CN113757388A - 先导式高压自锁阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种先导式高压自锁阀，所述先导式高压自锁阀包括主阀和先导阀，所述先导阀安装至所述主阀上并设置为所述先导阀的入口与所述主阀的主阀芯(6)相通，所述先导阀的出口与所述主阀的出口通道相通，通过改变主阀芯(6)后端的压力以改变主阀芯(6)的受力状态，控制主阀芯(6)的开启与关闭。该先导式高压自锁阀的工作压力高、响应速度快，并且，可以重复启动。

Description

先导式高压自锁阀
技术领域
本发明涉及自锁阀技术领域，具体地，涉及一种先导式高压自锁阀。
背景技术
在火箭、卫星、武器的发动机***中，由于气瓶的压力很高，通常使用电爆活门作为气瓶的开启阀门。尽管电爆活门具有密封性能好、工作可靠性高的优点，但是，电爆活门为一次性使用产品，无法满足***多次启动或重复使用的需求。同时，电爆活门起爆时会产生较大的冲击力，对发动机***会产生影响，特别是姿控发动机***，进而影响飞行器的飞行姿态。
因此，急需要提供一种先导式高压自锁阀来解决上述技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种先导式高压自锁阀，该先导式高压自锁阀的工作压力高、响应速度快，并且，可以重复启动。
为了实现上述目的，本发明提供了一种先导式高压自锁阀，该先导式高压自锁阀包括主阀和先导阀，先导阀安装至主阀上并设置为先导阀的入口与主阀的主阀芯相通，先导阀的出口与主阀的出口通道相通，通过改变主阀芯后端的压力以改变主阀芯的受力状态，控制主阀芯的开启与关闭。
优选地，主阀包括壳体和设置在壳体内的主阀芯组件，壳体一端设有入口接嘴且入口接嘴内形成有主阀入口通道，壳体另一端形成有主阀出口通道；
主阀芯组件位于主阀入口通道和主阀出口通道之间，用于控制主阀入口通道与主阀出口通道之间的通断。
优选地，主阀芯组件包括阀套、主阀芯和弹簧，其中，
阀套固定安装在壳体中，阀套靠近主阀入口通道的一端设置有与主阀入口通道相通的流道，阀套靠近主阀出口通道的一端内设有主阀芯安装孔，阀套侧壁设有引压通道；
主阀芯安装于主阀芯安装孔中，主阀芯的前端用于密封主阀出口通道，主阀芯的后端设有用于安装弹簧的弹簧孔，弹簧安装在主阀芯和阀套之间。
优选地，先导阀包括阀座、线圈组件以及用于控制主阀芯组件开启和关闭的先导阀芯，其中，
阀座一端与壳体固定连接，另一端与先导阀芯的密封面形成密封副，先导阀入口通道和先导阀出口通道分别贯通阀座，先导阀入口通道与阀套的引压通道相通，先导阀出口通道与主阀出口通道相通；
线圈组件包括线圈壳体、缠绕在线圈壳体外壁用于产生磁场的开启线圈和关闭线圈、用于产生自锁力的永磁块以及套装在线圈壳体外部用于形成磁场回路的罩壳；其中，
开启线圈位于先导阀芯的上端，关闭线圈位于先导阀芯的下端，并且，设置为当给开启线圈一个短脉冲电压信号时，先导阀芯向上移动，先导阀通道开启；当给关闭线圈一个短脉冲电压信号时，先导阀芯向下移动，先导阀通道关闭。
优选地，主阀芯和先导阀芯的密封结构均为氟塑料-金属相结合的菌状密封结构。
优选地，入口接嘴与壳体之间、阀座与壳体之间、先导阀与主阀之间均设置有用于实现各部位连接静密封的O形圈。
优选地，主阀芯上设置有多道氟塑料制成的挡流圈，挡流圈的外径尺寸与阀套的内孔尺寸过渡配合。
优选地，主阀入口通道内设置有用于防止多余物进入阀体内部的过滤器组件。
优选地，先导阀芯上设置有用于减轻先导阀芯重量的减重孔和用于先导阀芯安装和拆卸的螺纹孔。
优选地，先导阀芯上具有减重孔的端面上焊接固定有隔磁垫片。
根据上述技术方案，本发明采用内置先导的结构形式，阀套与壳体中设置了与先导阀的进口和出口连通的流道，先导阀的进口流道设置在主阀芯后端，出口流道汇至主路出口。利用先导阀改变主阀芯后端的压力，进而改变主阀芯的受力状态，控制主阀芯的开启与关闭。由于采用的是内置先导式结构，该方案无需单独配套控制气源，同时，先导阀的出口与主阀的出口相通，先导阀不需要单独的排气孔，简化了阀门的结构，进而避免了对外排气时对***的冲击。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提供的先导式高压自锁阀的结构示意图；
图2是本发明提供的先导式高压自锁阀中线圈组件的结构示意图。
附图标记说明
1-入口接嘴 2-过滤器组件
3-阀套 4-弹簧
5-挡流圈 6-主阀芯
7-壳体 8-O形圈
9-阀座 10-线圈组件
1001-关闭线圈 1002-永磁铁
1003-开启线圈 1004-线圈壳体
1005-罩壳 11-减重孔
12-主阀入口通道 13-主阀出口通道
14-流道 15-主阀芯安装孔
16-引压通道 17-先导阀芯
18-先导阀入口通道 19-先导阀出口通道
20-隔磁垫片 21-螺纹孔
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，“上、下、内、外”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。
参见图1，本发明提供一种先导式高压自锁阀，该先导式高压自锁阀包括主阀和先导阀，先导阀安装至主阀上并设置为先导阀的入口与主阀的主阀芯6相通，先导阀的出口与主阀的出口通道相通，通过改变主阀芯6后端的压力以改变主阀芯6的受力状态，控制主阀芯6的开启与关闭。
主阀包括壳体7和设置在壳体7内的主阀芯组件，壳体7一端设有入口接嘴1且入口接嘴1内形成有主阀入口通道12，壳体7另一端形成有主阀出口通道13，主阀入口通道12和主阀出口通道13在同一轴线上；
主阀芯组件位于主阀入口通道12和主阀出口通道13之间，用于控制主阀入口通道12与主阀出口通道13之间的通断。
主阀芯组件包括阀套3、主阀芯6和弹簧4，其中，
阀套3固定安装在壳体7中，阀套3靠近主阀入口通道12的一端设置有与主阀入口通道12相通的流道14，阀套3靠近主阀出口通道13的一端内设有主阀芯安装孔15，阀套3侧壁设有引压通道16；
主阀芯6安装于主阀芯安装孔15中，主阀芯6的前端用于密封主阀出口通道13，主阀芯6的后端设有用于安装弹簧4的弹簧孔，弹簧4安装在主阀芯6和阀套3之间。主阀芯6的右侧为前端，左侧为后端，主阀芯6的前端与主阀壳体内的密封刃口接触，用于密封出口通道。在关闭状态，弹簧4用于压紧主阀芯6，形成主阀的密封。
先导阀包括阀座9、线圈组件10以及用于控制主阀芯组件开启和关闭的先导阀芯17，其中，
阀座9一端与壳体7固定连接，另一端与先导阀芯17的密封面形成密封副，先导阀入口通道18和先导阀出口通道19分别贯通阀座9，先导阀入口通道18与阀套3的引压通道16相通，先导阀出口通道19与主阀出口通道13相通；
如图2所示，线圈组件10包括线圈壳体1004、缠绕在线圈壳体1004外壁用于产生磁场的开启线圈1003和关闭线圈1001、用于产生自锁力的永磁块1002以及套装在线圈壳体1004外部用于形成磁场回路的罩壳1005；其中，
开启线圈1003位于先导阀芯17的上端，关闭线圈1001位于先导阀芯17的下端，并且，设置为当给开启线圈1003一个短脉冲电压信号时，先导阀芯17向上移动，先导阀芯17打开并实现开位置自锁，先导阀通道开启；当给关闭线圈1001一个短脉冲电压信号时，先导阀芯17向下移动，先导阀芯17关闭并在关位置处实现自锁，先导阀通道关闭。
主阀芯6和先导阀芯17的密封结构均为氟塑料-金属相结合的菌状密封结构，通过热压技术将氟塑料固定在阀芯上，提高了高压时的密封可靠性。
在入口接嘴1与壳体7之间、阀座9与壳体3之间、先导阀与主阀之间均设置有用于实现各部位连接静密封的O形圈8。
主阀芯6上设置有多道氟塑料制成的挡流圈5，优选为四道，挡流圈5的外径尺寸与阀套3的内孔尺寸过渡配合。
主阀入口通道12内设置有用于防止多余物进入阀体内部的过滤器组件2，可提高产品的工作可靠性，并可根据介质要求选择不同精度的过滤器。
先导阀芯17上设置有用于减轻先导阀芯17重量的减重孔11和用于先导阀芯17安装和拆卸的螺纹孔21，可避免在更换先导阀芯17时，对配合部位和密封面造成损伤。
先导阀芯17上具有减重孔11的端面上焊接固定有隔磁垫片20。
该先导式高压自锁阀用于控制高压气瓶中气体的通断，在自锁阀前端的气瓶充压前，先导阀芯17在永磁铁1002自锁力的作用下处于关闭状态，主阀芯6在弹簧4力的作用下处于关闭状态，随着前端气瓶开始充压，自锁阀入口压力升高，介质压力使主阀芯6和先导阀芯17更加容易密封。
工作时，给开启线圈1003一个短脉冲电压信号，在其周围产生磁场，构成线圈组件10和先导阀芯17的软磁材料均被磁化，先导阀芯17在开启线圈1003和永磁块1002产生的综合磁场作用下打开，并在永磁块1002的作用下使先导阀芯17在线圈失去电压信号时仍能保持开启状态，实现开启自锁功能。此时，先导阀中的气体介质从出口排出，这就使主阀芯6后端的介质压力泄除，主阀芯6前端的气体介质压力克服弹簧4的预紧力，使主阀芯6向左侧移动，形成介质通路。当需要切断介质流通时，给先导阀的关闭线圈1001一个短脉冲电压信号，先导阀芯17在关闭线圈1001和永磁块1002产生的综合磁场作用下关闭，并实现关闭状态的自锁，此时主阀芯6后端压力升高至与主阀芯6前端入口压力相同，主阀芯6在弹簧4力的作用下复位，关闭介质流道。
由此可见，通过上述技术方案，采用内置先导的结构形式，阀套3与壳体7中设置了与先导阀的进口和出口连通的流道，先导阀入口通道18设置在主阀芯6后端，出口流道汇至主路出口。利用先导阀改变主阀芯6后端的压力，进而改变主阀芯6的受力状态，控制主阀芯6的开启与关闭。由于采用的是内置先导式结构，该方案无需单独配套控制气源，同时，先导阀的出口与主阀的出口相通，先导阀不需要单独的排气孔，简化了阀门的结构，进而避免了对外排气时对***的冲击。
同时，采用双线圈结合永磁铁的控制形式，可实现双稳态无源自保持功能，长期工作时不需要供电，与电磁阀相比可大大降低***的能耗。先导阀采用承载式两位两通结构，可最大限度地减小了产品结构尺寸及重量。
并且，主阀芯6上设置有挡圈，用于提高主阀芯6与阀套3配合的对中性，在主阀芯6移动行程大的情况下，可有效的消除主阀芯6卡滞、卡死等故障，同时挡圈也起到阻尼的作用，对消除主阀芯6运动时的的震颤现象有良好的效果。
此外，主阀的壳体7加工采用3D打印增材成型技术，可直接成型流道，不需要进行复杂孔的加工和工艺孔的填焊，降低加工难度，同时可增加壳体7的强度。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种先导式高压自锁阀，其特征在于，所述先导式高压自锁阀包括主阀和先导阀，所述先导阀安装至所述主阀上并设置为所述先导阀的入口与所述主阀的主阀芯(6)相通，所述先导阀的出口与所述主阀的出口通道相通，通过改变主阀芯(6)后端的压力以改变主阀芯(6)的受力状态，控制主阀芯(6)的开启与关闭。
2.根据权利要求1所述的先导式高压自锁阀，其特征在于，所述主阀包括壳体(7)和设置在所述壳体(7)内的主阀芯组件，所述壳体(7)一端设有入口接嘴(1)且所述入口接嘴(1)内形成有主阀入口通道(12)，所述壳体(7)另一端形成有主阀出口通道(13)；
所述主阀芯组件位于所述主阀入口通道(12)和所述主阀出口通道(13)之间，用于控制所述主阀入口通道(12)与所述主阀出口通道(13)之间的通断。
3.根据权利要求2所述的先导式高压自锁阀，其特征在于，所述主阀芯组件包括阀套(3)、主阀芯(6)和弹簧(4)，其中，
所述阀套(3)固定安装在所述壳体(7)中，所述阀套(3)靠近所述主阀入口通道(12)的一端设置有与所述主阀入口通道(12)相通的流道(14)，所述阀套(3)靠近所述主阀出口通道(13)的一端内设有主阀芯安装孔(15)，所述阀套(3)侧壁设有引压通道(16)；
所述主阀芯(6)安装于所述主阀芯安装孔(15)中，所述主阀芯(6)的前端用于密封所述主阀出口通道(13)，所述主阀芯(6)的后端设有用于安装所述弹簧(4)的弹簧孔，所述弹簧(4)安装在主阀芯(6)和阀套(3)之间。
4.根据权利要求3所述的先导式高压自锁阀，其特征在于，所述先导阀包括阀座(9)、线圈组件(10)以及用于控制所述主阀芯组件开启和关闭的先导阀芯(17)，其中，
所述阀座(9)一端与所述壳体(7)固定连接，另一端与所述先导阀芯(17)的密封面形成密封副，先导阀入口通道(18)和先导阀出口通道(19)分别贯通所述阀座(9)，所述先导阀入口通道(18)与所述阀套(3)的引压通道(16)相通，所述先导阀出口通道(19)与所述主阀出口通道(13)相通；
所述线圈组件(10)包括线圈壳体(1004)、缠绕在所述线圈壳体(1004)外壁用于产生磁场的开启线圈(1003)和关闭线圈(1001)、用于产生自锁力的永磁块(1002)以及套装在所述线圈壳体(1004)外部用于形成磁场回路的罩壳(1005)；其中，
所述开启线圈(1003)位于所述先导阀芯(17)的上端，所述关闭线圈(1001)位于所述先导阀芯(17)的下端，并且，设置为当给所述开启线圈(1003)一个短脉冲电压信号时，所述先导阀芯(17)向上移动，先导阀通道开启；当给所述关闭线圈(1001)一个短脉冲电压信号时，所述先导阀芯(17)向下移动，先导阀通道关闭。
5.根据权利要求4所述的先导式高压自锁阀，其特征在于，所述主阀芯(6)和所述先导阀芯(17)的密封结构均为氟塑料-金属相结合的菌状密封结构。
6.根据权利要求4所述的先导式高压自锁阀，其特征在于，所述入口接嘴(1)与所述壳体(7)之间、所述阀座(9)与所述壳体(3)之间、所述先导阀与所述主阀之间均设置有用于实现各部位连接静密封的O形圈(8)。
7.根据权利要求3所述的先导式高压自锁阀，其特征在于，所述主阀芯(6)上设置有多道氟塑料制成的挡流圈(5)，所述挡流圈(5)的外径尺寸与所述阀套(3)的内孔尺寸过渡配合。
8.根据权利要求2所述的先导式高压自锁阀，其特征在于，所述主阀入口通道(12)内设置有用于防止多余物进入阀体内部的过滤器组件(2)。
9.根据权利要求4所述的先导式高压自锁阀，其特征在于，所述先导阀芯(17)上设置有用于减轻所述先导阀芯(17)重量的减重孔(11)和用于所述先导阀芯(17)安装和拆卸的螺纹孔(21)。
10.根据权利要求9所述的先导式高压自锁阀，其特征在于，所述先导阀芯(17)上具有所述减重孔(11)的端面上焊接固定有隔磁垫片(20)。
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