[发明专利]滚珠支撑型电动阀门衔铁悬浮结构

说明书

本发明涉及一种滚珠支撑型电动阀门衔铁悬浮结构，包括衔铁组件和阀体，衔铁组件设置于阀体的内腔中，衔铁组件包括衔铁和滚珠，其中衔铁和阀体均为回转体结构，滚珠为球形滚珠，在衔铁靠近两端端面的圆周方向上各设置有N个沿圆周均布的凹槽，每个凹槽内设置一个滚珠，所述凹槽形状为中空结构的球缺与圆柱体的组合形状，所述球缺与圆柱体的直径相同，且滚珠的直径小于凹槽中球缺或圆柱体的直径，该衔铁悬浮结构取消了传统的衔铁悬浮结构设计中所采用柔性支撑元件，简化了衔铁结构，缩减了零件数量，使得衔铁结构更加紧凑，重量更轻，最终在实现产品小型化设计的同时，又保证了产品高可靠性及快速响应特性。

技术领域

本发明属于航天器空间流体管理技术领域，特别涉及一种滚珠支撑型电动阀门衔铁悬浮结构，适用于航天器电动阀门活动部件的无滑动摩擦结构设计。

背景技术

微纳卫星由于自身体积重量小等特点，对推进分系统提出了紧凑型/模块化集成设计等要求，其中电动阀门作为推进系统的推进剂管理与流量调节阀门，系统的使用数量较多，因此产品必须开展微小型化设计，以满足系统的高度集成及体积小、重量轻等要求。

为保证产品的可靠性，传统电动阀门中的衔铁柔性悬浮设计方案，由于其自身结构零件数量较多以及弹性元件小型化加工困难等原因，无法满足产品的微小型化设计要求。

当前的高性能电动阀门中通常采用衔铁柔性悬浮设计方案，其核心部件为片状膜簧，该结构一般零件数量较多，在5个以上，连接复杂，通常需采用电子束焊接或激光焊接等工艺，生产流程复杂。更重要的是片状膜簧受到加工因素的限制，在径向尺寸较小，例如径向尺寸＜10mm的阀门中应用比较困难甚至无法实施。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供滚珠支撑型电动阀门衔铁悬浮结构，该衔铁悬浮结构取消了传统的衔铁悬浮结构设计中所采用柔性支撑元件，简化了衔铁结构，缩减了零件数量，使得衔铁结构更加紧凑，重量更轻，最终在实现产品小型化设计的同时，又保证了产品高可靠性及快速响应特性。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

滚珠支撑型电动阀门衔铁悬浮结构，包括衔铁组件和阀体，衔铁组件设置于阀体的内腔中，衔铁组件包括衔铁和滚珠，其中衔铁和阀体均为回转体结构，滚珠为球形滚珠，在衔铁靠近两端端面的圆周方向上各设置有N个沿圆周均布的凹槽，每个凹槽内设置一个滚珠，所述凹槽形状为中空结构的球缺与圆柱体的组合形状，所述球缺与圆柱体的直径相同，且滚珠的直径小于凹槽中球缺或圆柱体的直径，大于凹槽的深度，且满足：

所述滚珠采用硬度HRC>58的无磁性材料，其中N为正整数，且N≥3。

在上述滚珠支撑型电动阀门衔铁悬浮结构中，所述中空结构的球缺的高度为滚珠直径的2/5～3/5。

在上述滚珠支撑型电动阀门衔铁悬浮结构中，满足：

在上述滚珠支撑型电动阀门衔铁悬浮结构中，所述滚珠的直径与凹槽中球缺的直径满足：

在上述滚珠支撑型电动阀门衔铁悬浮结构中，所述滚珠为氮化硅陶瓷滚珠。

在上述滚珠支撑型电动阀门衔铁悬浮结构中，所述N个凹槽的底部中心点在同一平面内，所述平面垂直于衔铁的轴线，且所述凹槽的底部中心点距离靠近的衔铁端面的距离为衔铁轴向长度的5％～25％。

在上述滚珠支撑型电动阀门衔铁悬浮结构中，在衔铁靠近两端端面的圆周方向上各设置有3个沿圆周均布的凹槽。

在上述滚珠支撑型电动阀门衔铁悬浮结构中，所述衔铁组件设置于阀体的内腔中，滚珠与阀体腔体内壁之间形成0.03～0.08mm的滑动配合间隙。