴(1)為包括一體形成的第一圓柱部(104)和第二圓柱部(105)的回轉體結構,所述第二圓柱部(105)的直徑比第一圓柱部(104)的大,所述接管嘴(1)內部形成有沿所述接管嘴(1)的軸向連通的第一腔;
所述閥芯(2)位于所述接管嘴(1)的第二圓柱部(105)內、并通過外圓周與所述接管嘴(1)的第一腔的壁螺紋配合,并且所述閥芯(2)的靠近其外圓周的位置處形成有沿所述閥芯的周向布置且與所述接管嘴(1)的第一腔連通的多個通孔(201);
所述殼體(12)為回轉體結構,其內部形成有彼此連通的第二腔(1201)和第三腔(1202),所述接管嘴(1)的第二圓柱部(105)通過其外壁與所述殼體(12)的第二腔(1201)的壁螺紋配合,并且所述接管嘴(1)的第二圓柱部(105)與所述殼體(12)的第二腔(1201)的底部間隔開;所述第三腔(1202)的壁上進一步形成有第一環形凹槽(1203);
所述外殼體(3)為具有空腔的圓筒形結構,所述殼體(12)安裝于所述外殼體(3)的一端、并通過外圓周與所述外殼體(3)的空腔的壁螺紋配合;
所述擋鐵(7)的外圓周的中部形成有第一環形凸臺(703),所述擋鐵(7)位于所述外殼體(3)的另一端內、并通過所述第一環形凸臺(703)的外圓周與所述外殼體(3)的空腔的壁螺紋配合;所述擋鐵(7)的內部形成有軸向連通的第四腔(704),并且所述第四腔(704)的壁上形成有臺階部(705),所述彈簧(8)安裝于所述第四腔(704)內且一端抵接所述臺階部(705),所述第四腔(704)的壁上進一步形成有第二環形凹槽(706),所述第二環形凹槽(706)的位置靠近所述擋鐵(7)的位于所述外殼體(3)的空腔內的一端;
所述內銜鐵(11)為中空的圓柱體結構,其內表面具有螺紋;所述外銜鐵(4)有兩個,所述外銜鐵(4)具有中空腔(403),且包括一體形成的圓柱部(401)和凸緣部(402),所述凸緣部(402)位于所述圓柱部(401)的一端且直徑比所述圓柱部(401)的大,所述圓柱部(401)的外表面具有螺紋;當安裝到位時,兩個外銜鐵(4)通過螺紋配合安裝于所述內銜鐵(11)的兩端,并且兩個外銜鐵(4)的圓柱部(401)彼此相對且沿軸向間隔開;
所述閥座(13)為具有軸向貫通的第五腔(1301)的圓筒形結構,其外圓周上形成有第二環形凸臺(1302),當安裝到位時,所述第二環形凸臺(1302)卡裝固定于所述兩個外銜鐵(4)的圓柱部(401)之間的凹槽內,一端抵壓安裝于所述第四腔(704)內的彈簧(8),另一端穿過所述殼體(12)的第三腔(1202)、在所述彈簧(8)的力的作用下抵接所述閥芯(2)的端面,并且所述閥座(13)能夠與所述兩個外銜鐵(4)和內銜鐵件(11)一體地軸向運動;
所述O形密封圈(9)為兩個,分別設置在所述殼體(12)的第一環形凹槽(1203)和所述擋鐵(7)的第二環形凹槽(706)中;
所述盤簧(5)為環形薄板結構,表面分布有鏤空圖案,所述盤簧(5)的數量為兩個,當安裝到位時,兩個盤簧(5)分別夾裝于兩個外銜鐵(4)的圓柱部(401)與所述內銜鐵(11)的兩個端面之間;
所述線圈(10)的數量為兩個,分別套裝于所述擋鐵(7)的位于所述外殼體(3)的空腔內的一端的外圓周以及所述內銜鐵(11)的外圓周上,并且套裝于所述內銜鐵(11)的外圓周上的線圈(10)位于兩個盤簧(5)之間;以及
在所述線圈(10)的外表面與所述外殼體(3)的內壁之間設置有絕緣層(6)。

2.  根據權利要求1所述的懸浮導向支撐電磁閥,其特征在于,所述接管嘴(1)的第一腔包括喇叭形第一口部(101)、第二口部(102)、以及連通所述第一口部(101)和第二口部(102)的中間連接部(103),其中,所述第一口部(101)為氣體入口,所述閥芯(2)安裝于所述第二口部(102)中。

3.  根據權利要求1所述的懸浮導向支撐電磁閥,其特征在于,所述外殼體 (3)的內壁上形成有第三環形凸臺(301),當安裝到位時,所述殼體(12)的第二圓柱部(105)抵靠所述第三環形凸臺(301)的一側,一個盤簧(5)抵接所述第三環形凸臺(301)的另一側,并且所述內銜鐵(11)和所述外銜鐵(4)整體位于所述殼體(12)與所述擋鐵(7)之間,并與所述殼體(12)和所述擋鐵(7)均間隔開。

4.  根據權利要求1所述的懸浮導向支撐電磁閥,其特征在于,所述擋鐵(7)的第四腔(704)具有作為所述氣體出口的喇叭口部(707),所述喇叭口部(707)位于所述擋鐵(7)的外露于所述外殼體(3)之外的一端內。

說明書

說明書一種懸浮導向支撐電磁閥
技術領域
本發明屬于航天結構技術領域,具體地,涉及一種懸浮導向支撐電磁閥。
背景技術
當前,運載火箭增壓輸送系統所使用的電磁閥中,電磁閥通電時,銜鐵克服彈簧力及閥芯的氣體壓力,活閥與閥座分離,形成通路。目前,為滿足增壓輸送系統氣路的調節次數,要求電磁閥具備足夠的設計裕度,其動作壽命要達到萬次以上。如此高壽命的電磁閥對于導向的設計是一個關鍵技術,而傳統的配合副導向技術很容易造成配合副多次運動磨損卡滯,可能引起電磁閥卡滯,以至于無法關閉或開啟,從而影響運載火箭的飛行。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種懸浮導向支撐電磁閥,以解決運載火箭中使用的電磁閥多次動作導向配合副卡滯等問題,有效地提高了電磁閥的使用壽命。
本發明解決上述技術問題的技術方案包括:
一種懸浮導向支撐電磁閥,包括:接管嘴、圓柱形閥芯、外殼體、外銜鐵、盤簧、彈簧、擋鐵,絕緣層、O形密封圈、線圈、內銜鐵、殼體、以及閥座,其中,接管嘴為包括一體形成的第一圓柱部和第二圓柱部的回轉體結構,第二圓柱部的直徑比第一圓柱部的大,接管嘴內部形成有沿其軸向連通的第一腔;閥芯位于接管嘴的第二圓柱部內、并通過外圓周與接管嘴的第一腔的壁螺紋配合,并且閥芯的靠近其外圓周的位置處形成有沿閥芯的周向布置且與接管嘴的第一腔連通的多個通孔;殼體為回轉體結構,其內部形成有彼此連通的第二腔和第三腔,接管嘴的第二圓柱部通過其外壁與殼體的第二腔的壁螺紋配合,并且接管嘴的第二圓柱部與殼體的第二腔的底部間隔開;第三腔的壁上進一步形成有第一環形凹槽;外殼體為具有空腔的圓筒形結構,殼體安裝于外殼體的一 端、并通過外圓周與外殼體的空腔的壁螺紋配合;擋鐵的外圓周的中部形成有第一環形凸臺,擋鐵位于外殼體的另一端內、并通過第一環形凸臺的外圓周與外殼體的空腔的壁螺紋配合;擋鐵的內部形成有軸向連通的第四腔,并且第四腔的壁上形成有臺階部,彈簧安裝于第四腔內且一端抵接臺階部,第四腔的壁上進一步形成有第二環形凹槽,第二環形凹槽的位置靠近擋鐵的位于外殼體的空腔內的一端;內銜鐵為中空的圓柱體結構,其內表面具有螺紋;外銜鐵有兩個,外銜鐵具有中空腔,且包括一體形成的圓柱部和凸緣部,凸緣部位于圓柱部的一端且直徑比圓柱部的大,圓柱部的外表面具有螺紋;當安裝到位時,兩個外銜鐵通過螺紋配合安裝于內銜鐵的兩端,并且兩個外銜鐵的圓柱部彼此相對且沿軸向間隔開;閥座為具有軸向貫通的第五腔的圓筒形結構,其外圓周上形成有第二環形凸臺,當安裝到位時,第二環形凸臺卡裝固定于兩個外銜鐵的圓柱部之間的凹槽內,一端抵壓安裝于第四腔內的彈簧,另一端穿過殼體的第三腔、在彈簧的力的作用下抵接閥芯的端面,并且閥座能夠與兩個外銜鐵和內銜鐵件一體地軸向運動;O形密封圈為兩個,分別設置在殼體的第一環形凹槽和擋鐵的第二環形凹槽中;盤簧為環形薄板結構,表面分布有鏤空圖案,盤簧的數量為兩個,當安裝到位時,兩個盤簧分別夾裝于兩個外銜鐵的圓柱部與內銜鐵的兩個端面之間;線圈的數量為兩個,分別套裝于擋鐵的位于外殼體的空腔內的一端的外圓周以及內銜鐵的外圓周上,并且套裝于內銜鐵的外圓周上的線圈位于兩個盤簧之間;以及在線圈的外表面與外殼體的內壁之間設置有絕緣層。
優選地,接管嘴的第一腔包括喇叭形第一口部、第二口部、以及連通第一口部和第二口部的中間連接部,其中,第一口部為氣體入口,閥芯安裝于第二口部中。
優選地,外殼體的內壁上形成有第三環形凸臺,當安裝到位時,殼體的第二圓柱部抵靠第三環形凸臺的一側,一個盤簧抵接第三環形凸臺的另一側,并且內銜鐵和外銜鐵整體位于殼體與擋鐵之間,并與殼體和擋鐵均間隔開。
優選地,擋鐵的第四腔具有作為氣體出口的喇叭口部,喇叭口部位于擋鐵的外露于外殼體之外的一端內。
根據本發明的懸浮導向支撐電磁閥具備有益的技術效果:
根據本發明的懸浮導向支撐電磁閥無傳統的接觸式導向結構,而是采用盤簧懸浮支撐,盤簧與銜鐵組件組合成一體的結構,從根本上解決了傳統的導向配合副多次運動磨損卡滯引起的電磁閥卡滯、以及電磁閥失效的問題。
附圖說明
圖1為根據本發明的懸浮導向支撐電磁閥的結構原理圖;
圖2為根據本發明一個優選實施例的外銜鐵的示意圖;
圖3為根據本發明一個優選實施例的內銜鐵的示意圖;
圖4為根據本發明一個優選實施例的盤簧的示意圖;
圖5為根據本發明一個優選實施例的接管嘴的示意圖;
圖6a和圖6b為根據本發明一個優選實施例的閥芯的主視圖和左視圖;
圖7為根據本發明一個優選實施例的殼體的示意圖;
圖8為根據本發明一個優選實施例的外殼體的示意圖;
圖9為根據本發明一個優選實施例的擋鐵的示意圖;
圖10為根據本發明一個優選實施例的閥座的示意圖。
具體實施方式
下面將結合附圖和具體實施例對根據本發明的懸浮導向支撐電磁閥做進一步詳細的說明。
根據本發明的懸浮導向支撐電磁閥包括接管嘴1、圓柱形閥芯2、外殼體3、外銜鐵4、盤簧5、彈簧8、擋鐵7,絕緣層6、O形密封圈9、線圈10、內銜鐵11、殼體12、以及閥座13。下面將結合圖1-圖10對根據本發明一個優選實施例的懸浮導向支撐電磁閥中各部件做詳細描述。
如圖5所示,接管嘴1為包括一體形成的第一圓柱部104和第二圓柱部105的回轉體結構,第二圓柱部105的直徑比第一圓柱部104的大,并且接管嘴的內部形成有沿其軸向連通的第一腔。具體地,第一圓柱部104的外表面形成有 螺紋段,用于與外部部件連接。第二圓柱部105的外表面也設置有螺紋,用于螺紋連接于下面將描述的殼體12內。該第一腔基本上包括喇叭形(優選為60°的喇叭形)第一口部101、第二口部102、以及連通第一口部101和第二口部102的中間連接部103三部分,其中,第一口部101為氣體入口,第二口部102的壁上設置有螺紋,下面將描述的閥芯2螺紋連接固定于第二口部102中。
如上所述,閥芯2位于接管嘴1的第二圓柱部105內的第二口部102中,并通過其外圓周上的螺紋與接管嘴1的第二口部的壁螺紋配合。如圖6a和圖6b所示,閥芯2的中心為實體結構,但在靠近其外圓周的位置處形成有沿其周向布置、且與接管嘴1的第一腔連通的多個通孔201(在本實施例中為4個通孔),由此,在接管嘴1的第一腔與閥芯2的多個通孔201形成氣體流通通道,使得氣體可以從入口進入電磁閥內部。
殼體12為回轉體結構,如圖7所示,殼體由直徑不同的兩個圓柱部組成,殼體12通過直徑較大的圓柱部的外圓周與外殼體3的內壁螺紋配合。其內部形成有彼此連通的第二腔1201和第三腔1202。接管嘴1的第二圓柱部105通過其外壁上的外螺紋與殼體12的第二腔1201的壁上的內螺紋配合。并且,接管嘴1的第二圓柱部105與殼體12的第二腔1201的底部間隔開。第三腔1202的壁上進一步形成有第一環形凹槽1203,一個O型密封圈9安裝于其中,用于對閥座12進行導向動密封。
如圖8所示,外殼體3為具有空腔的圓筒形結構,殼體12安裝于外殼體3的一端、并通過其外圓周與外殼體3的空腔的壁通過螺紋配合。
如圖9所示,擋鐵7為回轉體結構,其外表面呈臺階軸形式,其外圓周的中部形成有第一環形凸臺703,擋鐵7位于外殼體3的另一端內、并通過第一環形凸臺703的外圓周與外殼體3的空腔的壁螺紋配合。擋鐵7的內部形成有軸向連通的第四腔704,并且第四腔704的壁上形成有臺階部705,彈簧8安裝于第四腔704內且一端抵接臺階部705。第四腔704的壁上進一步形成有第二環形凹槽706,該第二環形凹槽706的位置靠近擋鐵7位于外殼體3的空腔內的一端701。如圖1所示,當安裝到位時,擋鐵7的一端(參見圖9中的701) 位于外殼體3內部,另一端(參見圖9中的702)露在外殼體3外部。擋鐵7的第四腔704具有作為氣體出口的喇叭口部707(例如,60°喇叭口形式),該喇叭口部707位于擋鐵7的外露于外殼體3之外的一端701內。
內銜鐵11為中空的圓柱體結構,其內表面具有螺紋。外銜鐵4有兩個,如圖2所示,每個外銜鐵4都具有中空腔403,且包括一體形成的圓柱部401和凸緣部402。凸緣部402位于圓柱部401的一端且直徑比圓柱部401的大。圓柱部401的外表面具有螺紋。當安裝到位時,兩個外銜鐵4安裝于內銜鐵11的兩端,通過螺紋配合與內銜鐵11固定在一起,并且兩個外銜鐵4的圓柱部401彼此相對且沿軸向間隔開。
閥座13為具有軸向貫通的第五腔1301的圓筒形結構,其外圓周上形成有第二環形凸臺1302。當安裝到位時,第二環形凸臺1302卡裝固定于兩個外銜鐵4的圓柱部401之間的凹槽內,一端抵壓安裝于第四腔704內的彈簧8,另一端穿過殼體12的第三腔1202、并在彈簧8的力的作用下抵接閥芯2的端面。并且閥座13能夠與兩個外銜鐵4和內銜鐵件11一體地沿軸向運動。
O形密封圈9的數量為兩個,分別設置在殼體12的第一環形凹槽1203和擋鐵7的第二環形凹槽706中,以幫助進行密封。
參考圖4,盤簧5為環形薄板結構,表面分布有鏤空圖案,盤簧5的數量為兩個,當安裝到位時,兩個盤簧5分別夾裝于兩個外銜鐵4的圓柱部401與內銜鐵11的兩個端面之間。因此,在電磁閥的工作過程中,兩個盤簧5能夠隨著內外銜鐵和閥座一起軸向移動。
線圈10的數量為兩個,分別套裝于擋鐵7的位于外殼體3的空腔內的一端的外圓周以及內銜鐵11的外圓周上,并且套裝于內銜鐵11的外圓周上的線圈10位于兩個盤簧5之間。此外,在線圈10的外表面與外殼體3的內壁之間設置有絕緣層6。
由上面的描述可知,在根據本發明一個優選實施例的懸浮導向支撐電磁閥中,接管嘴1通過殼體12固定在外殼體3的一端,擋鐵7固定在外殼體3的另一端,線圈10、內外銜鐵、以及閥座均安裝于外殼體3內部。由于內外銜鐵以 及閥座固定在一起,因此在整個工作過程中,內外銜鐵以及閥座能夠作為一個整體運動,在斷電狀態下,在彈簧8的彈簧力的作用下,內外銜鐵以及閥座被推動沿著電磁閥的軸向朝向閥芯運動,直至閥座13抵靠閥芯的端面;而在通電狀態下,在線圈的產生的電磁力的作用下,內外銜鐵以及閥座克服彈簧8的彈簧力,沿著電磁閥的軸向朝向擋鐵運動。而且,在通電狀態下,由于閥座13運動離開閥芯2的端面,由接管嘴1內部的第一腔、閥芯2上的多個通孔201、殼體12的第二腔1201、閥座13的第五腔1301、以及擋鐵7的第四腔704形成了氣體流通的通路。當斷電時,由于閥座在彈簧8的力的作用下抵靠閥芯2的端面,因此保證了密封。
此外,在本實施例中,在外殼體3的內壁上形成有第三環形凸臺301,當安裝到位時,殼體12的第二圓柱部105抵靠第三環形凸臺301的一側,安裝在內外銜鐵之間的一個盤簧5抵接第三環形凸臺301的另一側,并且內銜鐵11和外銜鐵4整體位于殼體12與擋鐵7之間,并與殼體12和擋鐵7都間隔開。而且,本領域技術人員能夠理解的是,兩個線圈10通過設置在內外銜鐵之間的另一個盤簧5間隔布置。由此,在電磁閥的通、斷電過程中,內外銜鐵及閥座通過盤簧5實現懸浮導向支撐,從根本上解決了傳統的導向配合副多次運動磨損卡滯引起的電磁閥卡滯、以及電磁閥失效的問題。
由此,在斷電狀態下,閥座13在彈簧8的作用下與閥芯2接觸,保證了密封。當通電時,在電磁力作用下,內外銜鐵帶動閥座13,克服彈簧力8及盤簧5的安裝力運動,接管嘴的第一腔、閥芯的多個通孔、殼體的第二腔、以及閥座13的第五腔1301、以及擋鐵7的第四腔704形成氣體的流通通道。
在此,需要說明的是,在上面對根據本發明的懸浮導向支撐電磁閥的描述中,并未對各個部件的外形或結構細節做過多描述。由于根據實際應用的需要,這些結構的外形可以進行適應性修改或調整,因此,在本發明不對這些部件各自的結構和外形做具體的限定。同理,對于本說明書中未詳細描述的其它內容,如,各個部件之間的具體連接結構,也是本領域技術人員通過本說明書中的描述以及現有技術能夠容易地實現的,因此,不再贅述。
以上所述僅為本發明的優選實施例,并非用來限制本發明的保護范圍。對于本領域的技術人員來說,在不付出創造性勞動的前提下,可以對本發明做出若干的修改和替換,所有這些修改和替換都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。

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