CN108167504A - 棘轮自锁式电磁阀 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种棘轮自锁式电磁阀。其中，电磁阀包括阀体，其中阀体包括：进口；出口；进口与出口之间的气路；主阀芯，用于打开或关闭气路；连通进口与主阀芯背压腔的进气通道；以及连通出口与主阀芯背压腔的排气通道。电磁阀还包括棘轮部件和副阀芯，棘轮部件配置为借助于自身的旋转从而在第一位置状态和第二位置状态之间切换，其中在第一位置状态下，棘轮部件驱动副阀芯打开排气通道，在第二位置状态下，棘轮部件驱动副阀芯关闭排气通道。

Description

棘轮自锁式电磁阀

技术领域

本申请涉及电磁阀领域，具体而言，涉及一种运载火箭用棘轮自锁式电磁阀。

背景技术

电磁阀在运载火箭增压输送系统中应用广泛，用于贮箱增压、贮箱排气、气瓶增压、气瓶排气、控制其它阀门等。电磁阀的工作原理为：电磁阀通电时，在电磁吸力作用下，衔铁运动，阀门打开，持续供电时，阀门维持开启；电磁阀断电时，电磁吸力消失，衔铁在弹簧力和气压力作用下运动，切断供气通道，阀门关闭。

电磁阀产品按工作制度可分为长期工作制、短时工作制和反复短时工作制；按动作原理可分为直动式和先导式；按原始工作状态可分为常开式和常闭式；按介质温度可分为常温式和低温式；按是否自锁可分为自锁式和非自锁式，按自锁方式又可分为机械自锁、气动自锁或永磁自锁，自锁式电磁阀适用于长时间工作的情况。

目前，机械式自锁电磁阀应用较少，运载火箭用自锁电磁阀普遍为气动自锁或永磁自锁。气动自锁式电磁阀需要设计特殊的气路结构，结构较复杂；永磁自锁式电磁阀靠永磁体的磁力使衔铁在断电后依然保持该状态，但长时间使用永磁体磁力存在下降到趋势。

本发明提出了一种运载火箭用棘轮自锁式电磁阀结构，通过设计棘轮结构达到机械自锁，结构可靠，能够使电磁阀断电后保持在打开或关闭状态。

发明内容

本发明实施例提供了一种棘轮自锁式电磁阀，以至少解决电磁阀动作不可靠，不适用于长时间工作的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种电磁阀，电磁阀包括阀体，其中阀体包括：进口；出口；进口与出口之间的气路；主阀芯，用于打开或关闭气路；连通进口与主阀芯背压腔的进气通道；以及连通出口与背压腔的排气通道，其特征在于，电磁阀还包括棘轮部件和副阀芯，棘轮部件配置为借助于自身的旋转从而在第一位置状态和第二位置状态之间切换，其中在第一位置状态下，棘轮部件驱动副阀芯打开排气通道，在第二位置状态下，棘轮部件脱离副阀芯，从而副阀芯关闭排气通道。

可选地，电磁阀还包括套设于棘轮部件外侧的外轮，外轮内壁设置有与棘轮部件的棘轮齿配合的多个外轮齿，并且内壁设置有多个第一连接部和多个第二连接部，第一连接部和第二连接部分别用于连接两个相邻的外轮齿，并且彼此交替地配置，其中当棘轮齿位于第一连接部时，棘轮部件处于第一位置状态，并且当棘轮齿位于第二连接部时，棘轮部件处于第二位置状态。

可选地，电磁阀还包括设置于外轮内的顶杆，顶杆的一端设置有套筒，套筒的筒壁的端部设置有与棘轮部件的棘轮齿配合的顶杆齿，使得顶杆通过直线运动驱动棘轮部件旋转。

可选地，电磁阀还包括用于驱动顶杆做直线运动的电磁驱动机构。

可选地，顶杆外壁设置有防止顶杆旋转的多个限位块。

可选地，电磁驱动机构包括衔铁和电磁铁，衔铁配置为电磁阀通电时，在电磁吸力作用下，驱动顶杆和棘轮。

可选地，电磁阀的阀体气路为先导式结构。

可选地，电磁阀还包括电插座，电插座配置为将电磁阀与外部电源连接。

可选地，棘轮部件的端部设置有顶轴，与副阀芯抵接。

可选地，副阀芯设置于主阀芯的背面并且在副阀芯和主阀芯之间设置有与副阀芯和主阀芯抵接的弹簧。

在本发明实施例中，通过在电磁阀内设置棘轮自锁式结构，达到了机械自锁，结构可靠，能够使电磁阀断电后稳定保持在该状态，阀体气路为先导式结构，可应用于大口径、大流量系统，进而解决了电磁阀适用于长时间工作的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的棘轮自锁式电磁阀的示意图；

图2A和图2B是根据本发明实施例的棘轮自锁式电磁阀的顶杆的示意图；

图3是根据本发明实施例的棘轮部件的示意图；

图4是根据本发明实施例，当顶杆与棘轮部件齿合时的示意图；以及

图5是根据本发明实施例的外轮的示意图。

图中，1.衔铁，2.电磁铁，3.电插座，4.顶杆，5.外轮，6.棘轮部件，7.副阀芯，8.压套，9.弹簧，10.主阀芯，11.阀体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例1

参见图1所示，本实施例提供根据本发明实施例的一个方面，提供了一种电磁阀，电磁阀包括阀体11，其中阀体11包括：进口；出口；进口与出口之间的气路；主阀芯10，用于打开或关闭气路；连通进口与主阀芯10的背压腔的进气通道；以及连通出口与背压腔的排气通道。电磁阀还包括棘轮部件6和副阀芯7，棘轮部件6配置为借助于自身的旋转从而在第一位置状态和第二位置状态之间切换，其中在第一位置状态下，棘轮部件6驱动副阀芯7打开排气通道，在第二位置状态下，棘轮部件6驱动副阀芯7关闭排气通道。

从而，通过上述棘轮自锁式电磁阀，利用本专利提出的棘轮自锁式电磁阀结构，可实现电磁阀打开、关闭状态自锁，属于机械式自锁，提高了电磁阀动作可靠性。

可选地，电磁阀还包括套设于棘轮部件6外侧的外轮5，外轮5内壁52设置有与棘轮部件6的棘轮齿62配合的多个外轮齿53，并且内壁52设置有多个第一连接部54和多个第二连接部55，第一连接部54和第二连接部55分别用于连接两个相邻的外轮齿53，并且彼此交替地配置，其中当棘轮齿62位于第一连接部54时，棘轮部件6处于第一位置状态，并且当棘轮齿62位于第二连接部55时，棘轮部件6处于第二位置状态。

从而通过以上布置，可以将棘轮部件6的旋转转换为棘轮部件6的位置状态的切换。参考图3所示，棘轮部件6的外侧设置有棘轮齿62，并且棘轮齿的端部为斜齿面64。

并且，参考图5所示，外轮5包括套筒51，并且在套筒51的内侧可以套设棘轮部件6。并且，外轮5的套筒51的内壁52设有外轮齿53。并且，在外轮齿53之间分别连接有第一连接部54和第二连接部55。其中，棘轮部件6的棘轮齿62可以通过棘轮部件6的旋转而在第一连接部54和第二连接部55切换。由于第一连接部54和第二连接部55的顶部的位置不同，因此当棘轮部件6的棘轮齿62位于第一连接部54时和位于第二连接部55时的位置也是不同的，从而当棘轮部件6的棘轮齿62位于第一连接部54时，棘轮部件6处于第一位置状态，当棘轮齿62位于第二连接部55时，棘轮部件6处于第二位置状态。

可选地，参考图1至图4所示，电磁阀还包括设置于外轮5内的顶杆4，顶杆4的一端设置有套筒42，套筒的筒壁的端部设置有与棘轮部件6的棘轮齿62配合的顶杆齿44，使得顶杆4通过直线运动驱动棘轮部件6旋转。

参考图1至图4所示，顶杆4也设置于外轮5中，并且顶杆4的一端设有套筒42，从而套筒42内侧的中空部可用于容纳棘轮齿62的主轴部61，从而使得套筒42端部的顶杆齿44与棘轮部件6的棘轮齿抵接，从而驱动棘轮部件6离开外轮5的第一连接部54或第二连接部55，并且当棘轮部件6的棘轮齿62从外轮齿53之间移出时，就会由于棘轮齿62的端部斜面64与顶杆齿44的端部斜面45的抵接(参考图4所示)而使棘轮部件6旋转。从而，当顶杆4收回时，棘轮部件6的棘轮齿62从卡接于第一连接部54的位置切换至卡接于第二连接部55的位置，或者从卡接于第二连接部55的位置切换至卡接于第一连接部54的位置。从而实现棘轮部件6在第一位置状态和第二位置状态之间的切换。

可选地，顶杆4外壁设置有防止顶杆旋转的多个限位块43。从而防止顶杆4在外轮5内旋转，进而驱动棘轮部件6旋转。

可选地，参考图1所示，电磁阀还包括用于驱动顶杆4做直线运动的电磁驱动机构。

可选地，参考图1所示，电磁驱动机构包括衔铁1和电磁铁2，衔铁1配置为在电磁阀通电时，在电磁吸力作用下，驱动顶杆4和棘轮部件6。

可选地，参考图1所示，电磁阀的阀体气路为先导式结构。

可选地，参考图1所示，电磁阀还包括电插座3，电插座3配置为将电磁阀与外部电源连接。

可选地，参考图1所示，棘轮部件6的端部设置有顶轴63，与副阀芯7抵接。

可选地，参考图1所示，副阀芯7设置于主阀芯9的背面并且在副阀芯7和主阀芯9之间设置有与副阀芯7和主阀芯9抵接的弹簧8。

具体地，参考图1所示，本实施例的电磁阀为棘轮自锁式电磁阀，包括衔铁1、电磁铁2、电插座3、顶杆4、外轮5、棘轮部件6、副阀芯7、压套8、弹簧9、主阀芯10和阀体11。

衔铁1和电磁铁2构成电磁阀的驱动机构用于驱动顶杆4和棘轮部件6。衔铁1安装于电磁铁2内部，两者间为滑动导向。衔铁1下端面与顶杆4上端面接触，顶杆4下端与棘轮6接触连接，棘轮6在顶杆4的作用力下可转动，同时棘轮6在外轮5内可上下滑动；棘轮6向下运动可推动副阀芯7运动，副阀芯7为圆柱体结构，可在压套8内上下运动，副阀芯7与压套8间导向间隙为气体流通通道。

参考图2A和图2B所示，顶杆4包括与衔铁1抵接的抵接部41和中空的套筒部42。并且参考图3所示，棘轮部件6包括位于上端的主轴部61和位于下端的顶轴63以及位于主轴部外侧的棘轮齿62，棘轮齿62的端部为端部斜面64。

套筒部42可以容纳主轴部61从而套筒42的端部的顶杆齿44的端部斜面45可以与棘轮部件6的棘轮齿62的端部斜面64抵接。从而顶杆4所施加的力可以转化为使棘轮部件6旋转的驱动力。

此外参考图1和图5所示，顶杆4和棘轮部件6均设置于外轮5中。外轮5为中空筒状结构，能够容纳顶杆4和棘轮部件6。顶杆和棘轮部件6可在外轮5内上下运动。

并且参考图5所示，外轮5的内表面上设置有外轮齿53。并且外轮齿53之间设置有第一连接部54或第二连接部55。其中第一连接部54和第二连接部55分别用于连接两个相邻外轮齿53，并且第一连接部54和第二连接部55的端部在外轮5中的位置不同，从而当棘轮部件6的棘轮齿62卡接在第一连接部54和第二连接部55时，棘轮部件6处于不同的位置状态。

其中，当棘轮部件6的棘轮齿62卡接于第一连接部54时，棘轮部件6处于第一位置状态，此时位于棘轮部件6的端部的顶轴63将副阀芯7顶开，从而打开主阀芯10的背压腔与出口之间的排气通道。

当棘轮部件6的棘轮齿62卡接于第二连接部55时，棘轮部件6处于第二位置状态，此时位于第二位置状态的棘轮部件6相对于在第一位置状态时向外轮5中回收，从而与副阀芯7脱离，使得副阀芯7在弹簧力的作用下回位，从而切断主阀芯10的背压腔与出口之间的排气通道。

电磁阀具体工作过程如下：

电磁阀通电后，电磁铁2内线圈产生电流，在衔铁1与顶杆4间隙处产生一定数量的磁通，在磁通的作用下产生电磁吸力，电磁吸力将衔铁1吸向外轮5，进而推动顶杆4并带动棘轮部件6向下运动脱离外轮齿53，棘轮部件6顶开副阀芯7。同时棘轮部件6旋转与外轮5的外轮齿53齿合从而棘轮6的棘轮齿62卡接于第一连接部54使得棘轮部件6进入第一位置状态，电磁阀断电后，电磁吸力消失，衔铁1处于自由状态。棘轮部件6保持在第一位置状态不变。主阀芯9背压腔气体通过副阀芯7导向间隙以及排气孔排到出口，主阀芯9背压降低，主阀芯9在入口气动力作用下克服弹簧力和摩擦力运动，阀门打开。

电磁阀需要关闭时，再次通电，在电磁吸力作用下，衔铁1带动顶杆4和棘轮部件6向下运动，同时棘轮部件6再次旋转与外轮5齿合，从而棘轮部件6的棘轮齿62卡接于第二连接部55使得棘轮部件6进入第二位置状态。电磁阀断电后，电磁吸力消失，衔铁1处于自由状态，棘轮部件6保持在第二位置状态不变，棘轮部件6下端与副阀芯7脱开，副阀芯7在弹簧力作用下回位，切断主阀芯9与出口之间的背压腔排气通路。从而主阀芯9背压升高，主阀芯9在弹簧力和背压腔压力作用下关闭，切断供气通道，阀门关闭。

从而，本实施例通过采用棘轮式结构，电磁阀通电后衔铁动作通过棘轮结构顶开副阀芯，副阀芯打开后主阀芯背压腔压力降低，主阀芯在气体压力作用下打开，阀门打开，断电后棘轮结构维持该位置，实现自锁；电磁阀需要关闭时再次通电，衔铁动作通过棘轮结构推动副阀芯关闭，主阀芯背压腔压力升高，主阀芯在气体压力和弹簧力作用下回位，阀门关闭，断电后棘轮结构维持该位置，实现自锁。

此外，上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电磁阀，所述电磁阀包括阀体，其中所述阀体包括：进口；出口；所述进口与所述出口之间的气路；主阀芯，用于打开或关闭所述气路；连通所述进口与所述主阀芯背压腔的进气通道；以及连通所述出口与所述背压腔的排气通道，其特征在于，

所述电磁阀还包括棘轮部件和副阀芯，

所述棘轮部件配置为借助于自身的旋转从而在第一位置状态和第二位置状态之间切换，其中

在所述第一位置状态下，所述棘轮部件驱动所述副阀芯打开所述排气通道，

在所述第二位置状态下，所述棘轮部件脱离所述副阀芯，从而所述副阀芯关闭所述排气通道。

2.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，所述电磁阀还包括套设于所述棘轮部件外侧的外轮，所述外轮内壁设置有与所述棘轮部件的棘轮齿配合的多个外轮齿，并且所述内壁设置有多个第一连接部和多个第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部分别用于连接两个相邻的外轮齿，并且彼此交替地配置，其中

当所述棘轮齿位于所述第一连接部时，所述棘轮部件处于所述第一位置状态，并且

当所述棘轮齿位于所述第二连接部时，所述棘轮部件处于所述第二位置状态。

3.根据权利要求2所述的电磁阀，其特征在于，所述电磁阀还包括设置于所述外轮内的顶杆，所述顶杆的一端设置有套筒，所述套筒的筒壁的端部设置有与所述棘轮部件的所述棘轮齿配合的顶杆齿，使得所述顶杆通过直线运动驱动所述棘轮部件旋转。

4.根据权利要求3所述的电磁阀，其特征在于，所述电磁阀还包括用于驱动所述顶杆做直线运动的电磁驱动机构。

5.根据权利要求3所述的电磁阀，其特征在于，所述顶杆外壁设置有防止所述顶杆旋转的多个限位块。

6.根据权利要求4所述的电磁阀，其特征在于，所述电磁驱动机构包括衔铁和电磁铁，所述衔铁配置为在所述电磁阀通电时，在电磁吸力作用下，驱动所述顶杆和所述棘轮部件。

7.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，所述电磁阀的阀体气路为先导式结构。

8.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，所述电磁阀还包括电插座，所述电插座配置为将所述电磁阀与外部电源连接。

9.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，所述棘轮部件的端部设置有顶轴，与所述副阀芯抵接。

10.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，所述副阀芯设置于所述主阀芯的背面并且在所述副阀芯和所述主阀芯之间设置有与所述副阀芯和所述主阀芯抵接的弹簧。