CN101846192B - 电磁进水阀 - Google Patents

Abstract

能解决进水压力过小而不能正常工作问题的一种电磁进水阀，包括阀体及其内的阀座，阀体上设置有导管，导管内设有活塞，活塞头部连接有活塞帽，所述活塞与阀座对应的一端具有凸起部，所述活塞帽安置于该凸起部，隔膜板上具有连接结构，该连接结构具有活塞凸起部的移动空间和顶部扣缘，活塞凸起部位于所述移动空间内，活塞凸起部的轴向长度小于所述移动空间的轴向长度，使活塞凸起部在所述移动空间内向脱离阀座方向移动一行程后钩合所述连接结构的顶部扣缘，活塞凸起部继续移动带动隔膜板和隔膜一起向离开阀座方向移动。本发明适合作洗衣机等家用电器的进水阀。

Description

电磁进水阀

技术领域

本发明涉及电磁阀，特别是装配于家用电器的电磁进水阀。

背景技术

以往，引导式电磁给水阀的构造是，在由流入口、供水室、阀座、流出室和流出口组成的阀体内，设置有关闭阀座的隔膜和隔膜板(隔膜依附于隔膜板，二者一并作为关闭阀座的阀瓣)，还设有导管，导管内设有导磁性材料制成的活塞，活塞前端连有活塞帽，活塞后端顶设有弹簧，导管外围设有电磁线圈，隔膜板中心凸起部开设有与活塞帽对应的引导孔，电磁线圈通电与断电，引起导管内与活塞帽相连的活塞的吸引与复位，使所述引导孔开启与闭合；所述导管内端压嵌于所述隔膜周缘的密封部，并通过螺钉将平板支架固定在所述阀体上使所述导管固定。类似结构的电磁给水阀，有如：日本特公昭54-43209号公报、日本特开昭60-132186号公报和日本特开平1-210677号公报报道。

在上述公报中公开的电磁给水阀，阀体的阀座下面直接连接流出室，流体由流出室至流出口排出。

这种引导式电磁给水阀的进水(流路开通)动作如下(如图1)：电磁线圈不通电时活塞帽密封隔膜板的中心引导孔a，供水室b内的水通过旁孔c流入背压室d，供水室b与背压室d的压力相等，但是由于出水室e对大气开放，隔膜受到的来自背压室d的压力大于来自供水室b的压力，一般这个压力差＝供水压力×面积差S₁(S₁即出水室流道横截面积)，使得隔膜受压而座落于阀座f上。电磁线圈通电时，吸引设在导管内的活塞，带动活塞帽脱离隔膜板的中心引导孔a，背压室d内的水通过中心引导孔a流向流出室e，中心引导孔a的面积大于旁孔c的面积，使得背压室d的压力释放速度大于经旁孔c输入的压力补给速度，使得背压室内d的压力下降，当背压室d内压力下降使此压力小于供水室b水压向隔膜施加压力时，隔膜和隔膜板从阀座f上脱离，流体的大部分通过流入口、阀座A、流出口的主要流通通道直接流出。假设供水室向隔膜施加压力的有效面积为S₂。

这种引导式电磁给水阀的止水(流路关闭)动作如下：电磁线圈断电，通过设在导管内弹簧的弹力，使活塞带动活塞帽回位，堵住隔膜板的中心引导孔a，从隔膜板的旁孔c流入背压室d的流体无法从引导孔a流出，背压室d内的压力上升，当背压室d内的水施加给隔膜的作用力大于进水室b内的水施加给隔膜的作用力时，从阀座f脱离的隔膜和隔膜板被压回阀座f，水被止住。

高水压时依靠面积S₁所产生的压力差可以确保隔膜和阀座之间保持密封，假设水压力为P＝0.1Mpa时隔膜受到的来自水的密封力计算如下：

假设出水室e直径为9毫米，则横截面积S₁为0.64cm²，

F＝P×S₁＝0.1×0.64×10000＝640g

但是水压很低甚至于达到零水压时，面积差所产生的压力差很小，比如0.001Mpa(10cm水头高)时的压力则为6.4g；

如此小的密封力不能保证隔膜和阀座间的密封，所以一般给隔膜一定的初期变形量，依靠隔膜橡胶的复原力增加隔膜与阀座的密封性能。比如初期变形力设置在150g，这样就可以解决低水压情况下的密封问题。

但是，这种引导式电磁给水阀在低水压下打开阀门方面却存在问题，铁芯受电磁吸引，隔膜板中心引导孔打开，背压室的压力释放时，供水室和背压室的压力差(水压×S₂)必须大于隔膜的前述密封初始力才能迫使隔膜离开阀座而打开阀门，打开隔膜所需要的压力计算如下：

P＝F/S₂

S₂假设为1.5cm²，

P＝(150/1.5)÷10000＝0.01Mpa

大约相当于100cm水头高

低压范围内电磁阀通电状态下隔膜受力与水压关系见图2

水压即使达到上述压力平衡点，在一定的低压范围内(一般0.01Mpa～0.03Mpa)隔膜还不能完全打开，阀座上只能产生细小的缝隙，甚至于根本不能打开阀门，水只能微量地从中心引导孔流出，流量很小，流量特性数据(见图3)，这样的性能不能满足在水压偏低地区(比如部分偏远农村)的使用要求。

发明内容

本发明要解决已有技术中的电磁给水阀在低水压范围内(0.01Mpa～0.03Mpa)流量偏小以甚至于不能出水的问题，为此而提供本发明的一种电磁进水阀。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是包括阀体，阀体设有供水室和出水室，所述的供水室和出水室之间具有阀座，阀座配合有隔膜，隔膜中心具有穿孔穿嵌于隔膜板的配合槽上，阀体上设置有导管，导管径向外扩的下端扣压于隔膜周缘的密封部，而形成背压室，隔膜板中心部开通有一引导孔，周边开通有侧流通道，供水室通过侧流通道与背压室连通，导管外围设有电磁线圈，电磁线圈外部由支架构成磁路，导管内设有活塞，活塞头部连接有活塞帽，活塞后端顶有弹簧，电磁线圈断电消磁状态下弹簧的反弹作用下活塞帽座落于引导孔上，活塞帽与隔膜板引导孔构成引导阀以控制背压室和出水室的开闭，阀座与隔膜构成主阀以控制供水室和出水室的开闭，其特征是所述的活塞具有凸起部，隔膜板上具有连接结构，该连接结构具有开口部和活塞凸起部的移动空间，该移动空间的长度比活塞凸起部的长度略长，活塞凸起部通过开口部嵌合于该移动空间内，活塞凸起部向脱离阀座方向移动一定行程后勾合开口部，带动隔膜板和隔膜一起向离开阀座方向移动。

所述隔膜板由隔板A和隔板B组合而成，隔板B上的入水口，隔板A和隔板B嵌合而形成的压损腔，隔板A上的背压室流入口构成所述侧流通道。

所述隔膜板的外周边凸起为一个或数个，该凸起上具有嵌合槽，所述的隔膜的外周边也具有相应的孔，所述的嵌合槽嵌入在该孔内。

所述活塞头部于活塞径向剖面为矩形或“凹”形；所述活塞帽的径向剖面为“凹”形或矩形。

该电磁给水阀安装在家用电器比如电动洗衣机上，需要进水时，电控系统给电磁线圈通电，供水水压处于比较高的区域(比如0.1Mpa～1.0Mpa)时，由于活塞凸起部的长度小于连接结构的活塞凸起部的移动空间，活塞受电磁吸引，置于活塞凸起部的活塞帽离开引导孔一距离范围内，活塞凸起部不会受到隔膜板连接结构顶部扣缘的阻挡，活塞凸起部连同活塞帽可以在该距离范围内自由移动(见图5)。一般情况下，活塞连同活塞凸起部、活塞帽移动0.5mm左右时，引导孔打开，背压室内的水通过引导孔流向出水室，由于引导孔的孔径大于侧流通道的孔径，使得背压室出水所致的压力释放速度大于经侧流通道输入进水所致的压力补给速度，背压室内的压力下降，供水室和背压室的压力差足够大时(按照前述计算可以达到640g)，推动隔膜和隔膜板离开阀座，主阀打开，供水室的水直接通过阀座流向出水室。由于主水阀管路口径比较大，可以达到20L/分以上。

当水压低于规定的要求，比如降低到0.01Mpa以下，甚至于只有0.001Mpa时，电磁线圈通电后活塞被电磁吸引向脱离阀座方向移动，活塞凸起部和活塞帽便向离开引导孔方向移动，使引导孔开启，背压室排水，在活塞凸起部与隔膜板连接结构顶部扣缘相接触之前，尽管引导孔已开启，但由于供水压力小，背压室和供水室的压力差就很小，如此小的压力差不足以克服隔膜的初始密封力使隔膜和隔膜板充分抬起，主阀不能被开启，水只能从引导孔微量地流出。而此时，也正由于供水压力小，使隔膜不具有足够的压力压置封合于阀座，电磁线圈通电产生的磁力对活塞的吸引力足以克服此压力，当活塞凸起部与隔膜板连接结构顶部扣缘接触后，活塞会继续向脱离阀座方向移动，活塞凸起部钩合隔膜板顶部扣缘拉动隔膜板连同隔膜向脱离阀座的方向移动，主阀开启，使供水室的水直接通过阀座进入出水室(见图6b)。设置合适的电磁线圈，其产生的吸引力就足以克服所述低水压时隔膜受到的封合于阀座的压力，比如本发明的电磁线圈吸引力设计在150g左右时的隔膜受力关系(见图7)。

家用电器进水完成需要停止进水时，控制电路给电磁线圈断电，消除对导管内活塞的吸引力，活塞在弹簧作用下向接近阀座的方向移动，直至活塞帽靠合而封闭隔膜板的引导孔，背压室向出水室排水的通路被关闭，并且供水室通过侧流通道向背压室进水，背压室压力提高，推动隔膜和隔膜板向阀座方向移动，直到隔膜与阀座接触而密封阀座，主阀关闭。

如此这样，本发明可以保证在零供水水压的情况下，就能够利用电磁线圈的吸引力克服主阀隔膜的初始密封力使阀打开外，在低水压区域，水的上浮力比隔膜的复原力大3倍(水压0.01Mpa～0.03Mpa)之前，电磁吸引力可以帮助使隔膜和阀座间的阀口打开得更大，达到低供水压力范围增大流量的效果(见图8)。

另外把隔膜板分成隔板A和隔板B两块，隔板B和隔板A之间加工成压损腔，通过压损腔限制供水室到背压室的流量，从而可以加大隔板B上流入口的面积。这样可以降低水里的有机物在侧流通道流入口上结膜堵塞侧流通道的概率(见图12a、图12b)。

另外在隔膜的外周边设置一个或者多个嵌合孔，在隔膜板上设置相应的凸起，该凸起嵌入到隔膜的嵌合孔内，可以加强隔膜与隔膜板的嵌合效果，以使活塞的移动行程完全地被转化成隔膜的行程(见图10)。

采用这种方式的电磁给水阀的压力适应范围从原来的0.02Mpa～1.0Mpa扩大到0Mpa～1.0Mpa，大大地扩大了其使用水压范围。同时本发明的电磁进水阀还改善了原来电磁给水阀阀在低供水压(0.03MPa以下)范围的流量。具体来说在0.2Mpa条件下，如果全自动洗衣机进水30L，需要进水时间大约为15分钟，采用本发明的电磁进水阀时，进水时间可以缩短6分钟左右。如果整个洗涤周期进两次水的话，可以节省12分钟(见图16)。

附图说明

图1是现有电磁给水阀剖结构示意图(隔膜有效面积S₂和密封面积S₁)；

图2是现有电磁给水阀隔膜受力与供水压力关系图；

图3是现有电磁给水阀的压力流量关系曲线图；

图4是本发明电磁进水阀结构示意图；

图5是本发明电磁进水阀包括隔膜板中心部位的局部放大图；

图6a是本发明电磁进水阀活塞帽离开引导孔阀座未开启状态图；

图6b是本发明电磁进水阀活塞帽离开引导孔阀座开启状态图；

图7是本发明电磁进水阀的隔膜受力与供水压力关系图；

图8是本发明电磁进水阀的压力流量关系曲线图；

图9是本发明电磁进水阀隔膜板采用双层结构时的放大图；

图10是本发明电磁进水阀隔膜板采用多个侧旁孔与隔膜固定的放大图；

图11a是本发明电磁进水阀隔膜板的爆炸视图；

图11b是本发明电磁进水阀隔膜板的剖面视图；

图12a是本发明电磁进水阀隔膜板的又一爆炸视图；

图12b是本发明电磁进水阀隔膜板的又一剖面视图；

图13a是本发明电磁进水阀隔膜的立体图；

图13b是本发明电磁进水阀隔膜的剖面视图；

图14a是本发明电磁进水阀活塞帽的剖面视图；

图14b是本发明电磁进水阀活塞帽的又一剖面视图；

图15a是本发明电磁进水阀活塞的剖面视图；

图15b是本发明电磁进水阀活塞的又一剖面视图；

图16是本发明电磁进水阀的进水节约时间曲线图；

图17a是本发明中的一种支架示意图；

图17b是本发明中的又一种支架示意图；

图18a是与图17a所示支架配合的导管示意图；

图18b是与图17b所示支架配合的导管示意图。

图中标记为：1阀体，101供水室，102出水室，103阀座，104背压室，2隔膜，201穿孔，202密封部，203孔，3隔膜板，301配合槽，302引导孔，303侧流通道，304连接结构，3041开口部，3042移动空间，3043顶部扣缘，31隔膜A，3101流入口，32隔膜B，3201入水口，33压损腔，34凸起，3401嵌合槽，4导管，401导管下端，5活塞，501凸起部，6弹簧，7电磁线圈，8活塞帽，9支架，901“コ”形支架，902套筒，903铁芯，904O型圈，a引导孔，b供水室，c旁孔，d背压室，e出水室，f阀座，S₁出水室流道横截面积，S₂供水室向隔膜施加压力的有效面积。

具体实施方式

实施例一

本实施例的电磁进水阀，见图4、图5、图6a、图6b，包括阀体1，阀体1设有供水室101和出水室102，所述的供水室101和出水室102之间具有阀座103，阀座103配合有隔膜2，隔膜2中心具有穿孔201穿嵌于隔膜板3的配合槽301上，阀体1上设置有导管4，导管4径向外扩的下端401扣压于隔膜2周缘的密封部202而形成背压室104，隔膜板3中心部开通有一引导孔302，周边开通有侧流通道303，供水室101通过侧流通道303与背压室104连通，导管4外围设有电磁线圈7，电磁线圈外部由支架9构成磁路，导管4内设有活塞5，活塞头部连接有活塞帽8，活塞后端顶有弹簧6，电磁线圈断电消磁状态下经弹簧作用活塞帽6座落于引导孔201上，活塞帽6与隔膜板引导孔302构成引导阀以控制水流从背压室104向出水室102流通与闭断，阀座103与隔膜2构成主阀以控制水流从供水室101向出水室102流通与闭断，所述活塞与阀座对应的一端具有凸起部501，所述活塞帽安置于该凸起部，隔膜板上具有连接结构304，该连接结构具活塞凸起部的移动空间3042，并具有顶部扣缘3043，该顶部扣缘上设有开口部3041，移动空间3042的轴长度比活塞凸起部501的轴向长度略长，活塞凸起部501通过开口部3041嵌合于该移动空间3042内，当活塞凸起部501向脱离阀座103方向移动一定行程后钩合于连接结构的顶部扣缘3043，活塞凸起部继续移动时带动隔膜板3和隔膜2一起向离开阀座103方向移动。

所述支架9，见图17a，由套筒902和“コ”形支架901构成，与之相应的导管4见图18a。

这种电磁进水阀的进水(流路开通)动作如下：当水压处于比较高的区域时，电磁线圈7通电，吸引设在导管4内的活塞5，活塞的凸起部501在隔膜板3的连接结构304的移动空间3042内移动，带动活塞帽8脱离隔膜板的引导孔302，(活塞移动0.5mm左右时)引导阀打开，背压室104内的水通过引导孔302流向出水室102，引导孔302的孔径大于侧流通道303的孔径，使得背压室104出水所致的压力释放速度大于经侧流通道303进水所致的压力补给速度，使得背压室104内的压力下降，供水室104与背压室104的压力差足够大时，隔膜2被抬起，主阀打开，供水室101的水直接通过阀座103流向出水室103。

当水压低于规定要求时，电磁线圈7通电后活塞5被电磁吸引向脱离阀座103方向移动，在凸起部501与隔膜板连接结构304的顶部扣缘3043相接触之前，虽然背压室104和出水室102相连通，但由于供水压力小，背压室104和供水室101的压力差很小，不足以克服隔膜2的初始密封力使隔膜2充分抬起，主阀不能被开启，水只能从引导孔302微量地流出。而此时，由于供水压力小，使隔膜2不具有足够的压力压置封合于阀座103，电磁线圈7通电产生的磁力对活塞5的吸引力足以克服此压力，当活塞移动，活塞的凸起部501在隔膜板3的连接结构304内移动直至钩合于连接结构的顶部扣缘3043时，活塞5会继续向脱离阀座103方向移动，拉动隔膜板3连同隔膜2向脱离阀座103的方向移动，主阀开启，使供水室101的水直接通过阀座103进入出水室102。

这种电磁进水阀的止水(流路关闭)动作如下：电磁阀线圈7断电，消除对活塞的吸引力，在弹簧6作用下，活塞凸起部连同活塞帽向接近阀座103的方向移动，当活塞帽8与隔膜板引导孔302接触，引导阀关闭后，背压室104向出水室102排水的通路被关闭，并且供水室101通过侧流通道303向背压室104进水，背压室压力提高，推动隔膜2和隔膜板3向阀座103方向移动，直到隔膜2封合于阀座103，主阀关闭。

本实施例的电磁进水阀可以在单连电磁阀使用，也可以在双连阀电磁阀或多连电磁阀的一侧或多侧使用。

实施例二

本实施例的电磁进水阀，见图9，本实施例区别于实施例一的在于：所述隔膜板3由隔板A31和隔板B32组合而成，隔板B32上的入水口3201，隔板A31和隔板B32嵌合而形成的压损腔33，隔板A31上的背压室流入口3101构成所述侧流通道303。

本实施例与实施例一相比，由于隔膜板的结构不同，导致其制造工艺有所不同，在具体实践中，用户可根据需要作出选择。

实施例三

本实施例的电磁进水阀，见图10，所述隔膜板3的外周边凸起34为一个或数个，该凸起上具有嵌合槽3401，所述的隔膜2的外周边也具有相应的孔203，所述的嵌合槽3401嵌入在该孔203内。其它构造同实施例一。

实施例四

本实施例的电磁进水阀，见图14a、图14b、图15a、图15b，所述活塞头部于活塞轴向剖面为矩形或“凹”形；所述活塞帽的轴向剖面为“凹”形或矩形。

实施例五

本实施例的电磁进水阀，见图17b、图18b，所述支架9由铁芯903、O型圈904和“コ”形支架901构成，使用该支架时，应使用顶部开口的图18b所示的导管。其它构造与例一的相同。

Claims (5)

1.一种电磁进水阀，包括阀体(1)，阀体(1)设有供水室(101)和出水室(102)，所述的供水室(101)和出水室(102)之间具有阀座(103)，阀座(103)配合有隔膜(2)，隔膜(2)中心具有穿孔(201)穿嵌于隔膜板(3)的配合槽(301)上，阀体(1)上设置有导管(4)，导管(4)径向外扩的下端(401)扣压于隔膜(2)周缘的密封部(202)而形成背压室(104)，隔膜板(3)中心部开通有一引导孔(302)，隔膜板周边开通有侧流通道(303)，供水室(101)通过侧流通道(303)与背压室(104)连通，导管(4)外围设有电磁线圈(7)，电磁线圈外部由支架(9)构成磁路，导管(4)内设有活塞(5)，活塞头部连接有活塞帽(8)，活塞后端顶有弹簧(6)使电磁线圈断电消磁状态下受该弹簧作用活塞帽复位座落于引导孔(302)上，活塞帽(8)与隔膜板的引导孔(302)构成引导阀以控制背压室(104)和出水室(102)的开闭，阀座(103)与隔膜(2)构成主阀以控制供水室(101)和出水室(102)的开闭，其特征是所述活塞与阀座对应的一端具有凸起部(501)，所述活塞帽安置于该凸起部，隔膜板上具有连接结构(304)，该连接结构具有活塞凸起部(501)的移动空间(3042)和顶部扣缘(3043)，活塞凸起部(501)位于所述移动空间(3042)内，活塞凸起部(501)的轴向长度小于所述移动空间(3042)的轴向长度，使活塞凸起部(501)在所述移动空间内向脱离阀座(103)方向移动一行程后钩合所述连接结构的顶部扣缘(3043)，活塞凸起部继续移动带动隔膜板(3)和隔膜(2)一起向离开阀座(103)方向移动。

2.如权利要求1所述的电磁进水阀，其特征是所述隔膜板(3)由隔板A(31)和隔板B(32)组合而成，隔板B(32)上的入水口(3201)，隔板A(31)和隔板B(32)嵌合而形成的压损腔(33)，隔板A(31)上的背压室 流入口(3101)构成所述侧流通道(303)。

3.如权利要求1所述的电磁进水阀，其特征是所述隔膜板(3)的外周边凸起(34)为一个或数个，该凸起上具有嵌合槽(3401)，所述的隔膜(2)的外周边也具有相应的孔(203)，所述的嵌合槽(3401)嵌入在该孔(203)内。

4.如权利要求1所述的电磁进水阀，其特征是所述活塞头部的轴向剖面为矩形或“凹”形；所述活塞帽的轴向剖面为“凹”形或矩形。

5.如权利要求1所述的电磁进水阀，其特征是所述支架(9)由套筒(902)和“コ”形支架(901)构成；或者是由铁芯(903)、O型圈(904)和“コ”形支架(901)构成。 

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