CN102654210A

CN102654210A - 电磁阀

Info

Publication number: CN102654210A
Application number: CN2012100527398A
Authority: CN
Inventors: 拉尔夫·杜尔; 海科·恩格勒; 马丁·奥特里科兹奇; 塞巴斯蒂安·卡尔
Original assignee: Buerkert Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Buerkert Werke GmbH and Co KG
Priority date: 2011-03-03
Filing date: 2012-03-02
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2032-03-02
Also published as: US8777180B2; DE102012003175B4; US20120223264A1; DE202011003471U1; DE102012003175A1; JP2012184845A; CN102654210B

Abstract

一种电磁阀，包括具有至少两个平行的线圈(74，76)的磁驱动装置(10)，所述至少两个平行的线圈(74，76)被布置成其端面位于两个间隔的磁轭板(90，92)之间，固定磁插头(78，80)和轴向活动磁芯(64，82)分别布置在每个线圈中，磁插头(78，80)和磁芯(64，82)与磁轭板(90，92)一起形成铁磁路。在磁轭板(90，92)之间布置至少一个附加的磁性元件，该附加的磁性元件以两个对端牢固地连接到相应的轭板(90，92)。

Description

电磁阀

技术领域

本发明涉及包括磁驱动装置的电磁阀，该磁驱动装置具有至少两个平行的线圈，这两个平行的线圈以其端面布置在两个隔开的磁轭板之间，布置在每个线圈中的固定磁插头及轴向活动磁芯连同磁轭板一起形成铁磁路。

背景技术

具有两个线圈的电磁阀是已知的。在具有活动转子的电磁阀中使用两个线圈的目的常在于，在接通时刻在短时间内提供高的吸合电压，然后将该吸合电压降低至保持电压以节省功率。一部分绕组被断开，其中，在一个或不同的线圈体中，绕组彼此上下设置、并排设置或者嵌套设置。

在将在一个共同磁路中具有两个活动转子的两个线圈用于电磁阀中的情况下，一个线圈的磁芯可能在另一个线圈两端施加电压时被吸引，该吸引是不希望有的。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供包括磁驱动装置的电磁阀，该磁驱动装置具有两个线圈及这两个线圈各自内部的可活动的相应磁芯，所述线圈适于被彼此独立地控制。另一目的在于设计外部尺寸小的尽可能紧凑的电磁阀。

该目的根据本发明的电磁阀来实现，该电磁阀包括具有至少两个平行的线圈的磁驱动装置，所述至少两个平行的线圈被布置成其端面位于两个隔开的磁轭板之间；固定的磁插头和轴向可活动的磁芯各自布置在每一个线圈中，磁插头和磁芯与所述磁轭板一起形成铁磁路，其特征在于，在磁轭板之间布置有至少一个附加的磁性元件，该附加的磁性元件以两个对端牢固地连接到相应的轭板。

在开头所述类型的根据本发明的电磁阀中，在磁轭板之间布置至少一个附加的磁性元件，该磁性元件以其两个对端、特别是以对置的两个端面牢固地连接到各自的轭板。由于该附加的磁性元件，有利地增加了磁路中可用的磁力。

进一步，当给线圈提供电流时，附加磁性元件允许在该线圈和该附加磁性元件之间实现主磁场线。尽管朝向第二线圈可能出现小的杂散磁通，但是仅仅被供以电流的线圈中的磁芯受到吸引。因此所述线圈适于彼此独立地被进行控制。

在优选的实施例中，所述至少一个磁性元件布置在线圈之间。这具有如下优点：同一个磁性元件能够用于两个线圈，以在一个线圈和磁性元件之间形成磁路，但不影响第二线圈。因此得到两个分离的磁路且线圈能够被单独控制。

另外的优点在于：在线圈之间布置磁性元件允许实现节省空间的设计。

可替选地，可使用两个磁性元件，各个磁性元件分别与线圈相邻。如果有足够的空间，也可能在每个线圈旁边在外部布置一个相应的磁性元件，而不是在线圈之间布置。

磁性元件优选被构建为矩形的磁性板。磁性板制造简单且节省成本。如果磁性板以最佳方式填充线圈之间的空间，即，磁性板宽度适应线圈直径且磁性板深度适应线圈之间的距离，可方便地得到高的磁密度。

在实施例中，矩形的磁性板具有在整个长度上延伸的楔形的、增厚的纵向边缘。由于这种几何结构设计，因为磁性板的体积增加，且线圈之间的空间被尽可能最优地以磁性材料填充，所以磁路被进一步放大。

也可以在线圈之间布置两个平行的磁轭栓，而不是矩形的磁性板。磁轭栓可以简单且节省成本的方式由棒制成。

另外的优点在于磁轭栓能够以简单的方式连接到磁轭板。磁轭栓的端部优选地伸入磁轭板内的凹进部。

如果轭栓的端部穿过磁轭板中的凹进部，则是特别方便的。在这种情况下，磁场线能够在整个轭板厚度上延伸。

如果在轭板和轭栓之间的接合处没有空隙或者存在的空隙尽可能小，则可得到特别高效的磁路。为此，所述磁轭板的凹进部各自设有远离相邻线圈而径向指向外部的槽，且轭栓的端部被压入其中。于是凹进部的直径优选是最小程度地大于磁轭栓的直径。

在另外的实施例中，至少一个磁轭板在线圈之间具有轴向缝隙。由于这种结构性的措施，使得对相邻线圈可能呈现的杂散磁通最小化。如果轴向缝隙布置在与电磁阀中的流体壳体相邻的那个磁轭板中，或者该轭板与流体壳体间隔开，则这就不重要了。

也可能两个磁轭板都具有轴向缝隙。

轴向缝隙优选地从轭板的纵向边缘延伸且从轴向方向上看行进至靠近轭栓，这进一步促进磁路的分离。

有利地，两个缝隙从对置的纵向边缘延伸且沿着磁性元件走向至彼此靠近。通过这种方式，磁轭板未被完全划分为两个元件，而是保持一体，这有利于安装。否则，这两个轭板件将需要分开安装并需要针对彼此调整。

具有L形几何结构的缝隙制造方便。

在另外的实施例中，磁轭板被制成多层，这在使用交流电压时抵消涡流。

根据板叠层来提供磁轭板是另外有利的，这有助于节省制造成本。

在多层构造中，各个层就它们的几何结构和/或它们的材料而可能彼此不同。于是可简单地实现这样的实施例：在该实施例中，轴向缝隙不在整个磁轭板厚度上延伸，而是仅穿过一些板层。不带缝隙的板层可稳固板叠层的结构，特别是一旦缝隙延伸穿过整个轭板层，这在没有无缝隙板层的情况下由于缝隙在整个宽度上延伸而需要两片磁轭板。无缝隙板层于是为具有缝隙的板层担当保持功能，而这有利于简易安装。而相同的几何结构还能够使用机械加工工艺一体式制造。

特别地，无缝隙的板层由非磁性材料制成。其有利地形成背向磁路指向的终结，由此实现两个线圈的磁路完全分离。

上述的磁驱动装置优选牢固地连接到流体壳体，该流体壳体具有两个操作元件，每个操作元件由与其相关的磁芯操作。能够被单独控制的所述磁芯有利地允许对两个操作元件单独操作。

在优选实施例中，活动磁芯穿过流体壳体中的凹进部而伸出，以移动操作元件。

附图说明

从说明书及所参照的以下附图中，将容易理解本发明的其他特征和优点。在附图中示出：

图1是贯穿根据本发明的电磁阀的纵截面图；

图2是移除驱动装置的电磁阀的透视图；

图3是在移除阀驱动装置的情况下图2中所示阀壳体的俯视图；

图4是图3中所示的壳体沿着线IV-IV的放大视图；

图5是沿图1中的线V-V贯穿电磁阀的截面图；

图6a和图6b分别是可用于根据本发明的电磁阀中的磁驱动装置的可能变形的透视图及俯视图；

图7a和图7b分别是磁驱动装置的另一实施例的透视图及俯视图；

图8a至图8c分别是可在本发明中使用的磁驱动装置的另一实施例的透视图、俯视图及截面图；

图9a至图9c分别是可在本发明中使用的磁驱动装置的另一实施例的透视图、俯视图及截面图；

图10a至图10c分别是可在本发明中使用的磁驱动装置的另一实施例的透视图、俯视图及截面图；

图11a至图11d分别是可在本发明中使用的磁驱动装置的另一实施例的透视图、俯视图及在两个不同轴向高度上的两个截面图；

图12a和图12b分别是可在本发明中使用的磁驱动装置的另一实施例的透视图及俯视图；

图13a和图13b分别是可在本发明中使用的磁驱动装置的透视图以及俯视图，以及

图14a至图14c分别是可在本发明中使用的磁驱动装置的另一实施例的透视图、俯视图及截面图。

具体实施方式

图1表示实质上具有两个部分的电磁阀，这两个部分即磁驱动装置10和操作单元12。

电磁阀结构极小，其在图1中放大示出。实际上，根据本发明的电磁阀仅具有大约7mm到大约10mm的宽度。

电磁阀被构造为双3/2方向阀，其中两阀都可以彼此独立地操作。

操作单元12包括优选是一体式的流体壳体14，流体壳体14具有底部16以及环绕的侧壁18。壳体14朝上由作为磁驱动装置10的部件的盖20封闭。壳体14的内部可以从图2中最为简单地获知。与底部16和侧壁18一体式连接的中间壁22对角地穿过平行六面体形的壳体14。

中间壁22将壳体14的空心内部划分成两个优选但未必彼此流体分离的控制室24、26，且控制室24、26各自与3/2方向阀相关。对此可替选地，在壳体14中也可安装多于两个的3/2方向阀。

两个阀体(以下称作操作元件28和30)分别完全安装在控制室24、26中。操作元件28、30是双臂杠杆(参见图4)，它们分别通过轴承销32支承在壳体14中，销32的假想中心形成枢转轴线。该销32从外部被压入侧壁18和中间壁22中的孔中，如在图3和图5中可看到的那样。该销32彼此平行走向或共轴线地走向。在所示的示例性实施例中，它们平行走向。

在图4中可看出，杠杆臂34、36长度不同。

每个操作元件28、30与两个阀座38、40协作，所述阀座38、40与通向控制室24或26的流体通道42、44相关。楔形凸起46、48从底部16朝向操作元件28、30延伸。在相应凸起46、48的顶部处开口的流体通道42、44共轴线地穿过凸起46、48。围绕鼻口部，在凸起46、48上设置有环状的面，其分别形成阀座38和40。

两个阀座38、40距轴承销32的假想枢转轴线的距离在所示实施形式中是相等的，然而也可以不同。

为了操作元件30在轴承销32的区域中更加稳定，操作元件30具有凸起50，其也称作轴承眼。同样内容也适用于操作元件28。

在图4中还示出了流体通道52，而该流体通道52优选地如图5所示远离操作元件28、30。

每个控制室24、26因此具有总共三个流体通道通向控制室，即流体通道42、44、52。在这三个流体通道中的两个流体通道，即流体通道42、44，可以由操作元件28或32来封闭。

翘板状的操作元件30在其与阀座38、40相关的面上分别带有由弹性体构成的密封元件54，其在操作元件28、30靠置在阀座38或40上时增强密封性。这两个阀座38、40限定了共同平面56，轴承销32的中心轴线也置于该共同平面中(参见图4)。然而，这仅是一个有利的选择。

优选地，这两个操作元件28、30具有相同的构型，其仅转动180°嵌装在其相应的控制室24、26中。

操作元件28、30是长条形的棒状体，其尤其平行于中间壁22在控制室24、26的几乎整个对角线长度上延伸。

在较长的杠杆臂36(更确切地说是在其轴向自由端部)与底部16之间安装有弹簧58，相对于图4，弹簧58使操作元件30逆时针地预张紧并且将操作元件30压向阀座38。

为了更好地保持弹簧58，不仅在杠杆臂36上而且在底部16上设置有保持几何结构60，其为销状的凸起。

在与阀座38、40相反的一侧，操作元件28、30具有在横截面上为半圆形的接合面62，并且特别地，接合面62构建为腹梁状。这在图2中可清楚地看到。

在流体通道44关闭时，接合面62恰好在阀座40上方，也就是说，相应的面彼此对准。

接合面62用于与磁驱动装置10的活动磁芯64形式的致动器无摩擦地接触。磁芯64在端面侧具有平坦的对应接触面，磁芯64借助该对应接触面可以靠置在接合面62上。

然而可替选地，这两个接触面也可以实施为使得在操作元件28、30上的接合面62构造为平坦形式而磁芯64、82在其端面上具有半圆形的几何结构。

磁芯64在纵向方向或轴向方向A(参见图1)上可移动。

弹簧58同样对准轴向方向A。此外，流体通道42沿轴向方向A走向。

对于在流体通道44上关闭的阀状态，腹梁状接合面62相对于流体通道44的假想中心轴线的定向优选地实现为：使得流体通道44的中心轴线与图2中所示的腹梁的中心纵轴线66相交，并且由此阀座40的中心轴线也与图2中所示的腹梁的中心纵轴线66相交。

一般而言，在闭合状态中，通过磁芯64作用在接合面62上的操作力的合力应该与所谓的闭合面垂直相交。闭合面通过环形阀座40的外周缘来限定并且其又定义了称作闭合面的圆形区域。

如在图1和图4中还可以看出，接合面62相对于磁芯64的中心轴线偏移，使得磁芯64更加位于内部，以实现磁驱动装置10的较高的紧凑性。在磁芯64的下端面与接合面62之间的接触相对于磁芯64的中心轴线更靠近杠杆臂36的自由端部。

操作单元12的其他特点是其相对于轴向方向A的高度小。这一小的高度是通过将基本上在一个平面中的操作元件28、30平行地布置来实现的。这意味着，它们相对于轴向方向A并非彼此叠置设置，而是并排设置，如图1中可以看出。因此优选地，轴承销32的枢转轴线在垂直于轴向方向A的共同平面中。

通过在轴承销32的纵向方向上支承所述操作元件28、30也改善了操作元件28、30的简易安装和可靠支撑。也就是说，一体式模制的楔形的、指向内部的导向凸起70从对置的壁18(参见图5)伸出，导向凸起70具有导向面72，导向面72平行于中间壁22的两侧走向。

因此，操作元件28、30支承在对置的导向面之间以防止轴向移动。

图1中所示的磁驱动装置10是预制的自闭合的单元，该单元在其安装和制成之后被放置到同样实施为预制单元的操作单元12上。

磁驱动装置10包括两个平行的线圈74、76，线圈74、76各自在磁插头78、80的与操作单元12对置的端部包围磁插头78、80。在线圈74、76的内部中还安装有轴向可活动的电枢，其在下文中也称作磁芯82、64，其通过弹簧86与相应的磁插头78、80相反地朝向操作单元12预张紧。磁芯82、64穿过盖20中的开口伸入壳体14的内部并且在初始状态中压向其相应的操作元件28或30的凸起的接合面62。然而，由于弹簧58构造成比弹簧86更软，所以在未给线圈74、76供电的初始状态中，相应的操作元件28、30被枢转，使其离开阀座40而靠置在阀座38上。

用附图标记88表示滑动元件，其在磁芯82、64于包围该磁芯82、64的套筒内运动时克服可能出现的摩擦力。

在图1中也可以看到的是，磁驱动装置10同样具有非常紧凑的结构。在轴向方向A上看，其没有侧面与壳体14的基本面对置。

这两个线圈74、76可以彼此独立地操作，也就是说，通过操作元件28、30形成的所述两个3/2方向阀同样可以彼此独立地操作。由于每个驱动装置都具有其自己的铁磁路，这两个铁磁路基本上彼此去耦合，所以可实现这种独立操作。尽管顶部伸出线圈74、76之外的这两个磁插头78、80容纳在共同轭板90中，也可实现这种去耦合。此外，存在设置于线圈74、76的对端的共同轭板92，使得轭板90、92在轴向方向上限制这两个平行的线圈74、76。

在图6至图14中示出了如何形成两个铁磁路的不同可能性，这两个铁磁路尽管有两个共同的轭90、92但基本上不相互影响。

在根据图6a的实施例中，设置有两个平行轭栓94形式的两个磁性元件，其平行于线圈74、76并且在它们之间走向。限定附加的磁性元件的轭栓94，在以其纵向端牢固地与轭板90、92连接。轭栓94在轭板90、92的对置的(内部)端面之间延伸，且例如通过夹持或焊接、焊缝等，在对置的内部端面附连到轭板90、92。如在图6b中可看到的那样，轭栓94在这两个线圈74、76的共同的封套内并且不向上和向下突出，即参照图6b不侧向突出。这两个轭栓94是磁性的并且伸到这两个轭板90、92中的凹进部中，以便容纳于其中并且固定。轭栓94与线圈74、76和磁插头78、80一同形成两个铁磁路。每个铁磁路的杂散场非常小，使得相邻的铁磁路在功能上保持不受影响。

铁磁路的更好的去耦合通过根据图7的实施形式来实现。在此也设置有相应的轭栓94。但是，至少上面的轭板90(优选是两个轭板90、92)拥有缝隙96，每个缝隙96分别从轭板90、92的对置的纵向边缘98、100朝向对置的纵向边缘100或98走向并且随后彼此靠近但彼此不合并。缝隙96从其纵向边缘98、100延伸，并不精确地彼此对置，而是彼此侧向偏移，使得它们始终与轭栓94相关并且布置在相关的轭栓94与磁插头78或80之间。由此，缝隙96使轭栓相对于磁插头78在磁性上去耦合，而另一缝隙96使磁插头80相对于另一轭栓94在磁性上去耦合。因此，图7b中的上部轭栓94在磁性上与磁插头78相关而下部轭栓94与磁插头80相关，以分别形成各自的铁磁路。在缝隙96之间的狭长的连接腹梁102尽管形成了一种桥，但其太狭长使得通过该桥对这两个铁磁路没有显著影响并且两个驱动装置彼此可以单独起作用。

连接腹梁102允许轭板90、92一体式实施，这使得其安装更为容易。在二分式轭板的情况下，需要附加的调整步骤来使部件彼此对准。

对于根据图6至图7的实施例，以及对于根据图8至图14的其余实施例那样，将轭板90、92实施为板堆是有利的，也就是说，轭板90、92是由多层薄板构成。为了简化，可将这些板冲压为堆。

而在图7a中L形的缝隙96完全穿过轭板90、92轴向地走向，在根据图8的实施例中设计的是，多层的轭板90或92的最上层无缝隙(参见图8b)，而其下方的层拥有完全连续的缝隙96，其也构造为无连接腹梁102，使得在下层中两个铁磁路完全彼此分离。尤其是，最上层由非铁氧体的材料构成以不形成磁桥路。

关于根据图7和图8的实施例，轭栓94在其纵向端以所述纵向端牢固地与轭板90、92连接。轭栓94在轭板90、92的对置的(内部)端面之间延伸，且例如通过夹持或焊接、焊缝等在对置的内部端面附连到轭板90、92。轭栓94的一个轴向端可与轭板制成一体(即，通过一体式连接)，即，轭栓在其端面合并到轭板的对置的两个端面。

在根据图9至图14所述的实施例中，并非设置两个轭栓来分离铁磁路，而是设置磁性板104形式的磁性元件，其在线圈74、76之间延伸(例如参见图9c)。磁性板104在轭板90、92之间轴向延伸并且与其接触，其中，该磁性板104在其纵向端以其端面接触。轭板90、92具有对置的(内部)端面，其与磁性板104的端面接触，该磁性板104定义所谓的“附加的磁性元件”。当然，磁性板104能够通过夹持、焊接、焊缝等以其相对两端或相对端面附连到一个或两个轭板，或者能够在假想相对端面与轭板之一集成在一起。线圈74、76可以在其最窄的部位也接触(例如夹持)磁性板104，其中不允许损伤用于绝缘线圈线的漆包线漆。

在轴向方向A上看，磁性板104具有楔形增厚的纵向边缘。纵向边缘带有附图标记106。楔形纵向边缘106在磁性板104的整个长度上在线圈74、76的轴向方向A上延伸，并且基本上填充在线圈74、76的外部封套108与线圈74、76之间的空间，该空间由于线圈74、76的圆柱形外表面形成。

在根据图9的实施例中，轭板90、92未被开槽。

然而在根据图10a的实施例中，使用图7的轭板90、92，带有适当的缝隙96，使得就此而言可以参考对图7的阐述。

在根据图11的实施例中，与磁性板104结合使用图8的轭板90、92。在此也不必再进行单独解释。

在根据图12的实施例中，磁性板104不带增厚的纵向边缘，而是仅为矩形。轭板90、92对应于根据6的实施例中的轭板。

根据图13的实施例将根据图12的磁性板104与根据图7和图10的轭板90、92组合。

根据图14的实施例将根据图12的磁性板104与图8和图11中的轭板90、92组合。

在这些图中示出的磁驱动装置10侧向结构非常小，即并不伸出壳体12的底部16的基本面。在轴向方向A上看，具有中心轴线的线圈74、76设置在长形壳体14的中心轴线M上，参见图3。可以看出，对角地布置操作元件28、30允许线圈74、76定位在中心轴线M上，以同时实现紧凑的结构。

所示的阀优选是带有两个3/2方向阀的气动阀。

在翘板状操作元件28、30上的长杠杆臂允许安装复位弹簧58。

在正常运行中，在阀座40下方加压施加介质(例如空气)。在气动阀的情况下具有排气功能的通道42与流体通道52形成流体连接，其称为工作连接。在相关线圈76致动时，阀座40通过弹簧58打开并且同时阀座38关闭。在电磁阀的切换状态中，通道44与流体通道52流体连接。

而如果要打开通道42，则对线圈76供电，磁芯82或64朝着操作元件28、30运动，操作元件28、30在根据图4的顺时针方向上枢转并且从阀座38提起。由于两个驱动装置的磁性影响小，所以控制室24、26的驱动装置可以分别与另一控制室26或24独立地操作。

操作元件28、30的对角布置导致杠杆臂长且横向运动小，由此改进了流体性能。处于磁芯82、84之下的阀座40确保直接的力传递。

Claims

1.一种电磁阀，包括具有至少两个平行的线圈(74，76)的磁驱动装置(10)，所述至少两个平行的线圈(74，76)被布置成其端面位于两个隔开的磁轭板(90，92)之间；固定的磁插头(78，80)和轴向可活动的磁芯(64，82)各自布置在每一个线圈中，磁插头(78，80)和磁芯(64，82)与所述磁轭板(90，92)一起形成铁磁路，其特征在于，在磁轭板(90，92)之间布置有至少一个附加的磁性元件，该附加的磁性元件以两个对端牢固地连接到相应的轭板(90，92)。

2.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，在所述线圈(74，76)之间布置有至少一个磁性元件。

3.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，磁性元件构建为磁性板(104)。

4.根据权利要求3所述的电磁阀，其特征在于，所述磁性板(104)具有在整个长度上延伸的楔形增厚的纵向边缘(106)。

5.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，在所述磁轭板(90，92)之间布置有两个平行磁轭栓(94)。

6.根据权利要求5所述的电磁阀，其特征在于，所述两个平行轭栓(94)伸入到磁轭板(90，92)内的凹进部。

7.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，至少一个磁轭板(90)在所述线圈(74，76)之间具有轴向缝隙。

8.根据权利要求5或7所述的电磁阀，其特征在于，所述缝隙(96)从所述轭板(90)的纵向边缘延伸且从轴向方向上看行进到轭栓(94)附近。

9.根据权利要求7所述的电磁阀，其特征在于，两个缝隙(96)从对置的轴向边缘延伸且沿着所述磁性元件走向至彼此靠近。

10.根据权利要求9所述的电磁阀，其特征在于，所述缝隙(96)具有L形几何结构。

11.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，所述磁轭板(90，92)以多层方式构建。

12.根据权利要求11所述的电磁阀，其特征在于，所述磁轭板(90，92)是模压的板叠层。

13.根据权利要求7或12所述的电磁阀，其特征在于，所述缝隙(96)轴向不连续且仅延伸穿过一些板层。

14.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，所述磁驱动装置(10)连接到包括两个操作元件(28，30)的流体壳体(14)，每个操作元件(28，30)由与其相关的磁芯(64，82)操作。

15.根据权利要求14所述的电磁阀，其特征在于，所述流体壳体具有凹进部，且所述活动磁芯(64，82)穿过所述凹进部伸入所述流体壳体(14)以移动所述操作元件(28，30)。