一种基于冗余设计的高可靠新型力矩马达阀制造技术

一种基于冗余设计的高可靠新型力矩马达阀，包括单稳态力矩马达(4)、单稳态力矩马达阀阀座(6)双稳态力矩马达(10)和阀体(15)等；单稳态力矩马达(4)安装在单稳态力矩马达外罩(3)内，单稳态力矩马达(4)、单稳态力矩马达外罩(3)分别固定在阀体(15)一端平台上；双稳态力矩马达(10)安装在双稳态力矩马达外罩(11)内，双稳态力矩马达(10)、双稳态力矩马达外罩(11)分别固定在阀体(15)另一端平台上。本发明专利技术克服现有力矩马达阀开关可靠性及密封可靠性低的缺点，由两级阀串联而成，第一级为双稳态力矩马达阀，第二级为单稳态力矩马达阀，由此实现了双级密封冗余。

A high reliability and new torque motor valve based on redundancy design

A high reliable model of torque motor valve based on redundant design, including the single steady state torque motor (4), a single steady-state torque motor valve (6) double steady-state torque motor (10) and body (15); single steady state torque motor (4) installed in a single steady state torque motor cover (3). Single steady state torque motor (4), single steady state torque motor cover (3) are respectively fixed on the valve body (15) at the end of the platform; bistable torque motor (10) mounted on the bistable torque motor cover (11), double steady state torque motor (10), double steady state torque motor cover (11) respectively. The valve body (15) at the other end of the platform. The invention overcomes the shortcomings of the torque motor valve switch reliability and low sealing reliability, and is composed of two level valves. The first stage is bistable torque motor valve, and the second level is the monostable torque motor valve, which realizes the two-stage sealing redundancy.

【技术实现步骤摘要】
一种基于冗余设计的高可靠新型力矩马达阀
本专利技术涉及一种力矩马达阀结构，尤其适用于空间双组元推力器。
技术介绍
力矩马达阀由于其响应时间快、功耗低、氧燃同步性好、抗力学性能好等优点，是国外高性能空间双组元推力器的首选。双组元推力器是卫星平台姿态和轨道控制的关键执行部件，其在轨工作时间长、动作次数多，对其可靠性提出了很高的要求。而对于力矩马达阀来说，其密封特性与动作特性是最关键性能指标，也是制约可靠性提高的两个薄弱环节。目前国际上采用力矩马达阀的双组元发动机，都是直接采用MOOG公司的力矩马达阀，力矩马达阀的技术也只掌握在MOOG公司手中。为了提高力矩马达阀的密封可靠性，U.Gotzig等人1999年6月在AIAA/SAE/ASME/ASEE35thJointPropulsionConferenceandExhibit上发表文章《NewGeneration10NBipropellantMMH/NTOThrusterWithDoubleSeatValve》中介绍了一种采用MOOG51-215型双阀座力矩马达阀的10N推力器，该推力器采用两级阀串联结构，一级为力矩马达自锁阀，二级为力矩马达电磁阀，以此来实现双级密封冗余。但是MOOG公司的双阀座力矩马达阀在可靠性设计中，存在两点不足：(1)没有对于力矩马达阀开启起决定作用的线圈进行足够的冗余设计，使得其开关可靠性较低；(2)其密封方式为弹簧加载式密封，这种结构一方面导致其密封结构复杂，密封副零件较多，而且使得阀口处的流道结构复杂，产生多余物风险较大，对于力矩马达阀的密封可靠性带来了隐患。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有力矩马达阀开关可靠性及密封可靠性低的缺点，提供一种基于冗余设计的高可靠新型力矩马达阀，由两级阀串联而成，第一级为双稳态力矩马达阀，第二级为单稳态力矩马达阀，由此实现了双级密封冗余。本专利技术所采用的技术方案是：一种基于冗余设计的高可靠新型力矩马达阀，包括单稳态力矩马达外罩、单稳态力矩马达、单稳态力矩马达阀阀座、堵头、双稳态力矩马达阀阀座、双稳态力矩马达、双稳态力矩马达外罩、入口接头和阀体；单稳态力矩马达安装在单稳态力矩马达外罩内，单稳态力矩马达、单稳态力矩马达外罩分别固定在阀体一端平台上；双稳态力矩马达安装在双稳态力矩马达外罩内，双稳态力矩马达、双稳态力矩马达外罩分别固定在阀体另一端平台上；阀体的单稳态力矩马达安装平台上沿与平台垂直方向开有单稳态力矩马达的第一衔铁-挡板组件安装孔，阀体的双稳态力矩马达安装平台上沿与平台垂直方向开有双稳态力矩马达的第二衔铁-挡板组件安装孔；阀体的一侧面分别开有单稳态力矩马达阀阀座安装孔、双稳态力矩马达阀阀座安装孔，各单稳态力矩马达阀阀座安装孔分别与对应的第一衔铁-挡板组件安装孔连通，各双稳态力矩马达阀阀座安装孔分别与对应的第二衔铁-挡板组件安装孔连通；阀体的另一侧面开有入口接头安装孔，入口接头安装孔与第二衔铁-挡板组件安装孔连通；各入口接头上设有介质入口，安装在入口接头安装孔内，各单稳态力矩马达阀阀座分别安装在单稳态力矩马达阀阀座安装孔内，各双稳态力矩马达阀阀座分别安装在双稳态力矩马达阀阀座安装孔的内部，各堵头分别安装在各双稳态力矩马达阀阀座外侧；各堵头为中空结构，侧壁面开有通孔，堵头安装位置处侧壁面分别与对应的单稳态力矩马达阀阀座安装孔侧壁连通，使得流体通过双稳态力矩马达阀阀座后经过堵头侧壁通孔进入单稳态力矩马达阀阀座安装孔内；第一衔铁-挡板组件从第一衔铁-挡板组件安装孔伸入，与各单稳态力矩马达阀阀座密封口接触，第一衔铁-挡板组件在第一衔铁-挡板组件安装孔中部封堵安装孔；第二衔铁-挡板组件从第二衔铁-挡板组件安装孔伸入，分别与各双稳态力矩马达阀阀座密封口接触，第二衔铁-挡板组件在第二衔铁-挡板组件安装孔中部封堵安装孔。所述单稳态力矩马达包括第一上导磁体、第一磁钢、第一线圈、第一衔铁-挡板组件和第一下导磁体，第一上导磁体或第一下导磁体为U型平板结构，两侧向上翻边，翻边结构为梯形，平板中心开有通孔；各第一线圈与第一衔铁-挡板组件相配合，第一线圈安装在第一下导磁体上、分别位于第一下导磁体有翻边结构的两侧，各第一磁钢分别安装在第一下导磁体另外两侧，第一衔铁-挡板组件从第一下导磁体的通孔伸出；第一上导磁体安装在各第一磁钢、第一线圈上，第一上导磁体的翻边结构与第一下导磁体翻边结构对接。所述第一衔铁-挡板组件包括第一压环、第一衔铁、第一弹簧管、第一摆杆和第一挡板；第一压环为圆环型结构，第一衔铁为十字型结构，短边的两侧对称的开有两个圆形通孔，材料为软磁合金材料；两个第一弹簧管一端分别穿过第一衔铁短边上的安装孔与第一压环固定连接，另一端凸起的基座与阀座上的第一衔铁-挡板组件安装孔内壁连接；第一摆杆插入第一弹簧管内，端部安装第一挡板；第一挡板包括不锈钢骨架和塑料密封垫，不锈钢骨架与第一弹簧管连接，塑料密封垫与单稳态力矩马达阀阀座接触。所述双稳态力矩马达包括第二上导磁体、第二磁钢、第二线圈、第二衔铁-挡板组件和第二下导磁体，第二上导磁体或第二下导磁体为U型平板结构，两侧向上翻边，翻边结构为梯形，平板中心开有通孔；各第二线圈与第二衔铁-挡板组件相配合，第二线圈安装在第二下导磁体上、分别位于第二下导磁体有翻边结构的两侧，各第二磁钢分别安装在第二下导磁体另外两侧，第二衔铁-挡板组件从第二下导磁体的通孔伸出；第二上导磁体安装在各第二磁钢、第二线圈上，第二上导磁体的翻边结构与第二下导磁体翻边结构对接。所述第二衔铁-挡板组件包括第二压环、第二衔铁、第二弹簧管、第二摆杆和第二挡板；第二压环为圆环型结构，第二衔铁为十字型结构，短边的两侧对称的开有两个圆形通孔，材料为软磁合金材料；两个第二弹簧管一端分别穿过第二衔铁短边上的安装孔与第二压环固定连接，另一端凸起的基座与阀座上的第二衔铁-挡板组件安装孔内壁连接；第二摆杆插入第二弹簧管内，端部安装第二挡板；第二挡板包括不锈钢骨架和塑料密封垫，不锈钢骨架与第二弹簧管连接，塑料密封垫与双稳态力矩马达阀阀座接触。还包括双稳态力矩马达调整垫片为长条形，在一侧长边上对称开有两个U形槽口；双稳态力矩马达和安装双稳态力矩马达的阀体平台之间安装两个双稳态力矩马达调整垫片，两个双稳态力矩马达调整垫片分别关于第二衔铁-挡板组件安装孔轴线对称。还包括单稳态力矩马达调整垫片长条形，在一侧长边上有对称开有两个U形槽口；单稳态力矩马达和安装单稳态力矩马达的阀体平台之间安装两个单稳态力矩马达调整垫片，两个单稳态力矩马达调整垫片关于第一衔铁-挡板组件安装孔轴线对称。所述第二衔铁宽度L2为第一衔铁宽度L1的1.5～2倍。所述单稳态力矩马达阀阀座或双稳态力矩马达阀阀座为回转体结构，中心开有通孔，一端为火山口状密封口，另一端为半球形结构。所述各入口接头安装孔分别与对侧对应的单稳态力矩马达阀阀座同轴。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术高可靠力矩马达阀的双稳态力矩马达阀具备双余度的线圈冗余，单稳态力矩马达阀具备四余度的线圈冗余，大大提高了产品的开关可靠性；(2)本专利技术高可靠力矩马达阀采用平面密封形式实现了高可靠的摆动密封，减少了密封副零件数量，简化了密封副和流道结构，降低了流阻及多余物产生的风险，提高了密封可靠性；(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于冗余设计的高可靠新型力矩马达阀，其特征在于，包括单稳态力矩马达外罩(3)、单稳态力矩马达(4)、单稳态力矩马达阀阀座(6)、堵头(7)、双稳态力矩马达阀阀座(8)、双稳态力矩马达(10)、双稳态力矩马达外罩(11)、入口接头(14)和阀体(15)；单稳态力矩马达(4)安装在单稳态力矩马达外罩(3)内，单稳态力矩马达(4)、单稳态力矩马达外罩(3)分别固定在阀体(15)一端平台上；双稳态力矩马达(10)安装在双稳态力矩马达外罩(11)内，双稳态力矩马达(10)、双稳态力矩马达外罩(11)分别固定在阀体(15)另一端平台上；阀体(15)的单稳态力矩马达(4)安装平台上沿与平台垂直方向开有单稳态力矩马达(4)的第一衔铁‑挡板组件(44)安装孔，阀体(15)的双稳态力矩马达(10)安装平台上沿与平台垂直方向开有双稳态力矩马达(10)的第二衔铁‑挡板组件(104)安装孔；阀体(15)的一侧面分别开有单稳态力矩马达阀阀座(6)安装孔、双稳态力矩马达阀阀座(8)安装孔，各单稳态力矩马达阀阀座(6)安装孔分别与对应的第一衔铁‑挡板组件(44)安装孔连通，各双稳态力矩马达阀阀座(8)安装孔分别与对应的第二衔铁‑挡板组件(104)安装孔连通；阀体(15)的另一侧面开有入口接头(14)安装孔，入口接头(14)安装孔与第二衔铁‑挡板组件(104)安装孔连通；各入口接头(14)上设有介质入口，安装在入口接头(14)安装孔内，各单稳态力矩马达阀阀座(6)分别安装在单稳态力矩马达阀阀座(6)安装孔内，各双稳态力矩马达阀阀座(8)分别安装在双稳态力矩马达阀阀座(8)安装孔的内部，各堵头(7)分别安装在各双稳态力矩马达阀阀座(8)外侧；各堵头(7)为中空结构，侧壁面开有通孔，堵头(7)安装位置处侧壁面分别与对应的单稳态力矩马达阀阀座(6)安装孔侧壁连通，使得流体通过双稳态力矩马达阀阀座(8)后经过堵头(7)侧壁通孔进入单稳态力矩马达阀阀座(6)安装孔内；第一衔铁‑挡板组件(44)从第一衔铁‑挡板组件(44)安装孔伸入，与各单稳态力矩马达阀阀座(6)密封口接触，第一衔铁‑挡板组件(44)在第一衔铁‑挡板组件(44)安装孔中部封堵安装孔；第二衔铁‑挡板组件(104)从第二衔铁‑挡板组件(104)安装孔伸入，分别与各双稳态力矩马达阀阀座(8)密封口接触，第二衔铁‑挡板组件(104)在第二衔铁‑挡板组件(104)安装孔中部封堵安装孔。...

【技术特征摘要】
1.一种基于冗余设计的高可靠新型力矩马达阀，其特征在于，包括单稳态力矩马达外罩(3)、单稳态力矩马达(4)、单稳态力矩马达阀阀座(6)、堵头(7)、双稳态力矩马达阀阀座(8)、双稳态力矩马达(10)、双稳态力矩马达外罩(11)、入口接头(14)和阀体(15)；单稳态力矩马达(4)安装在单稳态力矩马达外罩(3)内，单稳态力矩马达(4)、单稳态力矩马达外罩(3)分别固定在阀体(15)一端平台上；双稳态力矩马达(10)安装在双稳态力矩马达外罩(11)内，双稳态力矩马达(10)、双稳态力矩马达外罩(11)分别固定在阀体(15)另一端平台上；阀体(15)的单稳态力矩马达(4)安装平台上沿与平台垂直方向开有单稳态力矩马达(4)的第一衔铁-挡板组件(44)安装孔，阀体(15)的双稳态力矩马达(10)安装平台上沿与平台垂直方向开有双稳态力矩马达(10)的第二衔铁-挡板组件(104)安装孔；阀体(15)的一侧面分别开有单稳态力矩马达阀阀座(6)安装孔、双稳态力矩马达阀阀座(8)安装孔，各单稳态力矩马达阀阀座(6)安装孔分别与对应的第一衔铁-挡板组件(44)安装孔连通，各双稳态力矩马达阀阀座(8)安装孔分别与对应的第二衔铁-挡板组件(104)安装孔连通；阀体(15)的另一侧面开有入口接头(14)安装孔，入口接头(14)安装孔与第二衔铁-挡板组件(104)安装孔连通；各入口接头(14)上设有介质入口，安装在入口接头(14)安装孔内，各单稳态力矩马达阀阀座(6)分别安装在单稳态力矩马达阀阀座(6)安装孔内，各双稳态力矩马达阀阀座(8)分别安装在双稳态力矩马达阀阀座(8)安装孔的内部，各堵头(7)分别安装在各双稳态力矩马达阀阀座(8)外侧；各堵头(7)为中空结构，侧壁面开有通孔，堵头(7)安装位置处侧壁面分别与对应的单稳态力矩马达阀阀座(6)安装孔侧壁连通，使得流体通过双稳态力矩马达阀阀座(8)后经过堵头(7)侧壁通孔进入单稳态力矩马达阀阀座(6)安装孔内；第一衔铁-挡板组件(44)从第一衔铁-挡板组件(44)安装孔伸入，与各单稳态力矩马达阀阀座(6)密封口接触，第一衔铁-挡板组件(44)在第一衔铁-挡板组件(44)安装孔中部封堵安装孔；第二衔铁-挡板组件(104)从第二衔铁-挡板组件(104)安装孔伸入，分别与各双稳态力矩马达阀阀座(8)密封口接触，第二衔铁-挡板组件(104)在第二衔铁-挡板组件(104)安装孔中部封堵安装孔。2.根据权利要求1所述的一种基于冗余设计的高可靠新型力矩马达阀，其特征在于：所述单稳态力矩马达(4)包括第一上导磁体(41)、第一磁钢(42)、第一线圈(43)、第一衔铁-挡板组件(44)和第一下导磁体(45)，第一上导磁体(41)或第一下导磁体(45)为U型平板结构，两侧向上翻边，翻边结构为梯形，平板中心开有通孔；各第一线圈(43)与第一衔铁-挡板组件(44)相配合，第一线圈(43)安装在第一下导磁体(45)上、分别位于第一下导磁体(45)有翻边结构的两侧，各第一磁钢(42)分别安装在第一下导磁体(45)另外两侧，第一衔铁-挡板组件(44)从第一下导磁体(45)的通孔伸出；第一上导磁体(41)安装在各第一磁钢(42)、第一线圈(43)上，第一上导磁体(41)的翻边结构与第一下导磁体(45)翻边结构对接。3.根据权利要求2所述的一种基于冗余设计的高可靠新型力矩马达阀，其特征在于：所述第一衔铁-挡板组件(44)包括第一压环(441)、第一衔铁(442)、第一弹簧管(443)、第一摆杆(444)和第一挡板(445)；第一压环(441)为圆环型结构，第一衔铁(442)为十字型结构，短边的两侧对称的开有两个圆形通孔，材料为软磁合金材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：官长斌，陈君，毛晓芳，汪凤山，李恒建，范旭丰，王振兴，宋新河，张良，王焕春，武胜勇，张志伟，王文平，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11