一种带位置指示的电动截止阀的制作方法

本发明涉及一种电动阀门，具体涉及一种带位置指示的电动截止阀，用于空间长期在轨飞船或卫星的气体管路控制。

背景技术：

某空间站环控生保系统需要配套一种用于气体管路通断控制的电动阀门，提出了可多次重复动作、双向密封可靠、耐真空环境、具有位置指示功能、可以不消耗电源功耗自锁在打开或关闭位置的设计要求。

现有的电动截止阀，有些只能单向密封，不能满足系统提出的双向密封的使用要求，有些电动截止阀没有位置指示功能，另外有些电动截止阀的结构尺寸和质量很大，一般也不能长期耐真空环境，只能用于地面系统，不能满足空间长期在轨的使用要求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种能实现双向密封、带位置指示功能的电动截止阀，以满足空间站中气体管路的通断控制要求。

本发明的技术解决方案为：

一种带位置指示的电动截止阀，包括阀体和安装在阀体上端的壳体，阀体和壳体之间形成阀芯组件安装腔；阀体内设置有阀座；其特殊之处在于：

所述阀芯组件为弹簧蓄能阀芯组件，包括同轴设置的阀芯和螺杆；阀芯下端位于阀座上，阀芯的上部与螺杆固连，阀芯和螺杆之间安装有弹簧，且弹簧位于阀芯内；

所述电动截止阀还包括设置在壳体内的蜗轮蜗杆减速器和设置在壳体上方的位置指示装置；

所述蜗轮蜗杆减速器的蜗轮中部沿轴向开设有螺孔，螺杆与蜗轮内螺纹配合，形成螺旋升降机构；

所述位置指示装置包括安装在螺杆上的第一触发片和第二触发片、打开微动开关和关闭微动开关；第一触发片用于触发打开微动开关，第二触发片用于触发关闭微动开关。

螺杆上移至阀芯打开时第一触发片能够触发打开微动开关，螺杆下移至阀芯关闭时第二触发片能够触发关闭微动开关。

阀门需要打开时，给电机通正向电流，电机带动蜗杆旋转，蜗杆驱动蜗轮转动，再利用蜗轮和螺杆组成的梯形螺纹传动机构把蜗轮的旋转运动转化为阀芯的直线运动，实现阀门的开启。

基于上述基本技术方案，本发明还作出如下优化和/或限定：

上述蜗杆和蜗轮的轴线垂直，所述蜗轮和螺杆的轴线重合。

上述阀芯的下端面和阀体的底部上端面对应位置处沿阀芯轴向设置有相互配合的导向结构。

上述导向结构包括设置在阀芯下端面上的导向杆和设置在阀体底部上端面上的导向槽。

为减小导向杆和导向槽之间的摩擦力，防止阀芯多次动作后出现卡滞或卡死现象，在上述导向杆上安装有塑料减摩环。

上述螺杆和壳体之间设置有导向套，导向套与壳体固连，与螺杆间隙配合。导向套与导向结构相配合，使阀芯运动导向为上下两端的导向方式，能够保证阀芯多次动作后密封压痕的一致性，确保电动截止阀多次动作后的密封可靠性。

上述导向套与壳体在端面接合处采用防转销固定连接。

为减小蜗轮转动时的磨损，上述蜗轮外套装有轴承，轴承分别在蜗轮轮齿轴向的两侧。

上述阀芯的上部与螺杆的下部通过连接销固连。

为了使电动截止阀具有耐空间真空环境的能力能够长期在轨，上述蜗轮蜗杆减速器、梯形螺纹传动机构以及轴承上均采用类金刚石耐磨固体镀层加真空润滑脂润滑的复合润滑方式，一方面降低金属零件间的摩擦阻力，提高运动灵活性，另一方面可以有效防止真空冷焊现象发生。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)能够实现双向密封、具有位置指示功能、质量和体积小

现有电动截止阀由于未采用这种结构，当阀门出口压力高于阀门入口压力时，阀门不能密封，这是由于螺杆和蜗轮组成的螺纹传动机构各零件间存在间隙，当阀门出口压力高于阀门入口压力时，作用在阀芯上的介质力会使得阀芯往间隙处运动，导致电动截止阀泄漏。而本发明当阀门出口压力高于阀门入口压力时，阀芯在介质力的作用下须克服较大的弹簧弹力才可能往间隙处运动，因此较之现有电动截止阀本发明在阀门出口压力高于阀门入口压力一定范围内，能实现双向可靠密封。

本发明采用两个微动开关组成位置指示装置，微动开关结构小巧，其内部开关触点能快速切换，动作灵敏，工作可靠，微动开关一方面可以提供电机的断电信号，另一方面可以反馈阀门的位置状态，实现电动截止阀的位置指示功能。

本发明传动结构上采用了蜗轮蜗杆减速器，并通过梯形螺纹传动结构将电机的旋转运动转化为阀芯的直线运动，蜗轮蜗杆减速器和螺纹传动机构均为省力机构，效率高，这样就需要的电机力矩较小，电机的质量和体积相应的也较小，另一方面采用蜗轮蜗杆减速器也可以保证电动截止阀打开或关闭后可以不消耗电源功耗长期自锁。

(2)能够长期在轨

本发明在轴承、蜗轮蜗杆减速器及梯形螺纹传动机构等传动零件上均采用了耐磨固体镀层+真空润滑脂的复合润滑方式，一方面降低金属零件间的摩擦阻力，提高运动灵活性，另一方面可以有效防止真空冷焊现象发生。

(3)可靠性高

本发明的阀芯运动导向采用上下两端导向的方式，保证阀芯多次动作后密封压痕的一致性，确保电动截止阀多次动作后的密封可靠性，并且在阀芯下端的导向杆上安装了塑料减摩环，以减小阀芯和阀体之间的摩擦力，防止阀芯多次动作后出现卡滞或卡死现象，确保电动截止阀的动作可靠性。

(4)使用寿命长

现有不采用弹簧蓄能阀芯结构的电动截止阀，阀门关闭瞬间，阀芯和阀体之间硬接触，从而导致螺旋传动机构和蜗轮蜗杆减速器各金属零件之间硬接触，容易造成接触面磨损，缩短阀门的寿命。本发明采用的弹簧蓄能阀芯结构，由于螺杆和阀芯是弹性连接，在阀门关闭时，各金属零件之间的接触力均随着弹簧力的增大缓慢增大，有效避免了硬接触，延长了电动截止阀的使用寿命。

附图说明

图1为带位置指示的电动截止阀结构原理图；

图2为蜗轮蜗杆减速器和无刷电机连接的结构图；

图3为弹簧蓄能阀芯结构图；

图4为位置指示装置结构图；

其中附图标记为：

1-阀体、2-阀芯、201-塑料减摩环、3-弹簧、4-导向套、5-防转销、6-第一蜗杆、7-蜗轮、8-开关支架、9-螺钉、10-触发片、11-第二螺杆、12-垫片、13-轴承、14-连接销、15-壳体、16-第一微动开关(关闭)、17-第二微动开关(打开)、18-盖板、19、20-O形橡胶圈、21-无刷电机。

具体实施方式

如图1～图4所示，为本发明的带位置指示的电动截止阀结构，它主要由阀体1、阀芯2、弹簧3、导向套4、防转销5、蜗杆6、蜗轮7、开关支架8、螺钉9、触发片10、螺杆11、垫片12、轴承13、连接销14、壳体15、关闭微动开关16、打开微动开关17、盖板18、O形橡胶圈(19、20)、无刷电机21组成。

阀芯2、弹簧3、导向套4、防转销5、螺杆11构成弹簧蓄能阀芯组件。阀门关闭和打开状态下，弹簧3始终为压缩状态，弹簧力越大，双向密封效果越好，但同时阀门关闭时需要克服的弹簧力就越大，因此实际中应根据设计要求将弹簧力应限制在合理范围内。本实施例中弹簧力300N-350N，可保证当阀门出口压力大于阀门入口压力0-0.2Mpa时双向密封。

无刷电机21、蜗轮7和蜗杆6组成蜗轮蜗杆减速器。

开关支架8、关闭微动开关16、打开微动开关17以及触发片10构成位置指示装置。开关支架8安装在壳体15上端，开关支架8底部设置有通孔，螺杆11上端伸出所述通孔；触发片10通过螺钉9固定安装在螺杆上端，它具有两个触发端；关闭微动开关16和打开微动开关17设置在开关支架8上并分布在螺杆轴线的两侧，关闭微动开关16位于打开微动开关17的下方。

需要阀门打开时，给无刷电机21通正向电流，无刷电机21带动蜗杆6旋转，蜗杆6驱动蜗轮7转动，再利用蜗轮7和螺杆11组成的梯形螺纹传动机构把蜗轮的旋转运动转化为阀芯2的直线运动，实现阀门的开启；

当阀门全开时，螺杆11上安装的触发片10的一个触发端触动打开微动开关17闭合，并同时给电机供电系统断电信号，电机断电。由于蜗轮7和蜗杆6组成的减速器具有自锁功能，电动截止阀可以不消耗电能保持在打开位置，并通过打开微动开关17来指示阀门的打开状态。

同理，需要阀门关闭时，给无刷电机21通反向电流，电机反转，驱动蜗轮蜗杆减速器反转，阀芯2向关闭方向运动，当阀芯2运动至关闭位置时，螺杆11上安装的触发片10的另一个触发端触动关闭微动开关16闭合，并同时给电机供电系统断电信号，电机断电，通过蜗轮蜗杆减速器的自锁功能，阀芯可靠保持在关闭位置，并通过关闭微动开关16来指示阀门的关闭状态。