专利名称：一种微流量单组元电磁阀的制作方法
技术领域：
本实用新型属于卫星推进技术领域，特别涉及一种由电信号控制、通过螺线管电 磁铁驱动，控制卫星推进系统中推进剂流动的阀门。
背景技术：
目前卫星用电磁阀为吸入式结构阀门，吸入式电磁铁的可动铁芯部分地或全部地 位于线圈之内。从阀门内部活动部件有无摩擦可分为有摩擦吸入式电磁阀、无摩擦吸入式 电磁阀。有摩擦吸入式电磁阀一般采用柔性支撑片弹簧，片弹簧将衔铁一端支撑起来，这种 结构属于“悬臂梁”，即单点支撑，稳定性欠佳，所以实际工作中摩擦不可避免；无摩擦吸入 式电磁阀在此基础上将衔铁的另一端也悬起，保证了衔铁的无摩擦运动。但两侧悬浮式的 衔铁挡板组件必须要穿过整个阀门内腔，将导致其长度很长。这样不仅将使得衔铁挡板组 件整体的同轴度难以保证，给装配带来较大的难度，也会因组件重量的激增影响阀门的快 速响应特性。另外，相比拍合式方案零件较多，可靠性降低，也不利于实现小型化。随着航天任务的发展，发动机的推力从几毫牛一直覆盖到了几千牛，特别是微小 流量电磁阀，最小流通面积不到目前卫星用电磁阀流通面积的十分之一，对小型化提出了 更高要求。
实用新型内容本实用新型的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种快速响应、小型 化、无摩擦的微流量单组元电磁阀。本实用新型的技术解决方案是一种微流量单组元电磁阀，包括阀体组件、外导磁 体、线圈、引线、垫片、衔铁挡板组件和阀座；线圈位于外导磁体和阀体组件之间，绕在阀体 组件上；两根引线位于外导磁体下端出口，与线圈两端分别通过焊接连接；阀体组件包括 阀体入口接头、阀体隔磁环、阀体连接环和阀体法兰盘，通过焊接方式连接在一起；外导磁 体在阀体组件的外围，其两端分别与阀体入口接头和阀体连接环固定连接；在衔铁挡板组 件和阀体组件之间安装垫片；通过阀座将衔铁挡板组件、垫片压在阀体组件的内腔中。所述衔铁挡板组件包括非金属密封件、挡板、弹簧和衔铁；非金属密封件固定在挡 板一侧，弹簧被衔铁压在挡板的另一侧，衔铁与挡板固定连接。所述弹簧为三臂片式弹簧。本实用新型的工作原理是电磁阀线圈通电时产生磁场，磁力线经过外导磁 体-阀体导磁材料-气隙-衔铁-气隙-阀体导磁材料-外导磁体闭合。通过上述磁路闭 合。衔铁组件在磁场力的作用下克服支撑簧片和密封簧片的密封力带动挡板开启阀口，具 有一定压强的推进剂通过阀口进入催化剂床，经催化分解后产生的高压气体，经过拉瓦尔 喷管喷出，产生控制卫星姿态的推力；断电时，衔铁释放，衔铁在弹簧力和液压力的作用下 复位，阀门处于关闭状态，切断对推力器的推进剂供应，并保持密封状态。本实用新型与现有技术相比有益效果为[0010](1)本实用新型采用螺线管驱动、拍合式、轴流式、平面密封的结构，使衔铁组件支 撑悬浮电磁阀一阶固有频率达到347. 67Hz，和现有技术相比提高3 4倍；电磁阀开一致 性达到士 OJms，关一致性达到士 0.8ms，和现有技术相比提高2. 5倍。同时，在现有驱动电 路的驱动下，电磁阀开关响应时间都实现了< 5ms的目标，大大低于现有技术的开关响应 时间。(2)本实用新型的电磁阀采用了拍合式的磁路设计结构，吸入式电磁铁的可动铁 芯部分地或全部地位于线圈之内，有效的减轻了阀门质量、减少了尺寸，达到了轻质、小型 化的目的。采用本实用新型的微流量电磁阀，其重量约为70g左右，与现有的星上电磁阀相 比减少了 50%以上。(3)本实用新型的电磁阀设计了簧片与衔铁共同组成的衔铁组件，充分利用了片 弹簧径向刚度大，对中性好的优点，将衔铁组件完全悬浮，开关动作时不与阀体摩擦，性能 稳定，一致性好；避免了自污染，开关可靠性高。本发明设计的电磁阀经100万次开关后进 行洁净度检测，阀体内壁和衔铁挡板组件摩擦产生的不同大小粒子数和现有技术相比降低 了 8 10倍，大大提高了电磁阀洁净度。最重要的是电磁阀经过100万次干打(即没有通 过介质)进行检漏，仍能满足密封要求；远远超过了现有产品的技术水平，实现了真正意义 上的无摩擦。(4)本实用新型的电磁阀没有内部螺纹，使得新型电磁阀具有装配调试、焊接和装 配难度小的优点。新型电磁阀产品合格率和现有技术相比提高了 40%以上。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为衔铁挡板组件结构示意图；图3为阀体组件结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。如图1所示，本实用新型的电磁阀包括阀体组件1、外导磁体2、线圈3、引线4、垫 片5、衔铁挡板组件6和阀座7。线圈3位于外导磁体2和阀体组件1之间，绕在阀体组件 1上。垫片5位于衔铁挡板组件6和阀体组件1之间；通过阀座7将衔铁挡板组件6和垫 片5压在阀体组件1的内腔中。图2为阀体组件1结构示意图。阀体组件1是电磁阀的主要组成部分，是整个电 磁阀的骨架，是电磁阀的磁路通路之一，其上游和推进系统通过螺纹连接，下游和卫星用推 力器通过法兰盘连接。如图2所示的阀体组件1结构包括两段导磁材料阀体入口接头11 和阀体隔磁环12，以及两段不导磁材料阀体连接环13和阀体法兰盘14。它们通过焊接方 式连接在一起。外导磁体2在阀体组件1的外围，其两端分别与阀体入口接头11和阀体连接环13 固定连接；线圈3绕在阀体组件1上，位于外导磁体2和阀体组件1之间。衔铁挡板组件6位于阀体组件1腔内，包括非金属密封件61、挡板62、弹簧63和 衔铁64，如图3所示。非金属密封件61固定在挡板62的一侧，弹簧63被衔铁64压在挡板62的另一侧，衔铁64与挡板62固定连接。弹簧63为三臂片式弹簧。为使衔铁挡板组件6悬浮在电磁阀内，利用径向刚度大且对中性好的S形弹簧63 使得组件悬浮起来。这种悬浮支撑方式使得衔铁质量轻，有利于实现快速响应；而且使衔铁 挡板组件不与电磁阀内壁摩擦，因而具有性能稳定，开关可靠性和密封可靠性高、抗污染能 力强的优点。本实用新型电磁阀的工作原理是当电磁阀引线4建立工作电压时，由于螺线管 线圈为感性元件，线圈3中电流按指数规律增大，电磁阀磁路的磁场强度增加，作用在衔铁 挡板组件6的磁场力增大。当磁场力能够克服弹簧63的密封力时，衔铁64开始运动，阀口 打开。由于衔铁挡板组件6运动产生反电动势，线圈电流减小直至衔铁挡板组件6停止运 动，线圈电流又重新按指数规律增加直至阀口完全打开。当电磁阀断电时，线圈电流下降导 致衔铁挡板组件6磁场力降低，当磁场力小于弹簧力时衔铁挡板组件6开始运动并产生反 电磁，线圈电流开始上升，当衔铁挡板组件6停止运动时，线圈电流停止上升，重新按指数 规律下降直至阀口完全关闭。另外，由于阀体组件1的加工比较复杂，除了要将各组成部分焊在一起外，还需对 焊缝质量可检，才能保证产品的质量。因此，阀体组件1各组成部分焊接时需按一定的焊接 顺序。首先应该将阀体隔磁环12与阀体连接环13焊接为一体；接着再将其与阀体入口接 头11焊接；最后将这三者与阀体法兰盘14焊接。为实现无污染来源，在所有的流通通道之 内不允许有内螺纹。因此需要设计相应的外部工装以及通过焊接方式来保证阀门无自污染 源。经测试，本实施例电磁阀的一阶固有频率达到347. 67Hz，和现有技术相比提高 3 4倍；电磁阀开一致性达到士0. :3ms，关一致性达到士0. 8ms，和现有技术相比提高2. 5 倍。同时，在现有驱动电路的驱动下，电磁阀开关响应时间都实现了< 5ms的目标，大大低 于现有技术的开关响应时间。本实施例的微流量电磁阀，其重量约为70g左右，与现有的星上电磁阀相比减少 了 50%以上。本实施例的电磁阀经100万次开关后进行洁净度检测，阀体内壁和衔铁组件摩擦 产生的不同大小粒子数和现有技术相比降低了 8 10倍，大大提高了电磁阀洁净度。更重 要的是电磁阀经过100万次干打(即没有通过介质)进行检漏，仍能满足密封要求；远远超 过了现有产品的技术水平，实现了真正意义上的无摩擦。当然，对本实用新型的各组成部件、位置关系及连接方式在不改变其功能的情况 下，进行的等效变换或替代，也落入本实用新型的保护范围。本实用新型说明书未公开的技术属本领域公知技术。
权利要求1.一种微流量单组元电磁阀，其特征在于包括阀体组件(1)、外导磁体( 、线圈(3)、 引线(4)、垫片(5)、衔铁挡板组件(6)和阀座(7)；线圈(3)位于外导磁体(2)和阀体组件 (6)之间，绕在阀体组件(1)上；两根引线(4)位于外导磁体下端出口，分别与线圈(3)两端 通过焊接连接；阀体组件(1)包括阀体入口接头(11)、阀体隔磁环(12)、阀体连接环(13) 和阀体法兰盘(14)，通过焊接方式连接在一起；外导磁体(2)在阀体组件⑴的外围，其两 端分别与阀体入口接头(11)和阀体连接环(1 固定连接；在衔铁挡板组件(6)和阀体组 件⑴之间安装垫片(5)；通过阀座(7)将衔铁挡板组件(6)、垫片(5)压在阀体组件⑴ 的内腔中。
2.根据权利要求1的一种微流量单组元电磁阀，其特征在于所述衔铁挡板组件(6) 包括非金属密封件(61)、挡板(62)、弹簧(6 和衔铁(64)；非金属密封件(61)固定在挡 板(62) —侧，弹簧(63)被衔铁(64)压在挡板(62)的另一侧，衔铁(64)与挡板(62)固定连接。
3.根据权利要求2的一种微流量单组元电磁阀，其特征在于所述弹簧(63)为三臂片 式弹簧。
专利摘要本实用新型公开了一种卫星推进用的微流量单组元电磁阀，包括阀体组件(1)、外导磁体(2)、线圈(3)、引线(4)、垫片(5)、衔铁挡板组件(6)和阀座(7)；线圈(3)绕在阀体组件(1)上；两根引线(4)分别与线圈(3)两端连接；外导磁体(2)在阀体组件(1)的外围，其两端分别与阀体入口接头(11)和阀体连接环(13)固定连接；在衔铁挡板组件(6)和阀体组件(1)之间安装垫片(5)；通过阀座(7)将衔铁挡板组件(6)、垫片(5)压在阀体组件(1)的内腔中。本实用新型采用螺线管驱动、拍合式、轴流式、平面密封的结构，提高了电磁阀一阶固有频率、开关一致性和开关响应时间。
文档编号F16K31/06GK201896989SQ20102060797
公开日2011年7月13日 申请日期2010年11月12日 优先权日2010年11月12日
发明者于金盈, 武葱笼, 汪旭东, 陈君 申请人:北京控制工程研究所