本發(fā)明涉及一種兩位兩通電磁閥，尤其是適用于高壓環(huán)境下控制供氣系統(tǒng)管路通斷的電磁閥。

背景技術(shù)：

如今，擠壓式液體火箭發(fā)動機(jī)以其系統(tǒng)簡單，工作可靠，得到越來越廣泛的應(yīng)用，高壓供氣系統(tǒng)是擠壓式液體火箭發(fā)動機(jī)必不可少的系統(tǒng)，高壓兩位兩通電磁閥是高壓供氣系統(tǒng)的重要組件之一，用于供氣管路的通斷控制。某型液體火箭發(fā)動機(jī)供氣系統(tǒng)需要配套一種微型高壓兩位兩通電磁閥，高壓電磁閥的工作介質(zhì)為空氣或氮?dú)?，要求?～40MPa的壓力下能夠正常工作，由高壓電磁閥控制介質(zhì)的流通和中斷?，F(xiàn)有高壓電磁閥的線圈組件普遍采用矩形線圈窗口，這樣使得高壓電磁閥存在質(zhì)量和體積大的問題，而且現(xiàn)有高壓電磁閥密封可靠性也不高，因此不能滿足航空航天高壓供氣系統(tǒng)組件的設(shè)計要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：提供了一種用于高壓環(huán)境下密封可靠的、微型輕便的兩位兩通電磁閥，可應(yīng)用于多領(lǐng)域高壓供氣系統(tǒng)管路的通斷控制。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的高壓兩位兩通電磁閥包括閥體、線圈組件、置于閥體內(nèi)的閥芯、閥座、施力于閥芯的彈簧、進(jìn)氣接頭，其特殊之處是，線圈組件采用多邊形和矩形結(jié)合的不規(guī)則線圈窗口結(jié)構(gòu)；閥芯的平端面與閥座的梯形凸臺以密封形式對接，在閥座與閥體的連接處依次設(shè)有O形橡膠密封圈、塑料擋圈和金屬墊片。

線圈組件采用多邊形和矩形相結(jié)合的不規(guī)則線圈窗口結(jié)構(gòu)，采用這種結(jié)構(gòu)，由于把電磁鐵磁路中多余空間利用并設(shè)計成不規(guī)則線圈窗口，既滿足電磁閥可靠工作時所需的線圈匝數(shù)，同時因?yàn)榘央姶盆F磁路中的空間充分利用使得整個組件直徑減小，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊，減小體積，降低質(zhì)量。

閥芯的平端面與所述閥座的梯形凸臺最好以菌狀密封形式對接。由于閥芯和閥座連接處采用菌狀密封形式，且配合O形橡膠密封圈、塑料擋圈和金屬墊片多道冗余密封，采用這種密封形式極大地保障了電磁閥在高壓環(huán)境下的密封性。

在進(jìn)氣接頭的進(jìn)氣端設(shè)有過濾器。當(dāng)電磁閥正常工作時氣體介質(zhì)中可能存在多余物，過濾器可有效防止多余物進(jìn)入電磁閥內(nèi)部，避免出現(xiàn)閥芯卡死或介質(zhì)泄漏等事故。

閥芯的平端面(即與梯形凸臺接觸的連接部)為非金屬材質(zhì)(即硬質(zhì)塑料)，閥座的梯形凸臺為金屬材質(zhì)。金屬材質(zhì)的梯形凸臺保證了工作的穩(wěn)定性，同時提升使用壽命；非金屬材質(zhì)的平端面可以保證與金屬材質(zhì)梯形臺吻合時的密封性，同時減少了吻合時的剛性碰撞，同樣提升了使用壽命。

閥芯上設(shè)有至少兩條通氣側(cè)孔道。在同樣的壓力下，通氣孔道的數(shù)目與氣體介質(zhì)流速成反比，通氣孔道數(shù)量的改變可以控制氣體介質(zhì)的流速。根據(jù)不同的流速要求可設(shè)計相應(yīng)的通氣側(cè)孔道數(shù)。

此閥芯進(jìn)行金屬表面化學(xué)鍍層。金屬表面化學(xué)鍍層有效提高了閥芯的耐磨性，防止電磁閥多次動作后產(chǎn)生多余物影響閥門的密封性，同時也提高電磁閥軟磁材料的耐腐蝕性及抗氧化性。

這種結(jié)構(gòu)的高壓兩位兩通電磁閥在保證正常工作的同時實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計，使得體積、質(zhì)量均大幅減小，也極大地節(jié)約了生產(chǎn)成本；本發(fā)明在密封性上的設(shè)計可保證電磁閥在高壓環(huán)境下安全、可靠、持久的工作。本發(fā)明除可應(yīng)用于液體火箭發(fā)動機(jī)系統(tǒng)外，在飛機(jī)高壓供氣系統(tǒng)、地面高壓供氣系統(tǒng)等多領(lǐng)域均可推廣使用。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

圖1是本發(fā)明微型高壓兩位兩通電磁閥結(jié)構(gòu)簡圖；

圖2是本發(fā)明閥芯與閥座分離示意圖；

圖3是本發(fā)明的閥芯結(jié)構(gòu)簡圖；

圖4是本發(fā)明的閥座結(jié)構(gòu)簡圖；

圖5是本發(fā)明梯形凸臺的放大圖。

圖中部件名稱及序號：

1.線圈組件 2.閥芯 3.閥座 4.彈簧 5.金屬墊片 6.過濾器 7.隔磁墊片 8.O形橡膠密封圈 9.塑料擋圈 10.導(dǎo)線 11.外殼 12.氣隙 13.閥體 14.進(jìn)氣接頭 21.通氣側(cè)孔道 22.平端面 31.梯形凸臺

具體實(shí)施方式

如圖1所示，為本發(fā)明的微型高壓兩位兩通電磁閥結(jié)構(gòu)，其主要由閥體13、線圈組件1、閥體13內(nèi)的閥芯2、閥座3、施力于閥芯的彈簧4、隔磁墊片7、線圈組件1引出的導(dǎo)線10、外殼11組成。其中線圈組件1采用多邊形和矩形相結(jié)合的不規(guī)則線圈窗口結(jié)構(gòu)，本實(shí)例采用梯形和矩形結(jié)合的窗口結(jié)構(gòu)(參見圖1中線圈的剖面輪廓)，把電磁鐵磁路中多余的擋鐵部分設(shè)計成線圈窗口，這種不規(guī)則結(jié)構(gòu)的線圈窗口占用的空間不會影響磁路，反而充分利用了內(nèi)部空間，在保證電磁閥可靠工作所需的線圈匝數(shù)的情況下，將電磁閥直徑縮小，電磁閥的質(zhì)量和體積得以減小，實(shí)現(xiàn)了電磁閥小型化的設(shè)計目的。

如圖2所示，閥芯2與閥座3分離示意圖，其中閥芯2與閥座3對接形成密封副，控制氣體介質(zhì)的流通和斷流。彈簧4設(shè)在整個電磁閥中部，為閥芯2提供關(guān)閉力。

圖3所示的閥芯2和圖4所示的閥座3，可清晰看出平端面22和梯形凸臺31的位置；閥芯2的平端面22與閥座3的梯形凸臺31以密封形式對接，這種密封形式為菌狀密封。為了保證電磁閥可靠地密封性，且盡量減少閥芯2與閥座3工作中的剛性碰撞，閥芯2的平端面22為非金屬材質(zhì)，閥座3梯形凸臺31為金屬材質(zhì)。平端面22選用硬質(zhì)塑料，梯形凸臺31為不銹鋼或鋁合金。以上材質(zhì)為最佳實(shí)施方式，除此之外也可均采用金屬材質(zhì)或均采用非金屬材質(zhì)。與此同時在閥座3與閥芯2連接端依次設(shè)有O形橡膠密封圈8、塑料擋圈9和金屬墊片5多道冗余密封。采用以上密封結(jié)構(gòu)形式極大地保障了電磁閥在高壓環(huán)境下的密封性。

閥芯2和線圈組件1之間沿軸向滑動配合進(jìn)行導(dǎo)向，當(dāng)電磁閥通電時，由閥芯2和線圈組件1形成磁路通道，并在閥芯氣隙12處產(chǎn)生電磁吸力，此時彈簧4收縮，閥芯2與閥座3分離，氣體介質(zhì)流通；當(dāng)電磁閥斷電后，由于彈簧4彈力作用，彈簧4伸長將閥芯2壓緊在閥座3上，對介質(zhì)進(jìn)行密封。由于氣隙12大磁力減小，氣隙12小磁力大這一基本原理，不難得知?dú)庀?2的大小影響閥芯2的運(yùn)動行程，金屬墊片5可以精確調(diào)節(jié)氣隙12的大小，從而精確調(diào)節(jié)閥芯2的運(yùn)動行程，裝配時通過選配金屬墊片5，即就是改變金屬墊片5的厚度來調(diào)整閥芯2的行程，以此保證電磁閥工作的可靠動作。

在氣體介質(zhì)進(jìn)入閥芯2的一端設(shè)有過濾器6，安裝在通氣主管道進(jìn)氣端口，在實(shí)際工作中氣體介質(zhì)可能出現(xiàn)多余物，會導(dǎo)致閥芯2卡死或介質(zhì)泄漏等事故，過濾器6有效防止介質(zhì)中的多余物進(jìn)入電磁閥內(nèi)部，避免事故發(fā)生。

如圖3所示的閥芯2結(jié)構(gòu)圖，此閥芯2上，閥芯2與閥座3的連接端，設(shè)有多條通氣側(cè)孔道21。在同樣的壓力下，通氣側(cè)孔道21的數(shù)目與氣體介質(zhì)流速成反比，通氣側(cè)孔道21數(shù)量可以有效控制流速。根據(jù)不同氣體介質(zhì)流速要求可設(shè)計相應(yīng)通氣側(cè)孔道數(shù)21，較為合理的通氣側(cè)孔道21數(shù)為三個或四個。

電磁閥工作時，閥芯2沿軸向多次動作后可能會產(chǎn)生多余物而影響密封性，為了防止多余物的產(chǎn)生，對閥芯2進(jìn)行金屬表面化學(xué)鍍層。金屬表面化學(xué)鍍層不僅有效防止了多余物的產(chǎn)生，而且提高了閥芯2的耐磨性，同時也提高電磁閥軟磁材料的耐腐蝕性及抗氧化性。

該發(fā)明為某型號液體火箭發(fā)動機(jī)提供微型高壓兩位兩通電磁閥。最高工作壓力達(dá)到40MPa，經(jīng)高溫、低溫、振動等環(huán)境試驗(yàn)、發(fā)動機(jī)試車及導(dǎo)彈飛行等試驗(yàn)考核，本發(fā)明的高壓電磁閥均能正常工作，達(dá)到試驗(yàn)考核標(biāo)準(zhǔn)，其環(huán)境適應(yīng)能力得到了充分驗(yàn)證，電磁閥動作性能良好、密封性能優(yōu)異。該結(jié)構(gòu)可在其它需要小型化設(shè)計的液體火箭發(fā)動機(jī)系統(tǒng)、衛(wèi)星在軌執(zhí)行系統(tǒng)、飛機(jī)高壓供氣系統(tǒng)、地面試驗(yàn)高壓供氣系統(tǒng)等領(lǐng)域中推廣應(yīng)用。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)不同的設(shè)計要求和設(shè)計參數(shù)在不偏離權(quán)利要求所界定的結(jié)構(gòu)的情況下進(jìn)行各種增補(bǔ)、改進(jìn)和更換，因此，本發(fā)明權(quán)利保護(hù)是廣泛的。