CN101258352A - 具有双稳态电磁控制组件的液流阀 - Google Patents
具有双稳态电磁控制组件的液流阀 Download PDFInfo
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Abstract
一种具有双稳态电磁控制组件(2)的液流开关阀,所述阀包括辅助通道(14,19,20,23)和辅助闸板(24),所述辅助闸板由所述电磁控制组件启动,所述电磁控制组件利用磁轭(33)、线圈(32)、线圈内的铁芯(35)、永磁体(34;44,45)和电枢(25)之间的相互作用,能够移动所述电枢和辅助闸板,以选择性地切断沿着所述辅助通道的流动,并仅通过由永磁体产生并选择性地通过磁轭、铁芯和电枢传导的磁通量来保持所述第一稳态位置和第二稳态位置;所述电枢能够沿着轴线(A)在接触所述铁芯(35)的第一稳态位置和所述电枢(25)与所述铁芯(35)相距给定距离的第二稳态位置之间移动。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有双稳态电磁控制组件的液流开关阀。
更具体地说,本发明涉及一种具有双稳态电磁控制组件的膜型液流开关阀,其中所述膜具有液流孔,从而液体自身的压力将保持阀关闭。
背景技术
专利申请EP 1,416,207中说明了此种类型的阀。更具体地说,专利申请EP 1,416,207中所说明的带有双稳态电磁控制组件的液流开关阀包括辅助通道和辅助闸板(shutter),所述辅助闸板通过电磁控制组件来启动,以选择性地切断沿着辅助通道的流动。电磁控制组件依次包括磁轭、线圈、线圈内的铁心、电枢和永磁体,所述电枢能够在接触铁心的第一稳态位置和与铁心相距给定距离的第二稳态位置之间移动,所述永磁体用于产生沿着磁轭、铁心和电枢的电磁通量。
线圈提供极性相反的脉冲。第一极性脉冲将电枢移动到第一稳态位置,在该位置,电枢通过由直接位于铁心上方的永磁体产生的电磁通量来保持。与第一极性脉冲相反的第二极性脉冲将电枢移动到第二稳态位置,在该位置,电枢通过位于铁心和电枢之间的压缩弹簧来保持。必须精确调整所述弹簧施加的力,以使得通过永磁体产生的磁通量的力来保持电枢与铁心接触,与此同时,当电枢处于第二稳态位置时,所述弹簧施加的力必须能够克服永磁体产生的磁通量的力。要知道,所述类型阀的电枢的移动距离是以0.1毫米来测量的,因此选择合适的弹簧显然是一项艰巨的任务。此外,即使没有向线圈提供脉冲,丝毫的机械冲击都可能将电枢从第一稳态位置移动到第二稳态位置,反之亦然。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺点,提供一种具有双稳态电磁控制组件的液流开关阀。
根据本发明,提供了一种具有双稳态电磁控制组件的液流开关阀,其特征在于,第一稳态位置和第二稳态位置仅通过由永磁体产生并以电枢的位置为函数而选择性地通过磁轭、铁心和电枢传导的磁通量来保持。
在本发明的优选实施方式中,磁轭包括第一部分和第二部分,所述第一部分围绕线圈安装,并在使用中界定了第一和第二磁极,所述第二部分通过所述永磁体而与第一部分分离,并界定了第三磁极。
附图说明
以下将参考附图通过实施例的方式来说明本发明的优选实施方式,在附图中:
图1是根据本发明第一实施方式的设置在第二稳态位置的阀的放大纵向剖视图,其中为了清晰起见删去了一些部件;
图2是图1所示阀在第一稳态位置的纵向剖视图;
图3是根据本发明第二实施方式的设置在第二稳态位置的阀的放大纵向剖视图,其中为了清晰起见删去了一些部件;
图4是图1的详细放大纵向剖面图,其中为了清晰起见删去了一些部件。
具体实施方式
参见图1和图2,数字1表示整个带有双稳态电磁控制组件2的液流开关阀,从而无需向电磁控制组件2供电便可使阀1保持开启(第一稳态位置,图2)或关闭(第二稳态位置,图1)。
阀1沿着轴线A延伸,并包括阀体3、安装到阀体3上的封盖4、可沿着轴线A移动的闸板5、以及固定在阀体3和闸板5上的膜6。闸板5与容纳电磁控制组件2的杯形体7形成为一体,因此所述杯形体7与闸板5一起沿着轴线A移动。
阀体3包括侧壁8、底壁9(此处所使用的术语“侧”和“底”仅表示阀在附图中所显示的方式,应该理解的是,阀1可以以任何方式进行定位)、和从底壁9伸出的管10。开口11形成于底壁9上,并界定了液体入口通道12,而管10界定了出口通道13。封盖4将侧壁8封闭,从而在阀体3内部界定了间隙14,无论阀1的操作位置如何,该间隙14总是与入口通道12连通。压缩弹簧15位于封盖4与电磁控制组件2之间,并将电磁控制组件2、杯形体7及闸板5、和膜6推至管10的端部,以防止液体从入口通道12流至出口通道13(图1)。膜6呈环状,并包括外密封件16和内密封件17,所述外密封件16固定在阀体3上,并位于侧壁8和底壁9之间,所述内密封件17固定在闸板5上,在所示的实施例中,该内密封件17容纳在形成于闸板5和杯形体7之间的腔室18内,所述外密封件16和内密封件17实际上形成为一件。膜6还具有三个孔19,所述孔19围绕轴线A均匀分布,所述孔19的一端位于相应开口11处,另一端通过形成于膜6上的环状通道而相互连接。所述环状通道连接到形成于杯形体7上的通道20,接着连接到间隙14,从而无论阀1的操作位置如何,阀体3上的间隙14都与入口通道12连通。
闸板5包括圆柱体21和中心管22,所述圆柱体21沿着轴线A在管10内滑动,所述中心管22界定了通道23,该通道23能够选择性地开启,以将出口通道13与间隙14连接,从而使出口通道13与入口通道12连接。换言之,孔19、通道20、间隙14、和通道23界定了连接入口通道12和出口通道13的辅助通道,该辅助通道能够通过受电磁控制组件2控制的辅助闸板24选择性地切断。
参见图4,辅助闸板24与电枢25形成为一体,所述电枢25可沿着轴线A移动,并形成电磁控制组件2的一部分,且包括以轴线A为中心、具有两个外环状凸缘27和28的圆柱体26。圆柱体26由绝缘材料制成,并与密封件29和树脂30一起安装在杯形体7上,以将容纳有线圈32的舱室31、磁轭33和永磁体34与液体相隔离。电磁控制组件2还包括铁心35,该铁心35固定在圆柱体26内并具有表面36,该表面36在沿着轴线A的方向上位于凸缘27和凸缘28之间。铁心35和电枢25同轴并且容纳在圆柱体26内。线圈32围绕着圆柱体26,并容纳在凸缘27和28与圆柱壁37之间,所述圆柱壁37形成磁轭33的一部分。除了圆柱壁37,磁轭33还包括环38、环39和环40,所述环38位于凸缘27的与线圈32相对的一侧上、并与圆柱壁37的一个端部接触,所述环39与凸缘28和圆柱壁37的相对端部接触,所述环40围绕着圆柱体26,并通过永磁体34与环39相隔离。环38、39、40为由铁磁材料制成的打孔盘,它们各自的内圆柱面41、42、43界定了各自的磁极P1、P2、P3。磁极P1与铁心35直接接触,而磁极P2、P3与圆柱体26的外表面接触。磁极P1、P2、P3在从铁心35到电枢25的方向沿轴线A连续排列。更具体地说,所述第一磁极P1面对铁心35,第二磁极P2面对电枢25,第三磁极P3面对的是管22,而不是铁心35也不是电枢25。磁极P2与磁极P3之间的距离显著小于磁极P1与磁极P2之间的距离。
将第二磁极P2沿轴线A的确切位置完全地选择为电枢25沿轴线A长度的函数,从而当电枢25位于第一稳态位置时(图2),通过第二磁极P2的磁通量相对于永磁体34产生的通过第一磁极P1和第三磁极P3的磁通量而言可以忽略;同时,当电枢25位于第二稳态位置时(图1),通过第一磁极P1的磁通量相对于永磁体34产生的通过第二磁极P2和第三磁极P3的磁通量而言可以忽略。
永磁体34也可为环状(打孔盘),基本上与环38、39、40的厚度相同,但是其内径显著大于环38、39、40的内径,其外径与环39的外径大致相等。
图1中的阀1显示为处于第二稳态位置,在该位置,入口通道12和出口通道13之间的流动被闸板5切断;沿辅助通道(由间隙14、膜上的孔19、通道20和通道23界定)的流动也被辅助闸板24切断,所述辅助闸板24被由永磁体34产生的通过磁极P2和磁极P3且作用在电枢25上的磁通量按压到管22上。利用与间隙14和入口通道12连接的孔19,使得入口通道12中的液体压力与间隙14中的液体压力相等,同时,利用膜6的不同侧的表面之间的差异,使得闸板5保持在第二稳态位置。
当脉冲传递至线圈32以产生与永磁体34所产生的磁通量相协调的磁通量时,通过磁极P1和P3的总磁通量和通过磁极P2的磁通量变成可忽略。从而,电枢25与铁心35结合,辅助闸板24与管22分离并将间隙14和出口通道13相连接,从而间隙14内的压力比入口通道12内的压力先下降,作用在膜6上的液体克服弹簧15的力,并将闸板5的杯形体7和电磁控制组件2抬起。
当传递至线圈32的脉冲结束时(这本质上是瞬时的),通过由永磁体34产生的磁通量使电枢25保持与铁心35接触,该磁通量主要通过磁极P1和P3而封闭,然而通过磁极P2的磁通量则可以忽略。从而阀1仅通过永磁体34的作用而保持在第一稳态位置。
此时,向线圈32传递脉冲,以产生与由永磁体34产生的磁通量不协调的磁通量,该脉冲产生了通过磁极P1和P2的磁通量,以将电枢25与铁心35分离,同时永磁体34产生磁极P2和P3之间的磁通量,以将电枢25和辅助闸板24按压到管22上。在脉冲结束时,主要磁通量是作用在磁极P2和P3之间的磁通量,从而辅助闸板24闭合,从而将阀1关闭并保持在第二稳态位置。
在图3的实施方式中,除了与第一实施方式实质上不同的附图标记之外,与上述第一实施方式的说明中相同的附图标记用于表示相同的组件。图3中的阀1与图1中的阀的实质区别在于电磁控制组件2的一些部件。更具体地说,永磁体34被沿轴线A相连接的两个环状永磁体44和45替代。磁极P3由L形截面的环46界定,所述环46基本上包括与轴线A垂直的部分47和与轴线A同轴的部分48,并具有表面49,该表面49围绕轴线A延伸,并界定了第三磁极P3。由两个永磁体44和45产生的磁通量大于由一个磁体34产生的磁通量。
Claims (18)
1.一种具有双稳态电磁控制组件(2)的液流开关阀,所述阀包括辅助通道(14,19,20,23)和辅助闸板(24),所述辅助闸板(24)由所述电磁控制组件(2)启动,以选择性地切断沿着所述辅助通道(14,19,20,23)的流动;所述电磁控制组件(2)依次包括磁轭(33)、与所述磁轭(33)协作的线圈(32)、位于所述线圈(32)内的铁心(35)、与所述磁轭(33)协作的永磁体(34;44,45)、以及电枢(25);所述电枢(25)能够沿着轴线(A)在接触所述铁心(35)的第一稳态位置和所述电枢(25)与所述铁心(35)相距给定距离的第二稳态位置之间移动;所述阀的特征在于,所述第一稳态位置和第二稳态位置仅通过由永磁体(34;44,45)产生并以电枢(25)的位置为函数而选择性地通过磁轭(33)、铁心(35)和电枢(25)传导的磁通量来保持。
2.根据权利要求1所述的阀,其特征在于,所述永磁体(34;44,45)、所述铁心(35)、所述电枢(25)、和所述磁轭(33)被设计为,当所述电枢(25)位于所述第一稳态位置时,所述磁通量沿着第一路径引导,所述磁通量的第一路径将所述电枢(25)保持在所述第一稳态位置,当所述电枢(25)位于所述第二稳态位置时,所述磁通量沿着第二路径引导,所述磁通量的第二路径将所述电枢(25)保持在所述第二稳态位置。
3.根据权利要求1或2所述的阀,其特征在于,该阀没有用于确定所述第一稳态位置或第二稳态位置的弹簧。
4.根据以上任意一项权利要求所述的阀,其特征在于,所述永磁体(34;44,45)基本上与所述辅助闸板(24)沿轴线(A)齐平,所述辅助闸板(24)位于所述电枢(25)的自由端部。
5.根据以上任意一项权利要求所述的阀,其特征在于,所述铁心(35)沿所述轴线(A)的长度大于所述电枢(25)沿所述轴线(A)的长度。
6.根据权利要求5所述的阀,其特征在于,所述铁心(35)的长度基本上为所述电枢(25)沿所述轴线(A)的长度的1.5倍。
7.根据以上任意一项权利要求所述的阀,其特征在于,所述磁轭(33)包括第一部分(37,38,39)和第二部分(40,46),所述第一部分(37,38,39)围绕所述线圈(32)安装,且在使用中界定了第一和第二磁极(P1,P2),所述第二部分(40,46)通过所述永磁体(34;44,45)与所述第一部分相分离,并界定了第三磁极(P3)。
8.根据权利要求7所述的阀,其特征在于,所述第一、第二和第三磁极(P1,P2,P3)沿所述轴线(A)从所述铁心(35)朝所述电枢(25)连续排列。
9.根据权利要求8所述的阀,其特征在于,所述第一磁极(P1)面对所述铁心(35),所述第二磁极(P2)面对所述电枢(25),所述第三磁极(P3)既不面对所述铁心(35)也不面对所述电枢(25)。
10.根据权利要求7至9中任意一项所述的阀,其特征在于,所述第二磁极(P2)与第三磁极(P3)之间的距离显著小于所述第一磁极(P1)与第二磁极(P2)之间的距离。
11.根据权利要求7至10中任意一项所述的阀,其特征在于,所述第一和第二磁极(P1,P2)沿所述轴线(A)的位置选择为所述电枢(25)沿所述轴线(A)长度的函数,从而当所述电枢(25)位于所述第一稳态位置时,通过所述第二磁极(P2)的磁通量相对于通过所述第一和第三磁极(P1,P3)的磁通量而言可忽略;当所述电枢(25)位于所述第二稳态位置时,通过所述第一磁极(P1)的磁通量相对于通过所述第二和第三磁极(P2,P3)的磁通量而言可忽略。
12.根据权利要求7至11中任意一项所述的阀,其特征在于,所述第一、第二和第三磁极(P1,P2,P3)分别由第一、第二和第三环(38,39,40;38,39,46)的内表面(41,42,43;41,42,49)来界定。
13.根据权利要求12所述的阀,其特征在于,所述第三环(40;46)的外径小于所述第一和第二环(38,39)的外径。
14.根据权利要求12或13所述的阀,其特征在于,所述永磁体(34)由夹在所述第二和第三环(39,40)之间的磁环来界定。
15.根据权利要求12或13所述的阀,其特征在于,所述永磁体(44,45)包括两个夹在所述第二和第三环(39,46)之间的磁环。
16.根据权利要求14或15所述的阀,其特征在于,所述磁环的外径等于所述第一和第二环(38,39)的外径。
17.根据权利要求14或15所述的阀,其特征在于,所述磁环的内径显著小于所述第一、第二和第三环(38,39,40;38,39,46)的内径。
18.根据权利要求12所述的阀,其特征在于,所述第三环(46)的横截面为“L”形。
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20080903 |