CN102734474A

CN102734474A - 一种气动高速开关阀

Info

Publication number: CN102734474A
Application number: CN2012102299964A
Authority: CN
Inventors: 向忠; 邱志华; 鲍克; 胡唯; 付贺檀
Original assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Current assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU; Zhejiang University of Science and Technology ZUST
Priority date: 2012-07-02
Filing date: 2012-07-02
Publication date: 2012-10-17

Abstract

本发明公开一种气动高速开关阀，包括上端盖、下端盖，上端盖、下端盖之间安装有动铁芯、静铁芯、励磁线圈、气隙调节螺栓、调节螺栓定位体、静铁芯定位体。上端盖上有出气口、进气口。气隙调节螺栓装配于调节螺栓定位体中，上端与出气口相通，下端对准动铁芯。调节螺栓定位体有出气孔和进气孔，分别连通出气口和进气口，下端面有凹槽，边缘开边槽的动铁芯在凹槽内。静铁芯定位体位于调节螺栓定位体之下，其内设腔体安放固定静铁芯，并由上端面开设方形通孔定位，在与动铁芯接触的端面上设有“H”型凹槽，与动铁的芯边槽形成相通气路，励磁线圈绕在静铁芯。本发明尺寸小巧，结构简单紧凑，制造成本低，高响应、长寿命、高稳定性等优越特性。

Description

一种气动高速开关阀

技术领域

本发明涉及一种气动高速开关阀技术领域，特别与一种用于光电色选系统中的永磁式气动高速开关阀有关。

背景技术

气动高速开关阀因其体积小、成本低、结构简单、抗污染能力强、功率质量比大、切换迅速等优点，在微电子、医药产品粘结、包装装配及农产品色选系统等工业领域中获得了广泛的应用，并成为当今气动技术研究和发展的重要方向之一。

光电色选系统是近年来随科学社会经济发展，在诸多方法与措施背景下诞生的集光、机械、电磁和流体动力学技术于一体的新型设备，其在颗状农产品，如大米、大豆、咖啡豆等的分选过程中起着至关重要的作用。色选体统主要通过利用脉冲气流来分离杂物或者残次品，而气流的启闭由开关阀控制，因此系统中开关阀的作用至关重要。由于农产品的分选任务重，在实际生产过程中，色选设备一般是24小时连续工作模式，无论何种原因造成的系统停机都会引起严重的经济损失。因此，为保证色选系统的有效工作，要求开关阀具有长寿命、高频响、高稳定性等特性。具体而言，要求开关阀的启闭寿命在数十亿次以上，启闭延时时间在0.5到1毫秒之间。

现有的高速开关阀多采用弹簧复位结构，弹簧的疲劳强度很大程度上制约了阀的整体寿命，必须寻找一种非接触式的复位机构；此外，现有高速开关阀的关闭延时时间较大，使得色选机的带出比（分离1残次品所带出合格品数）较高，因此需要在不影响开关阀开启延时时间的情况下，寻找有效提高开关阀关闭延时时间的方法；第三，色选系统中开关阀使用数量较多，一般为几十个甚至上百个，为降低设备对空间的要求，阀与阀之间相互叠加安装，长时间工作情况下，阀的温度上升较快。而温升在很大程度上影响阀的开关延时和工作稳定性，最终影响整机的控制精度。不论何种原因造成的设备故障或者性能上的不足，都将造成相当的经济损失或者影响经济效益，这就要求用于分选系统中的开关阀必须具备高响应、长寿命、高稳定性等特性。本案由此而生。

发明内容

针对上述现状，尤其针对现有技术中，应用于色选系统中的开关阀在性能和结构上的不足，本发明提供一种气动高速开关阀，尤其涉及一种用于光电色选系统中的永磁式气动高速开关阀，具备高响应、长寿命、高稳定性等各项技术特点。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种气动高速开关阀，包括上端盖、下端盖，上端盖、下端盖之间安装有动铁芯、静铁芯、励磁线圈、气隙调节螺栓、调节螺栓定位体、静铁芯定位体；上端盖上开设有出气口、进气口；气隙调节螺栓装配于调节螺栓定位体中，上端与出气口相通，下端对准动铁芯；调节螺栓定位体有两个出气孔和进气孔，分别连通出气口和进气口，下端面有凹槽，边缘开边槽的动铁芯位于凹槽内，形成阀芯气室；静铁芯定位体位于调节螺栓定位体之下，其内设腔体安放固定静铁芯，并由上端面开设方形通孔定位，在与动铁芯接触的端面上设有“H”型凹槽，与动铁的芯边槽形成相通气路，励磁线圈绕在静铁芯上。

所述的上端盖、调节螺栓定位体、静铁芯定位体、下端盖之间通过螺栓固定连接成一体。

所述调节螺栓定位体的凹槽中嵌置有永磁体。

所述的静铁芯定位体，其上端两个端面上均开设了有利于开关阀出气封闭时气流的微量泄漏的细槽。

所述的气隙调节螺栓，与调节螺栓定位体中的出气孔通过螺纹连接。

所述的气隙调节螺栓内设置有通气孔。

本发明具有以下优点：尺寸小巧，结构简单紧凑，制造成本低，同时具备高响应、长寿命、高稳定性等优越特性。当励磁线圈不通电时，在永磁体吸引力和气动复位力的作用而紧贴气隙调节螺栓，使阀芯关闭，此时出气口不导通；当励磁线圈8通电时，电磁场产生吸引力克服复位力，使动铁芯运动直至紧贴静铁芯，此时出气口导通。

本发明中静铁芯定位体与动铁芯配合的面上设计了特殊“H”型凹槽，与动铁芯边缘通孔配合相通，确保在电磁铁失电情况下能有效产生气动复位力，促使阀芯关闭。

另外，本发明中的阀体结合处开有细槽，承压情况下通过细槽处的轻微泄漏能带走线圈所产生的热量，有利于抑制阀的温升，维持开关动作稳定。

引入永磁体，可有效增大开关阀的复位力。复位力的增加对开关阀开启时间影响较小，但能明显缩短开关阀的关闭时间。旋转气隙调节螺栓可动态调整阀芯气隙间距的大小，在要求阀芯气隙极小的情况下（0.05mm～0.1mm），降低了对开关阀各部件加工和装配精度的要求。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的俯视图；

图2为图1中A-A向示意图；

图3为图2中B-B向示意图；

图4为本发明较佳实施例中调节螺栓定位体的示意图；

图5为本发明较佳实施例中动铁芯的示意图；

图6为本发明较佳实施例中静铁芯定位体的示意图；

图7为本发明运动示例的闭合状态气流示意图；

图8为本发明运动示例的开启状态气流示意图。

具体实施方式

结合附图，对本发明较佳实施例做进一步详细说明。

本发明中主要涉及到的部件包括：上端盖1、气隙调节螺栓2、调节螺栓定位体3、永磁体4、动铁芯5、静铁芯定位体6、静铁芯7、励磁线圈8、下端盖9。

上端盖1上设有两个通气孔，分别为出气口11和进气口12，用于连通出气管路和进气管路，上端盖1边缘均布四个螺栓孔。

气隙调节螺栓2外部设有螺纹，与调节螺栓定位体3中的出气孔31通过螺纹连接。气隙调节螺栓2内部设置有螺栓气孔21。旋转气隙调节螺栓2能调节动铁芯5和静铁芯7之间的气隙距离（即阀芯气隙间距），此设计可以弥补零件加工精度上的不足，提高设备整体装配精度。

调节螺栓定位体3上设置有两个通气孔，分别是出气孔31和进气孔32，分别与上端盖1中的出气口11和进气口12相通。调节螺栓定位体3同样在边缘均布四个螺栓孔，且其下端面有方形的凹槽33。永磁体4嵌置在凹槽33底部，用于吸引动铁芯5，增大复位力，可有效缩短开关阀的关闭延时时间。

动铁芯5安装在调节螺栓定位体3的凹槽33，与凹槽33形成阀芯气室10。动铁芯5的边缘上设置有四个半圆形的边槽51。

静铁芯定位体6位于调节螺栓定位体3下方，内部设置有内腔用于放置静铁芯7。在静铁芯定位体6的上端面开设有方形通孔61以固定静铁芯7。静铁芯定位体6在与动铁芯5接触的端面上设计的“H”型凹槽62，“H”型凹槽62与动铁芯5的边槽51相通，形成气路。同时在静铁芯定位体6两端面开有细槽63，利于开关阀出气孔封闭时气流的微量泄漏，边缘均布四个螺栓孔。

静铁芯7安装在静铁芯定位体6的中，中间主体绕有励磁线圈8，通电产生磁场，吸引动铁芯5。励磁线圈8通过下端盖9上的两个导线通孔引出。

下端盖9为，有两个小孔以便导线连接，边缘均布四个螺栓孔。

其中上端盖1、调节螺栓定位体3、静铁芯定位体6和下端盖9的螺栓孔贯穿，整个装置通过螺栓和螺母连接，将整个装置形成一体。

结合图7、8气流示意图所示，本开关阀在工作时，气流通过进气口11进入，流经进气孔31达到阀芯气室10。

现假设出气孔处于闭合状态，即励磁线圈8未接收到脉冲电流，在永磁体4的吸引力作用下动铁芯5与气隙调节螺栓2紧密贴合，出气管路a被封闭，阀芯气室内的气流处于动态气压平衡。此时应该注意到，气室内的一部分气流通过开关阀各零件间的缝隙微量泄漏，并带走热量，有效避免阀芯内部升温。

当开关阀接收到脉冲电流信号，即励磁线圈8通电产生电磁场，动铁芯5被静铁芯7吸引并快速与其贴合，出气口11被打开，工作气流通过气隙调节螺栓2内的螺栓气孔21，经出气管路a流向出气孔，吹走残次品。此时应该注意到，在静铁芯定位体6与动铁芯5配合的一面上设计了 “H”型凹槽62，与动铁芯5边缘上的边槽51配合相通，使得动铁芯5上面气流慢而下面气流快，从而产生压强差，产生回复力，促进阀门关闭。而且由于引入了永磁体4，增大了回复力，在对开关阀开启延时时间影响较小的前提下，有效缩短开关阀的关闭延时时间，如图8所示。

脉冲电流信号一旦结束，静铁芯7对动铁芯5的吸引力瞬间消失，由压强差产生的回复力，配合永磁体4对动铁芯5的吸引力，动铁芯5将立即与气隙调节螺栓2贴合，出气口11被迅速封闭。即进入图7所示状态。

上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种气动高速开关阀，其特征在于：包括上端盖、下端盖，上端盖、下端盖之间安装有动铁芯、静铁芯、励磁线圈、气隙调节螺栓、调节螺栓定位体、静铁芯定位体；上端盖上开设有出气口、进气口；气隙调节螺栓装配与调节螺栓定位体中，上端与出气口相通，下端对准动铁芯；调节螺栓定位体有两个出气孔和进气孔，分别连通出气口和进气口，下端面有凹槽，边缘开边槽的动铁芯位于凹槽内，形成阀芯气室；静铁芯定位体位于调节螺栓定位体之下，其内设腔体安放固定静铁芯，并由上端面开设方形通孔定位，在与动铁芯接触的端面上设有“H”型凹槽，与动铁的芯边槽形成相通气路，励磁线圈绕在静铁芯上。

2.如权利要求1所述的一种气动高速开关阀，其特征在于：所述的上端盖、调节螺栓定位体、静铁芯定位体、下端盖之间通过螺栓固定连接成一体。

3.如权利要求1所述的一种气动高速开关阀，其特征在于：所述调节螺栓定位体的凹槽中嵌置有永磁体。

4.如权利要求1所述的一种气动高速开关阀，其特征在于：所述的静铁芯定位体，其上端两个端面上均开设了有利于开关阀出气封闭时气流的微量泄漏的细槽。

5.如权利要求1所述的一种气动高速开关阀，其特征在于：所述的气隙调节螺栓，与调节螺栓定位体中的出气孔通过螺纹连接。

6.如权利要求1所述的一种气动高速开关阀，其特征在于：所述的气隙调节螺栓内设置有通气孔。