CN101701641B

CN101701641B - 低噪声电磁阀

Info

Publication number: CN101701641B
Application number: CN2009100732371A
Authority: CN
Inventors: 刘学广; 朱敏; 刘志刚; 袁兴军
Original assignee: Harbin Engineering University
Current assignee: Harbin Engineering University
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2029-11-20
Also published as: CN101701641A

Abstract

本发明提供的是一种低噪声电磁阀。它包括电磁驱动机构、牵引机构和阀体；所述的阀体包括两端带有连接法兰的圆筒形壳体、阀芯和上盖，所述阀芯的形状是一个直径与圆筒形壳体的直径相等的管道被另一管道45度角斜切所产生的圆柱面部分的结构形状，壳体上开有与阀芯的结构形状相同的孔，阀芯的一端铰接安装在所述孔的边缘，上盖固定在壳体上的所述孔处；所述的牵引机构包括拉杆和与拉杆铰接的拉板，拉板与阀芯的中部铰接；牵引机构的拉杆与电磁驱动机构连接。本发明的突出特点是开启和关闭迅速、体积小、流体阻力小和不产生再生噪声，在降噪要求较高的管路控制系统中有着广阔的应用前景。

Description

低噪声电磁阀

技术领域

本发明涉及的是一种电磁阀，特别是一种直动式电磁阀。

背景技术

电磁阀是利用电磁力克服弹簧和自重力带动阀芯启闭的装置，通常用于切断油、水、气等物质的流通，并配合压力、温度传感器等电气设备实现自动控制。随着工业现代化的进一步发展，电磁阀的作用也越来越大。

对现有的绝大部分电磁阀来说，流体通过的路径都比较复杂，这样会加大流体通过的阻力，进而产生紊流噪声，这会给需要进行噪声控制的管路带来新的噪声源。目前，有些设计，例如Chris M.Leinen提出的“一种低噪声旋转控制阀”(详见美国专利号为5,511,584的“LOW NOISE ROTARY CONTROLVALVE”)，虽然可以达到低噪声的效果，但是这种阀的开启和关闭需旋转阀芯，过程复杂、缓慢且体积较大，不适合用于电磁控制，难以达到即时控制的需要。本发明设计了一种直动式低噪声电磁阀，具有开启时路径较短、再生噪声小、可以实现快速开启和关闭等优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开启和关闭迅速、体积小、流体阻力小和不产生再生噪声的低噪声电磁阀。

本发明的目的是这样实现的：

它包括电磁驱动机构、牵引机构和阀体；所述的阀体包括两端带有连接法兰的圆筒形壳体、阀芯和上盖，所述阀芯的形状是一个直径与圆筒形壳体的直径相等的管道被另一管道45度角斜切所产生的圆柱面部分的结构形状，壳体上开有与阀芯的结构形状相同的孔，阀芯的一端铰接安装在所述孔的边缘，上盖固定在壳体上的所述孔处；所述的牵引机构包括拉杆和与拉杆铰接的拉板，拉板与阀芯的中部铰接；牵引机构的拉杆与电磁驱动机构连接。

本发明还可以包括：

1、所述电磁驱动机构是主要由线圈、弹簧、衔铁、轴承环和推杆组成的直动式比例电磁铁结构，所述牵引机构的拉杆与电磁驱动机构连接是牵引机构的拉杆与推杆铰接。

2、阀芯的一端设置连接轮，所述阀芯的一端铰接安装在壳体上的孔的边缘是指连接轮通过轴安装在壳体上的孔的边缘。

3、阀芯的中部设置拉动座，所述拉板与阀芯的中部铰接是指拉板通过轴与拉动座连接。

4、推杆与拉杆的连接处、拉杆与拉板的连接处设置连接块。

本发明的电磁阀属于直动式低噪声电磁阀，它的突出特点是开启和关闭迅速、体积小、流体阻力小和不产生再生噪声，在降噪要求较高的管路控制系统中有着广阔的应用前景。

本发明的工作原理为：当线圈通电时，其产生的电磁力克服弹簧的预紧力、衔铁与阀芯的自重和流体作用在阀芯上的拉力，衔铁被吸上，带动阀芯向上移动，阀口打开，流体介质迅速从进口接管经过阀口流向出口接管，处于导通状态，由于阀芯的形状是和管路壁面一致的，开启状态下管路的特点即为直管特性，不产生任何附加噪声；当线圈断电时，在弹簧回复力、衔铁与阀芯的自重以及进出口接管压降形成的压差共同作用下，阀芯下落，阀口关闭。

附图说明

图1是本发明的剖视结构示意图；

图2阀体的主视图；

图3阀体的左视图；

图4阀体的俯视图；

图5阀芯的主视图；

图6阀芯的左视图；

图7开启瞬间阀芯受力示意图；

图8完全开启时阀芯受力示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1-图4，该电磁阀主要由线圈1、弹簧2、衔铁3、轴承环4、推杆5、上盖6、拉杆7、连接螺栓8、连接法兰9、连接块10、拉板11、进口12、阀芯13、密封圈14、轴15、连接轮16、拉动座17和出口18等结构组成。该阀主要结构是：电磁铁与上盖6相连，上盖6通过连接螺栓8与阀体固定，上盖可以起到密封作用。内部牵引机构的机理为：电磁铁的推杆5与连接块10相连，拉板11同连接块10和拉动座17均为铰接，拉动座17固定在阀芯13上，这样就能够保证电磁铁的力经过推杆7、连接块10、拉板11和拉动座17后作用在阀芯13上，让阀芯13可以绕轴15旋转，从而实现阀门的开启与闭合。

本实例中的电磁阀采用了直动式比例电磁铁，实际应用中也适合于其他种类电磁铁。如图5～6所示，阀芯13采用了一个管道被另一相同管道45度角斜切所产生的圆柱面部分的结构。这种结构在阀关闭时，在管道轴向方向即阀门入口方向的视图为圆形，能够起到封闭作用，在管道径向方向的视图为一个在管路中成一定角度放置的类三角形；而开启时阀芯则又变成了管壁的一部分，这样在开启时就可以实现通过流体阻力小、噪声低的效果，同时又可以节省空间。

为了具有更好的密封性，可以在阀芯边缘处加上一个橡胶密封圈或在与阀芯接触的管壁上嵌入橡胶垫。为了解决阀芯在旋转开启时引起的牵引机构位置的变化，使用了连接块10和拉板11组成的机构，如图1所示，该机构能够保证拉板既可以绕着连接块11旋转，又可以绕着拉动座17转动。阀与管路连接可以通过法兰9或其他连接方式。

在设计电磁阀的过程中，电磁铁的选择和拉动座在阀芯上的安装位置需通过相关计算得到。首先，根据所控制管道的尺寸来确定拉动座的位置和电磁铁行程的关系；其次，由管道里流体的压力、弹簧的拉力和阀芯的自重来确定所需拉动座的位置同电磁力的大小的关系；最后，综合前面两项来选择电磁铁和确定拉动座在阀芯上的位置。具体计算可参考图7和图8。在开启瞬间，阀芯受到的力有：电磁铁的作用力为F₁，弹簧的预紧力为F₂，进出口管路的压差P以及阀芯的自重G，在这个过程中F₁对阀芯作用的力矩必须大于其它力所产生的力矩；在完全开启时，阀芯受到的力有：电磁铁的作用力为F₃，弹簧的回复力为F₄以及阀芯的自重G，此时必须有F₃＞F₄+G，综合两种情况可确定电磁铁所需力的最小值。在上述计算过程中，具体的求解会和阀芯关闭时其与管道的角度等参数有关。

Claims

1.一种低噪声电磁阀，它包括电磁驱动机构、牵引机构和阀体；其特征是：所述的阀体包括两端带有连接法兰的圆筒形壳体、阀芯和上盖，所述阀芯的形状是一个直径与圆筒形壳体的直径相等的管道被另一管道45度角斜切所产生的圆柱面部分的结构形状，壳体上开有与阀芯的结构形状相同的孔，阀芯的一端铰接安装在所述孔的边缘，上盖固定在壳体上的所述孔处；所述的牵引机构包括拉杆和与拉杆铰接的拉板，拉板与阀芯的中部铰接；牵引机构的拉杆与电磁驱动机构连接。

2.根据权利要求1所述的低噪声电磁阀，其特征是：所述电磁驱动机构是主要由线圈、弹簧、衔铁、轴承环和推杆组成的直动式比例电磁铁结构，所述牵引机构的拉杆与电磁驱动机构连接是牵引机构的拉杆与推杆铰接。

3.根据权利要求1或2所述的低噪声电磁阀，其特征是：阀芯的一端设置连接轮，所述阀芯的一端铰接安装在所述孔的边缘是指连接轮通过第一轴安装在壳体上的孔的边缘。

4.根据权利要求1或2所述的低噪声电磁阀，其特征是：阀芯的中部设置拉动座，所述拉板与阀芯的中部铰接是指拉板通过第二轴与拉动座连接。

5.根据权利要求3所述的低噪声电磁阀，其特征是：阀芯的中部设置拉动座，所述拉板与阀芯的中部铰接是指拉板通过第二轴与拉动座连接。