比例阀的阀体采用阀芯、阀套结构,这样可以在阀套上开非全周的节流窗口以获得较小的面积梯度,从而可以增加阀的控制精度。为了使得阀的节流面积与阀芯位移成正比关系,阀套上的节流窗口采用矩形形状。在阀芯的两个台肩上各加工有三条宽和深各为1mm的均压槽,用以减小阀芯所受到的偏心力,防止阀心卡死。此外,还能起到增加阀芯和阀套之间的气密性的作用。
阀在工作时,进入阀的工作介质温度很高,而普通的比例电磁铁、密封圈和弹簧都难以承受如此高的温度。为了防止它们在高温下失效,对比例电磁铁和弹簧要采取隔热措施,密封圈刚要使用较软的金属材料。在本设计中,用导热系数较低的刚玉垫片隔开比例电磁铁和阀体,整个比例电磁铁只有连接螺栓和推杆尖端与阀体接触,它们的横截面积较小,因此能使比例电磁铁的温度保持在安全范围内。对于阀体内的弹簧,则使用两个导热系数更低的氧化锆球来隔开与阀体的接触,最大限度地防止其温度的升高。阀中的密封圈使用紫铜加工而成,能保证阀在高温下的密封性能。
为了保证阀套和阀体间的气密性,它们的接触面在加工时需要保证一定的粗糙度要求,它们之间的配合使用过盈配合。由于阀芯既要在阀套内滑动,又要保证气密性,因此它们的表面粗糙度和配合精度要求很高,在设计与加工中,它们接触面的粗糙度要求为0.8,配合间隙为3μ。
比例流量控制阀与普通节流阀的差别就是阀芯的运动由比例电磁铁来驱动,并且阀的制造与控制精度更高。当经过放大器给定比例电磁铁一个输入信号时,电磁铁推动节流阀芯移动一定的开口量,当节流口前后压差一定时,通过的流量就只与阀芯的开口量有关。通过调节比例电磁铁的输入电流就可以控制节流阀的流量。在进气口压力一定和节流口压差不变时,给定一连续的电信号,阀就会输出一连续的流量,因此使电信号和输出流量具有比例关系。这就是比例式高温气态燃料流量调节阀的工作原理。