用于浮空器的压舱阀门结构

技术领域

本发明涉及电磁压舱阀门技术领域，尤其涉及一种用于浮空器的压舱阀门结构。

背景技术

浮空器是指内部充填轻质气体(轻于空气)、依靠(或主要依靠)空气静浮力实现升空的航空器，类型分为自由气球、系留气球和飞艇。自由气球不带动力、随空中风自由飘飞；系留气球不带动力、通过连接地面设施的缆绳驻留在空中预定位置；而飞艇则是一种携带动力的浮空器，依靠自身动力实现可控制的机动飞行。

压舱，也叫配重舱，是自由气球和飞艇所需的重要结构。

在自由气球吊舱内外，一般携带一定重量的压舱，可以在其升空过程中通过抛掷压舱物料加快其上升速度，也可以在其平飞过程中，通过抛掷压舱物料提升其平飞高度。对于飞艇而言，压舱一般安置在飞艇腹部靠近艇首和艇尾的位置。在飞艇发放后升空阶段，可以通过抛掷压舱物料加快其升空速度。在飞艇平飞阶段，可以通过抛掷压舱物料调节其俯仰角度，或者提升其平飞高度。

压舱阀门是压舱至关重要的结构，要求给予其一定的指令即可随时抛掷压舱物料。并且压舱阀门应用于浮空器上，要求其结构轻便，节约能源，可靠性高。具体来说，压舱阀门应具备以下功能：

1)压舱阀门整体轻巧，方便安装、携带和使用；

2)压舱阀门为常闭阀门，断电闭合，通电开启，节约能源；

3)压舱阀门可以适应高空低温、低气压的环境；

4)压舱阀门出料口位置避免阀门开闭过程造成物料阻滞；

5)采用密度较大的物料，在相同物料重量情况下，可以尽量减小料斗体积，可以降低整体压舱结构重量。且物料颗粒较小，保证抛掷物料时不会对地面人员和设施造成威胁。

基于此，本发明实施例设计了一种能够满足以上功能的压舱阀门。

发明内容

本发明实施例提供一种用于浮空器的压舱阀门结构，实现压舱阀门结构结构轻巧、能源节约。

本发明实施例提供一种用于浮空器的压舱阀门结构，包括压舱阀门阀芯，所述压舱阀门阀芯包括：阀芯框架，所述阀芯框架包括相对设置的两个金属板，以及相对设置的两个磁性元件；排砂管，所述排砂管贯穿设置在所述阀芯框架中；线圈，所述线圈设置在所述阀芯框架内；其中，所述阀芯框架和所述排砂管构造成磁路。

根据本发明一个实施例的用于浮空器的压舱阀门结构，所述线圈套设在所述排砂管的外部。

根据本发明一个实施例的用于浮空器的压舱阀门结构，所述排砂管包括：隔离圈和分别连接在所述隔离圈两端的两个铁管，两个所述铁管分别设置在两个所述金属板的上表面上和下表面上。

根据本发明一个实施例的用于浮空器的压舱阀门结构，所述压舱阀门阀芯还包括电路板，所述电路板设置在所述阀芯框架的一侧，且所述电路板与所述线圈电连接。

根据本发明一个实施例的用于浮空器的压舱阀门结构，所述压舱阀门阀芯还包括铝板，两个所述铝板分别设置在所述阀芯框架内，并与两个所述金属板连接，且分别与所述磁性元件间隔设置。

根据本发明一个实施例的用于浮空器的压舱阀门结构，所述压舱阀门阀芯还包括铝线轴，两个所述铝线轴分别设置在所述线圈与两个所述金属板的中间。

根据本发明一个实施例的用于浮空器的压舱阀门结构，还包括压舱阀门外壳，所述压舱阀门外壳包括上盖、阀门壳和航空插头，所述上盖位于所述阀门壳的上方，所述航空插头安装在所述阀门壳上，且所述压舱阀门外壳设置在所述压舱阀门阀芯的外部，以构造成所述压舱阀门结构，所述航空插头与所述压舱阀门阀芯连接。

根据本发明一个实施例的用于浮空器的压舱阀门结构，两个所述金属板的材质为工业纯铁。

根据本发明一个实施例的用于浮空器的压舱阀门结构，所述磁性元件为永磁性元件。

根据本发明一个实施例的用于浮空器的压舱阀门结构，所述隔离圈的材质为黄铜。

本发明实施例提供的用于浮空器的压舱阀门结构，阀门整体采用电磁原理，为常闭阀门，可以使压舱阀门结构轻便小巧，节约能源。阀门闭合时，在出口处采用磁性元件吸力吸附铁砂，其出口为敞开状态，相对于机械阀门或者其他类型阀门，不容易阻滞物料，可靠性较高。同时，物料采用铁砂，铁密度较高，可以使料斗有更加轻巧的结构。铁砂颗粒较小，抛掷铁砂时比较安全，符合压舱的使用要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图逐一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的用于浮空器的压舱阀门结构的工作原理图；

图2是本发明实施例提供的用于浮空器的压舱阀门阀芯的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的用于浮空器的压舱阀门外壳的结构示意图。

附图标记：

1：磁性元件；2：隔离圈；3：线圈；4：金属板；5：铁管；6：电路板；7：铝板；8：铝线轴；9：上盖；10：阀门壳；11：航空插头；20：料斗。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

下面结合图1至图3描述本发明实施例的用于浮空器的压舱阀门结构。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，用于浮空器的压舱阀门结构包括压舱阀门阀芯，该压舱阀门阀芯包括：阀芯框架、排砂管和线圈3。阀芯框架包括上下相对设置的两块金属板4和左右相对设置的两个磁性元件1，两块金属板4与两个磁性元件1分别连接，以构造成阀芯框架。排砂管贯穿上下设置的两块金属板4，位于阀芯框架中。该上下相对设置的两块金属板4、磁性元件1和排砂管构造成磁路。料斗20连接在排砂管的上方，用于向排砂管中通入铁砂。

具体来说，如图1所示，压舱阀门结构的工作原理为：当排砂管中没有铁砂时，由于排砂管的作用，在其附近会形成较高的磁势。当排砂管中有铁砂时，整个磁回路的磁阻减少，能量较少。铁砂由于磁力所吸引而不能漏出，此时压舱阀门处于闭合状态。

进一步地，线圈3设置在阀芯框架中，当往线圈3中通电后，会在线圈3中形成一个与磁性元件1产生的磁通方向相反、大小相等的磁通，该磁通抵消了原磁通对于铁砂的吸力，铁砂在重力的作用下，通过排砂管流出，压舱阀门处于开启状态。

进一步地，磁路各部件表面均磨削加工，其表面平整，光洁度高，以减少磁路气隙。

进一步地，金属板4的材质需要具备较高的磁导率，在本发明的一个实施例中，金属板4可以为铁板、镍板、锰板以及其他导磁率高的合金材料。

排砂管为两端具有高导磁率的材料，中间部分为低导磁率材料所组成的中空管。具体来说，在本发明的一个实施例中，排砂管两端的管体可以为铁管、镍管、锰管和其他具有高导磁率的合金材料的管体，中间部分的管体可以为铝管或者黄铜管等导磁率低的材料所制成的管体。

本发明实施例提供的用于浮空器的压舱阀门结构，阀门整体采用电磁原理，为常闭阀门，可以使压舱阀门结构轻便小巧，节约能源。阀门闭合时，在出口处采用磁性元件吸力吸附铁砂，其出口为敞开状态，相对于机械阀门或者其他类型阀门，不容易阻滞物料，可靠性较高。同时，物料采用铁砂，铁密度较高，可以使料斗有更加轻巧的结构。铁砂颗粒较小，抛掷铁砂时比较安全，符合压舱的使用要求。

进一步地，在本发明的一个实施例中，排砂管包括：隔离圈2和铁管5，隔离圈2的两端分别连接一个铁管5，两个铁管5分别位于上层金属板4和下层金属板4上，并位于阀芯框架的外部。

具体来说，铁管5和隔离圈2共同组成排砂管。当排砂管中没有铁砂时，在隔离圈2附近会形成较高磁压。当料斗20中的铁砂经过排砂管时，磁力线大多在铁砂内穿过，磁路能量下降。如果想要移动铁砂，则必须要对磁路进行做功，而其重力又不足以提供移除铁砂的力，铁砂会被吸附在隔离圈2附近，不会排出，此时压舱阀门结构呈现闭合状态。

进一步地，在本发明的一个实施例中，可选地，金属板4的材质为工业纯铁，其具有高磁导率。铁管5的材质也为工业纯铁，隔离圈2的材质为黄铜，两个材质为工业纯铁的铁管5中镶嵌了黄铜材料制成的隔离圈2，由于黄铜磁阻较大，且无剩磁，相当于在两个铁管5中形成了一段气隙。

进一步地，在本发明的一个实施例中，可选地，磁性元件1为永久磁铁，为硬磁材料。其在强磁场下充磁，磁化之后即能保持恒定磁性。充磁时，磁性元件1的磁极不在其端面上，而在相对的上下表面上，以利于磁路中磁通量的调节。进一步地，磁性元件1的形状可以为圆柱形，也可以为矩形等。可选地，在本发明的一个实施例中，磁性元件1的形状为圆柱形，其磁极在圆柱形圆周面上、下两个相对的位置上。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，压舱阀门阀芯还包括:电路板6，线圈3套设在排砂管的外部，电路板6设置在阀芯框架的一侧，且与线圈3电连接。

具体来说，在本发明的实施例中，线圈3为低温导线，电路板6上的元器件均可抗低温，电路具备良好的环境适应性，可用于高空环境。当给电路板6通以合适的电压时，即可为线圈3产生稳定的磁通，该磁通的大小与磁性元件1产生的磁通量大小相等，抵消了原磁通对于铁砂的吸力。铁砂在重力的作用下，排出排砂管，此时压舱阀门结构处于开启状态。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，压舱阀门阀芯还包括铝板7和铝线轴8，两个铝板7分别设置在两个金属板4的中间，并与磁性元件1间隔设置，以对金属板4起到支撑作用。铝线轴8分别位于上层金属板4与线圈3的上表面之间，以及下层金属板4与线圈3的下表面之间。

具体来说，两块铝板7通过黄铜螺钉分别与上层金属板4和下层金属板4固定连接，两个铝线轴8也通过黄铜螺钉分别与上层金属板4和下层金属板4固定连接。在本发明的实施例中，由于铝和黄铜均为导磁率低的材料，采用铝板7和黄铜螺钉与上层金属板4和下层金属板4连接，可以避免影响磁路的导磁特性。

如图3所示，在本发明的一个实施例中，用于浮空器的压舱阀门结构还包括压舱阀门外壳，该压舱阀门外壳设置在压舱阀门阀芯的外部，以构造成该压舱阀门结构。

具体来说，压舱阀门外壳包括：上盖9、阀门壳10和航空插头11，上盖9位于阀门壳10的上方，以构造成该压舱阀门外壳，压舱阀门阀芯设置在该外壳内。航空插头11安装在阀门壳10上，并与压舱阀门阀芯连接，以对压舱阀门阀芯进行充电。

进一步地，上盖9的形状可以为矩形，其上下表面均为平面。上盖9上形成有孔，以将铁管5从该孔伸出。同时，上盖9的四周还形成有安装孔，以安装料斗20。阀门壳10底面留有安装孔，可以安装铁砂干燥装置等，同时阀门壳10的外表面还可以印刷阀门编号等。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。