CN105805391B - 一种三通电磁活塞阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三通电磁活塞阀，包括阀体(2)及其上的电磁组件(1)，所述阀体(2)内部设有阀芯以及与所述阀芯相配合的密封件，所述阀芯为设有金属骨架(241)的橡胶阀芯(24)，所述密封件为位于所述阀体(2)内壁上的金属限位环(23)。该阀的阀芯密封结构由金属阀芯压紧橡胶圈的密封形式改为含金属骨架的橡胶阀芯压紧金属环的密封形式，可显著提高阀芯密封结构的可靠性和密封性能。

Description

一种三通电磁活塞阀

技术领域

本发明涉及电磁阀技术领域，特别是三通形式的电磁驱动活塞阀。

背景技术

电动汽车热管理系统中包含冷却液循环系统，其由热转换器、功率电子、驱动电机、车载充电器、储水壶、电动水泵、三通水阀、散热水箱高温区、高压PTC、空调散热器组成，三通水阀通过管路循环连接，切换冷却液的流向。

混合动力汽车也通常增加PTC的加热装置来弥补发动机余热的不足，在切换PTC加热装置的过程中，需要使用三通水阀，通用VOLT系统的电池冷却也使用三通水阀，在低温水箱和冷凝器之间调节冷却液流量的大小，切换冷却液流向。

可见，三通水阀在混合动力和纯电动汽车行业中有着十分广泛的应用，并通常采用三通电磁驱动活塞阀(简称三通电磁活塞阀)。

请参考图1，图1为一种典型的三通电磁活塞阀的结构示意图。

如图所示，其电磁阀功能部分和流向调节功能部分分开作用，电磁阀线圈1＇通过接插件和外接端口连接，由外接端输入控制其开关的电流，控制阀芯2＇的运动，改变密封位置，从而达到切换进出口管路的目的，上下两个阀芯2＇为金属阀芯，均设计成锥形，通过压紧和离开阀体内壁上的密封圈3＇来控制流道的通断。

由于阀芯密封结构的密封圈3＇单纯由橡胶材料制成，在阀芯2＇的挤压下容易过分变形或损坏，因此这种三通电磁活塞阀在使用一段时间之后，流道的密封性能便会有所下降，需更换新的密封圈才能继续使用。

此外，由于其阀体部分采用塑料结构，因此前期投入大，且电磁阀部分结构设计不合理，整体质量偏重。

因此，如何提高阀芯密封结构的可靠性和密封性能，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种三通电磁活塞阀。该阀的阀芯密封结构由金属阀芯压紧橡胶圈的密封形式改为含金属骨架的橡胶阀芯压紧金属环的密封形式，可显著提高阀芯密封结构的可靠性和密封性能。

为实现上述目的，本发明提供一种三通电磁活塞阀，包括阀体及其上的电磁组件，所述阀体内部设有阀芯以及与所述阀芯相配合的密封件，所述阀芯为设有金属骨架的橡胶阀芯，所述密封件为位于所述阀体内壁上的金属限位环。

优选地，所述橡胶阀芯包括套装在阀芯轴上的圆盘形金属骨架，及其上包覆的橡胶层。

优选地，所述橡胶层的密封面上设有至少一圈在密封时与所述金属限位环的密封面相压紧的环形凸起。

优选地，所述橡胶阀芯包括上阀芯和下阀芯，两者相互间隔地固定于阀芯轴，并分别对应于上金属限位环和下金属限位环。

优选地，所述上金属限位环和下金属限位环分别固定于一套筒的两端后装入所述阀体，所述套筒的侧壁上开设有与所述阀体的三通入口相对应的通孔。

优选地，所述阀体的阀芯轴引出端设有封盖，所述封盖内端面在轴孔处设有阀芯轴导向块，所述导向块的导孔直径大于所述阀芯轴的外径。

优选地，所述封盖的轴孔中设有两道套装在所述阀芯轴上的密封圈，两者由隔圈分开，其中一道密封圈为浮动密封圈。

优选地，所述电磁组件通过其套管在底部向外翻折形成的外翻边与所述阀体上端焊接连接。

优选地，所述电磁组件的导磁体呈开口朝向一侧的“U”型导磁体。

优选地，所述阀体为不锈钢阀体。

本发明对三通电磁活塞阀的阀芯密封结构作了进一步改进，改进之后，其阀芯变为设有金属骨架的橡胶阀芯，密封件变为位于阀体内壁上的金属限位环，工作时，通过具有金属骨架的橡胶阀芯压紧金属限位环进行密封，不再由金属阀芯压紧橡胶圈进行密封。由于橡胶阀芯设有金属骨架，在金属骨架的支撑作用下，其在压紧金属限位环时，可避免外层橡胶在压力作用下过分变形或损坏，从而显著提高阀芯密封结构的可靠性和密封性能，使三通电磁活塞阀具有更长的使用寿命。

在一种优选方案中，所述橡胶层的密封面上设有至少一圈在密封时与所述金属限位环的密封面相压紧的环形凸起。如此，在橡胶阀芯压紧金属限位环时，所述环形凸起在压力作用下发生弹性变形，可以更加紧密的贴合在金属限位环的密封面上，与纯平面的压紧方式相比，可进一步提高密封性能。

在另一种优选方案中，所述橡胶阀芯包括上阀芯和下阀芯，两者相互间隔地固定于阀芯轴，并分别对应于上金属限位环和下金属限位环，与采用一个阀芯的方式相比，通过两个阀芯分别密封两个限位环，可有效缩短阀芯轴行程，从而降低对电磁组件的性能要求，缩短电磁组件的设计长度。

附图说明

图1为一种典型的三通电磁活塞阀的结构示意图；

图2为本发明所提供三通电磁活塞阀的一种具体实施方式的结构示意图；

图3为图2的剖视图；

图4为图2中阀体部分的结构示意图；

图5为图4中阀芯部位的局部放大图；

图6为图4中封盖部位的局部放大图；

图7为橡胶阀芯的结构示意图；

图8为套筒的结构示意图；

图9为橡胶阀芯及阀芯轴与套筒的组装示意图；

图10为电磁组件及其与阀体的连接示意图。

图1中：

电磁阀线圈1＇ 阀芯2＇ 密封圈3＇

图2至图10中：

1.电磁组件 11.动铁芯 12.弹簧 13.封头 14.弹簧垫片 15.螺栓 16.套管 17.线圈 18.导磁体

2.阀体 21.三通管 22.直管 23.金属限位环 24.橡胶阀芯 241.金属骨架242.橡胶层 243.环形凸起 25.套筒 26.导向块 27.封盖 28.o型密封圈 29.隔圈210.阀芯轴

3.连接器

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图2，图2为本发明所提供三通电磁活塞阀的一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体实施例中，本发明提供的三通电磁活塞阀主要由电磁组件1、阀体2以及连接器3三大部分组成，电磁组件1的电磁线圈通过连接器3与外部电连接，从外部输入信号控制通入电磁线圈的电流，可使阀芯轴及阀芯轴上的阀芯作直上直下的运动，从而改变密封位置，达到切换进出口管路的目的。

请参考图3、图4、图5、图7、图8、图9，图3为图2的剖视图；图4为图2中阀体部分的结构示意图；图5为图4中阀芯部位的局部放大图；图7为橡胶阀芯的结构示意图；图8为套筒的结构示意图；图9为橡胶阀芯及阀芯轴与套筒的组装示意图。

如图所示，阀体部分主要由三通管21、三通口上的三个直管22、金属限位环23、橡胶阀芯24、套筒25、导向块26、封盖27、o型密封圈28、隔圈29、阀芯轴210等部件组成。

阀体2为不锈钢阀体，上下两个金属限位环23分别固定在套筒25的两端后装入阀体2的三通交汇处，套筒25也为不锈钢材质，侧壁中间上开设有与阀体2的三通入口相对应的通孔，装配完成后该通孔与阀体2的中间管道同心，外部介质将经过该通孔流入内部密封结构，金属限位环23装入套筒25的内端设有锥面，外端设有环形凸边，并通过凸边支撑在套筒25的端面上，两者在组装后另增一道激光焊工序，将金属限位环23与套筒25贴合处的细缝闭合，并固连两个零件。

橡胶阀芯24是一种外层橡胶包络内部金属骨架241的组件，金属骨架241呈圆盘形，中间为套装在阀芯轴上的圆套体，橡胶层242包覆在金属骨架241的盘面上，包括上盘面、下盘面及外侧周边，在整体上形成类似于活塞的结构，橡胶层242的密封面在外边缘处设有一圈在密封时与金属限位环23的密封面相压紧的环形凸起243，在橡胶阀芯24压紧金属限位环23时，环形凸起243在压力作用下发生弹性变形，可以更加紧密的贴合在金属限位环23的密封面上，与纯平面的压紧方式相比，可进一步提高密封性能。

当然，金属骨架241也可以设计成圆盘之外的其他形状，橡胶层242也可以只包覆在金属骨架241参与密封的工作面上，金属限位环23也可以直接安装在阀体2内壁上或通过其他方式安装在阀体2内壁上。

橡胶阀芯24的数量为两个，分为上阀芯和下阀芯，两者相互间隔地固定于阀芯轴210，并分别对应于上金属限位环和下金属限位环。当外部介质流入后，电磁阀收到外部信号，线圈产生电磁力牵引阀芯轴，阀芯轴210同时带动橡胶阀芯24压紧金属限位环23可以有效的进行密封。另一方面，为了缩短阀芯轴210的行程，在阀芯轴210上压装了两个橡胶阀芯24，与采用一个阀芯的方式相比，通过两个橡胶阀芯24分别密封两个金属限位环23，可有效缩短阀芯轴210的行程，从而更加轻便有效的切换冷却液流向，并降低对电磁组件1的性能要求，缩短电磁组件1的设计长度。

请参考图6，图6为图4中封盖部位的局部放大图。

如图所示，阀体2上端在开口处设有封盖27，阀芯轴210穿过封盖27后向外引出，封盖27的内端面上在轴孔处设有一段向下延伸的阀芯轴导向块26，导向块26也是不锈钢材质，以过盈的方式卡入封盖27的轴孔中，其导孔直径略大于阀芯轴210的外径，可以有效的减少阀芯轴210装配完成后底端结构周向乱晃的现象。

封盖27的轴孔中设有两道套装在阀芯轴上的O型密封圈28，以保证介质不会通过封盖轴孔处的间隙与外端连通，其中位置靠下的一道密封圈为浮动密封圈，可以上下移动，两个O型密封圈28由隔圈29分开，始终保证上下两个o型密封圈28之间不接触。

请参考图10，图10为电磁组件及其与阀体的连接示意图。

如图所示，位于阀体2上端的电磁组件1主要由动铁芯11、弹簧12、封头13、弹簧垫片14、螺栓15、套管16、线圈17、导磁体18等部件组成，动铁芯11固连在阀芯轴210上，导磁体18呈开口朝向一侧的“U”型导磁体。

当控制器给线圈17供电时，内部磁力线产生电磁力，固定的封头13吸引动铁芯11向上移动，带动上阀芯密封上限位环，断电后，弹簧12的弹簧力使动铁芯11恢复原位，下阀芯密封下限位环，从而达到切换冷却液流向的目的。

电磁组件1通过其套管16在底部向外翻折形成的外翻边与阀体2上端焊接连接，阀体2的封盖27在外端面上设有伸入套管16一定距离的凸台，凸台周边的台阶面形状与套管16的外翻边相吻合。

具体可采用激光焊将电磁组件1和阀体2有效的连接在一起，与通过螺钉进行连接的方式相比，其连接方式简洁轻便。

当然，电磁组件1电磁力的作用方式也可以改为下端铁芯固定不动，封头改为动铁芯的方式。

上述内容仅是本发明的一种优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，将橡胶阀芯的金属骨架设计成其他形状等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

以上对本发明所提供的三通电磁活塞阀进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种三通电磁活塞阀，包括阀体(2)及其上的电磁组件(1)，所述阀体(2)内部设有阀芯以及与所述阀芯相配合的密封件，其特征在于，所述阀芯为设有金属骨架(241)的橡胶阀芯(24)，所述密封件为位于所述阀体(2)内壁上的金属限位环(23)；所述橡胶阀芯(24)包括套装在阀芯轴(210)上的金属骨架(241)，及其上包覆的橡胶层(242)；所述橡胶层(242)的密封面上设有至少一圈在密封时与所述金属限位环(23)的密封面相压紧的环形凸起(243)。

2.根据权利要求1所述的三通电磁活塞阀，其特征在于，所述橡胶阀芯(24)包括上阀芯和下阀芯，两者相互间隔地固定于阀芯轴(210)，并分别对应于上金属限位环和下金属限位环,所述金属骨架为圆盘形，所述橡胶层包覆在所述金属骨架的盘面上，所述盘面包括上盘面、下盘面及外侧周边。

3.根据权利要求2所述的三通电磁活塞阀，其特征在于，所述上金属限位环和下金属限位环分别固定于一套筒(25)的两端后装入所述阀体(2)三通交汇处，所述套筒为不锈钢材质，所述套筒(25)的侧壁上开设有与所述阀体(2)的三通入口相对应的通孔，所述通孔与所述阀体的中间管道同心，所述金属限位环装入所述套筒的内端设有锥面，外端设有环形凸边，所述金属限位环与所述套筒焊接固定。

4.根据权利要求1至3任一项所述的三通电磁活塞阀，其特征在于，所述阀体(2)的阀芯轴引出端设有封盖(27)，所述封盖(27)内端面在轴孔处设有阀芯轴导向块(26)，所述导向块(26)的导孔直径大于所述阀芯轴(210)的外径，所述导向块与所述轴孔过盈配合。

5.根据权利要求4所述的三通电磁活塞阀，其特征在于，所述封盖(27)的轴孔中设有两道套装在所述阀芯轴上的密封圈(28)，两者由隔圈(29)分开，其中一道密封圈(28)为浮动密封圈，所述两道密封圈之间设置有隔圈，通过所述隔圈，所述两道密封圈之间不接触。

6.根据权利要求1所述的三通电磁活塞阀，其特征在于，所述电磁组件包括动铁芯、弹簧、封头、弹簧垫片、螺栓、套管、线圈、导磁体，所述动铁芯固连在所述阀芯轴上，所述电磁组件(1)通过其套管(16)在底部向外翻折形成的外翻边与所述阀体(2)上端焊接连接。

7.根据权利要求6所述的三通电磁活塞阀，其特征在于，所述电磁组件(1)的导磁体(18)呈开口朝向一侧的“U”型导磁体，所述阀体的封盖在外端面上设有伸入所述套管一定距离的凸台，所述凸台周边的台阶面形状与所述套管的外翻边相对应。

8.根据权利要求7所述的三通电磁活塞阀，其特征在于，所述阀体(2)为不锈钢阀体，所述电磁组件与所述阀体通过激光焊接连接。