一种无摩擦簧片式电磁阀的研制

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1、第41卷第6期2015年12月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPULSIONV01．41．№．6Dee。2015一种无摩擦簧片式电磁阀的研制黄爱清，曹明，唐妹芳，尤罡(上海空间推进研究所，上海201112)摘要：随着航天器使用寿命的提高，传统滑动式电磁阀设计已不能满足未来发动机控制阀的使用要求。本文介绍一种用于航天器推进系统的长寿命、高可靠、无摩擦簧片式电磁阀的设计和研发。该电磁阀采用簧片式衔铁组件，避免了阀门自身摩擦产生多余物。目前，该设计方案已通过力学环境和热环境试验，完成了一百多万次的工作寿命试验。方案设计通过

2、了试验考核，进入工程实际应用阶段。关键词：无摩擦簧片式电磁阀；电磁阀设计；航天发动机控制阀中图分类号：V434—34文献标识码：A文章编号：1672—9374(2015)06—0041—05Developmentofnon·frictionS-springvalveHUANGAiqing，CAOMing，TANGMeifang，YOUGang(ShanghaiInstitute．ofSpacePropulsion，Shanghai2012，China)Abstract：Withtheincreasingofspacecraftw

3、orkinglife，thedesignoftraditionalsolenoidvalvescannotmeettherequirementofspacepropulsionsystem．Thedesignschemeofalong—life．hi曲一credibility，non—frictionS—springvalveisintroducedinthispaper．AnS—springsuspendedarmaturestylecomponentisadoptedinthesolenoidtoeliminatethere

4、dundancyresidualcausedbyslidingfrictioninthevalve．Atpresent，thisdesignschemehaspassedmechanicsandthermalenvironmenttest，andenduredamilliontimesofworkinglifecycle．Ithasenteredintoengineeringapplicationphase．Kcywords：non-frictionS—springsolenoidvalve；solenoidvalvedesig

5、n；aerospaceenginecontrolvalveO引言随着我国航天器应用需求的增长，对航天器使用寿命要求越来越高，如卫星工程、载人工程及探月工程等均要求使用寿命在十年以上，其推进分系统中对发动机控制阀的脉冲工作也从原先的十几万次提升至百万次以上，而传统滑动式电磁阀工作过程中衔铁和线圈组件内腔存在摩擦，频繁工作后产生自身多余物，制约了传统电磁阀长寿命工作。本文介绍了某探测器无摩擦簧片式电磁阀(以下简称簧片电磁阀)的设计和研发。该簧片电磁阀收稿日期：2015—03—19；修回日期：2015—05—29基金项目：航天支撑技术

6、项目(617010409)作者简介：黄爱清(1976一)，女，高级工程师，研究领域为空间推进系统阀门设计技术42火箭推进2015年12月采用簧片式衔铁夹持装置，既具有良好的对中性，又实现了衔铁与阀门内腔的无接触运动，避免了阀门自身摩擦产生多余物，电磁阀性能稳定，可广泛地应用于多领域航天器推进系统长寿命、高可靠性发动机控制阀的稳态和脉冲工作。1设计方案1．1性能要求电磁阀主要性能参数见表l。表1簧片电磁阀主要性能参数Tab．1MainperformanceparametersofS—springvalve名称参数工作介质工作电压／

7、VDC工作压力／MPa响应时IN／ms泄漏率(内)／(Pam3／s)泄漏率(外)／(Pam3／s)工作温度代流阻／MPa‘r作次数／次单件质量／kg肼(N：H。)，四氧化二氮(N：04)，甲基肼(MMH)等23～320～2．0不大于15不大于lxl0。6不大于1x10’7——5—-+80不大于0．30(额定水流量27∥s)1000不大于O．151．2方案设计为满足轻质、可靠、长寿命的性能指标要求，设计了无摩擦簧片式电磁阀，其设计方案见图1。主要特点：采用簧片式衔铁夹持结构，实现无摩擦运动，运动件间的配合精度要求低、结构紧凑、质量

8、轻。一断(aJ关j才j状态【bJ开启状态图1簧片电磁阀设计方案Fig．1DesignschemeofS-springvalve1．3工作原理簧片电磁阀由簧片组件、线圈组件、滤网组件、阀座等组成，产品实物及工作原理见图2。簧片电磁阀内腔由簧片组件的阀芯与阀座形成密