一种快速响应电磁阀的制作方法

本发明涉及一种快速响应电磁阀，运用于航天运载火箭/导弹武器的姿控动力系统。本发明属于气动元件技术领域。

背景技术：

目前姿控系统中需要采用高温电磁阀控制高温燃气，但是目前国内外所用的电磁阀主要适用于常温、深低温介质工况，缺少适用于1000℃超高温工况的大口径电磁阀。

超高温大口径电磁阀设计主要有两个难点：

(1)实现大口径电磁阀的快速响应，以往电磁阀为实现快速响应一般为直动式结构，随着阀座口径的增大，吸力为指数增长，传统直动式电磁阀中电磁铁部位结构重量过大，同时存在长时间工作发热问题；如果采用先导式主阀结构，无法实现零压力控制。

(2)防热设计。由于电磁铁的适用温度为200℃以下，阀座部位的高温燃气冲刷使得壳体迅速升温，如果防热设计较差，会导致电磁铁部位温升超过允许温度，影响电磁阀动作性能。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种快速响应电磁阀，满足姿控系统对电磁阀快速调节的工作要求。

本发明的技术方案是：一种快速响应电磁阀，该电磁阀包括壳体、弹簧、电磁铁、密封圈、顶杆、卸荷阀芯、主活阀、壳体阀座，其中：

壳体底部设有凹槽，凹槽侧面设置电磁阀的入口，凹槽底部为充当电磁阀阀座，设置为电磁阀的出口，隔热装置为带有中心通孔的圆柱型结构，放置凹槽上方，电磁铁也为带有中心通孔的圆柱型结构，电磁铁的中心通孔内径小于隔热装置的中心通孔内径，电磁铁下端放置在隔热装置上方，电磁铁顶住壳体，实现固定和限位，电磁铁的中心轴线与隔热装置中心轴线以及凹槽中心轴线重合，顶杆位于并贯穿电磁铁和隔热装置的中心通孔，顶杆上端通过弹簧顶住壳体，中部与隔热装置中心通孔内壁之间设置密封圈，另一端在壳体凹槽内部与卸荷阀芯勾接在一起，卸荷阀芯位于主活阀腔体内，与主活阀间隙配合，主活阀腔体侧面设有进气孔对准电磁阀入口，底部设有排气孔对准电磁阀的出口。

未通电时，主活阀上部腔体与电磁阀入口连通，充满燃气，将主活阀及卸荷活阀压紧于阀座，保证密封。

通电后，顶杆向上运动，带动卸荷活阀向上，主活阀上部气体通过主活阀下端排气孔排出，在电磁阀入口燃气的推动下，主活阀向上运动，电磁阀出口和入口连通；

断电后，弹簧推动顶杆向下运动，卸荷活阀与主活阀接触，主活阀下端排气孔密闭；气体通过主活阀与壳体凹槽内壁间的间隙及侧壁进气孔向主活阀上部充气，主活阀及卸荷活阀向下移动，将主活阀及卸荷活阀压紧于阀座，保证密封。

所述顶杆上方设有隔热垫，隔热垫用隔离电磁铁与壳体之间的热传导。

所述密封圈为采用石墨材料制成，能够耐受800℃以上高温工况。

所述隔热装置采用高硅氧制成。

电磁阀的通径大于25mm。

所述主活阀的进气孔孔径小于排气孔孔径，保证主活阀上面腔的进气的速度小于排气速度，保证主活阀上部的气体能够排除。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)、本发明主阀芯与卸荷活阀构成了卸荷结构，采用小阀芯带动大阀芯的动作原理，实现了主阀的快速响应。

(2)、本发明所述主活阀的进气孔孔径小于排气孔孔径，保证主阀上面腔的进气的速度小于排气速度，保证主阀上部的气体能够排除，主阀芯能够在上下压差的情况下向上运动；

(3)、本发明阀体与电磁铁采用隔热结构，弹簧腔采用绝热、隔热设计结构，有效隔离了高温燃气对于电磁铁部位的热传导，实现超高温工况的适应性，进一步降低主阀开启后冲刷的温度热传导效应对于电磁铁的影响，使电磁铁满足温度工况，避免电磁铁失效。

(4)、本发明采用卸荷式直动式结构，实现控制压力的全部释放，实现零压力控制。

附图说明

图1为本发明实施例超高温电磁阀原理图。

具体实施方式

下面结合图1对发明产品进行详细介绍。

本发明为一种超高温快速响应大口径电磁阀，包括壳体、弹簧1、电磁铁3、密封圈4、顶杆6、卸荷阀芯7、主活阀8、壳体阀座9。

其中：

壳体底部设有凹槽，凹槽侧面设置电磁阀的入口，凹槽底部为充当电磁阀阀座，设置为电磁阀的出口，隔热装置5为带有中心通孔的圆柱型结构，放置凹槽上方，电磁铁3也为带有中心通孔的圆柱型结构，电磁铁3的中心通孔内径小于隔热装置5的中心通孔内径，电磁铁3下端放置在隔热装置5上方，与隔热装置5、壳体通过法兰连接；电磁铁3顶住壳体，实现固定和限位，电磁铁3的中心轴线与隔热装置5中心轴线以及凹槽中心轴线重合，顶杆6位于并贯穿电磁铁3和隔热装置5的中心通孔，顶杆6上端通过弹簧1顶住壳体，中部与隔热装置5中心通孔内壁之间设置密封圈4，另一端在壳体凹槽内部与卸荷阀芯7勾接在一起，卸荷阀芯7位于主活阀8腔体内，与主活阀8间隙配合，主活阀8腔体侧面设有进气孔对准电磁阀入口，底部设有排气孔对准电磁阀的出口。所述主活阀8的进气孔孔径小于排气孔孔径，保证主活阀上面腔的进气的速度小于排气速度，保证主活阀上部的气体能够排除。

优选地，所述顶杆6上方设有隔热垫2，弹簧1将隔热垫2压紧于顶杆6，隔热垫2用隔离电磁铁与壳体之间的热传导。

优选地，所述密封圈4为采用石墨材料制成，能够耐受800℃以上高温工况。

优选地，所述隔热装置5采用高硅氧制成，能够耐受800℃以上高温工况。

上述电磁阀适用于电磁阀的通径大于25mm的大尺寸电磁阀。

上述超高温快速响应大口径电磁阀工作过程为：

未通电时，主活阀上部腔体与电磁阀入口连通，充满燃气，将主活阀8及卸荷活阀7压紧于阀座，保证密封；

通电后，顶杆6向上运动，带动卸荷活阀7向上，主活阀8上部气体通过主活阀8下端排气孔排出，在电磁阀入口燃气的推动下，主活阀8向上运动，电磁阀出口和入口连通；

断电后，弹簧1推动顶杆6向下运动，卸荷活阀7与主活阀8接触，主活阀8下端排气孔密闭；气体通过主活阀与壳体凹槽内壁间的间隙及侧壁进气孔向主活阀8上部充气，主活阀8及卸荷活阀7向下移动，将主活阀8及卸荷活阀7压紧于阀座，保证密封。

本发明通过采用卸荷阀芯结构、隔热设计等设计措施解决了目前电磁阀不能适应大口径超高温的问题。主要特点为：

(1)、主阀芯与卸荷活阀构成了卸荷结构，实现了主阀的快速响应。

(2)、阀体与电磁铁采用隔热结构，弹簧腔采用绝热、隔热设计结构，有效隔离了高温燃气对于电磁铁部位的热传导，实现超高温工况的适应性。

(3)、采用卸荷式直动式结构，实现控制压力的全部释放，实现零压力控制。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

技术特征：

1.一种快速响应电磁阀，其特征在于包括壳体、弹簧(1)、电磁铁(3)、密封圈(4)、顶杆(6)、卸荷阀芯(7)、主活阀(8)、壳体阀座(9)，其中：

壳体底部设有凹槽，凹槽侧面设置电磁阀的入口，凹槽底部为充当电磁阀阀座，设置为电磁阀的出口，隔热装置(5)为带有中心通孔的圆柱型结构，放置凹槽上方，电磁铁(3)也为带有中心通孔的圆柱型结构，电磁铁(3)的中心通孔内径小于隔热装置(5)的中心通孔内径，电磁铁(3)下端放置在隔热装置(5)上方，电磁铁(3)顶住壳体，实现固定和限位，电磁铁(3)的中心轴线与隔热装置(5)中心轴线以及凹槽中心轴线重合，顶杆(6)位于并贯穿电磁铁(3)和隔热装置(5)的中心通孔，顶杆(6)上端通过弹簧(1)顶住壳体，中部与隔热装置(5)中心通孔内壁之间设置密封圈(4)，另一端在壳体凹槽内部与卸荷阀芯(7)勾接在一起，卸荷阀芯(7)位于主活阀(8)腔体内，与主活阀(8)间隙配合，主活阀(8)腔体侧面设有进气孔对准电磁阀入口，底部设有排气孔对准电磁阀的出口；

未通电时，主活阀上部腔体与电磁阀入口连通，充满燃气，将主活阀(8)及卸荷活阀(7)压紧于阀座，保证密封；

通电后，顶杆(6)向上运动，带动卸荷活阀(7)向上，主活阀(8)上部气体通过主活阀(8)下端排气孔排出，在电磁阀入口燃气的推动下，主活阀(8)向上运动，电磁阀出口和入口连通；

断电后，弹簧(1)推动顶杆(6)向下运动，卸荷活阀(7)与主活阀(8)接触，主活阀(8)下端排气孔密闭；气体通过主活阀与壳体凹槽内壁间的间隙及侧壁进气孔向主活阀(8)上部充气，主活阀(8)及卸荷活阀(7)向下移动，将主活阀(8)及卸荷活阀(7)压紧于阀座，保证密封。

2.根据权利要求1所述的一种快速响应电磁阀，其特征在于所述顶杆(6)上方设有隔热垫(2)，隔热垫(2)用隔离电磁铁与壳体之间的热传导。

3.根据权利要求1所述的一种快速响应电磁阀，其特征在于所述密封圈(4)为采用石墨材料制成，能够耐受800℃以上高温工况。

4.根据权利要求1所述的一种快速响应电磁阀，其特征在于所述隔热装置(5)采用高硅氧制成。

5.根据权利要求1所述的一种快速响应电磁阀，其特征在于电磁阀的通径大于25mm。

6.根据权利要求1所述的一种快速响应电磁阀，其特征在于所述主活阀(8)的进气孔孔径小于排气孔孔径，保证主活阀上面腔的进气的速度小于排气速度，保证主活阀上部的气体能够排除。

技术总结
本发明涉及一种快速响应电磁阀，包括壳体、弹簧、电磁铁、密封圈、顶杆、卸荷阀芯、主活阀、壳体阀座，未通电时，主活阀上部腔体与电磁阀入口连通，充满燃气，将主活阀及卸荷活阀压紧于阀座，保证密封；通电后，顶杆向上运动，带动卸荷活阀向上，主活阀上部气体通过主活阀下端排气孔排出，在电磁阀入口燃气的推动下，主活阀向上运动，电磁阀出口和入口连通；断电后，弹簧推动顶杆向下运动，卸荷活阀与主活阀接触，主活阀下端排气孔密闭；气体通过主活阀与壳体凹槽内壁间的间隙及侧壁进气孔向主活阀上部充气，主活阀及卸荷活阀向下移动，将主活阀及卸荷活阀压紧于阀座，保证密封。本发明采用小阀芯带动大阀芯的动作原理，实现了主阀的快速响应。

技术研发人员：崔景芝;马方超;王细波;王健;张宇;余武江;曹荣;孙喆;史刚;余锋;李德权;张立强;王道连;殷明霞;余海涛;王占彬
受保护的技术使用者：北京宇航系统工程研究所
技术研发日：2020.10.27
技术公布日：2021.03.12