[0001] 本发明涉及可重复使用运载火箭冷气推进阀门技术领域，特别涉及一种缓关的气控锁止电磁阀。

[0002] 运载火箭发射成本高，因此发展可重复使用运载火箭技术重要性愈发明显。Space‑X猎鹰火箭在世界上首次成功使用了第一级火箭垂直回收，验证了运载火箭的回收
技术。垂直可回收运载火箭在回收过程中，确保正确的箭体姿态非常重要，特别是即将着陆
时，必须保证箭体垂直于地面，因此要在需要回收的箭体上配置辅助动力系统。

[0003] 目前，国内某型正在研制的垂直回收运载火箭上配置的辅助动力系统为冷气推进动力系统，即气瓶内高压气体经减压阀减压到要求压力后，为喷管提供气源产生推力。喷管
和减压阀之间设置电磁阀，可根据箭体实际需要打开或关闭，以调整箭体在回收过程中的
姿态。由于减压阀低压腔的膜片承压能力有限，电磁阀需具备缓慢关闭功能，以抑制电磁阀
关闭瞬间，减压阀关闭不及时可能带来的减压阀出口压力超调现象，避免减压阀膜片损坏。

[0023] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

[0024] 实施例：如图1、2、3所示，本实施例的缓关的气控锁止电磁阀包括壳体1和主阀芯3，上述壳体1上端封装有电磁铁7，下端封装有主阀座2，中间内部封装有上副阀座5，上述主
阀芯3可上下滑动的密封装于上述壳体1内壁，并位于上述上副阀座5与主阀座2之间，上述
主阀芯3下端与上述主阀座2上端之间连接有缓冲关闭结构，上述主阀芯3侧壁上部与上述
壳体1内壁之间设有环腔，上述壳体1侧壁设有连通上述环腔的气控口11，上述主阀芯3侧壁
下端与上述壳体1内壁之间设有第一容腔，上述壳体1侧壁设有连通上述第一容腔的介质入
口12，上述主阀座2中设有竖向贯穿的介质出口211，上述主阀芯3下端设有两侧贯穿其的介
质通道31，上述主阀芯3上端凹设有装配孔，上述装配孔底壁可拆卸的装有下副阀座4，上述
装配孔及上方的空腔共同形成第二容腔，上述下副阀座4中设有竖向贯穿其的节流孔41，上
述节流孔41下端连接上述介质通道31，上述主阀芯3与上副阀座5之间设有第一弹性件6，上
述装配孔中设有副阀芯8，上述上副阀座5中设有通孔，上述壳体1中对应上述电磁铁7与上
副阀座5之间的部位封装有可上下滑动的衔铁9，上述衔铁9与上副阀座5之间形成第三容
腔，上述衔铁9与电磁铁7之间设有第二弹性件91，上述副阀芯8上端贯穿上述通孔(二者之
间形成过流间隙)并连接上述衔铁9，上述副阀芯8内设有竖向贯穿上述衔铁9上端的过流孔
811，上述副阀芯8设有连接上述第三容腔及过流孔811的穿孔，上述电磁铁7中设有竖向贯
穿的排气孔。

[0025] 本实施例的缓关的气控锁止电磁阀中，主阀芯3通过经介质入口12进入的介质力实现打开或关闭，副阀芯8通过电磁铁7实现打开或关闭。整个阀门的一次动作过程如下：气
控口11通气，进入环腔，利用气压向下压紧主阀芯3在主阀座2上端，使得主阀芯3保持关闭
状态(保持介质出口211的封闭状态)，气控口11撤气，主阀芯3在经介质入口12进入的介质
压力作用下向上移动打开；电磁铁7通电，吸引衔铁9带动副阀芯8向上移动，使得副阀芯8下
端脱离下副阀座4(使得节流孔41打开)，并压紧上副阀座5(使得过流间隙被封堵)，介质经
介质通道31、节流孔41进入第二容腔，由于节流孔41的节流作用，第二容腔压力缓慢增大并
与第一弹性件6联合作用于主阀芯3，使之下移，由于第二容腔内压力缓慢上升，主阀芯3向
下运动的作用力也缓慢增加，同时由于上述主阀芯3下端与上述主阀座2上端之间连接有缓
冲关闭结构，因此，会对该主阀芯3的关闭形成一定缓冲，使得主阀芯3缓慢关闭；接下来，气
控口11通气，并进入环腔，主阀芯3受到环腔内气体向下的作用力，使其压紧在主阀座2，此
时便可以使电磁铁7断电，副阀芯8脱离上阀座并在第二弹性件91作用下向下移动，直至压
紧下副阀座4(压紧后封闭节流孔41)，第二容腔中的介质则经过流间隙进入第三容腔，然后
经副阀芯8上的穿孔、过流孔811以及电磁铁7中的排气孔排出。整个电磁阀结构设计合理，
依靠气控锁止功能，使得不论电磁阀维持长时间打开或长时间关闭，电磁铁均不需长时间
持续通电，提高电磁阀工作可靠性，提高冷气推进系统工作可靠性。

[0026] 作为一种优选的实施方式，上述主阀芯3包括第一柱芯和同轴设置于上述第一柱芯上端的第二柱芯，上述第二柱芯的直径小于第一柱芯的直径，上述第二柱芯与第一柱芯
的连接处以及壳体1内壁之间共同形成上述环腔。

[0027] 上述实施方案中，壳体1内部空腔对应第一柱芯及第二柱芯的位置也是呈同轴分布的直径不同的空腔设置，在两个空腔腔壁的连接处设置有环形的槽道，该槽道与第二柱
芯与第一柱芯的连接处形成上述环腔，气控口111进入的气体冲入环腔，即可增压作用在第
一柱芯及第二柱芯连接的台阶面，从而给予主阀芯3向下的压力，使其保持下压闭合。结构
设计简单、合理。

[0028] 作为一种优选的实施方式，上述壳体1包括主壳111、锁紧螺帽112、上副壳113和外壳114，上述锁紧螺帽112旋合于上述主壳111上端外部，上述上副阀座5装于主壳111上端，
上述上副壳113下端伸入上述锁紧螺帽112上端内部，并压紧于上述上副阀座5上端，上述锁
紧螺帽112上端内壁嵌装有卡圈115，上述卡圈115与上述上副壳113下端侧壁卡合，上述电
磁铁7的铁芯下端封装于上述上副壳113中，其线圈部分环设于上述上副壳113外，上述外壳
114套装于上述电磁铁7外，并包裹上述线圈，上述主阀座2封装于上述主壳111下端内部，上
述主壳111侧壁上设有上述气控口11和介质入口12，上述衔铁9装于上述上副壳113中。

[0029] 上述实施方案中，壳体1采用分体式结构设计，主壳111、锁紧螺帽112、上副壳113和外壳114之间相互拼装，连接处保持较好的密封性即可，方便对内部零部件进行拆装及后
续的维护。

[0030] 本实施例中，上副壳113的下端设有直径大于其主体的环形连接部，该环形连接部的上表面为锥面，卡圈115外缘嵌入锁紧螺帽112内壁，其内缘压在环形连接部上表面，从而
使得环形连接部压紧在上副阀座5上端。

[0031] 本实施例中，上述副阀芯8包括阀体和设置于阀体上端的阀杆81，上述阀杆81贯穿上述上副阀座5的通孔，上述衔铁9中设有与阀杆81适配的内螺纹通孔，上述阀杆81表面设
有螺纹，并旋合于上述内螺纹通孔中。

[0032] 本实施例中，上述主阀芯3的下端设有第一密封面，上述副阀芯8的阀体的下端设有第二密封面，上端设有第三密封面。具体的，主阀芯3采用非金属密封材料热压镶嵌在金
属基体中，形成一体的结构，然后加工成型，利用非金属材料做内密封。副阀芯8上端通过阀
杆81与衔铁9螺纹连接，螺纹之间通过502胶粘接，确保阀门工作时，副阀芯8与衔铁9不松
脱。与主阀芯3一样，副阀芯8也是采用非金属密封材料热压镶嵌在金属基体中，然后加工成
型，副阀芯8的阀体的上端面和下端面均有非金属密封面(如第二密封面和第三密封面)。电
磁铁7不通电时，在第二弹性件91作用下，副阀芯8的阀体的底部非金属密封面(第二密封
面)与下副阀座4压紧形成内密封。电磁铁7通电时，副阀芯8的阀体的上端面非金属与上副
阀座5压紧形成内密封。

[0033] 本实施例中，上述第一弹性件6为弹簧，并设置于上述装配孔中，上述第二弹性件91为弹簧，上述排气孔的下端以及过流孔811的上端分别设有环槽，上述第二弹性件91的上
下端分别装于对应的上述环槽中，确保该第二弹性件91安装稳固。

[0034] 作为一种优选的实施方式，上述装配孔底壁贯穿设有与上述介质通道31贯通的内螺纹安装孔，上述下副阀座4下端螺纹旋合在上述内螺纹安装孔中。

[0035] 上述实施方案中，需要阀门关闭时，电磁铁7通电，下副阀座4中间的节流孔41联通第一容腔与主阀芯3上方的第二容腔，通过调整节流孔41的孔径尺寸，可改变主阀芯3上方
第二容腔的建压速度，具体的，通过更换不同型号尺寸的下副阀座4即可实现对节流孔41孔
径的调节。

[0036] 本实施例中，上述主阀座2侧壁通过第一静密封圈与上述壳体1内壁密封连接，上述主阀芯3侧壁通过动密封圈与上述壳体1内壁密封连接，上述上副阀座5侧壁通过第二静
密封圈以及软铝垫片实现与上述壳体1内壁密封连接。

[0037] 作为一种优选的实施方式，上述缓冲关闭结构包括缓冲柱101，上述缓冲柱101竖向设置于上述主阀座2上端，上述主阀芯3的下端设有与上述缓冲柱101适配的柱状的缓冲
腔(图中B指代)，上述缓冲柱101伸入上述缓冲腔中，上述缓冲腔的顶部设有与上述介质通
道31贯通的连接孔312。

[0038] 上述实施方案中，在主阀芯3向下移动关闭时，缓冲腔内的气体会通过较细的连接孔312(连接孔312的直径小于缓冲腔的直径)经介质通道31进入第一容腔，这就形成了一个
气柱缓冲，实现了主阀芯3的缓速关闭。

[0039] 本实施例中，上述缓冲柱101设有至少两组，并沿圆周方向间隔分布在上述主阀座2上端。

[0040] 本实施例的缓关的气控锁止电磁阀，能减缓电磁阀关闭时间，并使阀门在不持续通电的情况下维持长时间打开或长时间关闭，用于冷气推进系统，提高了系统的可靠性，具
体有以下优势设计：

[0041] 1)该阀门是主、副阀芯结构，与主阀芯3相接的地方设计了三个可相互独立的容腔(第一、第二、第三通气)与缓冲关闭结构，副阀芯8设计为双密封面(端)结构，由电磁铁7驱
动，通过电磁铁7通、断电和气控口11的通放气可改变三个容腔的内压力，从而实现主阀芯3
打开或关闭。缓冲关闭结构的设计，可减缓主阀芯关闭。

[0042] 2)下副阀座4内的节流孔41可减缓主阀芯3上方的第二容腔的建压速度，通过更换不同节流孔径的下副阀座4，可改变第二容腔建压时间。

[0043] 3)该阀仅需在主阀芯3由打开向关闭转换时，电磁铁7才必须通电，其余情况，例如主阀芯3由关闭向打开转换、维持关闭、维持打开均不需要电磁铁7通电。如此可避免阀门在
工作过程中电磁铁出现长时间通电情况，导致电磁铁7发热，影响可靠性。

[0044] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0045] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三
个等，除非另有明确具体的限定。

[0046] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0047] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0048] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。

[0049] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。