一种泵压式液体火箭发动用计量电磁阀的制作方法

1.本实用新型属于航空航天发动机液体燃料控制技术领域，具体涉及一种泵压式液体火箭发动用计量电磁阀。


背景技术：

2.航空航天发动机工作过程中需要调控液体燃料流量，在燃料介质的供给对象工况较为简单时，常用电磁阀对介质进行计量控制，由于工况简单，电磁阀进出口压力基本恒定时，流量仅与电磁阀通电时间有关，通过控制电磁阀通电时间即可对流体进行计量；当燃料介质的供给对象工况较为复杂时，一般采用结构复杂的介质调节器或通过电磁阀与流量传感器闭环控制完成流体的控制，然而介质流量调节器方案的可靠性相对较低、响应相对较慢且重量较大；电磁阀与流量传感器闭环控制方案的响应速度和控制精度难以保证。
3.泵压式液体火箭发动机燃料供给系统由于性能较好，可多次启停等优点，是常用的发动机供给系统，但其工作原理导致计量装置进口、出口压力随着发动机工况发生变化，电磁阀进出口压力不恒定，因此急需实现适用于泵压式供给系统的并在复杂工况下能够在尽量小的质量下能够高精度、高可靠性、高响应速度的完成对液体燃料流量的控制计量功能。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种泵压式液体火箭发动用计量电磁阀，实时调整燃料出口的压力，使燃料出口和燃料进口的压力持续恒定，保证了燃料供给的稳定性；降低了电磁阀的复杂性和重量。
5.本实用新型采用以下技术方案：一种泵压式液体火箭发动用计量电磁阀，用于与泵压式供给系统相连通；包括阀体，阀体内具有上腔室和下腔室；上腔室内用于缓存燃料；
6.在阀体内，设置有第一连通通道，第一连通通道的入口与上腔室相连通，出口为燃料出口；
7.在上腔室和下腔室间连通有第二连通通道和第三连通通道；
8.在下腔室内设置有一压差控制阀芯，压差控制阀芯在轴向上由左到右将下腔室分为三个独立的空间，依次为动力腔、节流腔和流通腔；其中，流通腔上开设有进口和出口，进口作为燃料进口，出口与第三连通通道相连通；动力腔与第一连通通道相连通；节流腔与第二连通通道的出口相连通，节流腔上开设有燃料回流口；燃料回流口用于与燃油储箱相连通；
9.压差控制阀芯用于：在燃料进口压力变大或燃料出口的压力变小时，压差控制阀芯在轴向上左移，动力腔内的燃料流入燃料出口，第二连通通道和燃料回流口节流面积变大，燃料进口的压力变小；在燃料进口压力变小或燃料出口的压力变大时，压差控制阀芯在轴向上右移，燃料出口的燃料流入动力腔中，第二连通通道和燃料回流口节流面积变小，燃料进口的压力变大；直至燃料进口的压力与燃料出口的压力差值为预设的固定值。
10.进一步地，在上腔室的左右两端沿轴向设置有左铁芯和右铁芯，左铁芯和右铁芯外端部位于上腔室外，并与电磁装置相连接；内端部均位于上腔室内，内端部间形成一连通空腔，连通空腔与第二连通通道和第三连通通道的一端均相连通；
11.在阀体内，且位于右铁芯的上方开设有第四连通通道，第四连通通道的入口端与连通空腔相连通，第四连通通道的出口端与第一连通通道相连通；
12.左铁芯用于：在未通电状态时，用来封堵上腔室与第一连通通道之间的通路；处于通电状态时，向左移动，打开上腔室与第一连通通道之间的通路；
13.右铁芯用于：在未通电状态时，用来封堵第四连通通道的入口端；在通电状态时，向右移动，打开第四连通通道的入口端。
14.进一步地，在动力腔内设置有一压差弹簧，压差弹簧设置在下腔室和压差控制阀芯的左端部之间。
15.进一步地，在压差控制阀芯的左端部，且与压差弹簧间设置有一温度补偿片。
16.进一步地，在左铁芯和右铁芯的外端内侧，且与阀体相连接处对应设置有左动密封组件和右动密封组件。
17.进一步地，在左动密封组件和左铁芯的内端间沿轴向设置有左复位弹簧，在右动密封组件和右铁芯的内端间均沿轴向设置有右复位弹簧。
18.进一步地，该动力腔与第一连通通道通过燃料连通平衡通道相连通，在燃料连通平衡通道内设置有节流嘴，节流嘴为环绕于燃料连通平衡通道内一段凸台。
19.进一步地，该电磁装置为包括缠绕于左铁芯和右铁芯外端的左线圈和右线圈左线圈和右线圈同时或者不同时启动。
20.进一步地，该动力腔位于压差控制阀芯的左端，流通腔位于压差控制阀芯的右端，节流腔对应压差控制阀芯的中部收缩阀体位置处。
21.本实用新型的有益效果是：1.通过压差控制阀芯的移动，实时调整燃料出口的压力，使燃料出口和燃料进口的压力持续恒定，保证了燃料供给的稳定性。2. 左右两端的线圈同时或者不同时通电时，第一连通通道和第四连通通道的入口端同时或者不同时打开，可适用于不同流量的燃料的需求。3.控制电磁阀输出流量，控制第一连通通道和第四连通通道的入口开度，精确的控制燃料的流量，且不需要增加新的流量控制装置，降低了整个供给系统的复杂性和重量，同时提高了可靠性、精度和响应速度，且便于批量化生产和小批量定制。4.设置温度补偿片，在燃料流动过程中，通过机械原理对温度进行补偿，即发生温度变化时，温度补偿片增厚或变薄，以改变压差弹簧的长度，调整温度影响下的流通面积，简化了控制计算难度。
附图说明
22.图1是未设置电磁铁的计量电磁阀的结构示意图；
23.图2是一种泵压式液体火箭发动用计量电磁阀的结构示意图；
24.其中：1.阀体；1
‑
1.上腔室；1
‑
11.连通空腔；1
‑
2.下腔室；1
‑
21.动力腔； 1
‑
22.节流腔；1
‑
23.流通腔；2.左线圈；3.左铁芯；4.左动密封组件；5.左复位弹簧；6.右线圈；7.右铁芯；8.右动密封组件；9.右复位弹簧；10.燃料进口； 11.燃料出口；12.压差控制阀芯；13.压差弹簧；14.节流嘴；15.燃料回流口； 16.温度补偿片；a.第一连通通道；b.第二连通通
道；c.第三连通通道；d.第四连通通道。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
26.本实用新型一种泵压式液体火箭发动用计量电磁阀，用于与泵压式供给系统相连通，如图1和2所示，包括阀体1，阀体1内具有上腔室1
‑
1和下腔室1
‑
2；上腔室1
‑
1内用于缓存燃料；在阀体1内，设置有第一连通通道a，第一连通通道a的入口与上腔室1
‑
1相连通，出口为燃料出口11。在上腔室1
‑
1和下腔室1
‑
2 间连通有第二连通通道b和第三连通通道c。
27.在下腔室1
‑
2内设置有一压差控制阀芯12，压差控制阀芯12在轴向上由左到右将下腔室1
‑
2分为三个独立的空间，依次为动力腔1
‑
21、节流腔1
‑
22和流通腔1
‑
23；其中，动力腔1
‑
21与第一连通通道a相连通；流通腔1
‑
23上开设有进口和出口，进口作为燃料进口10，出口与第三连通通道c相连通；动力腔1
‑
21 与第一连通通道a相连通；节流腔1
‑
22与第二连通通道b的出口相连通，节流腔 1
‑
22上开设有燃料回流口15，燃料回流口15与燃油存储箱相连接。
28.上述压差控制阀芯12用于：在燃料进口10压力变大或燃料出口11的压力变小时，压差控制阀芯12在轴向上左移，动力腔1
‑
21内的燃料流入燃料出口11，第二连通通道b和燃料回流口15节流面积变大，燃料进口10的压力变小；在燃料进口10压力变小或燃料出口11的压力变大时，压差控制阀芯12在轴向上右移，燃料出口11的燃料流入动力腔1
‑
21中，第二连通通道b和燃料回流口15 节流面积变小，燃料进口10的压力变大；直至燃料进口10的压力与燃料出口11 的压力差值为预设的固定值。
29.在上腔室1
‑
1的左右两端沿轴向设置有左铁芯3和右铁芯7，左铁芯3和右铁芯7外端部位于上腔室1
‑
1外，并与电磁装置相连接；内端部均位于上腔室1
‑
1 内，内端部间形成一连通空腔1
‑
11，连通空腔1
‑
11与第二连通通道b和第三连通通道c的一端均相连通；
30.在阀体1内，且位于右铁芯7的上方开设有第四连通通道d，第四连通通道 d的入口端与连通空腔1
‑
11相连通，第四连通通道d的出口端与第一连通通道a 相连通；
31.左铁芯3用于：在未通电状态时，用来封堵上腔室1
‑
1与第一连通通道a之间的通路；处于通电状态时，向左移动，打开上腔室1
‑
1与第一连通通道a之间的通路；
32.右铁芯7用于：在未通电状态时，用来封堵第四连通通道d的入口端；在通电状态时，向右移动，打开第四连通通道d的入口端。左铁芯3和右铁芯7可以使用锥阀、球阀等多种常见的电磁阀先导阀。
33.两个电磁装置同时或者不同时工作，以带动左铁芯3和右铁芯7同时或者不同时工作，用于调节进入第一连通通道a的燃料流量。电磁装置为两个，分别包括缠绕在左铁芯3的外端的左线圈2和缠绕在右铁芯7外端的右线圈6。
34.在动力腔1
‑
21内设置有一压差弹簧13，压差弹簧13设置在下腔室1
‑
2和压差控制阀芯12的左端部之间。在压差控制阀芯12的端部，且与压差弹簧13间设置有一温度补偿片16。在燃料流动过程中，燃料发生温度变化时，燃料温度升到温度补偿片16增厚，燃料温度降低，温度补偿片16变薄，以改变压差弹簧13 的长度，调整压差控制阀芯12在轴向上的微调，改变第二连通通道b的开度，调整温度影响下燃料的流通面积，简化了控制计算难度。
35.上述动力腔1
‑
21与第一连通通道a通过燃料连通平衡通道相连通，燃料连通平衡
通道内设置有节流嘴14，节流嘴14为环绕于燃料连通平衡通道内一段凸台。
36.在左铁芯3和右铁芯7的外端，且与阀体1相连接处对应设置有左动密封组件4和右动密封组件8。在左动密封组件4和左铁芯3的内端间沿轴向设置有左复位弹簧5，在右动密封组件8和右铁芯7的前端间均沿轴向设置有右复位弹簧 9。电磁装置为缠绕于左铁芯3和右铁芯7上的左线圈2和右线圈6，左线圈2 和右线圈6同时或者不同时启动。左线圈2和右线圈6同时或者不同时启动。
37.上述一种泵压式液体火箭发动用计量电磁阀的工作过程如下：
38.一种情况是，左端电磁装置启动，使左铁芯3向左移动，第一连通通道a和第三连通通道c连通，燃油从燃料进口10流至燃料出口11，在此过程中，第三连通通道c上的燃油作用在压差控制阀芯12右端面，第一连通通道a上的燃油经过燃料连通平衡通道流至动力腔1
‑
21，作用在压差控制阀12的左端面；第二连通通道b处在开路状态，燃油由燃料回流口15流入燃油储箱。
39.第二种情况是，右端电磁装置启动，作用于右铁芯7，使右铁芯7向右移动，第四连通通道d和第三连通通道c相连通，第四连通通道d通过环槽与第一连通通道a连通，燃油从燃料进口10流至燃料出口11，在此过程中，第三连通通道 c上的燃油作用在压差控制阀芯12右端面，第一连通通道a上的燃油经过燃料连通平衡通道流至动力腔1
‑
21，作用在压差控制阀12的左端面。第二连通通道b 处在开路状态，燃油由燃料回流口15流入燃油储箱。
40.第三种情况是，左右端电磁装置同时启动，使左铁芯3向左外端移动，右铁芯7向右外端移动，连通如下：一条是第三连通通道c由于右铁芯7右移与第四连通通道d连通，通过环槽与第一连通通道a连通；另一条是第三连通通道c由于左铁芯3左移与第一连通通道a沟通。在此过程中，第三连通通道c上的燃油作用在压差控制阀芯12右端面，第一连通通道a上的燃油经过燃料连通平衡通道流至动力腔1
‑
21，作用在压差控制阀芯12的左端面，压差控制阀芯12可以控制第一连通通道a与第三连通通道c之间的燃油压力差保持在固定值，则此时通过电磁阀的流量为与燃料进出口压力差、第一连通通道a、第三连通通道c之间的节流面积和第四连通通道d、第三连通通道c之间的节流面积相关的定值。第二连通通道b处在开路状态，燃油由燃料回流口15流入燃油储箱。
41.在上述三种情况下，燃油流动过程中，在燃料入口10的压力变大或者燃料出口11压力变小时，推动压差控制阀芯12向左移动，挤压压差弹簧13，动力腔 1
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21内的燃料由燃料连通平衡通道流入燃料出口11，此时第二连通通道b与回油接口15的节流面积变大，使回油量增大，降低进口10压力，直至进口压力与出口压力差值为预设的固定值；在燃料入口10的压力变小或者燃料出口11压力变大时，推动压差控制阀芯12向右移动，燃料出口11内的燃料由燃料连通平衡通道流入动力腔1
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21，此时第二连通通道b与燃料回流口15的节流面积变小，使回油量减小，增大燃料进口10压力，直至燃料进口10压力与燃料出口11压力差值为预设的固定值。