CN103742660B - 用钢珠定位阀板的自保持型电磁阀 - Google Patents

Abstract

一种用钢珠定位阀板的自保持型电磁阀，涉及到一种电磁阀。主要由阀体、导磁套管、电磁线圈、驱动杆、阀板、定位钢珠、顶压弹簧和底盖组成，其中，阀体的内腔中有阀座和环壁；阀座的内空间构成上阀腔，环壁的内空间构成下阀腔，阀板设置在下阀腔中且处于导流口的下方；导磁套管安装在阀体的上端，导磁套管和阀体上部的内空间共同构成滑道，滑道的壁体内侧上有定位槽；驱动杆设置在滑道中，驱动杆上部的体内有磁芯，驱动杆中部的通孔内有顶压弹簧，顶压弹簧的两端有定位钢珠，驱动杆的下部连接到阀板上。本发明适合在家电、纺织、轻工、石油、化工等行业中应用。

Description

用钢珠定位阀板的自保持型电磁阀

技术领域

本发明涉及到自动控制流体的阀门，特别涉及到一种电磁阀。

背景技术

电磁阀包括燃气电磁阀、蒸汽电磁阀、水用电磁阀、油用电磁阀和制冷用电磁阀，电磁阀作为自动化控制流体介质的执行器具，广泛应用在家电、纺织、轻工、石油、化工和城建行业中。电磁阀是用电磁力作用于密封在导磁套管内的铁芯完成阀门开启动作，不存在动密封，所以能避免外漏，因此，电磁阀具有使用安全的特点，尤其适用于腐蚀性、有毒或高低温的介质。

自保持型电磁阀就是只需瞬间通电即完成阀门开关动作，阀芯位置不需电来保持。它的优点在于节约能源，而且电磁线圈没有温升，从而使线圈的寿命长，在高低温、防爆等场合有较高安全性。

然而，目前的电磁阀在进行关闭操作时，阀芯是迎着流体介质的流向或压力方向进行关闭的，流体介质的压力作用方向与阀芯的关闭方向相反，阀门关闭后，阀芯需要抵抗流体介质的压力，因此，容易发生关闭不严密而泄漏的故障，造成工作不可靠影响到设备的正常运行、使用寿命短和资源浪费，并且影响到安全性。

发明内容

本发明的目的是要克服现有电磁阀的缺点，设计一种闭合严密不易泄漏、节能、工作可靠和使用寿命长的用钢珠定位阀板的自保持型电磁阀，适合在家电、纺织、轻工、石油、化工和城建行业中更可靠的应用，满足人们的生活和工作需要。

本发明的一种用钢珠定位阀板的自保持型电磁阀，主要由阀体（7）、导磁套管（3）、电磁线圈（1）、驱动杆（2）、阀板（12）、定位钢珠（23）、顶压弹簧（24）和底盖（15）组成，其中，阀体（7）的前端有流体输入接口（20），阀体（7）的后端有流体输出接口（8），阀体（7）的内腔中有阀座（21）和环壁（19）；阀座（21）呈回转体结构，阀座（21）的上端与阀体（7）连为一体，阀座（21）的下端口构成密封面（9），阀座（21）的内空间构成上阀腔（Ⅱ），上阀腔（Ⅱ）连通到流体输出接口（8）；环壁（19）设置在阀座（21）的下方，环壁（19）的上端口包围在阀座（21）的下部周边，环壁（19）的下端连接在阀体（7）上或连接在底盖（15）上，环壁（19）与阀座（21）之间有空间，环壁（19）与阀座（21）之间的空间构成导流口（Ⅴ），环壁（19）的内空间构成下阀腔（Ⅳ），流体输入接口（20）通过导流口（Ⅴ）连通到下阀腔（Ⅳ）；阀板（12）设置在下阀腔（Ⅳ）中且处于导流口（Ⅴ）的下方，阀板（12）呈圆板体结构，阀板（12）在环壁（19）的内空间中有上下活动的空间，阀板（12）的上端面上有与阀座（21）上的密封面（9）进行配合的密封对应面，当控制阀打开时，下阀腔（Ⅳ）通过阀板（12）与阀座（21）之间的空隙连通到上阀腔（Ⅱ）；导磁套管（3）安装在阀体（7）的上端，电磁线圈（1）安装在导磁套管（3）的上部，导磁套管（3）的内空间和阀体（7）上部的内空间共同构成滑道（Ⅰ），滑道（Ⅰ）在上阀腔（Ⅱ）的正上方，滑道（Ⅰ）与上阀腔（Ⅱ）之间的壁体中有孔道，滑道（Ⅰ）的壁体内侧上有定位槽a（5）和定位槽b（6）；驱动杆（2）设置在滑道（Ⅰ）中，驱动杆（2）上部的体内有磁芯（26），驱动杆（2）的中部有水平设置的通孔，驱动杆（2）中部的通孔内有顶压弹簧（24），顶压弹簧（24）的两端有定位钢珠（23），驱动杆（2）的下部穿过滑道（Ⅰ）与上阀腔（Ⅱ）之间的孔道连接到阀板（12）的中心上；底盖（15）安装在阀体（7）的下端，底盖（15）构成下阀腔（Ⅳ）的底壁。

本发明中，在滑道（Ⅰ）的底部有缓冲弹簧（22）；当在滑道（Ⅰ）的底部有缓冲弹簧（22）时，驱动杆（2）下部的直径小于驱动杆（2）上部的直径，驱动杆（2）的下部从缓冲弹簧（22）中穿过后，再穿过滑道（Ⅰ）与上阀腔（Ⅱ）之间的孔道连接到阀板（12）的中心上；在顶压弹簧（24）的弹力作用下，定位钢珠（23）在驱动杆（2）中部的通孔中与定位槽a（5）或定位槽b（6）之间进行径向滑动，当定位钢珠（23）的三分之一珠体滑入到定位槽a（5）中时，电磁阀进行关闭状态的阀板（12）定位，当定位钢珠（23）的三分之一珠体滑入到定位槽b（6）中时，电磁阀进行打开状态的阀板（12）定位；定位槽a（5）和定位槽b（6）呈环形结构布局在滑道（Ⅰ）的壁体上，定位槽a（5）和定位槽b（6）之间的距离按阀板（12）上下活动的距离确定；在阀板（12）的外周侧面上有平衡槽（17）；在阀板（12）上端面上的密封对应面上有胶垫（11），胶垫（11）构成阀板（12）与阀座（21）之间的密封件和缓冲件；在导磁套管（3）与阀体（7）上端的连接面之间有密封圈a（25）；在阀板（12）的中心有泄压孔，泄压孔的下方有泄压阀珠（14），泄压阀珠（14）为圆柱体结构，泄压阀珠（14）的圆柱体直径大于阀板（12）中心的泄压孔直径，泄压阀珠（14）的上端有泄压阀杆，泄压阀杆从阀板（12）中心的泄压孔向上穿出；当在阀板（12）的中心有泄压孔及在泄压孔的下方有泄压阀珠（14）时，驱动杆（2）的下部穿过滑道（Ⅰ）与上阀腔（Ⅱ）之间的孔道连接到泄压阀珠（14）上端的泄压阀杆上；在泄压阀珠（14）的上沿有密封环（13），密封环（13）构成泄压阀珠（14）与阀板（12）中心的泄压孔之间的密封件。

上述的发明中，电磁阀的打开操作或关闭操作是采取对电磁线圈（1）施加正向电流或反向电流的措施来实现的，当电磁阀在进行打开操作时，驱动杆（2）进行向下的轴向运动，带动阀板（12）下行，使电磁阀打开，在电磁阀由打开状态要进行关闭操作时，驱动杆（2）进行向上的轴向运动，带动阀板（12）上行，使电磁阀关闭；电磁阀打开或关闭后即断开电磁线圈（1）的电源，电磁阀的打开后，使定位钢珠（23）的三分之一珠体滑入到定位槽b（6）中把驱动杆（2）进行轴向B点定位，从而实现把阀板（12）保持在打开状态；电磁阀的关闭后，使定位钢珠（23）的三分之一珠体滑入到定位槽a（5）中把驱动杆（2）进行轴向A点定位，从而实现把阀板（12）保持在关闭状态。

上述的发明中，把电磁阀设计为流体输入接口（20）连通到下阀腔（Ⅳ），把阀板（12）设置在下阀腔（Ⅳ）中，当进行关闭操作时，使阀板（12）顺着流体介质的压力方向进行关闭，不需抵抗流体介质的压力，使得容易关闭，电磁阀关闭后，下阀腔（Ⅳ）与流体输入接口（20）的压力相等，下阀腔（Ⅳ）承受流体介质的压力，流体介质的压力方向与阀板（12）的关闭方向相同，利用流体介质的压力使得阀板（12）在阀座（21）的密封面（9）上的闭合更严密；当进行打开控制阀的操作时，流体介质由导流口（Ⅴ）进入到下阀腔（Ⅳ）中，再由下阀腔（Ⅳ）通过阀板（12）与阀座（21）之间的空隙进入到上阀腔（Ⅱ）中，然后由流体输出接口（8）流出，由于阀板（12）处于导流口（Ⅴ）的下方，流体介质的导流方向与阀板（12）的打开方向一致，使阀板（12）很容易打开。本发明利用流体介质的顺流开阀及顺压关阀的设计，避免发生阀板（12）与流体相对运动造成的振动，而不会产生啸叫及阀板易损坏的现象，并且，电磁阀打开后，不会产生使阀板（12）进行关闭的作用力，电磁阀关闭后，不会产生使阀板（12）进行打开的作用力，使用定位钢珠（23）很容易把阀板（12）定位在打开状态或关闭状态，而定位钢珠（23）对驱动杆（2）进行向上拉动或向下拉动的阻力很小，因此，只需很小的电磁力就能使控制阀进行打开操作或关闭操作，使得更节省电能和工作更可靠。

上述的发明中，在阀板（12）的外周侧面上设置平衡槽（17）的作用是，当控制阀进行打开或关闭操作时，阀板（12）进行向下或向上运动，下阀腔（Ⅳ）中的液体或气体通过平衡槽（17）在阀板（12）的上下之间流动，使阀板（12）的上下压力平衡，从而使阀板（12）顺利进行向上或向下运动。

上述的发明中，在阀板（12）的中心上设置泄压孔的作用是，当需要打开电磁阀时，先打开泄压孔，使下阀腔（Ⅳ）的压力通过泄压孔进行释放，阀板（12）便容易打开，电磁阀打开的过程是：电磁线圈（1）通电时产生的电磁力使驱动杆（2）向下运动，带动泄压阀珠（14）下移，使阀板（12）中心的泄压孔打开，下阀腔（Ⅳ）的压力便通过泄压孔向上阀腔（Ⅱ）释放，随后，使阀板（12）下落打开电磁阀，在泄压孔打开时，阀板（12）的外周侧面与环壁（19）之间的空隙和平衡槽（17）起到阻尼作用，使流体迟缓进入下阀腔（Ⅳ），以使下阀腔（Ⅳ）内的压力成功释放；当要关闭电磁阀时，电磁线圈（1）通电时产生的反向电磁力使驱动杆（2）向上运动，带动泄压阀珠（14）上行，使阀板（12）中心的泄压孔闭合，同时带到阀板（12）上升，使阀板（12）封闭在阀座（21）的密封面（9）上，随后利用流体的压力使阀板（12）封闭严密。在具体实施时，阀板（12）的直径设计为15-50mm，泄压阀珠（14）的直径设计为3-5mm，由于泄压阀珠（14）的直径很小，使得泄压孔很容易被打开。

本发明采用定位钢珠（23）进行阀板定位的自保持措施比采用永磁体进行阀板定位具有所需的驱动力更小、结构更简单、更节省材料。

本发明的有益效果是：设计的一种用钢珠定位阀板的自保持型电磁阀，对电磁线圈瞬间施加正向电流或反向电流的措施来实现打开或关闭，用钢珠定位阀板使电磁阀保持在打开状态或关闭状态，不需用电流来定位阀板；利用流体介质的顺流开阀及顺压关阀的设计，只需很小的电磁力就能使电磁阀进行打开或关闭操作，使得更节省电能、工作更可靠和使用寿命长。本发明适合在家电、纺织、轻工、石油、化工和城建行业中应用，满足人们的生活和工作需要。

附图说明

附图是本发明的一种用钢珠定位阀板的自保持型电磁阀结构图。

图中：1.电磁线圈，2.驱动杆，3.导磁套管，4.导磁套管的紧固盖，5.定位槽a，6.定位槽b，7.阀体，8.流体输出接口，9.密封面，10.密封圈b，11.胶垫，12.阀板，13.密封环，14.泄压阀珠，15.底盖，16.封闭面，17.平衡槽，18.流体，19.环壁，20.流体输入接口，21.阀座，22.缓冲弹簧，23.定位钢珠，24.顶压弹簧，25.密封圈a，26.磁芯，Ⅰ.滑道，Ⅱ.上阀腔，Ⅲ.环形空间，Ⅳ.下阀腔、Ⅴ.导流口。

具体实施方式

实施例  附图所示的实施例中，一种用钢珠定位阀板的自保持型电磁阀主要由阀体（7）、导磁套管（3）、电磁线圈（1）、驱动杆（2）、阀板（12）、定位钢珠（23）、顶压弹簧（24）和底盖（15）组成，其中，阀体（7）的前端有流体输入接口（20），阀体（7）的后端有流体输出接口（8），阀体（7）的内腔中有阀座（21）和环壁（19）；阀座（21）呈回转体结构，阀座（21）的上端与阀体（7）连为一体，阀座（21）的下端口构成密封面（9），阀座（21）的内空间构成上阀腔（Ⅱ），上阀腔（Ⅱ）连通到流体输出接口（8）；环壁（19）设置在阀座（21）的下方，环壁（19）的上端口包围在阀座（21）的下部周边，环壁（19）的下端连接在底盖（15）上，环壁（19）与阀座（21）之间有空间，环壁（19）与阀座（21）之间的空间构成导流口（Ⅴ），环壁（19）的内空间构成下阀腔（Ⅳ），流体输入接口（20）通过导流口（Ⅴ）连通到下阀腔（Ⅳ）；阀板（12）设置在下阀腔（Ⅳ）中且处于导流口（Ⅴ）的下方，阀板（12）呈圆板体结构，阀板（12）在环壁（19）的内空间中有上下活动的空间，在阀板（12）的外周侧面上有平衡槽（17），在阀板（12）的上端面上有与阀座（21）上的密封面（9）进行配合的密封对应面，在密封对应面上有胶垫（11），胶垫（11）构成阀板（12）与阀座（21）之间的密封件和缓冲件，当控制阀打开时，下阀腔（Ⅳ）通过阀板（12）与阀座（21）之间的空隙连通到上阀腔（Ⅱ）；在阀板（12）的中心有泄压孔，泄压孔的下方有泄压阀珠（14），泄压阀珠（14）为圆柱体结构，泄压阀珠（14）的圆柱体直径大于阀板（12）中心的泄压孔直径，在泄压阀珠（14）的上沿有密封环（13），密封环（13）构成泄压阀珠（14）与阀板（12）中心的泄压孔之间的密封件，泄压阀珠（14）的上端有泄压阀杆，泄压阀杆从阀板（12）中心的泄压孔向上穿出；导磁套管（3）安装在阀体（7）的上端，在导磁套管（3）与阀体（7）上端的连接面之间有密封圈a（25），利用紧固盖（4）把导磁套管（3）紧密安装在阀体（7）的上端；电磁线圈（1）安装在导磁套管（3）的上部；导磁套管（3）的内空间和阀体（7）上部的内空间共同构成滑道（Ⅰ），滑道（Ⅰ）在上阀腔（Ⅱ）的正上方，滑道（Ⅰ）与上阀腔（Ⅱ）之间的壁体中有孔道，在滑道（Ⅰ）的底部有缓冲弹簧（22）,在滑道（Ⅰ）的壁体内侧上有定位槽a（5）和定位槽b（6），定位槽a（5）和定位槽b（6）呈环形结构布局在滑道（Ⅰ）的壁体上，定位槽a（5）和定位槽b（6）之间的距离按阀板（12）上下活动的距离确定；驱动杆（2）设置在滑道（Ⅰ）中，驱动杆（2）上部的体内有磁芯（26），驱动杆（2）的中部有水平设置的通孔，驱动杆（2）中部的通孔内有顶压弹簧（24），顶压弹簧（24）的两端有定位钢珠（23），在顶压弹簧（24）的弹力作用下，定位钢珠（23）在驱动杆（2）中部的通孔中与定位槽a（5）或定位槽b（6）之间进行径向滑动，当定位钢珠（23）的三分之一珠体滑入到定位槽a（5）中时，电磁阀进行关闭状态的阀板（12）定位，当定位钢珠（23）的三分之一珠体滑入到定位槽b（6）中时，电磁阀进行打开状态的阀板（12）定位；驱动杆（2）下部的直径小于驱动杆（2）上部的直径，驱动杆（2）的下部从缓冲弹簧（22）中穿过后，再穿过滑道（Ⅰ）与上阀腔（Ⅱ）之间的孔道连接到泄压阀珠（14）上端的泄压阀杆上；底盖（15）安装在阀体（7）的下端，底盖（15）构成下阀腔（Ⅳ）的底壁。本实施例中，阀板（12）的直径为25mm，泄压阀珠（14）的直径为3mm；阀板（12）选用氧化铝陶瓷或尼龙或不锈钢或铜质材料制造，泄压阀珠（14）选用不锈钢或黄铜或紫铜材料制造，驱动杆（2）和导磁套管（3）选用工程塑料制造。本实施例适合在家电、纺织、轻工、石油、化工和城建行业的自动化系统中作为自动控制的执行元件应用。

Claims (9)

1.一种用钢珠定位阀板的自保持型电磁阀，其特征是电磁阀主要由阀体（7）、导磁套管（3）、电磁线圈（1）、驱动杆（2）、阀板（12）、定位钢珠（23）、顶压弹簧（24）和底盖（15）组成，其中，阀体（7）的前端有流体输入接口（20），阀体（7）的后端有流体输出接口（8），阀体（7）的内腔中有阀座（21）和环壁（19）；阀座（21）呈回转体结构，阀座（21）的上端与阀体（7）连为一体，阀座（21）的下端口构成密封面（9），阀座（21）的内空间构成上阀腔（Ⅱ），上阀腔（Ⅱ）连通到流体输出接口（8）；环壁（19）设置在阀座（21）的下方，环壁（19）的上端口包围在阀座（21）的下部周边，环壁（19）的下端连接在阀体（7）上或连接在底盖（15）上，环壁（19）与阀座（21）之间有空间，环壁（19）与阀座（21）之间的空间构成导流口（Ⅴ），环壁（19）的内空间构成下阀腔（Ⅳ），流体输入接口（20）通过导流口（Ⅴ）连通到下阀腔（Ⅳ）；阀板（12）设置在下阀腔（Ⅳ）中且处于导流口（Ⅴ）的下方，阀板（12）呈圆板体结构，阀板（12）在环壁（19）的内空间中有上下活动的空间，阀板（12）的上端面上有与阀座（21）上的密封面（9）进行配合的密封对应面，当控制阀打开时，下阀腔（Ⅳ）通过阀板（12）与阀座（21）之间的空隙连通到上阀腔（Ⅱ）；导磁套管（3）安装在阀体（7）的上端，电磁线圈（1）安装在导磁套管（3）的上部，导磁套管（3）的内空间和阀体（7）上部的内空间共同构成滑道（Ⅰ），滑道（Ⅰ）在上阀腔（Ⅱ）的正上方，滑道（Ⅰ）与上阀腔（Ⅱ）之间的壁体中有孔道，滑道（Ⅰ）的壁体内侧上有定位槽a（5）和定位槽b（6）；驱动杆（2）设置在滑道（Ⅰ）中，驱动杆（2）上部的体内有磁芯（26），驱动杆（2）的中部有水平设置的通孔，驱动杆（2）中部的通孔内有顶压弹簧（24），顶压弹簧（24）的两端有定位钢珠（23），驱动杆（2）的下部穿过滑道（Ⅰ）与上阀腔（Ⅱ）之间的孔道连接到阀板（12）的中心上；底盖（15）安装在阀体（7）的下端，底盖（15）构成下阀腔（Ⅳ）的底壁。

2.根据权利要求1所述的一种用钢珠定位阀板的自保持型电磁阀，其特征是在滑道（Ⅰ）的底部有缓冲弹簧（22）；当在滑道（Ⅰ）的底部有缓冲弹簧（22）时，驱动杆（2）下部的直径小于驱动杆（2）上部的直径，驱动杆（2）的下部从缓冲弹簧（22）中穿过后，再穿过滑道（Ⅰ）与上阀腔（Ⅱ）之间的孔道连接到阀板（12）的中心上。

3.根据权利要求1所述的一种用钢珠定位阀板的自保持型电磁阀，其特征是在顶压弹簧（24）的弹力作用下，定位钢珠（23）在驱动杆（2）中部的通孔中与定位槽a（5）或定位槽b（6）之间进行径向滑动，当定位钢珠（23）的三分之一珠体滑入到定位槽a（5）中时，电磁阀进行关闭状态的阀板（12）定位，当定位钢珠（23）的三分之一珠体滑入到定位槽b（6）中时，电磁阀进行打开状态的阀板（12）定位。

4.根据权利要求1或3所述的一种用钢珠定位阀板的自保持型电磁阀，其特征是定位槽a（5）和定位槽b（6）呈环形结构布局在滑道（Ⅰ）的壁体上，定位槽a（5）和定位槽b（6）之间的距离按阀板（12）上下活动的距离确定。

5.根据权利要求1所述的一种用钢珠定位阀板的自保持型电磁阀，其特征是在阀板（12）的外周侧面上有平衡槽（17）。

6.根据权利要求1所述的一种用钢珠定位阀板的自保持型电磁阀，其特征是在阀板（12）上端面上的密封对应面上有胶垫（11），胶垫（11）构成阀板（12）与阀座（21）之间的密封件和缓冲件。

7.根据权利要求1所述的一种用钢珠定位阀板的自保持型电磁阀，其特征是在导磁套管（3）与阀体（7）上端的连接面之间有密封圈a（25）。

8.根据权利要求1所述的一种用钢珠定位阀板的自保持型电磁阀，其特征是在阀板（12）的中心有泄压孔，泄压孔的下方有泄压阀珠（14），泄压阀珠（14）为圆柱体结构，泄压阀珠（14）的圆柱体直径大于阀板（12）中心的泄压孔直径，泄压阀珠（14）的上端有泄压阀杆，泄压阀杆从阀板（12）中心的泄压孔向上穿出；当在阀板（12）的中心有泄压孔及在泄压孔的下方有泄压阀珠（14）时，驱动杆（2）的下部穿过滑道（Ⅰ）与上阀腔（Ⅱ）之间的孔道连接到泄压阀珠（14）上端的泄压阀杆上。

9.根据权利要求8所述的一种用钢珠定位阀板的自保持型电磁阀，其特征是在泄压阀珠（14）的上沿有密封环（13），密封环（13）构成泄压阀珠（14）与阀板（12）中心的泄压孔之间的密封件。