一种可主动放气的组合阀

技术领域

本发明属于机械设计技术领域，尤其涉及一种可主动放气的组合阀。

背景技术

为保证飞机的适航性、安全性,飞机通常设计有一套或多套应急能源系统,以保证飞机在常规动力失效的情况下,飞机仍然可控。应急能源系统的使用包线与飞机飞行包线重合，在所有飞行高度条件下都应满足使用要求。应急能源系统的重要组成之一为组合阀，组合阀的功能是通电情况下将前端高压气体减压至合适压力推动后端燃料箱中的燃料，进入分解室中催化分解为高温高压燃气，进而推动涡轮做功，输出轴功率。请参见图1，组合阀是由电磁阀、减压阀、单向阀和安全阀组件集成在同一壳体内构成的。该装置具有两种工作状态，分别是断电状态和通电状态。断电情况下，电磁阀在弹簧力和介质压力的共同作用下，处于关闭状态；电磁阀控制的先引气路，同样在弹簧力和介质压力的共同作用下，处于关闭状态；减压阀腔此时无介质通入，在弹簧力的作用下处于打开状态，单向阀和安全阀在弹簧力作用下均处于关闭状态。

相关技术中，为满足应急能源系统快速起动的需求，要求产品峰值流量大、响应快，故电磁阀采用先引式结构，主阀的开启、关闭由先引气路的通断来实现，先引气路的开启、关闭由电磁线圈控制。产品通电后，电磁铁部件克服弹簧力和介质压力，打开先引气路；被引入的工作介质使换向阀打开，则主气路畅通；工作介质进入减压阀节流口，经减压后输出产品，向减压阀后端供压，同时减压后工作介质反馈回减压阀腔，根据介质压力的变化减压阀中感压组件实时调节减压阀开口的开度，确保输出压力符合要求。

组合阀由于工作压力较大、要求较高，组合阀的电磁阀无法做到完全密封，存在内部漏气情况，在断电状态下无法向外排出泄漏气体，会导致组合阀后端燃料箱压力表压力升高，影响系统工作，同时存在误启动风险，增加了飞机维护的人力成本、经济成本、时间成本。

发明内容

为解决现有技术中组合阀的电磁阀无法做到完全密封，存在漏气情况，在断电状态下无法向外排出泄漏气体，导致组合阀后端燃料箱压力表压力升高，影响系统工作，同时存在误启动风险，增加飞机维护的人力成本、经济成本、时间成本的问题，本发明提供一种可主动放气的组合阀，能在断电状态下主动排出电磁阀泄漏气体，同时不影响组合阀本身的通电状态正常工作和应急能源系统的正常工作。所述技术方案如下：

提供一种可主动放气的组合阀，包括壳体和位于壳体内的阀本体，阀本体包括电磁阀，电磁阀后端与减压阀直连，减压阀与单向阀相连，单向阀连通出口，单向阀和出口之间设有安全阀，壳体上设有使泄漏气体向外排出的主动放气通路19，且主动放气通路19位于电磁阀排气通路B和减压阀入口C之间。

由于电磁阀左活门与电磁阀排气通路B的位置相对应，且同轴，所以，在通电时，电磁阀左活门沿着轴线向靠近电磁阀排气通路B的方向移动，主动放气通路19通过电磁阀左活门密封，该主动放气通路19不会影响通电时组合阀正常工作；

在断电时，电磁阀左活门沿着轴线向远离电磁阀排气通路B的方向移动，主动放气通路19通过电磁阀排气通路B与大气连通，所以电磁阀主通路活门泄漏的气体能通过主动放气通路19和电磁阀排气通路B向外排出，从而保护组合阀后端燃料箱，燃料箱压力不会升高，不会导致燃料箱误启动；降低了飞机维护的人力成本、经济成本、时间成本。

其中，主动放气通路19与电磁阀安装孔中心线的水平距离为6-8mm，主动放气通路19中心线与电磁阀安装孔的中心线在同一平面，且呈15-25度。

其中，采用电火花的方式在壳体8上打孔，形成主动放气通路19，主动放气通路19的长度为10-12mm。

其中，主动放气通路19直径为0.2-0.6mm。在通电时，主动放气通路19直径较电磁阀的主通路小一个数量级，所以主动放气通路19分流非常小，对电磁阀的主通路打开的响应时间影响可忽略不计。

其中，组合阀壳体上的入口处设有高密多层过滤器，可有效过滤介质中的杂质、异物等，避免杂质异物进入组合阀内部通道，导致组合阀卡滞、打不开等情况。

其中，所述可主动放气的组合阀中，电磁阀内设有主通路、先引气路、排气通路和主动放气通路，电磁阀内部的主动放气通路连接电磁阀排气通路和后端，主通路为高压气体通路，先引气路作用是由主通路引入一股气体，电磁阀右活门在电磁力的作用下打开先引气路，使得电磁阀主通路内腔中的气体压力降低，电磁阀主通路活门在气体压差作用下开启，打开主通路。电磁阀排气通路起断电时排出先引气路的气体、进而泄压的作用。

其中，电磁阀包括电磁阀右活门、电磁阀活门杆组件、电磁阀左活门，电磁阀左活门与电磁阀右活门通过电磁阀活门杆组件和密封圈连接，可实现一侧关闭、一侧打开，同时中间腔体密封的功能。

其中，密封圈装在电磁阀活门杆和壳体接触面上，电磁阀还包括衔铁、线圈，电磁阀左活门、电磁阀右活门和电磁阀活门杆组件安装在同一水平面上，且中心线与电磁阀线圈、衔铁中心线重合。

其中，所述组合阀的电磁阀后端与减压阀直连，减压阀设有主通路和感压通路，减压阀主通路通过感压节流组件可将上游电磁阀过来的高压气体减压至所需压力，同时感压通路根据后端压力的变化实时调节减压阀开口开度，调整后端输出压力。

其中，减压阀与单向阀相连，单向阀连通出口，单向阀只允许介质单向通过。

单向阀和出口之间设有安全阀，安全阀起超压保护作用，当减压阀输出压力过大时，安全阀应急开启，可防止压力过大破坏系统的正常工作。

组合阀的壳体为钛合金TC4材料，重量较轻，具有良好的耐高低温、耐机械载荷和耐腐蚀性能性能。

本发明的有益效果：

1)本发明在传统组合阀的基础上增加了主动放气通路，能在高压长时密封情况下，电磁阀主通路活门泄漏时，主动排出泄漏介质，避免了介质进入后端系统，导致系统压力超标，保障了飞机人员安全；

2)组合阀主动放气通路采用电火花加工0.2-0.6mm小孔，不影响通电状态组合阀的正常工作；

3)组合阀入口处设置有40μm高密多层过滤器，提升了传统组合阀的抗污染能力；

4)组合阀的壳体为钛合金TC4材料，最大可承受28MPa压力，同时重量较轻，具有良好的耐高低温、耐机械载荷和耐腐蚀性能性能，整体结构紧凑。

附图说明

图1是本发明原理示意图。

图2是本发明断电状态结构示意图。

图3是本发明通电工作状态结构示意图。

图4为本发明主动放气通路水平位置示意图。

图5为本发明主动放气通路剖视图。

其中，1-电磁阀右活门、2-电磁阀活门杆组件、3-电磁阀左活门、4-衔铁、5-线圈、6-减压阀腔体、7-波纹管弹簧组件、8-壳体、9-阀套组件、10-减压阀感压通路、11-单向阀活门、12-单向阀弹簧、13-安全阀活门、14-安全阀弹簧、15-减压阀活门、16-电磁阀主通路弹簧、17-电磁阀主通路活门、18-活塞组件、19-主动放气通路、20-电磁阀右活门弹簧、21-过滤器、22-先引气路、23-主通路、出口(A)、电磁阀排气通路(B)、减压阀入口(C)、入口(P)、排气口(R)。

具体实施方式

下面通过具体的实施方式和附图对本发明作进一步详细说明。

应急能源系统被誉为飞机的“最后一根救命稻草”，能在飞机主液压能源系统及主电源系统故障时，迅速展开工作，向飞机提供应急能源。组合阀是能够保证飞机在失去主动力和辅助动力时保持可操控性的应急系统的重要组成，飞机上EPS启停控制组件会通过“自动”线路给应急能源系统控制器送入28V直流电，组合阀接到电信号后开启，输出压力，推动燃料箱，燃料经过分解室催化分解为高温高压燃气推动涡轮做功，输出轴功率，应急能源系统开始工作。

本发明实施例提供一种可主动放气的组合阀，用于上述应急能源系统，能在断电状态下组合阀漏气时将泄漏气体排出，解决外场漏气报故问题，同时在通电状态下不改变组合阀工作参数，从而不影响减压阀后端产品正常工作。

本发明实施例提供的一种可主动放气的组合阀，包括电磁阀、减压阀、单向阀和安全阀，如图1所示。

电磁阀包括电磁阀右活门1、电磁阀活门杆组件2、电磁阀左活门3、衔铁4、线圈5、电磁阀右活门弹簧20，电磁阀活门杆组件2通过一根直杆螺纹连接电磁阀右活门1和电磁阀左活门3，电磁阀右活门1和电磁阀左活门3同轴地压在各自的活门座上，起到密封先引气路22和电磁阀排气通路B的作用，电磁阀左活门3通过螺纹连接到一活门杆，并与衔铁4间隙配合。电磁阀活门杆组件2中设置有密封圈，密封先引气路22与排气口R。密封圈装在电磁阀活门杆组件2和壳体8接触面上，电磁阀左活门3、电磁阀右活门1和电磁阀活门杆组件2安装在同一水平面上，且中心线与电磁阀线圈5、衔铁4中心线重合。电磁阀左活门3与电磁阀右活门1通过电磁阀活门杆组件2和密封圈连接，可实现一侧关闭、一侧打开，同时中间腔体密封的功能，使得工作介质不泄漏。

通电时，在衔铁4电磁力作用下，电磁阀左活门3沿着轴线向靠近电磁阀排气通路B的方向移动，压在壳体活门座上，电磁阀右活门1沿着轴线向远离电磁阀排气通路B的方向移动，主动放气通路19与电磁阀排气通路B在电磁阀左活门3的作用下隔绝，同时先引气路22与电磁阀排气通路B在电磁阀活门杆组件2的密封作用下隔绝，即使主动放气通路19此时与先引气路22相通，由于主动放气通路19直径与主通路23直径有数量级差异，因此该主动放气通路19不会影响通电时组合阀正常工作，如图3所示；

断电时，衔铁4失去电磁力作用，电磁阀活门杆组件2在电磁阀右活门弹簧20作用下复位，电磁阀左活门3沿着轴线向远离电磁阀排气通路B的方向移动，主动放气通路19通过电磁阀排气通路B与大气连通，所以电磁阀主通路活门泄漏的气体能通过主动放气通路19和电磁阀排气通路B向外排出。电磁阀右活门1沿着轴线向靠近电磁阀排气通路B的方向移动，压在壳体活门座上，主动放气通路19与先引气路22在电磁阀左活门3的作用下隔绝。电磁阀主通路活门17在电磁阀主通路弹簧16的弹簧力作用下复位，关闭主通路，形成长时高压密封，如图2所示。

电磁阀后端与减压阀直连，减压阀设有主通路和减压阀感压通路10，减压阀主通路通过波纹管弹簧组件7可将上游电磁阀过来的高压气体减压至所需压力，同时反馈通路根据后端压力的变化实时调节减压阀开口开度，调整后端输出压力。

减压阀主要包括减压阀腔体6、波纹管弹簧组件7、阀套组件9、减压阀感压通路10、减压阀活门15，波纹管弹簧组件7同轴间隙装配在减压阀腔体6中，减压阀活门15通过活门杆螺纹连接于波纹管弹簧组件7上，阀套组件9中设有贯穿孔通高压介质，其中同轴间隙装配有减压阀活门15。阀套组件9与壳体8之间设有两密封圈。

通电时，减压阀腔体6通过减压阀感压通路10实时感受出口压力的波动，随着减压阀出口压力的增大，波纹管弹簧组件7在两端压差作用下朝着远离阀套组件9的方向移动，减压阀活门15开度逐渐减小，控制减压阀出口压力至合适数值，减压压力达到(2.9～3.1)MPa时，减压阀活门15紧压在阀套组件9上，减压阀出口处于关闭状态，以满足后端燃料箱一定工作压力要求，如图3所示。

断电时，减压阀因后端无压力，波纹管弹簧组件7在两端压差作用下朝着靠近阀套组件9的方向移动，调节减压阀活门15处于打开状态，如图2所示。

减压阀与单向阀相连，单向阀连通出口，单向阀只允许介质单向通过，通过单向阀活门11和单向阀弹簧12反向密封可防止后端燃料倒灌腐蚀组合阀。

通电时，单向阀活门11在压力差作用下克服单向阀弹簧12作用力(0.7N)向出口A方向同轴移动，打开通路，介质由壳体8上的出口A通向后端燃料箱。

断电时，单向阀活门11在单向阀弹簧12作用力下紧压在壳体8活门座上，从而关闭单向阀起反向密封作用，防止后端燃料介质进入组合阀，腐蚀元器件。

单向阀和出口之间设有安全阀，安全阀起超压保护作用，当减压阀输出压力过大时，安全阀应急开启，可防止压力过大破坏系统的正常工作。

安全阀主要包括安全阀活门13和安全阀弹簧14。安全阀处于常闭状态，当减压阀出口压力超标时，安全阀活门13克服安全阀弹簧14作用力打开，起到应急泄压作用，保护后端系统压力不超标，从而保护飞机与人员安全。

如图4、图5所示，对于主动放气通路19，主动放气通路19与电磁阀安装孔中心线的水平距离为6-8mm，主动放气通路19中心线与电磁阀安装孔的中心线在同一平面，且呈15-25度。

示例地，可以采用电火花的方式在壳体8上打孔形成主动放气通路19，主动放气通路19的长度为10-12mm，主动放气通路19直径为0.2-0.6mm。

断电时，电磁阀主通路活门15长时(1个月)高压(20MPa-24MPa)密封，要求此处泄漏量指标为不大于1×10-3L/h，因现有锥形密封线接触密封不能做到完全不漏，实际情况该密封处容易泄漏量超标，增加主动放气通路19后，断电时减压阀后端由于单向阀弹簧12的阻力作用，介质优先从电磁阀排气通路排出，故减压阀后端不会累积介质形成压力，能在电磁阀主通路活门17密封失效时保护减压阀后端系统安全，避免燃料箱误启动。

通电时，电磁阀右活门1打开，电磁阀左活门3关闭，工作介质首先进入先引气路，在压力差作用下，活塞组件18克服电磁阀主通路弹簧16的弹簧力向主通路弹簧16方向移动，打开主通路，同时主动放气通路19由于直径较小，仅为0.2-0.6mm，与主通路(5mm)有数量级差异，因此主动放气通路19在启动时分压很小，几乎不会对电磁阀响应时间造成影响。

由于包括主动放气通路19在内的壳体8内各通路直径较小，若气源存在异物，容易导致通路堵住，进而组合阀存在打不开、卡滞的情况，为避免该情况，在组合阀壳体8上的入口处增加高密多层过滤器21，网孔直径为40μm，可提升抗污染能力。

示例地，组合阀壳体8为钛合金TC4材料，最大可承受28MPa压力，同时重量较轻，具有良好的耐高低温、耐机械载荷和耐腐蚀性能性能，整体结构紧凑。

以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解为对专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。另外，本发明未详尽部分均为常规技术。