一种转动式高速开关阀的制作方法

本发明属于涡轮动力能源，尤其涉及一种转动式高速开关阀。

背景技术：

1、新型涡轮动力能源产品是高压气源涡轮以某种气体工质或燃料燃烧产生的燃气介质作为一次能源进行能量输出的能源产品，为提供可靠稳定的输出功率，需稳定作为能量转换核心元件的超高速涡轮的转动速度。高速开关阀通过开关气源稳定涡轮转速，是控制回路中重要的基础元件。使用环境为气体环境，入口为高压高速气体，通流截面为圆形，直径大于2mm，响应速度在10ms以内。

2、应用于高压气体环境的高速开关阀以电磁阀为主，其发展成熟、响应速度快，但有着提动距离小的缺点，例如上海交通大学研制的高速电磁开关阀最高动作频率达到45hz，但提动距离仅为0.5mm。而对于提动距离大的电磁阀，其响应时间在百毫秒级别，体积重量提升五倍以上，例如美国circle seal control电磁阀，质量为3.7kg，响应速度为120ms。该使用环境下电磁阀难以实现所需功能。

3、目前以电机为驱动模块的开关主要应用于家用燃气管道系统，通过机械设计将电机转速转化为阀芯的直线运动，完成对阀的开关控制工作，这种阀响应时间相对较慢，适用气压较低、气速较慢的环境。这种形式的电机阀很难适应使用环境要求。

技术实现思路

1、本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种转动式高速开关阀，以高压高速气体为能源，可满足高响应速度需求，可实现新型涡轮动力能源产品输出功率的高稳定性及高精度控制，可作为高响应速度控制元件应用于新型涡轮动力能源产品。

2、为了解决上述技术问题，本发明公开了一种转动式高速开关阀，包括：阀芯、o型圈、动密封组件、一对角接触球轴承、有限转角电机、上阀座、下阀座和波形弹簧；

3、上阀座安装在下阀座上，通过螺栓固定；上阀座与下阀座构成阀体；阀芯通过一对角接触球轴承固定在阀体内部，可在阀体内部进行有限角度转动；

4、有限转角电机与上阀座通过螺栓固定连接，有限转角电机与阀芯连接；

5、阀芯与阀体之间、上阀座与下阀座之间通过动密封组件和o型圈实现动、静密封；其中，动密封组件与上阀座通过螺栓固定连接；

6、波形弹簧安装在一对角接触球轴承下部、动密封组件上部；

7、下阀座上设置有流道，作为入介质流道；阀芯在流道部位开有圆柱形通孔。

8、在上述转动式高速开关阀中，还包括：铜衬套；其中，铜衬套位于下阀座内；阀芯一端与有限转角电机连接，另一端设置在铜衬套内。

9、在上述转动式高速开关阀中，阀芯、o型圈、动密封组件、一对角接触球轴承、有限转角电机和波形弹簧构成转动轴系；波形弹簧用于为转动轴系提供预紧力。

10、在上述转动式高速开关阀中，有限转角电机通过单相电进行驱动，通过输出扁轴带动阀芯转动。

11、在上述转动式高速开关阀中，阀芯在阀体内部进行有限角度转动是指：阀芯在有限转角电机的带动在0°～90°范围内作往复转动。

12、在上述转动式高速开关阀中，阀芯本体向外伸出有限位块，上阀座上设置有止动块，限位块与止动块相配合，以限制阀芯的有限角度转动。

13、在上述转动式高速开关阀中，有限转角电机包含限位装置，限位装置的限位角度大于有限角度，形成冗余备保。

14、在上述转动式高速开关阀中，当转动式高速开关阀处于零位状态时，即阀芯转动角度为0°时，圆柱形通孔相对流道完全开启。

15、在上述转动式高速开关阀中，有限转角电机工作，带动阀芯转动；在阀芯转动过程中，圆柱形通孔相对流道的截面积逐渐减小。

16、在上述转动式高速开关阀中，当阀芯转动至90°时，止动块在限位块的约束下，实现阀芯的止动，圆柱形通孔相对流道完全关闭。

17、本发明具有以下优点：

18、(1)本发明公开了一种转动式高速开关阀，采用有限转角电机直驱转动式阀芯的技术，从而达到了整阀体积小，同时通流截面积大的效果。

19、(2)本发明公开了一种转动式高速开关阀，采用一对角接触球轴承支撑阀芯，提高了响应速度，扩大了适用压力范围。

20、(3)本发明公开了一种转动式高速开关阀，采用限位组件，提高了介质通流的准确度，减少了有限转角电机的旋转角度，提高了响应速度；

21、(4)本发明公开了一种转动式高速开关阀，阀芯直接伸入介质流道，对介质流道结构影响小，气体能源能量损耗小，可与目标应用对象一体化设计，有效减小整机结构重量和体积。

技术特征：

1.一种转动式高速开关阀，其特征在于，包括：阀芯(2)、o型圈(3)、动密封组件(4)、一对角接触球轴承(5)、有限转角电机(6)、上阀座(7)、下阀座(8)和波形弹簧(9)；

2.根据权利要求1所述的转动式高速开关阀，其特征在于，还包括：铜衬套(1)；其中，铜衬套(1)位于下阀座(8)内；阀芯(2)一端与有限转角电机(6)连接，另一端设置在铜衬套(1)内。

3.根据权利要求1所述的转动式高速开关阀，其特征在于，阀芯(2)、o型圈(3)、动密封组件(4)、一对角接触球轴承(5)、有限转角电机(6)和波形弹簧(9)构成转动轴系；波形弹簧(9)用于为转动轴系提供预紧力。

4.根据权利要求1所述的转动式高速开关阀，其特征在于，有限转角电机(6)通过单相电进行驱动，通过输出扁轴带动阀芯(2)转动。

5.根据权利要求4所述的转动式高速开关阀，其特征在于，阀芯(2)在阀体内部进行有限角度转动是指：阀芯(2)在有限转角电机(6)的带动在0°～90°范围内作往复转动。

6.根据权利要求5所述的转动式高速开关阀，其特征在于，阀芯(2)本体向外伸出有限位块(21)，上阀座(7)上设置有止动块(71)，限位块(21)与止动块(71)相配合，以限制阀芯(2)的有限角度转动。

7.根据权利要求6所述的转动式高速开关阀，其特征在于，有限转角电机(6)包含限位装置，限位装置的限位角度大于有限角度，形成冗余备保。

8.根据权利要求7所述的转动式高速开关阀，其特征在于，当转动式高速开关阀处于零位状态时，即阀芯(2)转动角度为0°时，圆柱形通孔相对流道(81)完全开启。

9.根据权利要求8所述的转动式高速开关阀，其特征在于，有限转角电机(6)工作，带动阀芯(2)转动；在阀芯(2)转动过程中，圆柱形通孔相对流道(81)的截面积逐渐减小。

10.根据权利要求9所述的转动式高速开关阀，其特征在于，当阀芯(2)转动至90°时，止动块(71)在限位块(21)的约束下，实现阀芯(2)的止动，圆柱形通孔相对流道(81)完全关闭。

技术总结
本发明公开了一种转动式高速开关阀，包括：阀芯、O型圈、动密封组件、一对角接触球轴承、有限转角电机、上阀座、下阀座和波形弹簧；上阀座安装在下阀座上，与下阀座构成阀体；阀芯通过一对角接触球轴承固定在阀体内部；有限转角电机与上阀座通过螺栓固定连接，有限转角电机与阀芯连接；阀芯与阀体之间、上阀座与下阀座之间通过动密封组件和O型圈实现动、静密封；波形弹簧安装在一对角接触球轴承与动密封组件之间；下阀座上设置有流道，阀芯在流道部位开有圆柱形通孔。本发明所述的转动式高速开关阀以高压高速气体为能源，可满足高响应速度需求，可实现新型涡轮动力能源产品输出功率的高稳定性及高精度控制。

技术研发人员：艾贤祖,王志峰,朱炎,胡小飞,王毅,董春雷,牛光冉
受保护的技术使用者：北京精密机电控制设备研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13