[发明专利]轴流式电磁先导压差驱动大流量控制阀

说明书

为了在无外带控制气源的情况下，实现高压力大流量介质的快速通、断控制问题，同时兼顾结构小型轻质化，以满足快响应高性能姿控发动机的性能指标要求，本发明提供了一种轴流式电磁先导压差驱动大流量控制阀，采用一级小通径电磁副阀与二级大通径压差主阀的轴向集成化设计结构，利用电磁吸力驱动一级小通径电磁副阀打开，利用工作介质在电磁副阀打开后形成的介质压差驱动二级大通径主阀打开，介质压差形成速度快，作动力大，能够快速驱动大通径主阀打开，满足高压力、大流量的介质通断控制要求。

技术领域

本发明涉及一种轴流式电磁先导压差驱动大流量控制阀，可作为液体火箭发动机、卫星在轨执行动力系统、地面试验系统的高压大流量介质通断控制阀，用于控制发动机的起动及关机。本发明能在无外带控制气源的情况下实现对大流量及高压力推进剂供应的通断控制，在满足结构小型轻质化的同时实现打开关闭快响应控制。

背景技术

在某预研型号快响应高性能姿控发动机研制中，系统要求控制阀应满足3000N以上大推力发动机大流量及高压力需求，同时还应保证打开关闭快响应及结构小型轻质化。该发动机受总装结构限制，无控制气体供应，因此无法采用电动气阀结构方案。而采用电磁阀方案，为满足大流量及高压力工作需求，电磁阀必须进行大通径设计，需要较大的电磁吸力及电磁铁结构才能满足动作要求，且设计的电磁阀打开、关闭响应慢，结构尺寸及重量偏大，无法满足快响应高性能姿控发动机的性能指标要求。

为满足快响应高性能发动机在大流量、高压力工况下的控制要求，提出了一种轴流式电磁先导压差驱动大流量控制阀结构，利用两级阀门结构及介质在流道中形成的压力场梯度差，实现高压力大流量介质的开通、关断的快响应控制，并完成了产品研制试验，经过了发动机试车考核，控制阀响应迅速，达到了高性能发动机的研制设计要求。

发明内容

为了在无外带控制气源的情况下，实现高压力大流量介质的快速通、断控制问题，同时兼顾结构小型轻质化，以满足快响应高性能姿控发动机的性能指标要求，本发明提供了一种轴流式电磁先导压差驱动大流量控制阀。

本发明的技术解决方案为：

轴流式电磁先导压差驱动大流量控制阀，其特殊之处在于：包括沿轴向集成于一体的电磁副阀和压差主阀；

电磁副阀包括副阀体、电磁线圈、副阀芯、复位副弹簧和副阀座；

压差主阀包括主阀体、主阀芯、复位主弹簧、主阀座和保持架；

副阀体上集成有入口接嘴，作为控制阀入口；副阀芯设置在副阀体内；电磁线圈套设在副阀芯外，且位于副阀体与副阀芯之间；复位副弹簧一端与副阀体相连/相接触，另一端与副阀芯的一端相连/相接触；副阀座集成设置在主阀体内，且位于主阀体的中心轴线上；

主阀体上集成有出口接嘴，作为控制阀出口；主阀芯、复位主弹簧和保持架沿轴向依次设置在主阀体内，主阀芯更靠近电磁副阀；主阀芯靠近电磁副阀的一端为活塞段，另一端为密封段；主阀芯的活塞段外壁与主阀体内壁导向配合，并形成活塞腔；主阀座集成设置在主阀芯靠近出口接嘴处的内壁上；

在副阀芯上设置有第一介质流道孔，在主阀体的侧壁上设置有第二介质流道孔；第一介质流道孔的一端与入口接管嘴相连通，第一介质流道孔的另一端与第二介质流道孔相连通；第一介质流道孔与第二介质流道孔构成控制阀的大通径主流道；主阀座与主阀芯构成介质主流道的开关密封副；

在主阀体的中心轴位置处设置有副流道孔，该副流道孔轴向贯穿副阀座，并与活塞腔相连通；在主阀芯的中心轴上还依次设置有带小限流孔的节流钉及细长孔；细长孔的一端通过小限流孔和活塞腔连通，另一端与出口接嘴连通；细长孔、小限流孔、副流道孔共同构成控制阀的副流道，副阀座与副阀芯构成副流道的开关密封副。

进一步地，主阀芯活塞段直径大于主阀芯主阀座密封直径。