阅读说明：本技术 一种耐高温双反馈双余度电控气压换向阀 (High-temperature-resistant double-feedback double-redundancy electric control air pressure reversing valve ) 是由 陆聪玲 李万龙 张小雪 王友荣 于 2019-12-20 设计创作，主要内容包括：本发明为一种耐高温双反馈双余度电控气压换向阀,涉及高温环境中高温工作介质的气压换向阀技术领域,解决了现有技术中的传统气压换向阀无法在650℃介质温度下正常工作,且依靠微动开关进行位置反馈,在大压力下冲击时微动开关易出现故障的技术问题。技术特征包括阀体、活塞组件、密封组件,温度传感器,温度传感器用于检测气体出口的温度,电磁换向阀,电磁换向阀与阀体固定安装、并用于控制高温大压力控制空气的开启,微动开关,微动开关通过转接板安装在阀体上、并用于检测活塞组件是否运动到位。具有可实现对650℃高温空气的密封,可防止微动开关受到较大冲击力而损坏的效果。(The invention discloses a high-temperature-resistant double-feedback double-redundancy electric control pneumatic reversing valve, relates to the technical field of pneumatic reversing valves of high-temperature working media in high-temperature environments, and solves the technical problems that a traditional pneumatic reversing valve in the prior art cannot normally work at the temperature of 650 ℃ media, position feedback is carried out by a microswitch, and the microswitch is prone to failure when the traditional pneumatic reversing valve is impacted under high pressure. The technical characteristics include that the valve comprises a valve body, a piston assembly, a sealing assembly, a temperature sensor, an electromagnetic directional valve, a microswitch and a switching plate, wherein the temperature sensor is used for detecting the temperature of a gas outlet, the electromagnetic directional valve is fixedly installed with the valve body and is used for controlling the opening of high-temperature and high-pressure control air, and the microswitch is installed on the valve body through the switching plate and is used for detecting whether the piston assembly moves in place or not. The micro-switch has the effects of realizing the sealing of 650 ℃ high-temperature air and preventing the micro-switch from being damaged by larger impact force.)

一种耐高温双反馈双余度电控气压换向阀

技术领域

本发明涉及高温环境中高温工作介质的气压换向阀技术领域，特别涉及一种耐高温双反馈双余度电控气压换向阀。

背景技术

换向型控制阀种类繁多,结构各异,控制方式多样。气压控制换向阀是靠外加的气压信号为动力切换主阀,控制回路换向或开闭。外加的气压称为控制压力。按照施加压力的方式不同可分为加压控制换向、泄压控制换向、差压控制换向、延时控制换向和脉冲控制换向等。传统气压换向阀无法在650℃介质温度下正常工作，且依靠微动开关进行位置反馈，在大压力下冲击时微动开关易出现故障。

发明内容

本发明要解决现有技术中的传统气压换向阀无法在650℃介质温度下正常工作，且依靠微动开关进行位置反馈，在大压力下冲击时微动开关易出现故障的技术问题，提供一种耐高温双反馈双余度电控气压换向阀。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种耐高温双反馈双余度电控气压换向阀，包括：阀体，阀体的一端设有高温大压力空气进口，阀体的一侧设有低温低压空气进口，以及气体出口，高温大压力空气进口、低温低压空气进口和气体出口相互连通，阀体的另一端设有高温大压力控制空气进口通道；

气体出口处安装有三通，在三通处安装有温度传感器，温度传感器用于采集气体出口的气体温度；

活塞组件，活塞组件设置在阀体内部、并在阀体内部往复运动，活塞组件用于控制高温大压力空气进口与气体出口的通断、和低温低压空气进口与气体出口的通断；

密封组件，密封组件用于密封活塞组件与阀体内部之间的空隙；

电磁换向阀，电磁换向阀与阀体固定安装、并用于控制高温大压力控制空气的开启；

微动开关，微动开关通过转接板安装在阀体上、并用于检测活塞组件是否运动到位；

其中，阀体还包括用于减小对微动开关冲击力的缓冲机构；

其中，活塞组件还包括压缩弹簧，压缩弹簧用于活塞组件的复位；

其中，密封组件为石墨密封组件。

进一步的，活塞组件包括：双侧锥阀，双侧锥阀的两端为圆锥体结构，当双侧锥阀向高温大压力空气进口一侧运动时，双侧锥阀的圆锥面与阀体内壁贴合并密封，此时，低温低压空气进口和气体出口连通；

当双侧锥阀向低温低压空气进口一侧运动时，双侧锥阀的圆锥面与阀体内壁贴合并密封，此时，高温大压力空气进口和气体出口连通；

活塞杆，活塞杆的一端与低温低压空气进口一侧的双侧锥阀的圆锥体同轴一体；

活塞，活塞与活塞杆的另一端固定连接。

进一步的，缓冲机构包括：顶杆，顶杆滑动安装在阀体上，顶杆的一端与活塞腔连通，顶杆的另一端在阀体的外部、并固定安装有触发板，触发板与微动开关等高；

在触发板与转接板之间设有缓冲弹簧。

进一步的，石墨密封组件包括硬性石墨，硬性石墨为圆环结构，硬性石墨设置在活塞的密封槽内侧，硬性石墨用于端面的支撑；

柔性石墨，柔性石墨为带有开口的圆环结构，柔性石墨与硬性石墨并排设置，柔性石墨设置在活塞的密封槽外侧；

金属涨圈，金属涨圈为C型结构、并镶嵌在柔性石墨内部，金属涨圈用于保证柔性石墨紧密贴合到阀体内壁。

进一步的，活塞的端部还包括挡板，挡板与柔性石墨贴合设置、并与活塞固定连接，挡板用于防止石墨密封组件与活塞脱离。

进一步的，石墨密封组件包括硬性石墨，硬性石墨为圆环结构，硬性石墨镶嵌在阀体内部、并套装在活塞杆上，硬性石墨用于端面的支撑；

柔性石墨，柔性石墨为带有开口的圆环结构，两组柔性石墨在硬性石墨的一侧依次并排镶嵌在阀体内、并套装在活塞杆上，两组柔性石墨的开口不在同一直线上，柔性石墨用于密封；

金属涨圈，金属涨圈为C型结构、并包裹在柔性石墨外圈，金属涨圈用于保证柔性石墨紧密贴合到活塞杆的圆周面。

进一步的，阀体内部螺纹安装有螺纹挡板，螺纹挡板为带有外螺纹的圆环型结构，外螺纹与阀体内壁螺纹连接，活塞杆穿过螺纹挡板的内孔，螺纹挡板用于防止石墨组件与阀体脱离。

本发明具有以下的有益效果：

1、主阀为双侧锥阀结构，关闭时密封可靠，打开时锥面的流阻较小。

2、采用电磁阀和活塞间接控制主阀换向，可有效提高换向时的控制力，即一个较小的控制压力就可以驱动主阀换向。

3、动静密封采用石墨密封结构和金属C型密封环,可实现对650℃高温空气的密封。

4、采用微动开关输出换向到位的反馈信号，可使系统及时了解到主阀是否换向到位的信息，便于系统进行综合控制。

5、采用温度传感器监测出口温度，向系统实时反馈换向阀出口的空气温度，以便于系统判断主阀是否按给定的信号换向。

6、顶杆与微动开关之间有弹簧作为缓冲，可防止微动开关受到较大冲击力而损坏。

附图说明

下面结合附图和

具体实施方式

对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的一种耐高温双反馈双余度电控气压换向阀的结构图；

图2为本发明的一种耐高温双反馈双余度电控气压换向阀的石墨密封组件的密封示意图；

图3为本发明的一种耐高温双反馈双余度电控气压换向阀的阀体内的石墨密封组件的示意图；

图4为本发明的一种耐高温双反馈双余度电控气压换向阀的原理图。

图中的附图标记表示为：

1、阀体；101、高温大压力空气进口；102、气体出口；103、三通；104、温度传感器；105、低温低压空气进口；106、高温大压力控制空气进口通道；107、第四空间；108、第三空间；109、顶杆；110、触发板；111、缓冲弹簧；112、转接板；113、微动开关；114、螺纹挡板；115、第二空间；116、第一空间；2、活塞组件；201、双侧锥阀；202、活塞杆；203、活塞；204、挡板；205、压缩弹簧；3、电磁换向阀；301、高温大压力控制空气进口；4、密封组件；401、柔性石墨；402、硬性石墨；403、金属涨圈；404、开口。

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。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。

请参阅图1-4，一种耐高温双反馈双余度电控气压换向阀，包括：阀体1，阀体1的一端设有高温大压力空气进口101，阀体1的一侧设有低温低压空气进口105，以及气体出口102，高温大压力空气进口101、低温低压空气进口105和气体出口102相互连通，阀体1的另一端设有高温大压力控制空气进口通道106；

气体出口102处安装有三通103，在三通103处安装有温度传感器104，温度传感器104用于检测气体出口102的处的气体温度；

活塞组件2，活塞组件2设置在阀体1内部、并在阀体1内部往复运动，活塞组件2用于控制高温大压力空气进口101与气体出口102的通断、和低温低压空气进口105与气体出口102的通断；

密封组件4，密封组件4用于密封活塞组件2与阀体1内部之间的空隙；

电磁换向阀3，电磁换向阀3与阀体1固定安装、并用于控制高温大压力控制空气的开启；

微动开关113，微动开关113通过转接板112安装在阀体1上、并用于检测活塞组件2是否运动到位；

其中，阀体1还包括用于减小对微动开关冲击力的缓冲机构；

其中，活塞组件2还包括压缩弹簧205，压缩弹簧205用于活塞组件2的复位；

其中，密封组件4为石墨密封组件。

工作原理：电磁换向阀3上设有与高温大压力控制空气连通的高温大压力控制空气进口301，压缩弹簧205设置在第三空间108内，电磁换向阀3断电时，阀体1内部的第四空间107与外界大气连通，活塞组件2不受高温大压力控制空气作用，在压缩弹簧205的作用下，使活塞组件2处于右极限位置，同时，活塞组件2将低温低压空气进口105关闭，使高温大压力空气进口101与气体出口102相通；电磁换向阀3带电时，高温大压力控制空气进口301与高温大压力控制空气进口通道106连通，高温大压力控制空气进入第四空间107、并克服处在第三空间108的压缩弹簧205的弹簧力和摩擦力，使活塞组件2向左运动，运动到左极限位置时，活塞组件2将高温大压力空气进口101关闭，使低温低压空气进口105与气体出口102相通；同时，活塞组件2触发微动开关113，使微动开关113发出电信号，阀体1还包括用于减小对微动开关113冲击力的缓冲机构，通过设置缓冲机构，可以可防止微动开关113受到较大冲击力而损坏。由于是航天动力系统，本微动开关113发出的电信号会传递给动力系统，供系统判断，系统会根据其他数据做出自己的判断，航天动力系统在工作时温度较高，普通材质的密封圈不适合作为密封组件4，石墨密封组件用于保证本申请在650℃介质温度下的正常密封工作；采用微动开关113输出活塞组件2换向到位的反馈信号，可使系统及时了解到活塞组件2是否换向到位的信息，便于系统进行综合控制。其中，微动开关113是霍尼韦尔生产的型号为：5HM1；电磁换向阀3为一七一厂生产的型号为4WE-E-3。

在气体出口102处安装三通103，可以使高温大压力空气或者低温低压空气与其他装置连通，三通103便于管路的连接、同时还安装有耐高温的温度传感器104，便于采集气体出口102处的温度，然后将采集的数据传送给动力系统；耐高温的温度传感器104将气体出口102的空气温度实时反馈给控制器，以供系统判断主阀是否按给定的信号转换；采用温度传感器104监测气体出口102的温度，向系统实时反馈气体出口102的空气温度，系统根据空气温度可以判断产品工作状态，以便于系统判断主阀是否按给定的信号换向。微动开关113和温度传感器104两种相互独立的反馈形式即为双反馈双余度控制，其中一种反馈机构故障时，另一个反馈机构可继续向控制器反馈信号，便于系统监控换向阀的工作状态，如微动开关113出现故障时，即无法判断活塞组件2的具***置时，通过温度传感器104采集的气体出口102的温度，即可知道活塞组件2的具***置，其中，温度传感器为301所生产的型号为G104F-1000。

活塞组件2包括：双侧锥阀201，双侧锥阀201的两端为圆锥体结构，当双侧锥阀201向高温大压力空气进口101一侧运动时，双侧锥阀201的圆锥面与阀体1内壁贴合并密封，此时，低温低压空气进口105和气体出口102连通；

当双侧锥阀201向低温低压空气进口105一侧运动时，双侧锥阀201的圆锥面与阀体1内壁贴合并密封，此时，高温大压力空气进口101和气体出口102连通；

活塞杆202，活塞杆202的一端与低温低压空气进口105一侧的双侧锥阀201的圆锥体同轴一体；

活塞203，活塞203与活塞杆202的另一端固定连接。

工作原理：阀体1分成第一空间116、第二空间115、第三空间108和第四空间107，其中，气体出口102和双侧锥阀201在第一空间116，低温低压空气进口105在第二空间115，双侧锥阀201在第一空间116内沿着阀体1的长度方向运动，当双侧锥阀201在第一空间116的左端时，双侧锥阀201的圆锥面与阀体1内壁贴合并密封，(双侧锥阀201的圆锥面与阀体1内壁的楞线贴合密封，时间久了，因为变形的原因，就不是线接触而是面接触，面接触的密封效果更好)高温大压力空气进口101关闭，低温低压空气进口105与气体出口102连通，当双侧锥阀201在第一空间116的右端时，双侧锥阀201的圆锥面与阀体1内壁贴合并密封，低温低压空气进口105关闭，高温大压力空气进口101与气体出口102连通，活塞杆202与双侧锥阀201为同轴一体的结构、并处在双侧锥阀201与活塞203之间，电磁换向阀3带电时，高温大压力控制空气进口301与高温大压力控制空气进口通道106连通，高温大压力控制空气进入第四空间107、并克服处在第三空间108的压缩弹簧205的弹簧力和摩擦力，使活塞组件2向左运动，运动到左极限位置时，双侧锥阀201在第一空间116的左端，双侧锥阀201的圆锥面与阀体1内壁贴合并密封，高温大压力空气进口101关闭，此时，低温低压空气进口105与气体出口102连通；电磁换向阀3断电时，阀体1内部的第四空间107与外界大气连通，活塞组件2上的活塞203不受高温大压力控制空气作用，在压缩弹簧205的作用下，压缩弹簧205推动活塞203运动，使活塞组件2处于右极限位置，双侧锥阀201在第一空间116的右端，双侧锥阀201的圆锥面与阀体1内壁贴合并密封，低温低压空气进口105关闭，此时，高温大压力空气进口101与气体出口102连通；双侧锥阀201结构，由于其两端是锥形结构，关闭时密封可靠，打开时锥面的流阻较小；电磁换向阀3和活塞203间接控制活塞组件2换向，可有效提高换向时的控制力，即一个较小的控制压力就可以驱动活塞组件2换向。

缓冲机构包括：顶杆109，顶杆109滑动安装在阀体1上，顶杆109的一端与活塞腔连通，顶杆109的另一端在阀体1的外部、并固定安装有触发板110，触发板110与微动开关113等高；

在触发板110与转接板112之间设有缓冲弹簧111。

工作原理：顶杆109可以插在阀体1上，并可以滑动，顶杆109的一端与第三空间108连通，当活塞203向左运动时，活塞203就会与顶杆109接触，并继续挤压顶杆109，使顶杆109向左运动，顶杆109带动触发板110向左运动，使触发板110与微动开关113接触，进而触发微动开关113，触发板110与微动开关113等高，可以保证触发板110能够与微动开关113接触上，不会发生触碰不到的情况，在触发板110与转接板112之间设有缓冲弹簧111，通过设置缓冲弹簧111，可以防止微动开关113受到较大冲击力而损坏，转接板112除了可以安装微动开关113外，还为缓冲弹簧111提供一个安装支座。

石墨密封组件包括硬性石墨402，硬性石墨402为圆环结构，硬性石墨402设置在活塞203的密封槽内侧，硬性石墨402用于端面的支撑；

柔性石墨401，柔性石墨401为带有开口404的圆环结构，柔性石墨401与硬性石墨402并排设置，柔性石墨401设置在活塞203的密封槽外侧；

金属涨圈403，金属涨圈403为C型结构、并镶嵌在柔性石墨401内部，金属涨圈403用于保证柔性石墨401紧密贴合到阀体1内壁。

活塞203的端部还包括挡板204，挡板204与柔性石墨401贴合设置、并与活塞203固定连接，挡板204用于防止石墨密封组件与活塞203脱离。

工作原理：石墨密封组件套装在活塞203密封槽内，安装完毕后，用挡板204将活塞203的端部固定，防止石墨密封组件与活塞203脱离，石墨材质的密封组件可以在650℃介质温度下正常工作，保证了密封性能的可靠，硬性石墨402弹性模量低，非开口的圆环结构，主要起支撑作用，由于密封组件在工作过程中会有磨损，通过设置C型结构的金属涨圈403，将金属涨圈403镶嵌在柔性石墨401内部，柔性石墨401弹性模量高，这样就可以保证柔性石墨401紧密贴合到阀体1内壁，保证密封工作的可靠，柔性石墨401上还设置有开口404，通过设置开口404，可以保证金属涨圈403的正常涨紧工作。

石墨密封组件包括硬性石墨402，硬性石墨402为圆环结构，硬性石墨402镶嵌在阀体1内部、并套装在活塞杆202上，硬性石墨402用于端面的支撑；

柔性石墨401，柔性石墨401为带有开口404的圆环结构，两组柔性石墨401在硬性石墨402的一侧依次并排镶嵌在阀体1内、并套装在活塞杆202上，两组柔性石墨401的开口401不在同一直线上，柔性石墨401用于密封；

金属涨圈403，金属涨圈403为C型结构、并包裹在柔性石墨401外圈，金属涨圈403用于保证柔性石墨401紧密贴合到活塞杆202的圆周面。

阀体1内部螺纹安装有螺纹挡板114，螺纹挡板114为带有外螺纹的圆环型结构，外螺纹与阀体1内壁螺纹连接，活塞杆202穿过螺纹挡板114的内孔，螺纹挡板114用于防止石墨组件与阀体1脱离。

工作原理，为了防止低温低压空气进入第三空间108内，避免低温低压空气对活塞组件2的运动造成影响，在第二空间115与第三空间108的结合处、阀体1上设置有石墨密封组件，两组柔性石墨401并排安装，两组柔性石墨401的开口404不在同一直线上，这样即使气体进入到其中一个柔性石墨401的开口处，另一个柔性石墨401也会对进入的气体进行密封，起到双重保险的作用，保证气体的密封可靠，设置开口404，可以保证金属涨圈403的正常涨紧工作，螺纹挡板114与阀体1螺纹连接、并用于防止石墨组件与阀体1脱离。

综上，本发明是一种可根据控制信号将两种不同压力及温度的空气引到所需系统，并且实现双反馈的换向阀，一方面可以实时监控换向阀出口的空气温度，将温度信息以电信号形式反馈给控制器；另一方面在换向阀完全引入低温低压空气时输出电信号给控制器。该发明的工作介质温度可达650℃，且具有两种相互独立的反馈形式(微动开关和温度传感器)，一种反馈机构故障时，另一个反馈机构可继续向控制器反馈信号，便于系统监控换向阀的工作状态。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。