[發明專利]一種快速響應螺線管電磁閥

有效

• 申請號: 201611104698.7
• 申請日: 2016-12-05
• 公開（公告）號: CN106641391B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 官長斌;陳君;毛曉芳;范旭豐;王平;曹順;汪旭東;宋新河;張良;李恒建;王煥春
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: F16K31/06
• 分類號: F16K31/06;F16K27/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

一種快速響應螺線管電磁閥，主要由入口接頭(1)、外導磁體(2)、回復彈簧(3)、回復彈簧墊圈(4)、閥體(5)、線圈(6)、銜鐵組件(7)、密封彈簧墊圈(8)、閥座(9)構成。本發明通過增加一個回復彈簧(3)，并與銜鐵組件(7)之間設置一個空程，可以使得回復彈簧(3)在不影響電磁閥開啟的情況下，吸收銜鐵開啟運動過程中的動能，轉化為加速電磁閥關閉的彈性勢能，從而實現電磁閥開啟響應時間和關閉響應時間的同時提高。此外，銜鐵組件(7)采用兩端懸浮式無摩擦結構，在進一步提高響應時間的同時，使電磁閥具有長壽命的優點。

技術領域

本發明屬于機械領域，涉及一種適用于衛星姿控發動機的電磁閥結構。

背景技術

螺線管電磁閥由于其結構簡單、功能可靠及性能穩定等優點，已經廣泛應用于航空航天、汽車及石化領域。螺線管電磁閥的響應速度是其關鍵技術指標，例如用于衛星姿控推力器的螺線管電磁閥，其響應速度直接決定了姿態調整的機動性和靈活性，關系到衛星能否快速、精確入軌。因此，電磁閥的響應特性已經成為航天電磁閥設計中追求的關鍵性能，也是高性能電磁閥發展的主要方向。

對于螺線管電磁閥來說，提高電磁閥的開啟響應，需要增大線圈安匝數，而增大安匝數又會使線圈斷電瞬間銜鐵上剩磁吸力過大，關閉時間延長。因此，開啟時間與關閉時間是此消彼長的關系。

目前，提高電磁閥響應速度的方法主要有兩種：一種是采用獨特的驅動線路，實現高電壓啟動、低電壓維持，提高電磁閥的響應速度。例如2015年4月，常遠等在《內燃機工程》第36卷第2期上發表的《高壓共軌噴油器電磁閥新型驅動控制技術研究》中給出了一種基于電流反饋控制的高低壓分時驅動電路，采用高驅動電壓和低電感線圈提升電磁閥的開啟速度，采用低維持電流和大泄流電阻縮短電磁閥的關閉時間。再例如2012年12月，宋會玲等在《火箭推進》第38卷第6期上發表的《集成控制雙繞組高速電磁閥的設計與仿真分析》中介紹了一種集成控制雙繞組電磁閥，通過增加一個加速啟動線圈，輔以內置芯片式集成控制電路，通過對兩個線圈工作時序的控制，實現高電流啟動、低電流維持的工作模式。另一種方法是通過增加永磁偏置力的辦法，提高電磁閥的響應時間。例如中國發明專利《一種基于非耦合永磁偏置的單穩態軸流式電磁閥》(專利號：ZL201510527807.5)通過巧妙地銜鐵結構設計和永磁體布置，形成了一個獨立的永磁偏置回路，提高了電磁閥的開啟能力，降低了電磁閥的功耗。

以上兩種提高電磁閥響應速度的方法均具有明顯的不足之處。對于上述第一種方法而言，會使得系統復雜、成本增加；對于上述第二種方法，將會使得電磁閥的可裝配性及可調試性變差。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種結構簡單、可裝配性好的快速響應螺線管電磁閥結構。

本發明的技術解決方案是：一種快速響應螺線管電磁閥，包括入口接頭、外導磁體、回復彈簧、閥體、線圈、銜鐵組件、閥座，其中入口接頭上設有介質入口，閥座上設有介質出口；線圈纏繞在閥體外側，閥體的一側裝配入口接頭，閥體和入口接頭之間設置有回復彈簧，閥體的另一側裝配閥座，銜鐵組件從閥體內部穿過，銜鐵組件的一端與所述回復彈簧配合，銜鐵組件的另一端與所述介質出口構成密封副；外導磁體套接在閥體和線圈的外側。

所述的銜鐵組件包括頂桿、銜鐵、密封彈簧和密封墊；頂桿為圓柱形長桿，銜鐵為中心開有通孔的圓柱體，在銜鐵圓柱體外表面開有對稱的溝槽，銜鐵的一個端面上開有十字槽，十字槽與所述溝槽相互連通；密封彈簧為圓形三臂式片彈簧，中心開有圓孔；頂桿穿過密封彈簧的中心孔，并從銜鐵未開十字槽的一端插入，將密封彈簧壓緊在頂桿與銜鐵之間，并通過銷釘固定。

所述的銜鐵外圓與閥體內孔之間存在間隙。

所述的銜鐵組件與回復彈簧之間設置有空程。

所述的回復彈簧為圓形三臂片彈簧，中心開有圓孔，圓面上對稱開有三條長縫。