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，控制系统也会存在泄漏风险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实现方面寻求技术突破，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，本技术提供了一种电磁先导控制阀。
4.根据本技术实施例，本技术提供了一种电磁先导控制阀，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、出口和第一排气口，所述入口用于通入工作介质，所述出口用于排出工作介质，所述第一排气口用于排出残留介质；
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出口端通过介质流出通道与所述主阀单元连接；
6.所述电磁先导阀单元中设置有第二排气口；所述第二排气口用于排出残留介质；
7.所述电磁先导阀单元用于打开或关闭所述电磁先导阀单元和主阀单元的连通通道，使得通过所述入口流入的工作介质能够驱动所述入口和出口连通或隔断，以实现所述主阀单元的打开或关闭；
8.所述电磁先导阀单元包括左阀盖、右阀盖和电磁组件；所述左阀盖和右阀盖分别固定连接在所述电磁组件的长度方向的两端；所述电磁组件包括电磁壳体和设置在所述电磁壳体中的线圈；
9.所述左阀盖与电磁组件之间设置有弹性开合件，所述弹性开合件用于压紧或打开所述电磁壳体长度方向的密封面；
10.所述右阀盖与电磁组件之间设置有先导阀芯和先导弹簧；所述右阀盖中开设有排气孔，所述排气孔中设置有排气阀芯；所述先导阀芯与排气阀芯连接；
11.所述先导阀芯用于在所述线圈通电时克服所述先导弹簧的弹力后带动所述排气阀芯压紧在所述右阀盖的密封面上，并推动所述弹性开合件打开所述电磁壳体长度方向的密封面；所述弹性开合件用于在所述线圈断电时推动所述先导阀芯向远离所述左阀盖的方向移动，所述先导阀芯带动所述排气阀芯脱离所述右阀盖的密封面，所述弹性开合件压紧在所述电磁壳体长度方向的密封面上。
12.上述电磁先导控制阀中，所述主壳体中依次设置有能够相互连通的入口腔、出口腔、排气腔和工作腔；所述入口设置在所述入口腔处，所述入口腔通过所述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，所述第一排气口设置在所述排气腔处，所述工作腔通过所述介质流出通道与所述电磁先导阀单元的出口端连接。
13.进一步地，所述主阀单元包括主壳体、主阀芯、主弹簧、活塞、推杆和波纹管；
14.所述主阀芯沿所述主壳体长度方向横跨在所述入口腔、出口腔和排气腔中，所述主阀芯用于控制所述入口腔与出口腔的通断以及所述出口腔与排气腔的通断；
15.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；
16.所述推杆沿所述主壳体的长度方向横跨在所述排气腔和工作腔中，所述活塞和波纹管设置在所述工作腔中；所述推杆的一端与所述主阀芯的另一端连接，其另一端与所述活塞连接；所述波纹管的一端与所述活塞连接，其另一端与所述工作腔靠近所述排气腔处所述主壳体的侧壁连接，使得所述活塞与所述工作腔靠近所述排气腔处主壳体的侧壁形成动密封。
17.更进一步地，在所述工作腔中所述波纹管的内腔与所述排气腔之间设置有排出通道，所述排出通道用于连通所述波纹管的内腔与排气腔。
18.更进一步地，所述主阀芯采用两端为喇叭口状的柱形结构，所述主阀芯的两端用于对所述入口腔与出口腔以及所述出口腔与排气腔进行通断。
19.更进一步地，所述弹性开合件包括辅弹簧和钢球，所述电磁壳体与左阀盖连接的一端开设有第一装配孔，所述左阀盖与电磁壳体连接的一端安装在所述第一装配孔中；
20.所述左阀盖与电磁组件连接的一端设置有第一内孔，所述辅弹簧设置在所述第一内孔中，其一端与所述第一内孔的长度方向的底部连接，另一端与所述钢球接触。
21.更进一步地，所述电磁壳体与右阀盖连接的一端开设有第二装配孔，所述第二装配孔与所述先导阀芯的轮廓匹配设置；沿所述第二装配孔的周向，在所述第二装配孔的外侧开设有第二内孔；所述先导阀芯设置在所述第二装配孔中，所述先导弹簧设置在所述第二内孔中。
22.更进一步地，在所述先导阀芯的内部设置有第一通道、第二通道和第三通道，所述第一通道的一端与所述第二通道连通，其另一端与所述第三通道连通，所述第三通道与介质流出通道连通。
23.更进一步地，所述左阀盖采用t型结构，所述t型结构的横部中设置有第五通道，自所述第五通道的侧壁始，沿所述第五通道的周向设置有第六通道，所述第五通道与第六通道和介质流入通道连通，所述第六通道与所述第一装配孔和左阀盖连接的一端形成的第四通道连通；所述第四通道用于在所述钢球的控制下与所述第二通道连通。
24.更进一步地，在所述第二通道的所述先导阀芯的端部设置有第一凸台，所述第一凸台用于推动所述钢球；在所述第三通道的所述先导阀芯的端部设置有第二凸台，所述第二凸台用于伸入所述排气孔中与所述排气阀芯连接。
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，电磁先导阀单元的出口端通过介质流出通道与主阀单元连接；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，以实现所述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电磁先导控制阀中先导阀芯的结构示意图。
30.附图标记说明：
31.1、主阀单元；11、入口；12、出口；13、第一排气口；14、主壳体；15、主阀芯；16、主弹簧；17、活塞；18、推杆；19、波纹管；101、入口腔；102、出口腔；103、排气腔；104、工作腔；105、排出通道；
32.2、电磁先导阀单元；
33.20、第二排气口；
34.21、左阀盖；211、第一内孔；212、第五通道；213、第六通道；
35.22、右阀盖；221、排气孔；
36.23、电磁组件；231、电磁壳体；2311、第二装配孔；2312、第二内孔；232、线圈；233、第一装配孔；2331、第四通道；
37.24、辅弹簧；25、钢球；
38.26、先导阀芯；261、第一通道；262、第二通道；263、第三通道；264、第一凸台；265、第二凸台；
39.27、先导弹簧；28、排气阀芯；
40.3、介质流入通道；
41.4、介质流出通道。
具体实施方式
42.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。
43.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。
44.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。
45.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。
46.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。
47.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”。
48.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。
49.如图1所示，本技术实施例提供的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、出口12和第一排气口13，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的出口端通过介质流出通道4与主阀单元1的内部入口端连接。电磁先导阀单元2的出口端设置有第二排气口20。
50.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。
51.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。
52.在一个具体的实施例中，主阀单元1包括主壳体14、主阀芯15、主弹簧16、活塞17、推杆18和波纹管19。其中，主壳体14中依次设置有能够相互连通的入口腔101、出口腔102、排气腔103和工作腔104。
53.入口11设置在入口腔101处，通过入口11可以向入口腔101中通入工作介质；入口腔101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102处，通过出口12可以将工作介质排出。第一排气口13设置在排气腔103处，通过第一排气口13可以将出口腔102中残留的介质排出。工作腔104通过介质流出通道4与电磁先导阀单元2的出口端连接。
54.主阀芯15沿主壳体14长度方向横跨在入口腔101、出口腔102和排气腔103中，主阀芯15与入口腔101、出口腔102和排气腔103处的主壳体14侧壁形成两道密封，分别用于控制入口腔101与出口腔102的通断以及出口腔102与排气腔103的通断。
55.主弹簧16设置在入口腔101中，主弹簧16的一端与入口腔101沿主壳体14长度方向的侧壁连接，其另一端与主阀芯15的一端连接。
56.推杆18沿主壳体14长度方向横跨在排气腔103和工作腔104中，活塞17和波纹管19设置在工作腔104中。推杆18的一端与主阀芯15的另一端连接，其另一端与活塞17连接。波纹管19的一端与活塞17连接，其另一端与工作腔104靠近排气腔103处主壳体14的侧壁连接，使得活塞17与工作腔104靠近排气腔103处主壳体14的侧壁形成动密封，通过该动密封隔断排气腔103和工作腔104。
57.在波纹管19沿主壳体14的长度方向左右移动时，为防止波纹管19内腔产生憋压，在工作腔104中波纹管19内腔与排气腔103之间设置有排出通道105，排出通道105可以连通
波纹管19内腔与排气腔103，使得波纹管19内部介质可以通过排气腔103及时排出，防止存在不利于主阀单元1打开的背压。
58.具体地，主阀芯15采用两端为喇叭口状的柱形结构，在活塞17和推杆18以及主弹簧16的作用下，主阀芯15的两端能够对入口腔101与出口腔102以及出口腔102与排气腔103进行通断。
59.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和电磁组件23。其中，左阀盖21和右阀盖22分别固定连接在电磁组件23长度方向的两端。
60.电磁组件23包括电磁壳体231和设置在电磁壳体231中的线圈232。电磁壳体231与左阀盖21连接的一端开设有第一装配孔233。左阀盖21与电磁壳体231连接的一端安装在第一装配孔233中。
61.左阀盖21与电磁组件23之间设置有弹性开合件，弹性开合件包括辅弹簧24和钢球25，左阀盖21与电磁组件23连接的一端设置有第一内孔211，辅弹簧24设置在第一内孔211中，其一端与第一内孔211长度方向的底部连接，另一端用于推动钢球25，使得钢球25能够压紧在电磁壳体231长度方向的密封面，以形成密封。
62.右阀盖22与电磁组件23之间设置有先导阀芯26和先导弹簧27。
63.电磁壳体231与右阀盖22连接的一端开设有第二装配孔2311。沿第二装配孔2311的周向，在第二装配孔2311的外侧开设有第二内孔2312。先导阀芯26设置在第二装配孔2311中，先导弹簧27设置在第二内孔2312中。先导弹簧27将先导阀芯26压在右阀盖22与电磁组件23连接的一端的端面上。第二装配孔2311与先导阀芯26的轮廓匹配设置。
64.在右阀盖22中开设有排气孔221。排气孔221中设置有排气阀芯28。
65.其中，如图2所示，沿先导阀芯26的长度方向，在先导阀芯26的内部设置有第一通道261、第二通道262和第三通道263，第一通道261的一端与第二通道262连通，其另一端与第三通道263连通，第三通道263与介质流出通道4连通。在第二通道262的先导阀芯26的端部设置有第一凸台264，第一凸台264用于推动钢球25。在第三通道263的先导阀芯26的端部设置有第二凸台265，第二凸台265用于伸入排气孔221中与排气阀芯28连接。
66.在电磁力的作用下，先导阀芯26带着排气阀芯28向钢球25的方向移动，排气阀芯28压紧在右阀盖22的密封面，使工作腔104与第二排气口20隔断；第一凸台264推动钢球25向远离电磁壳体231长度方向的密封面的方向移动，使得第一装配孔233与左阀盖21连接的一端形成的第四通道2331(由于左阀盖21与电磁壳体231连接的一端的尺寸小于第一装配孔233的尺寸，因此左阀盖21与电磁壳体231连接的一端安装在第一装配孔233中时，左阀盖21与电磁壳体231连接的一端的侧壁与第一装配孔233处电磁壳体231的侧壁之间形成通道空间，该通道空间即为第四通道2331)与第二装配孔2311中设置的先导阀芯26中的第二通道262连通，进而使得主阀芯15的入口腔101中的工作介质通过介质流入通道3、电磁组件23和介质流出通道4能够流入主阀芯15的工作腔104中。
67.在本实施例中，左阀盖21采用t型结构，第一内孔211设置在t型结构的横部中。t型结构的横部中还设置有第五通道212，自第五通道212的侧壁始，沿第五通道212的周向设置有第六通道213，第五通道212与第六通道213连通。第六通道213与第一装配孔233和左阀盖21连接的一端形成的第四通道2331连通。
68.本技术实施例提供的电磁先导控制阀装配完毕后，主弹簧16沿主壳体14的长度方
向将主阀芯15向活塞17的方向推出，使得主阀芯15将入口腔101与出口腔102隔断，出口腔102与排气腔103连通。电磁先导阀中的辅弹簧24推动钢球25压紧在电磁壳体231长度方向的密封面处，切断入口腔101与工作腔104，工作腔104与第二排气口20连通。
69.当线圈232通电时，先导阀芯26在电磁力的作用下克服先导弹簧27的弹力后向靠近左阀盖21的方向移动，从而带动排气阀芯28压紧在右阀盖22的密封面上，使得工作腔104与第二排气口20隔断；先导阀芯26向靠近左阀盖21的方向移动的过程中，第一凸台264推动钢球25向远离电磁壳体231长度方向的密封面的方向移动，使得第四通道2331与第二通道262连通，入口腔101中的工作介质可以依次通过介质流入通道3、第五通道212、第六通道213、第四通道2331、第二通道262、第一通道261、第三通道263和介质流出通道4进入工作腔104中。工作腔104中的工作介质推动活塞17向入口腔101的方向移动，活塞17通过推杆18推动主阀芯15向靠近入口腔101的方向移动，主阀芯15隔断出口腔102和排气腔103，连通入口腔101和出口腔102，电磁先导控制阀工作。
70.当线圈232断电时，先导阀芯26在先导弹簧27的弹力作用下向远离左阀盖21的方向移动，从而带动排气阀芯28脱离右阀盖22的密封面，使得工作腔104与第二排气口20连通；先导阀芯26向远离左阀盖21的方向移动的过程中，钢球25在辅弹簧24的弹力作用下重新压紧在电磁壳体231长度方向的密封面上，第四通道2331和第二通道262隔断，使得工作介质无法进入工作腔104，工作腔104中的工作介质通过介质流出通道4以及先导阀芯26的第二凸台265与右阀盖22连接形成的第七通道2313(其中，第七通道2313设置在排气孔221的一侧，由于第二凸台265的尺寸小于其与右阀盖22连接处通道的尺寸，因此，第二凸台265伸入排气孔221时，其侧壁与右阀盖22连接处通道的侧壁形成通道空间，该通道空间即为第七通道2313)排出至第二排气口20，工作腔104泄压。主阀芯15在主弹簧16的弹力作用下向远离入口腔101的方向移动，主阀芯15隔断入口腔101和出口腔102，电磁先导控制阀关闭；主阀芯15连通出口腔102和排气腔103，出口腔102中残留的工作介质可以通过排气腔103中的排气口排出。
71.本技术实施例提供的电磁先导控制阀中电磁先导阀单元2打开后，工作介质通过入口腔101、介质流入通道3、电磁先导阀单元2和介质流出通道4进入工作腔104，使主阀单元1打开；电磁先导阀单元2关闭后，工作腔104中的工作介质及时地从第二排气口20排出。本技术实施例提供的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，消除对控制系统的依赖。
72.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。