CN101790656A - 用于阀的致动器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于移动阀(13)的关闭件的电磁致动器(1)。致动器包括螺线管(2)，磁轭(11)以及用于固定导管(4)至螺线管的丝弹簧(7)，在导管(4)中的关闭件是可移动的。丝弹簧形成为使得它进一步将磁轭固定至螺线管。因此，减少了元件的数量并且可容易促使磁轭脱开。

Description

用于阀的致动器

技术领域

本发明涉及用来移动位于阀的导管中的关闭件(closure member)的电磁致动器。致动器包括具有圆柱形空腔的螺线管，该圆柱形空腔在下端面中的下开口与上端面中的上开口之间延伸。致动器还包括固定装置和磁轭，所述固定装置附接在上端面的凹部中并且在弹力下可接合在导管的凹口中，导管位于所述空腔中，所述磁轭具有朝向上端面的内表面。本发明还涉及用于这种致动器的弹簧，涉及包括这种致动器的阀，以及涉及通过使用单个丝弹簧而将磁轭和导管固定到螺线管的方法。

背景技术

用于阀的电磁致动器在例如US6,459,348中公开，其中用于可移动电枢的轴向引入的导管，通过使用丝弹簧的弹力被保持在致动器的空腔中。所述弹簧位于所述致动器的内部。

用于阀的致动器通常包括螺线管和磁轭，所述磁轭部分围绕螺线管，以便沿着导管将磁场传导到所需的位置，因此确保了电枢在管中正确的移动。磁轭有时是与螺线管不可拆的固定在一起，参考上述所提及的美国专利，其中封壳覆盖螺线管和磁轭。这简化了设计，使磁轭保持在正确的位置，并且可以进一步提供致动器的所需外观。然而，有些时候需要提供磁轭作为独立的部分，或者甚至容易对磁轭进行更换。

发明内容

本发明的实施例的一个目的是能够将磁轭简化且可靠的固定至螺线管。因此，发明提供了致动器，其中固定装置包括了能够接合在磁轭中的部分，以便提供将磁轭固定至螺线管。

因为固定装置可接合在磁轭和导管两者中，所以同一弹簧能够同时将导管和磁轭保持就位。

就螺线管来说意味着包括圆柱形绝缘导线的线圈的元件，在电流存在的情况下线圈建立了磁场。通常，螺线管还包括线轴，线圈缠绕线轴，并且有时螺线管也是陶瓷制造的，线圈和线轴被模制在其中以提供电绝缘的单个元件。

就磁轭来说意味着传导由线圈产生的磁场的元件，磁轭通常形成为包含金属框架的铁器，该金属框架布置到螺线管的周围的一部分或者至少部分地布置在螺线管的周围。

在一个实施例中，固定装置可以将导管可释放地固定在空腔中和/或将磁轭可释放地固定至螺线管。

固定装置可以定位于上端面与磁轭的内表面之间，例如在该端面与内表面之间的管状通道中，例如由端面和内表面中的一个或两者中的凹部提供的管状通道，使得固定装置被锁定，挤压，楔入或任何其他方式保持在螺线管与磁轭之间的固定位置。

固定装置可以是丝弹簧，例如由单根丝(例如金属丝)弯曲而成，例如纸夹中已知种类的材料弯曲而成等。丝弹簧可以包括中央部，中间部分，以及凸缘部。

中间部分被定义成保持在凹部中并因此在磁轭附接至螺线管时将丝弹簧固定至螺线管的部分。凹部可以例如与空腔相切，也就是说与沿径向平面成直角或平行于空腔的表面或者与沿着空腔的开口边缘的向量在相同的方向上。

中央部可以处于空腔中，例如通过与空腔的开口相交。就与开口相交来说保持丝弹簧中间部分的凹部从开口的两个相对侧延伸进入开口。换句话说，凹部形成在端面中，并且在端面的边缘部分与开口之间，以及在开口与另一端面之间延伸。

中间部分可以优选以这样的方式被保持在凹部中，这种方式通过丝弹簧的弹性变形提供了足够的弹力作用，以允许导管穿过弹簧直到它到达空腔中的位置，在该位置弹簧急速回到导管的凹部中。通过提供具有宽度的凹部这将变得容易，该宽度在从边缘部分朝向开口的方向上是增加的。

在一个实施例中，磁轭是U形的，具有与底部平行的顶部，顶部和底部横向于中心部。磁轭可优选地定尺寸使螺线管精确安装在顶部和底部之间，下端面和上端面都面向磁轭的内表面。在这个实施例中，在螺线管被布置到顶部与底部之间前，丝弹簧的中间部分可以布置在上端面的凹部中。如果磁轭设置成使得螺线管安装在顶部与底部之间，间隙小于丝弹簧的厚度，那么磁轭的顶部阻止丝弹簧从凹部的位置中脱离，磁轭因此将丝弹簧固定在螺线管中的凹部内。

磁轭的U形可特别地阻止螺线管相对于磁轭在横向于螺线管上端面和下端面的方向上的移动。为了阻止磁轭相对于螺线管在其他方向上的移动，丝弹簧的凸缘部可包括锁定部，所述锁定部在弹力的作用下能够接合到磁轭的锁定结构中。为了提供将丝弹簧的锁定部偏压进入磁轭的锁定结构中的弹力，凸缘部可以进一步包括具有弹簧功能的挠曲部。挠曲部可以被定位在锁定部与中间部分之间。挠曲部可以是充分弹性变形的，以使锁定部能够在与磁轭锁定结构接合的位置和与磁轭锁定结构脱离的位置之间移动。

凸缘部可以形成丝弹簧的第一和第二相对端部，它们位于中间部分的相对侧上，并且至少一部分，也就是至少是凸缘部的挠曲部，横向于中间部分延伸。锁定部可终止在弹簧轴向两端，并且它们可横向于挠曲部延伸，例如使得丝弹簧的自由端朝着彼此。在一个实施例中，丝弹簧是环形的从而没有自由端。在这个实施例中，丝弹簧仅包括一个锁定部，在它的相反侧上有挠曲部。

在一个实施例中，挠曲部横向于中间部分延伸，并且锁定部平行于中间部分延伸。

丝弹簧可以大体上在平面中延伸，也就是，可以由两条相交的直线限定的基本的二维对象，在下面称为固定平面。固定平面可以平行于螺线管与磁轭之间的分界面。然而，丝弹簧的锁定部可以在远离固定平面的向上方向上延伸以形成至少一个向上部，该向上部能够进入磁轭内表面中的凹部内。向上部可以优选位于丝弹簧轴向相对的自由端与挠曲部之间。

可以期望锁定部相对深地接合入磁轭内，因此锁定部必须在横向于固定平面的方向上被移动相对大的距离。为了脱离磁轭，因此需要在远离磁轭的方向上移动锁定部相应大的距离，例如在制成丝弹簧的丝的直径的1-10倍的范围内。

为了能够相对广的移动锁定部，挠曲部可以比锁定部长。作为一个例子，构成挠曲部的丝部分的长度可以是构成锁定部的丝部分的长度的2-15倍，比如4-12倍。

在第二方面，本发明提供了用于将导管和磁轭固定至螺线管的丝弹簧，丝弹簧由弹性可变形的丝通过弯曲制成，以便形成中央部，中央部每一侧上的中间部分，以及两个由丝轴向相对端部形成的凸缘部，其中每个凸缘部的至少一部分横向于中间部分延伸。

所述弹簧可以包括关于发明的第一方面所提及的任何特征。作为一个例子，每个凸缘部可以包括至少一个锁定部以及至少一个挠曲部，锁定部使丝弹簧轴向终结并且横向于挠曲部延伸。丝弹簧的自由端朝着彼此，挠曲部可横向于中间部分延伸，并且锁定部可平行于中间部分延伸。此外，挠曲部可比锁定部长，并且如果丝弹簧是环状的，也就是没有自由端，那么可只形成位于两个挠曲部之间的一个锁定部。

在第三方面，本发明提供了具有所描述种类的致动器的阀。

在第四方面，本发明提供了通过使用前面提及的种类的弹簧将磁轭可拆卸地固定至螺线管的方法。

附图说明

现在将参考附图来进一步详细描述本发明的优选实施例，其中：

图1和2显示了附接到阀上的致动器，

图3显示了没有磁轭的螺线管，

图4显示了没有螺线管的磁轭，

图5显示了没有磁轭以及没有固定装置的螺线管，

图6显示了固定装置，

图7和8显示了附接到阀上的致动器的可选择实施例，

图9-11显示了图7和8示出的致动器实施例中不带磁轭的螺线管，

图12显示了用于图7-11示出的致动器实施例的固定装置，

图13显示了用于图7-12示出的致动器实施例中不带螺线管的磁轭，

图14和15显示了图7-12示出的致动器实施例中固定装置与磁轭之间接合的详细情形，以及，

图16和17显示了与阀的导管中的凹槽接合的弹簧。

具体实施方式

图1-6涉及本发明的一个实施例而图7-14涉及本发明的另一个实施例。两个实施例不同之处在于固定装置与磁轭接合方式的细节。这个不同点将在下面作进一步详细描述。

下面总体上参考图1-6，致动器1包括具有圆柱形空腔3的螺线管2，该圆柱形空腔3在下端面9的下开口与上端面6的上开口之间延伸。导管4通过下开口(在图16和17中可见)被插入到空腔中，并且稍微伸出上端面6中的上开口5，参考图3。致动器包括呈丝弹簧形式的固定装置7。固定装置在图3和图6中最清楚，图3显示了附接在凹部8中的丝弹簧，凹部8位于螺线管2的上端面6中，而图6中的丝弹簧显示是孤立的。

螺线管通过接线端10被提供电力，并且磁轭11包括向上的凸起12，该凸起阻止磁轭相对于阀13在错误的方向上的附接。

导管4属于阀13并且包括凹口(在图16和17中可见)。当导管4被插入空腔3中时，导管接合于固定装置7，该固定装置在弹力作用下允许在凹部中变形。为了这个目的，凹部8包括了变宽的中间部分14(在图5中最清楚)，该变宽的中间部分给固定装置7的中央部的变形提供了空间。凹部8的深度的尺寸等于固定装置7的厚度，使得上端面6基本是平的。

如图4所示，磁轭11是U形的并且包括顶部15和底部16，螺线管精确地安装在它们之间，并且使得磁轭11与螺线管2之间的间隙小于固定装置7的厚度。磁轭11具有内表面17，当螺线管2被插入到顶部15和底部16之间时，下端面和上端面6都面向内表面17，并且内表面17与下端面和上端面6之间的间隙小于固定装置7的厚度，使得固定装置7不能够从凹部8脱离。顶部15和底部16都包括了通孔18，19，阀的导管可以穿过通孔18，19而被容纳。磁轭11包括由两个切口20，21构成的锁定结构，通过与它们接合，固定装置可以相对于螺线管2锁定磁轭11。

图5显示了不带磁轭以及固定装置的螺线管2，因此变宽的中间部分14变得更加清楚可见。

图6显示了丝弹簧形式的固定装置7由单根钢丝制成，该钢丝被弯成所示的形状。丝弹簧包括中央部22。中央部22用黑色显示，但是实际上，它仅仅是丝的非特别部分，当丝插入到凹部8中时，它是在丝弹簧被布置在凹部8中时延伸进入空腔3中的那部分丝。丝弹簧包括中间部分，该中间部分在中央部的两侧形成第一和第二中间部分23，24。第一和第二中间部分23，24是在凹部8中丝弹簧被保持就位的部分。丝弹簧进一步包括形成第一和第二相对凸缘端部的凸缘部。第一和第二凸缘端部被限定成在丝弹簧的弯曲区域25，26与丝弹簧的自由端27，28之间延伸的丝部分。凸缘部因此包围了中间部分23，24和中央部22。每个凸缘端部包括锁定部29，30以及挠曲部31，32。挠曲部31，32横向于中间部分23，24延伸(在所示的实施例中，挠曲部31，32垂直于中间部分23，24以及中央部22延伸)，并且锁定部从弯曲区域33，34延伸，并且轴向地终止该弹簧(在所示的实施例中，挠曲部31，32垂直于锁定部29，30延伸)。清楚看到的是，挠曲部比锁定部长，以便当附接磁轭11时能够有好的挠性，从而利于相对深地将锁定部接合到磁轭11的凹部或切口中。

中间部分23，24是弹性可变形的，以便使得中央部22在空腔3中能够移动。这使得在导管插入空腔3中时，中央部22在弹力作用下能够从中间部分23，24被转移。

图7-15显示了致动器的可选实施例。图7-15中的致动器与已经描述过的致动器的不同仅仅在于固定装置7与磁轭11的相互作用的方式。相同的附图标记因此被应用于所有相同的技术特征，从而可以参考已经对图1-6所做的描述。

依照前面描述过的实施例，固定装置7的可选实施例是弹簧丝，例如，由单根丝通过弯曲制成。在可选的实施例中，丝的自由端27，28朝着彼此。丝被弯曲以形成朝向上方向延伸的向上部35，该向上的方向由从丝弹簧的其它部分所处的平面开始的箭头36来表示，参见图13。向上部构成了锁定部从而在磁轭中给丝弹簧提供了固定，而无需暴露出丝的可能尖锐的自由端。丝弹簧的自由端27，28被保持在磁轭11与螺线管2之间。

向上部35被容纳在磁轭11中的切口37，38内。挠曲部31，32具有柔性以便将向上部35移进移出切口37，38，参考图7，8和12。平行部39，40容纳在磁轭11中的凹部内，从而进一步有利于磁轭11固定到螺线管2上。

图16显示了阀13，该阀具有螺线管2，磁轭11，以及导管4。在半圆41中，磁轭11的一部分以及螺线管2的一部分以截面视图显出。截面视图显示了凹口42，丝弹簧的中央部接合在其中。图17显示了该区域的放大视图，其中丝弹簧7接合在凹口42中。在这个实施例中，凹口由周向延伸的凹槽构成。

Claims (32)

1.一种用来移动位于阀(13)的导管(4)中的关闭件的电磁致动器(1)，该致动器(1)包括：具有圆柱形空腔(3)的螺线管(2)，该圆柱形空腔(3)在下端面(9)中的下开口与上端面(6)中的上开口(5)之间延伸；附接在上端面(6)中凹部(8)内的固定装置(7)，所述固定装置(7)在弹力下能够接合在位于空腔(3)内的导管的凹口(42)中；具有面向下端面和上端面(5，6)的内表面的磁轭(11)，其中，固定装置(7)包括能够接合在磁轭(11)内的部分(27，30)，以将磁轭(11)固定到螺线管(2)。

2.根据权利要求1所述的致动器，其中，磁轭(11)包括顶部和底部(15，16)，螺线管安装在它们之间。

3.根据权利要求2所述的致动器，其中，通过磁轭的内表面(17)，固定装置(7)被固定在上端面6中的凹部(8)内。

4.根据前面权利要求任一项所述的致动器，其中，固定装置(7)是丝弹簧(7)。

5.根据权利要求4所述的致动器，其中，丝弹簧(7)包括中央部(22)，中间部分(23，24)，以及凸缘部(29，30，31，32，33，34，35，39，40)，丝弹簧(7)是弹性可变形的以便有利于中央部(22)在空腔(3)内移动，中间部分被容纳在上端面(6)中的凹部(8)内，并且凸缘部(29，30，31，32，33，34，35，39，40)能从它的至少一部分被接合在磁轭(11)的锁定结构(20，21)中的位置朝向它脱离锁定结构(20，21，37，38)的位置弹性变形。

6.根据权利要求5所述的致动器，其中，凸缘部(29，30，31，32)形成丝弹簧(7)的第一和第二相对的端部，该第一和第二端部位于中间部分(23，24)的相对侧上。

7.根据权利要求5-6中任一项所述的致动器，其中，凸缘部(29，30，31，32，33，34，35，39，40)的至少一部分(31，32)横向于中间部分(23，24)延伸。

8.根据权利要求6-7中任一项所述的致动器，其中，每个端部包括锁定部(29，30，35，39，40)以及挠曲部(31，32)，锁定部(29，30)与磁轭(11)的锁定结构(20，21，37，38)接合，并横向于挠曲部(31、32)延伸。

9.根据权利要求8所述的致动器，其中，丝弹簧(7)的自由端(27，28)朝着彼此。

10.根据权利要求8-9中任一项所述的致动器，其中，挠曲部(31，32)横向于中间部分(23，24)延伸，并且锁定部(29，30)的至少部分平行于中间部分(23，24)延伸。

11.根据权利要求8-10中任一项所述的致动器，其中，挠曲部(31，32)比锁定部(29，30)长。

12.根据权利要求8-11中任一项所述的致动器，其中，挠曲部是弹性可变形的以在平行于空腔的中心轴线的方向上移动凸缘部。

13.根据权利要求5-12中任一项所述的致动器，其中，中间部分(23，24)包括在中央部(22)相对侧上的第一和第二中间部分(23，24)。

14.根据权利要求13所述的致动器，其中，第一和第二中间部分(23，24)彼此平行或者它们彼此对准。

15.根据前面权利要求任一项所述的致动器，其中，凹部(8)切向于上开口(5)延伸。

16.根据权利要求5-15中任一项所述的致动器，其中，凹部(8)包括变宽的中间部分(14)，以有利于中央部(22)的移动。

17.根据前面权利要求任一项所述的致动器，其中，凹部(8)具有的深度至少是固定装置(7)的厚度尺寸，并且内表面(17)邻接上端面(6)。

18.根据前面权利要求任一项所述的致动器，其中，内表面(17)邻接下端面(9)。

19.根据权利要求5-18中任一项所述的致动器，其中，锁定结构(20，21)包括至少一个位于磁轭(11)边缘内的凹口。

20.根据权利要求19所述的致动器，其中，凹口具有的深度至少为丝弹簧的厚度尺寸，以便能够将丝弹簧的锁定部埋入凹口中。

21.根据前面权利要求任一项所述的致动器，其中，固定装置(7)由单根丝通过弯曲而形成。

22.根据前面权利要求任一项所述的致动器，其中，固定装置(7)大体上在平的固定平面中延伸，该固定平面平行于在螺线管(2)与磁轭(11)之间的分界面。

23.根据权利要求22所述的致动器，其中，固定装置(7)形成了向上部(35)，所述向上部(35)从固定平面沿向上方向延伸进入磁轭(11)中的凹部(37，38)内。

24.根据权利要求23所述的致动器，其中，向上部(35)由构成固定装置(7)的丝的向上弯曲的部分形成。

25.一种用于将导管(4)和磁轭(11)固定至螺线管(2)的丝弹簧，丝弹簧(7)由弹性可变形的丝通过弯曲制成，以形成中央部(22)，在中央部(22)每侧上的中间部分(23，24)和由丝的轴向相对的端部形成的两个凸缘部(29，30，31，32，33，34，35，39，40)，其中，每个凸缘部(7)的至少一部分横向于中间部分(7)延伸。

26.根据权利要求25所述的弹簧，其中，每个凸缘部包括锁定部(29，30，35)以及挠曲部(31，32)，锁定部(29，30，35)适合于与磁轭(11)的锁定结构(20，21，37，38)相接合，并且挠曲部(31，32)有利于锁定结构的移动。

27.根据权利要求26所述的弹簧，其中，丝弹簧的自由端(27，28)朝着彼此。

28.根据权利要求27所述的弹簧，其中，挠曲部(31，32)横向于中间部分(23，24)延伸，并且锁定部(29，30)平行于中间部分(23，24)延伸。

29.根据权利要求26-28中任一项所述的弹簧，其中，挠曲部(31，32)比锁定部(29，30)长。

30.根据权利要求25-29中任一项所述的弹簧，其中，中间部分(23，24)彼此平行或者它们彼此对准。

31.一种阀(13)，包括权利要求1-24任一项所述的致动器。

32.一种通过使用单个丝弹簧将阀的导管和磁轭固定至螺线管的方法，该方法包括：提供权利要求25-30任一项所述的丝；提供具有锁定结构的磁轭；提供具有导管的阀，该导管具有凹部用于容纳丝弹簧的中央部；以及通过锁定部接合在磁轭的锁定结构中而将弹簧的锁定部附接至磁轭。

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