常闭式电磁先导控制阀的制作方法

1.本技术属于控制阀领域，具体涉及一种常闭式电磁先导控制阀。


背景技术：

2.电磁先导控制阀可以广泛应用于航天发动机常温环境的推进剂供应系统中。火箭发动机推进剂供应系统用的阀门通常需要高压控制气作为控制元件，这就要求增加控制系统，例如，带高压控制气的气瓶、导管和控制阀等组件组成的控制系统。由于增加控制系统不仅会增加发动机结构、布局和重量，控制系统也会存在由于泄漏导致气源不足以控制阀门等问题，难以满足商业航天的使用需求；因此，本技术发明人在研发过程中发现需要在阀门结构方面寻求技术突破，实现发动机阀门自身控制打开或关闭的动作要求，减少对控制系统的依赖。


技术实现要素：

3.为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本技术提供了一种常闭式电磁先导控制阀。
4.根据本技术实施例，本技术提供了一种常闭式电磁先导控制阀，其包括主阀单元和电磁先导阀单元，所述主阀单元中设置有入口和出口，所述入口用于通入工作介质，所述出口用于排出工作介质；
5.所述主阀单元通过介质流入通道与所述电磁先导阀单元的入口端连接，所述电磁先导阀单元的第一出口端通过第一介质流出通道与所述主阀单元内部的开腔连接，所述电磁先导阀单元的第二出口端通过第二介质流出通道与所述主阀单元内部的关腔连接；所述开腔与关腔相对隔离；
6.所述电磁先导阀单元中设置有第一排气口和第二排气口；所述第一排气口用于排出所述关腔中的残留介质，所述第二排气口用于排出所述开腔中的残留介质；
7.所述电磁先导阀单元包括左阀盖、右阀盖和先导壳体；所述左阀盖和右阀盖分别固定连接在所述先导壳体的长度方向的两端；所述先导壳体中设置有第一装配孔、通孔、第二装配孔和第三装配孔，所述第一装配孔通过所述通孔与所述第二装配孔连通，所述第二装配孔通过第一连接通道与所述第三装配孔连通；所述第一装配孔中设置有排气阀芯，所述通孔中设置有顶杆，所述第二装配孔中设置有先导阀，所述第三装配孔中设置有电磁阀；所述排气阀芯通过所述顶杆与所述先导阀连接；
8.所述电磁阀通电打开后，工作介质通过所述入口连接的入口腔与先导阀之间的连通通道、先导阀与电磁阀之间的连通通道、电磁阀与开腔之间的连通通道进入所述开腔中，所述开腔中的工作介质控制所述入口连接的入口腔与所述出口连接的出口腔连通，所述关腔中的残留介质通过所述第一排气口排出；
9.所述电磁阀断电关闭后，工作介质通过所述先导阀与所述顶杆和排气阀芯之间的连通通道以及排气阀芯与关腔之间的连通通道进入所述关腔中，所述关腔中的工作介质控
制所述入口腔与出口腔隔断，所述开腔中残留的工作介质通过所述开腔与电磁阀之间的连通通道和第二排气口排出。
10.上述常闭式电磁先导控制阀中，所述主阀单元包括主壳体、主阀芯、主弹簧和活塞；所述主壳体中设置有能够相互连通的所述入口腔、出口腔和控制腔；
11.所述入口设置在所述入口腔处，所述入口腔通过介质流入通道与所述电磁先导阀单元的入口端连接；所述出口设置在所述出口腔处，所述控制腔通过所述第一介质流出通道与所述电磁先导阀单元的第一出口端连接，通过所述第二介质流出通道与所述电磁先导阀单元的第二出口端连接；
12.所述主阀芯沿所述主壳体的长度方向横跨在所述入口腔、出口腔和控制腔中，所述主阀芯与所述入口腔和出口腔连通处的所述主壳体的侧壁形成一道密封，用于控制所述入口腔与出口腔的通断；所述主阀芯与靠近所述控制腔处的所述主壳体的侧壁形成另一道密封，用于控制所述出口腔与控制腔的通断；
13.所述主弹簧设置在所述入口腔中，所述主弹簧的一端与所述入口腔沿所述主壳体的长度方向的侧壁连接，其另一端与所述主阀芯的一端连接，所述主阀芯的另一端与所述活塞连接，在所述活塞的推动下所述主阀芯能够沿所述主壳体的长度方向移动；
14.所述活塞设置在所述控制腔中，沿所述活塞的周向，在所述活塞的外侧套设有第一密封圈，所述活塞和第一密封圈将所述控制腔分隔为开腔和关腔；所述开腔设置在所述活塞远离所述出口腔的一侧，所述关腔设置在所述活塞靠近所述出口腔的一侧。
15.进一步地，所述主阀芯包括封头和与所述封头连接的推杆，所述封头用于对所述入口腔和出口腔的连通处进行封堵。
16.更进一步地，所述靠近所述推杆与封头连接一端的相对端，在所述推杆的侧壁上套设有第二密封圈，所述第二密封圈用于在所述出口腔与关腔之间形成密封，以隔离所述出口腔和关腔。
17.进一步地，沿所述先导壳体的长度方向，位于所述先导壳体中，所述第一装配孔设置在所述先导壳体与左阀盖连接的一端，所述第二装配孔设置在所述先导壳体与右阀盖连接的一端；所述第二装配孔通过所述介质流入通道与所述入口腔连接；
18.沿所述先导壳体的高度方向，所述第三装配孔设置在所述先导壳体的顶部。
19.进一步地，所述先导阀包括先导阀芯和第一弹簧，所述先导阀芯靠近所述右阀盖的一端设置有左弹簧孔，在所述右阀盖靠近所述先导壳体的一端与所述左弹簧孔对应设置有右弹簧孔，所述右阀盖与先导壳体对接时所述左弹簧孔与右弹簧孔构成第一弹簧腔，所述第一弹簧设置在所述第一弹簧腔中，所述第一弹簧用于推动所述先导阀芯在所述第二装配孔中移动。
20.进一步地，所述电磁阀包括电磁壳体以及设置在所述电磁壳体中的线圈、第二弹簧和电磁阀芯；所述电磁壳体内部设置有相互连通的所述第二弹簧腔和阀芯腔，所述第二弹簧设置在所述第二弹簧腔中，所述电磁阀芯设置在所述阀芯腔中，所述第二弹簧用于推动所述电磁阀芯在所述阀芯腔中移动。
21.上述常闭式电磁先导控制阀中，所述第一装配孔包括第一导向孔和第一安装孔，所述第一导向孔的直径小于第一安装孔的直径；
22.所述排气阀芯位于所述第一导向孔中的部分套设有第三密封圈；所述排气阀芯位
于所述第一安装孔中的部分与所述第一安装孔所在的所述先导壳体的内壁之间形成第一左空腔，所述第三密封圈用于增强所述第一左空腔与关腔之间的密封性。
23.上述常闭式电磁先导控制阀中，所述第二装配孔包括第二导向孔和第二安装孔，所述第二导向孔的直径小于第二安装孔的直径；所述先导阀芯位于所述第二导向孔中的部分套设有第四密封圈；所述先导阀芯位于所述第二安装孔中的部分与所述第二装配孔所在的所述先导壳体的内壁之间形成第一右空腔；所述第四密封圈用于增强所述第一右空腔与开腔之间的密封性。
24.上述常闭式电磁先导控制阀中，所述顶杆的内部设置有第一流道，所述排气阀芯的内部设置有第二流道，所述第二流道的一端与所述第一流道连通，其另一端与所述第二介质流出通道连通。
25.根据本技术的上述具体实施方式可知，至少具有以下有益效果：本技术提供的常闭式电磁先导控制阀通过设置主阀单元和电磁先导阀单元，主阀单元通过介质流入通道与电磁先导阀单元的入口端连接，电磁先导阀单元的第一出口端通过第一介质流出通道与主阀单元内部的开腔连接，电磁先导阀单元的第二出口端通过第二介质流出通道与主阀单元内部的关腔连接；开腔与关腔相对隔离；电磁先导阀单元利用电磁力打开或关闭其与主阀单元的连通通道，使得通过入口流入的工作介质能够驱动入口和出口连通或隔断，以实现主阀单元的打开或关闭；本技术提供的电磁先导控制阀工作时借助工作介质实现打开或关闭，无需借助高压控制气和控制系统，能够简化发动机的结构，减少部分重量。
26.应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本技术所欲主张的范围。
附图说明
27.下面的所附附图是本技术的说明书的一部分，其示出了本技术的实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本技术的原理。
28.图1为本技术具体实施方式提供的一种常闭式电磁先导控制阀的结构示意图。
29.图2为本技术具体实施方式提供的一种常闭式电磁先导控制阀打开状态的结构示意图。
30.图3为本技术具体实施方式提供的一种常闭式电磁先导控制阀关闭状态的结构示意图。
31.附图标记说明：
32.1、主阀单元；
33.11、入口；12、出口；
34.13、主壳体；131、入口腔；132、出口腔；133、控制腔；1331、开腔；1332、关腔；134、阀盖；
35.14、主阀芯；141、封头；142、推杆；
36.15、主弹簧；16、活塞；17、第一密封圈；18、第二密封圈；
37.2、电磁先导阀单元；
38.201、第一排气口；202、第二排气口；
39.21、左阀盖；22、右阀盖；
40.23、先导壳体；231、通孔；232、第一排气通道；
41.24、排气阀芯；241、第三密封圈；242、第一左空腔；
42.25、先导阀芯；251、第四密封圈；252、第一右空腔；2521、第一连接通道；2522、第二连接通道；253、第二右空腔；
43.26、第一弹簧；261、第一弹簧腔；
44.27、顶杆；
45.28、电磁壳体；
46.281、线圈；
47.282、第二弹簧；2821、第二弹簧腔；
48.283、电磁阀芯；2831、阀芯腔；
49.284、第二排气通道；
50.3、介质流入通道；
51.4、第一介质流出通道；
52.5、第二介质流出通道。
具体实施方式
53.为使本技术实施例的目的、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技术所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本技术内容的实施例后，当可由本技术内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本技术内容的精神与范围。
54.本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，但并不作为对本技术的限定。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。
55.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，也非用以限定本技术，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。
56.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。
57.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。
58.关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。
59.某些用以描述本技术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技术的描述上额外的引导。
60.如图1～图3所示，本技术实施例提供的常闭式电磁先导控制阀包括主阀单元1和电磁先导阀单元2，其中，主阀单元1中设置有入口11和出口12，主阀单元1的入口11用于通入工作介质，其内部出口端通过介质流入通道3与电磁先导阀单元2的入口端连接，电磁先导阀单元2的第一出口端通过第一介质流出通道4与主阀单元1内部的开腔1331连接，电磁先导阀单元2的第二出口端通过第二介质流出通道5与主阀单元1内部的关腔1332连接，主阀单元1内部的开腔1331与主阀单元1内部的关腔1332相对隔离。电磁先导阀单元2上设置有第一排气口201和第二排气口202。第一排气口201用于排出主阀单元1内部关腔1332中的
残留介质，第二排气口202用于排出主阀单元1内部开腔1331中的残留介质。
61.电磁先导阀单元2通过电磁力打开或关闭电磁先导阀单元2和主阀单元1的连通通道，使得通过主阀单元1中入口11流入的工作介质能够驱动入口11和出口12连通或隔断，以实现主阀单元1的打开或关闭。
62.本技术实施例提供的电磁先导控制阀为常闭式结构，其依靠工作介质实现打开或关闭，工作时无需借助高压控制气和控制系统，能够简化发动机的结构，减少部分重量。
63.在一个具体的实施例中，主阀单元1包括主壳体13、主阀芯14、主弹簧15和活塞16。其中，主壳体13中依次设置有能够相互连通的入口腔131、出口腔132和控制腔133。在主壳体13中设置有控制腔的一侧设置有阀盖134。
64.入口11设置在入口腔131处，通过入口11可以向入口腔131中通入工作介质；入口腔131通过介质流入通道3与电磁先导阀单元2的入口端连接。出口12设置在出口腔132处，通过出口12可以将工作介质排出。控制腔133通过第一介质流出通道4与电磁先导阀单元2的第一出口端连接，通过第二介质流出通道5与电磁先导阀单元2的第二出口端连接。
65.主阀芯14沿主壳体13长度方向横跨在入口腔131、出口腔132和控制腔133中，主阀芯14与入口腔131和出口腔132连通处的主壳体13侧壁形成一道密封，用于控制入口腔131与出口腔132的通断；主阀芯14与靠近控制腔133处的主壳体13侧壁形成另一道密封，用于隔离出口腔132与控制腔133。
66.主弹簧15设置在入口腔131中，主弹簧15的一端与入口腔131沿主壳体13长度方向的侧壁连接，其另一端与主阀芯14的一端连接，主阀芯14的另一端与活塞16连接，在活塞16的推动下主阀芯14能够沿主壳体13长度方向移动。
67.活塞16设置在控制腔133中，沿活塞16的周向，在活塞16外侧套设有第一密封圈17，活塞16和第一密封圈17将控制腔133分隔为开腔1331和关腔1332。其中，开腔1331设置在活塞16远离出口腔132的一侧，关腔1332设置在活塞16靠近出口腔132的一侧。
68.具体地，主阀芯14包括封头141和与封头141连接的推杆142，封头141采用喇叭口形状，封头141可以对入口腔131和出口腔132连通处进行封堵，以隔离入口腔131和出口腔132。靠近推杆142与封头141连接一端的相对端，在推杆142的侧壁上套设有第二密封圈18，第二密封圈18用于在出口腔132与关腔1332之间形成密封，以隔离出口腔132和关腔1332。
69.在一个具体的实施例中，电磁先导阀单元2包括左阀盖21、右阀盖22和先导壳体23。其中，左阀盖21和右阀盖22分别固定连接在先导壳体23长度方向的两端。
70.沿先导壳体23的长度方向，在先导壳体23与左阀盖21连接的一端开设有第一装配孔，在先导壳体23与右阀盖22连接的一端开设有第二装配孔。第一装配孔通过通孔231与第二装配孔连通。第一装配孔连接有第一排气通道232，第一排气口201设置在第一排气通道232的端部。第二装配孔通过介质流入通道3与入口腔131连接。
71.其中，第一装配孔中设置有排气阀芯24。第二装配孔中设置有先导阀，先导阀包括先导阀芯25和第一弹簧26，先导阀芯25靠近右阀盖22的一端设置有左弹簧孔，在右阀盖22靠近先导壳体23的一端与左弹簧孔对应设置有右弹簧孔，右阀盖22与先导壳体23对接时左弹簧孔与右弹簧孔构成第一弹簧腔261，第一弹簧26设置在第一弹簧腔261中。第一弹簧26可以推动先导阀芯25在第二装配孔中移动。
72.通孔231中设置有顶杆27，顶杆27的一端与排气阀芯24连接，另一端与先导阀芯25
连接。顶杆27周向的侧壁与通孔231所在的先导壳体23的内壁之间设置有间隙，沿顶杆27的长度方向，在其内部设置有第一流道，顶杆27周向的侧壁上设置有通气孔，方便通气。在排气阀芯24的内部设置有第二流道，第二流道的一端与顶杆27内部的第一流道连通，其另一端与第二介质流出通道5连通。
73.另外，在排气阀芯24与顶杆27连接的一端的端面上以及在先导阀芯25与顶杆27连接的一端的端面上均设置有第一非金属件，对应地，第一装配孔所在的先导壳体23与排气阀芯24接触的端面上以及第二装配孔所在的先导壳体23与先导阀芯25接触的端面上均设置有第一金属密封台，第一非金属件与第一金属密封台配合使用，可以增强第一装配孔与通孔231之间以及第二装配孔与通孔231之间的密封性。
74.具体地，第一装配孔包括第一导向孔和第一安装孔，其中，第一导向孔的直径小于第一安装孔的直径。排气阀芯24位于第一导向孔中的部分套设有第三密封圈241。排气阀芯24的直径小于第一安装孔的直径，使得排气阀芯24位于第一安装孔中的部分与第一安装孔所在的先导壳体23的内壁之间可以形成第一左空腔242。第三密封圈241的设置可以增强第一左空腔242与关腔1332之间的密封性。
75.具体地，第二装配孔包括第二导向孔和第二安装孔，其中，第二导向孔的直径小于第二安装孔的直径。先导阀芯25位于第二导向孔中的部分套设有第四密封圈251。先导阀芯25的直径小于第二装配孔的直径，使得先导阀芯25位于第二安装孔中的部分与第二装配孔所在的先导壳体23的内壁之间可以形成第一右空腔252。第四密封圈251的设置可以增强第一右空腔252与开腔1331之间的密封性。
76.位于先导阀芯25中靠近右阀盖22的一端，两道左弹簧孔之间的端面与右阀盖22之间可以形成第二右空腔253。
77.在一个具体的实施例中，沿先导壳体23的高度方向，在先导壳体23的顶部开设有第三装配孔。第三装配孔通过第一连接通道2521与第二装配孔连通。第二装配孔通过第二连接通道2522与第一介质流出通道4连通。
78.第三装配孔中设置有电磁阀。其中，电磁阀包括电磁壳体28以及设置在电磁壳体28中的线圈281、第二弹簧282和电磁阀芯283。电磁壳体28内部设置有相互连通的第二弹簧腔2821和阀芯腔2831，第二弹簧282设置在第二弹簧腔2821中，电磁阀芯283设置在阀芯腔2831中，第二弹簧282用于推动电磁阀芯283在阀芯腔2831中移动。
79.具体地，电磁壳体28中设置有第二排气通道284，第二排气口202开设在第二排气通道284的端部，第二排气通道284可以与阀芯腔2831连通。
80.电磁阀芯283的上端面和下端面上均设置有第二非金属件，对应地，电磁壳体28与电磁阀芯283的上端面接触的端面上以及第三装配孔所在的先导壳体23与电磁阀芯283的下端面接触的端面上均设置有第二金属密封台。第二非金属件与第二金属密封台配合使用，可以增强阀芯腔2831与第二排气通道284之间以及阀芯腔2831与第一右空腔252之间的密封性。
81.如图2所示，在排气阀芯24的内部设置有第二流道，第二流道的一端与顶杆27内部的第一流道连通，其另一端与第二介质流出通道5连通。
82.本技术实施例提供的常闭式电磁先导控制阀装配完毕后，在主弹簧15的作用下，主阀芯向靠近控制腔133的方向移动，主阀芯中的封头141压紧在入口腔131和出口腔132连
通处的主壳体13侧壁的密封面上，以切断入口腔131与工作腔104，主阀单元1处于关闭状态；第一弹簧26沿靠近左阀盖21的方向将先导阀芯25压紧在第二装配孔中，第二弹簧282朝向第二装配孔的方向将电磁阀芯283压紧在第三装配孔中。
83.当线圈281通电时，电磁阀芯283在电磁力的作用下克服第二弹簧282的弹力后向远离第二装配孔的方向移动，电磁阀芯283的上端面设置的第二非金属件压紧在电磁壳体28上设置的第二金属密封台上，使得阀芯腔2831与第二排气口202隔开，第一连接通道2521通过阀芯腔2831与第一介质流出通道4连通。入口腔131中的工作介质可以依次通过介质流入通道3、第一右空腔252、第一连接通道2521、阀芯腔2831和第一介质流出通道4进入开腔1331中，并可以依次通过介质流入通道3、第一右空腔252、第一连接通道2521、阀芯腔2831、第一介质流出通道4和第二连接通道2522进入第二右空腔253中。
84.流入开腔1331中的工作介质推动活塞向入口腔131的方向移动，主阀芯14在活塞16的推动向靠近入口腔131的方向移动，直至主阀芯中的封头141离开入口腔131和出口腔132连通处的主壳体13侧壁的密封面，此时，入口腔131与出口腔132连通，主阀单元1开始工作。
85.在第二右空腔253中介质压力的作用下，先导阀芯25沿靠近第一装配孔的方向压紧在第二装配孔中，先导阀处于关闭状态，此时关腔1332与第二介质流出通道5、第一左空腔242、第一排气通道232和第一排气口201连通，关腔1332中残余的气体依次通过第二介质流出通道5、第一左空腔242、第一排气通道232和第一排气口201排到大气中，关腔1332中无工作压力。
86.当线圈281断电时，电磁阀芯283在第二弹簧282的弹力作用下向靠近第二装配孔的方向移动，电磁阀芯283的下端面上设置的第二非金属件压紧在第三装配孔所在的先导壳体23上设置的第二金属密封台上，使得阀芯腔2831与第一右空腔252隔开，电磁阀关闭，入口腔131中的工作介质无法进入开腔1331；此时，电磁阀芯283的上端面上设置的第二非金属件与电磁壳体28上设置的第二金属密封台分离，阀芯腔2831与第二排气口202连通，开腔1331和第二右空腔253中的残留的工作介质依次通过第一介质流出通道4、阀芯腔2831、电磁阀芯283侧面的间隙通道和第二排气通道284排到大气中，实现泄压。
87.由于第四密封圈251的横截面面积与先导阀芯25密封面积之间存在环形面积，第一右空腔252中的工作介质作用在环形面积上以对先导阀芯25产生指向右阀盖22的作用力，使得先导阀芯25通过顶杆27带动排气阀芯24向靠近右阀盖22的方向移动，直到排气阀芯24上设置的第一非金属件与第一装配孔所在的先导壳体23上设置的第一金属密封台贴合后停止移动。
88.第三密封圈241密封的存在隔断了第二介质流出通道5与第一左空腔242，排气阀芯24与第一装配孔所在的先导壳体23之间的密封隔断了第一左空腔242与第一排气口201，此时，第二介质流出通道5与第一右空腔252和关腔1332连通，入口腔131中的工作介质依次通过介质流入通道3、第一右空腔252、顶杆27与通孔231所在的先导壳体23的侧壁之间的间隙、顶杆27侧壁上的通气孔和顶杆27内部的第一流道以及第二介质流出通道5后流入关腔1332中。由于开腔1331中没有介质压力，工作介质在关腔1332中形成远离入口腔131方向的介质作用力，在关腔1332中介质的作用力和主弹簧弹力的共同作用下，活塞和主阀芯向远离入口腔131的方向移动，直到主阀芯中的封头141贴合在入口腔131和出口腔132的连通
处，以隔离入口腔131和出口腔132，主阀单元1关闭。
89.在本技术实施例提供的常闭式电磁先导控制阀中，电磁先导阀单元2中的电磁阀通电打开后，工作介质依次通过入口腔131、介质流入通道3、第一右空腔252、第一连接通道2521、阀芯腔2831和第一介质流出通道4进入开腔1331；同时，关腔1332中的残余介质通过第二介质流出通道5、第一左空腔242、第一排气通道232和第一排气口201排到大气中，关腔1332中无工作压力；开腔1331中的工作介质控制打开主阀单元1，常闭式电磁先导控制阀开启。
90.电磁先导阀单元2中的电磁阀断电关闭后，入口腔131中的工作介质无法进入开腔1331，开腔1331和第二右空腔253中残留的工作介质排放到大气中，实现泄压；此时第一右空腔252中的工作介质推动先导阀芯25带动排气阀芯24向第二装配孔的方向移动，使得第一左空腔242与第一排气口201隔断，第一右空腔252通过第二介质流出通道5与关腔1332连通，入口腔131中的工作介质流入关腔1332中。开腔1331中没有介质压力，关腔1332中工作介质和主弹簧弹力的共同控制关闭主阀单元1，常闭式电磁先导控制阀关闭。
91.本技术实施例提供的常闭式电磁先导控制阀能够实现自身控制打开或关闭的动作要求，从而消除对控制系统的依赖。
92.以上所述仅为本技术示意性的具体实施方式，在不脱离本技术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，均应属于本技术保护的范围。