CN102588655B - 线圈固定设备和结合该线圈固定设备的导阀控制的水阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于将电磁线圈组件固定到阀上的附着机构和结合该附着机构的阀。这样的机构包括附着于阀体的焊接环，所述焊接环具有接合并保持电磁线圈组件的锁定凸片。可使用两个或更多个锁定凸片。锁定凸片接收部位包含在电磁线圈框架上，或者螺线管框架本身的端表面构造成收容锁定凸片。焊接环可在无数个取向上附着到阀体上。在两个实施例中，可通过摩擦焊接或超声焊接将焊接环附着到阀体上。

Description

线圈固定设备和结合该线圈固定设备的导阀控制的水阀

技术领域

本发明总的来说涉及电磁控制阀，更尤其是涉及用于在导阀控制的水阀上连接电磁线圈组件的设备。

背景技术

阀被使用在许多需要控制工艺流体的流量的应用中。这样的工艺流体可以包括诸如油、燃料、水等的液体或者诸如天然气、氧气等的气体。有些阀操作以计量通过的流体流量，并通过准确定位阀门元件来操作而控制允许通过阀的流体量。有些阀则以开关方式操作，其中，通过的流体流或者被接通或者被断开。这样的阀可以在诸如用户设备或商业设备例如洗衣机等中使用，借助阀，允许水流动一预定时间段，或者直到已经分配预定体积。这种阀的操作通常是由电子控制电路(例如基于微处理器的控制器)以及与之相联的驱动电路系统来进行控制的，以打开和/或关闭阀内部的阀门元件。

这种开关阀存在的问题是必须施力克服作用在阀门元件一侧上的工艺流体的静压力才能打开阀门元件。根据应用，该压力可能相当高，尤其是与阀门元件的相对一侧上的低压力相比的情况下，在许多设备应用中，该相对一侧的低压力为大气压力。除作用于阀门元件且倾向于使之关闭的流体静压力之外，许多这样的开关阀还包括设置成在阀门元件上施加力的弹簧。该弹簧的作用力允许阀在移除驱动信号时关闭，并在阀门元件上维持一偏压力，以使之保持关闭。

在这样的配置中，阀致动器必须克服该流体静压力和弹簧力这两个作用力，而流体静压力可能相当高，并且可能随着安装的不同而不同，流体静压力和弹簧力都起作用以保持阀关闭。但是，一旦克服了这两个作用力，继续打开阀至其全开位置所必需的力随着阀门元件表面上的压力的压差显著下降而大大减小。一旦该压力得到平衡，致动器必须克服的作用力就仅剩下了弹簧力。

许多电子控制开关阀包括电致动螺线管，该电致动螺线管直接作用于与阀门元件相连的柱塞以使阀门元件移动至其打开位置。不幸的是，由于关闭的阀存在的高压差以及弹簧力的缘故，致动器必须相对较大，这样才能在全部工作状况和安装下对阀进行可靠地操作。在许多工业例如家庭设备工业中，严格的政府要求和鉴定机构要求在电力使用上产生了大量保险费。由此，这些包括大小设计成可靠地打开阀门元件的螺线管的直接作用式电磁控制阀在获取机构证明方面给设备制造商带来了很大的缺点，例如″节能之星设备″等级设备。此外，设备工业竞争性高，这种大型电磁致动器的成本对其使用带来了很大的损害。

为克服这些问题，许多制造商已经转到导阀结构，这种导阀结构允许使用尺寸显著减小的电磁致动器对阀进行操作。具体地说，导阀控制的换向阀(pilot operated valve)利用了较小的螺线管来移动柱塞，以打开小的导阀，该导阀在阀门部分具有小的先导开口。当打开时，该导阀允许少量水流动而利用压差和表面面积的原理打开膜片。然后膜片打开控制工艺流体的主要流动的主阀门元件。换句话说，导阀控制的换向阀利用了工艺流体压力的能量来完成打开和关闭阀的大部分工作。

由于螺线管现在仅需要打开小的导阀，所以可大大减小螺线管的尺寸。这种小尺寸则导致低的能量使用以及低的成本，而低的能量使用以及低的成本则在许多工业例如家庭设备工业中都提供了很大的优势。因此，设备制造商，例如本申请的受让人，每年实际上提供上百万的导阀控制的水阀。

典型的小螺线管包括缠绕在线轴上的大约7055匝38AWG(美国线规)线规铜线的电磁线圈，其使用了大约28克铜。而后对线圈和线轴进行封装模制处理。螺线管还包括铁磁极框架，所述铁磁极框架在其磁路中具有气隙。铁磁极框架由一对托架构造而成。

虽然典型导阀控制的水阀与直接作用式电磁致动阀相比大大减小了电磁致动器尺寸，并因而大大降低了成本，但是，螺线管仍然依靠铜线绕组来产生操作导阀致动器所需的磁力。不幸的是，近年来，铜的成本已经增加了百分之三百以上。这种价格的显著提高已经大大提高了电磁致动器线圈的成本，而使得电磁线圈占据了阀整体上的很大一部分成本(大约50％)。不幸的是，在这样的竞争性工业中，仅仅几分的差异也可能使得主要销售成功或破坏主要销售。据预测显示：铜以及用于构造电磁致动器的其他原材料的成本会继续提高，因此本领域存在对新的电磁线圈结构的需要，这种新的电磁线圈结构能够通过减少用于形成电磁线圈的铜的量来降低材料成本。但是，与该铜减少努力相对的是这种阀每次致动时的可靠操作和延长使用寿命的需要。

这些矛盾的需求导致为导阀控制的水阀开发一种新的螺线管结构，其具有降低的材料成本，而且仍能提供可靠的致动和长的使用寿命。在2008年6月24日提交的、发明名称为″具有减少的铜和增加的热效率的用于导阀控制的水阀的螺线管″的共同未决申请No.12/178977中披露了这样的螺线管，其受让给本申请的受让人，其教导和披露内容全部在此结合作为参考。这种螺线管包括磁极框架，所述磁极框架位于40AWG铜线的线圈周围，高宽比大体上小于1。

虽然这种螺线管与在先的电磁控制的导阀相比提供了显著的优点，但是，线圈组件的这种短粗的构造在将线圈组件固定到水阀本身上时引入了困难。由于整体构造上的高度限制，在先的集成于螺线管导管中的城堡-顶式构造已经证明是不可行的。因此，需要一能够将螺线管的线圈组件固定到导阀控制的水阀上的附着机构。

本发明的实施例提供了这样的线圈固定设备和将线圈安装到水阀上的方法。从这里所提供的本发明说明内容，本发明的这些及其他优点以及另外的发明特征将变得显而易见。

发明内容

鉴于以上所述，本发明的实施例提供了新的、改进的电磁线圈固定机构，其克服了本领域存在的一个或更多个问题。更具体地说，本发明的实施例提供了新的、改进的电磁线圈固定机构，其利用附着于阀体的线圈固定焊接环来将电磁线圈固定到阀体上。更具体地说，本发明的实施例提供了新的、改进的导阀控制换向阀，其利用了这样的电磁线圈固定机构。

在一个实施例中，线圈固定焊接环被摩擦焊接到阀体上。在另一个实施例中，线圈固定焊接环被超声焊接在阀体上。不管附着方法如何，焊接环都可以根据特定安装的需要在阀体上定向成无数个取向。

焊接环的实施例包括接合电磁线圈框架的锁定凸片。通过利用锁定凸片，允许电磁线圈组件在组装阀的过程中滑动以与所述锁定凸片接合。在一个实施例中，焊接环包括两个锁定凸片，而其他实施例包括超过两个的锁定凸片。锁定凸片在电磁线圈组件上的接合可通过限定在线圈框架本身中的锁定凸片接收部位或者通过线圈框架本身的端表面的构造来收容。

结合附带的视图，从下面详述的说明书中，本发明的其他方面、目标和优点将变得更加明显。

附图说明

这些附带的视图结合在说明书中并形成说明书的一部分，示出了本发明的几个方面，并与说明书一起，用以解释本发明的原理。在附图中：

图1是依照本发明教导构造的导阀控制的混合阀的一个实施例的等轴图示；

图2是本发明带有两个锁定凸片的线圈固定焊接环的一个实施例的等轴图示；

图3是依照本发明教导构造的导阀控制的水阀的一个实施例的等轴图示；和

图4是本发明带有三个锁定凸片的线圈固定焊接环的一个实施例的等轴图示；

图5是依照本发明教导构造的导阀控制的混合阀的一个实施例的等轴图示；

图6是本发明带有四个锁定凸片的线圈固定焊接环的一个实施例的等轴图示。

虽然是结合某些优选实施例对本发明进行描述，但是，这不意味着本发明局限于这些实施例。相反，本发明的意图是涵盖包括在由附带的权利要求书所限定的本发明精神和范围之内的所有替换、改进和等同物。

具体实施方式

现在转到附图，尤其是图1，其中示出了依照本发明教导构造的导阀控制的水阀100的一个实施例。但是，应当指出，虽然下面的说明书会在特定的操作环境即用于家庭设备的导阀控制的水阀论述本发明的各种实施例，但是，本发明教导的应用可以在其他环境获得利用，在此的专有权根据这里附带的权利要求予以保留。换句话说，下面的示例性实施例应当被看作是举例性的，而不是限制性的。

图1所示的导阀控制的水阀100包括阀体102、导管组件104、线圈固定焊接环106和可移除的电磁线圈组件108。阀体102可以采用本领域已知的各种形式和构造，在此不再详细进行描述。例如，这样的阀门构造可以采用在洗衣机、洗碗机、花洒、空调系统及其他家庭应用或商业应用中使用的V2系列导阀控制的电磁阀，可从本申请受让人处获取。参照上面确定和结合的共同未决申请，已经完整描述了电磁线圈组件108及其操作，因此这里不再详细重复。

简要来说，电磁线圈组件108包括缠绕在线轴上的电磁线圈110。线圈110然后在封装中模制处理，根据导阀控制的电磁阀待安装的操作环境，封装可以是塑料、树脂或其他适当的封装材料。电磁线圈组件108还包括铁磁极框架，在一个实施例中，所述铁磁极框架由一对相同的L型托架112构造而成。虽然这样的相同性提供了显著的制造和部件库存优点，但是，其他实施例不需要L型托架112一定相同。

在图1所示的利用了相同L型托架112的实施例中，各L型托架112包括一对锁定凸片接收部位114。这些锁定凸片接收部位114设置成接收焊接环106的成对的锁定凸片116(参见图2)，以将电磁线圈组件108固定或卡紧到阀体102上。通过在相同L型托架112上使用两个锁定凸片接收部位114，还允许在倒置取向安装电磁线圈组件108。在没有使用相同L型托架的实施例中，在每个托架上只需要单个锁定凸片接收部位就可以接收其相应的锁定凸片116。

参照图2，焊接环106包括焊接裙部118，所述焊接裙部118通过各种方法连接到阀体102上，包括摩擦焊接、超声焊接等等。有利的是，相对于用于安装电磁线圈组件108的阀体102，焊接环106可以在阀体102上定向在无数个取向上。这是由于焊接裙部118的圆形构造的缘故。这种焊接附着可通过精度高的伺服摩擦焊接机或超声波焊接机实现。锁定凸片116优选等角位移地围绕焊接环106的周边定位。在图2中，锁定凸片116位于焊接环106主体的相对两侧上，并在同一取向上即图2所示的向上方向上延伸以接合电磁线圈组件108(参见图1)。

一旦将焊接环106在所期望的取向上固定到阀体102上，就通过将电磁线圈组件108压入导管104的合适位置上直到锁定凸片116完全接合在锁定凸片接收部位114中而附着电磁线圈组件108。这消除了使用单独零件附着电磁线圈组件108的必要，允许在制造时移除电磁线圈组件108，以便必要时返工操作。这种方法也提供了正确的线圈保持，保持力比现有工艺高。

图3示出了利用焊接环106′的三个锁定凸片116′的导阀控制的水阀100′的替换实施例，图4示出了其细节。从这些图示可以看到，L型托架112′没有包括锁定凸片接收部位。而是各锁定凸片116′接合形成电磁线圈组件108′的底部的L型托架112′的端表面的边缘。

图5示出了利用焊接环106″的四个锁定凸片116″的导阀控制的水阀100″的替换实施例，图6示出了其细节。从这些图示可以看到，L型托架112″没有包括锁定凸片接收部位。而是各锁定凸片116″接合形成电磁线圈组件108″的底部的L型托架112″的端表面的边缘。

在此所引用的公开、专利申请和专利全部在此引入作为参考，以致就像每一个文献逐一地和具体地显示以引入作为参考以及在此整体阐述一样。

在描述本发明的内容中(特别是在下面权利要求书的内容中)使用的术语″一″和″该″以及类似词语应当解释为涵盖单数和复数两者，除非在此另有陈述或者根据上下文明确相反。术语″包括″、″具有″、″包含″和″含有″应当理解为开放式的术语(即，意思是″包括、但不限于″)，除非另作说明。在此引述的数值范围仅仅旨在以简化的形式用于逐一表示落入该范围之内的各个单独的值，除非在此另有陈述，各个单独的值引入说明书中，就好像在此逐一引述一样。在此所述的所有方法可以以任何合适的顺序执行，除非在此另有陈述或者根据上下文明确相反。在此使用和提供的任何例子和所有例子或者示例性语言(例如，″诸如″)仅旨在更好地显示本发明，不作为对本发明范围的限制，除非另有声明。说明书中任何语言都不应当解释为实践本发明所必须的任一未提出保护的元件。

在此描述了本发明的优选实施例，包括发明人所知的用于执行本发明的最佳方式。通过阅读上面的说明书，那些优选实施例的变形对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。发明人希望有经验的技术人员酌情采用这样的变形，而且发明人希望本发明以与在此所具体描述的方式被实践。因此，根据适用的法律所容许的，本发明包括在此附带的权利要求书中引述的主题的全部改变和等同物。此外，上述元件在所有可能变形中的任意组合都由本发明涵盖，除非在此另有陈述或者根据上下文明确相反。

Claims (20)

1.一种用以将电磁线圈组件附着到阀体上的线圈固定焊接环，包括：

主体，该主体限定多个锁定凸片，所述锁定凸片构造成用于锁定接合电磁线圈组件；

从所述主体延伸的焊接裙部，所述焊接裙部构造成用于附着到阀体。

2.如权利要求1所述的线圈固定焊接环，其中，所述多个锁定凸片包括两个锁定凸片。

3.如权利要求2所述的线圈固定焊接环，其中，所述两个锁定凸片位于主体的相对两侧上，并在同一取向上延伸以接合所述电磁线圈组件。

4.如权利要求1所述的线圈固定焊接环，其中，所述多个锁定凸片包括三个锁定凸片。

5.如权利要求4所述的线圈固定焊接环，其中，所述三个锁定凸片彼此等间隔地围绕所述主体的周边布置，并在同一取向上延伸以接合所述电磁线圈组件。

6.如权利要求1所述的线圈固定焊接环，其中，所述多个锁定凸片包括四个锁定凸片。

7.如权利要求6所述的线圈固定焊接环，其中，所述四个锁定凸片彼此等间隔地围绕所述主体的周边布置，并在同一取向上延伸以接合所述电磁线圈组件。

8.如权利要求1所述的线圈固定焊接环，其中，所述焊接裙部构造成允许所述线圈固定焊接环以无数个取向设置在阀体上。

9.如权利要求8所述的线圈固定焊接环，其中，所述焊接裙部是圆形的。

10.如权利要求1所述的线圈固定焊接环，其中，所述主体是圆形的。

11.如权利要求10所述的线圈固定焊接环，其中，所述多个锁定凸片等角位移地围绕所述主体布置。

12.一种导阀控制的换向阀，该换向阀包括：

阀体；

电磁线圈组件；和

线圈固定焊接环，该线圈固定焊接环固定于阀体，以将电磁线圈组件附着到阀体上，线圈固定焊接环包括：主体，该主体限定多个锁定凸片，所述锁定凸片构造成用于锁定接合电磁线圈组件；和从所述主体延伸的焊接裙部，该焊接裙部构造成用于附着到所述阀体。

13.如权利要求12所述的导阀控制的换向阀，其中，所述阀体包括导管，以及其中，电磁线圈组件在附着于线圈固定焊接环时环绕所述导管。

14.如权利要求12所述的导阀控制的换向阀，其中，电磁线圈组件包括线圈和框架，以及其中，框架包括构造成收容线圈固定焊接环的锁定凸片的多个锁定凸片接收部位。

15.如权利要求14所述的导阀控制的换向阀，其中，框架由两个相同的L型托架形成，以及其中，各L型托架包括两个锁定凸片接收部位。

16.如权利要求15所述的导阀控制的换向阀，其中，所述两个锁定凸片接收部位构造成允许电磁线圈组件在第一取向和第二取向上固定到阀体上，其中所述第二取向是所述第一取向的倒置。

17.如权利要求12所述的导阀控制的换向阀，其中，电磁线圈组件包括线圈和框架，以及其中，框架包括第一端表面，所述第一端表面具有构造成接合锁定凸片以使电磁线圈组件能够在第一取向上固定到阀体上的边缘。

18.如权利要求17所述的导阀控制的换向阀，其中，框架包括第二端表面，所述第二端表面具有构造成接合锁定凸片以使电磁线圈组件能够在第二取向上固定到阀体上的边缘，其中第二取向是第一取向的倒置。

19.如权利要求12所述的导阀控制的换向阀，其中，所述焊接裙部是圆形的，以使线圈固定焊接环能够在无数个取向中的一个上附着到阀体上。

20.如权利要求19所述的导阀控制的换向阀，其中，所述焊接裙部摩擦焊接或超声焊接到阀体上。