CN105829785A - 具有电磁阀的家用器具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括电磁阀(101)的家用器具，所述电磁阀包括具有先导孔(105)的隔膜(103)，还包括用于关闭所述先导孔(105)的控制栓(107)和用于将力施加于所述控制栓(107)的弹簧装置(109)。所述电磁阀(101)的所述控制栓(107)包括用于伸入所述先导孔(105)中的销(113)。

Description

具有电磁阀的家用器具
技术领域
本发明涉及一种包括电磁阀的家用器具，所述电磁阀包括隔膜。
背景技术
具有隔膜的电磁阀能够在家用器具中用于接通或关断压力管路中的流动。
例如，公开物EP685672A1描述了一种具有例如用于切换给水器的电磁阀的洗衣机，所述阀包括隔膜与具有低弹性常数的弹簧。尽管能够使用这种电磁阀接通或关断水流，但是对流率的精细式控制是不可能的。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有电磁阀的家用器具，所述电磁阀能够用于控制流率或压力。
所述目的通过具有根据独立权利要求的特征的主题来实现。本发明的有利的实施例变型是附图、说明书以及从属权利要求的主题。
根据本发明的一个方面，该目的通过一种家用器具来实现，所述家用器具具有带有先导孔的隔膜、用于关闭所述先导孔的控制栓和用于将力施加于所述控制栓的弹簧装置，所述控制栓具有用于穿入所述先导孔中的销。由此实现的技术优点例如是，通过先导孔实现了对流动的更好控制。水的流率可根据电磁线圈中的输入电流或输入电压来控制。
家用器具被理解为用于家务管理的器具。其可以是大型家用器具，例如洗衣机、干衣机、洗碗机、或诸如冰箱、冷冻机或组合式冷藏冷冻机的制冷器具。然而，它也可以是小型家用器具，诸如热水器、全自动咖啡机或厨房机。
在该家用器具的一个有益的实施例中，所述销与先导孔相比具有更小的直径。由此实现的技术优点例如是，销能够布置在先导孔内。
在该家用器具的另一有益的实施例中，所述销的长度大于所述先导孔的直径。由此实现的技术优点例如是，销可深入地伸入先导孔中，且能够精确且精细地控制通过电磁阀的流动。
在该家用器具的另一有益的实施例中，所述销和所述先导孔的横截面是圆形的。由此实现的技术优点例如是，围绕销设置了均匀的流动条件。
在该家用器具的另一有益的实施例中，所述销的长度大于所述隔膜的厚度。同样地，由此实现的技术优点例如是，销可深入地伸入先导孔中，且能够精确且精细地控制通过电磁阀的流动。
在该家用器具的另一有益的实施例中，所述销的长度等于所述先导孔的深度。同样地，由此实现的技术优点例如是，销可深入地伸入先导孔中，且能够精确且精细地控制通过电磁阀的流动。
在该家用器具的另一有益的实施例中，所述销的长度是所述销的直径的至少五倍。同样地，由此实现的技术优点例如是，销可深入地伸入先导孔中，且能够精确且精细地控制通过电磁阀的流动。
在该家用器具的另一有益的实施例中，所述销由塑料制成。由此实现的技术优点例如是，销可以以简单的方式制造且具有高强度。
在该家用器具的另一有益的实施例中，所述销通过用于密封所述先导孔的密封头形成。由此实现的技术优点例如是，形成了销的更简单且更稳定的结构。
在该家用器具的另一有益的实施例中，所述销与所述密封头一体地形成。由此实现的技术优点例如是，销可与密封头一起在一个加工过程中制造。
在该家用器具的另一有益的实施例中，所述销布置在所述密封头的中心。由此实现的技术优点例如是，均匀的流动条件围绕密封头形成。
在该家用器具的另一有益的实施例中，圆周间隙形成在所述销与所述先导孔的内侧之间。由此实现的技术优点例如是，当销抬升时在间隙中产生层流。
在该家用器具的另一有益的实施例中，所述隔膜包括隔膜保持器，所述先导孔形成在所述隔膜保持器中。由此实现的技术优点例如是，降低了隔膜磨损。
在该家用器具的另一有益的实施例中，所述弹簧装置具有第一弹性常数和第二弹性常数，所述第一弹性常数用于在所述先导孔处于关闭状态时将所述控制栓推到所述先导孔上，所述第二弹性常数用于在所述先导孔处于打开状态时将所述控制栓保持在平衡位置。由此实现的技术优点例如是，控制栓能够以较小的力保持在先导孔上，且能够通过小的电力来驱动。相比之下，控制栓以大的力被保持在平衡位置。
在该家用器具的另一有益的实施例中，所述弹簧装置包括具有第一弹性常数的第一弹簧和具有第二弹性常数的第二弹簧。由此实现的技术优点例如是，所述弹簧装置能够借助于两个不同的弹簧以简单的方式实现。
附图说明
本发明的示例性实施例在下文被更具体地描述并在附图中示出，在附图中：
图1示出家用器具的示意性视图；
图2A与图2B示出电磁阀的剖视图；
图3示出具有弹簧装置的电磁阀的剖视图，所述弹簧装置具有两个弹性常数；
图4示出弹簧装置的示意性视图；以及
图5示出具有弹簧装置和销的电磁阀的剖视图，所述弹簧装置具有两个弹性常数。
具体实施方式
图1示出家用器具100的示意性视图。家用器具100例如是洗衣机，所述洗衣机具有至洗涤剂容器133的水供应，所述洗涤剂容器133包括多个腔室。根据至洗涤剂容器133的压力管路内的流率，水被引导至位于洗涤剂容器内的单独的腔室中的一个内。电磁阀用于控制压力管路内的流率。所述电磁阀是由电磁体致动的阀。在先导控制电磁阀的情况下，操作压力的压力差被用于打开与关闭阀。先导控制电磁阀的驱动机构具有先导控制功能，主密封元件、例如隔膜或活塞上的负载通过所述先导控制功能被释放。
图2A示出关闭状态下的电磁阀101及其部件的剖视图。电磁阀101包括入口腔室125、具有隔膜保持器123与隔膜开口129的隔膜103、中间腔室121以及控制栓107，所述控制栓107的移动由线圈117控制并且所述控制栓107包括密封头115。密封头115由橡胶或其他软质材料制成，以确保先导孔105关闭并且密封。密封头115与控制栓107一体地连接。电磁阀101还包括出口腔室127、隔膜支撑部131以及弹簧135，当电磁阀101关闭时，所述弹簧135使得先导孔105关闭。
在关闭状态下，控制栓107的密封头115接触隔膜保持器123。该接触使得先导孔105被关闭。当流体进入入口腔室125时，入口腔室125首先被填充。流体中的一部分经由隔膜开口129到达中间腔室121。这导致，中间腔室121内的压力增大并且隔膜103被压在隔膜支撑部131上，因此封闭了入口腔室125与出口腔室127之间的连通。电磁阀101可以以各种放置方式使用，例如倒置地使用。电磁阀101被设计成使得电磁阀101在任何放置方式下都可关闭。
当线圈117启用时，控制栓107连同密封头115移动远离隔膜保持器123并且压缩弹簧135。先导孔105因此被打开，使得流体能够流入中间腔室121内，然后通过先导孔105渗入出口腔室127内。中间腔室121内的压力因此被释放。
只要中间腔室121内的压力低于入口腔室125内的压力，隔膜103就被抬升，使得将入口腔室125连接至出口腔室127的开口敞开。然后，流体直接从入口腔室125流至出口腔室127内。
图2B示出处于打开状态的电磁阀101及其部件的剖视图。当线圈117停用时，弹簧135向隔膜保持器123的方向推压控制栓107，使得先导孔105关闭。于是，中间腔室121内的压力增大并且隔膜103被压在隔膜支撑部131上。电磁阀101被关闭。流率或出口压力取决于入口压力以及隔膜103与隔膜支撑部131之间的开口。这个开口越大，流体的出口流率越大或流体的出口压力越大。出口压力被限制为入口压力减去系统损耗。
隔膜103与隔膜支撑部131之间的开口取决于入口腔室125内的压力与中间腔室121内的压力。中间腔室121内的压力能够使用简化的公式估算：
P 5 = P 1 - R 4 ( P 1 - P 11 ) R 4 + R 10
其中，P1是入口腔室125内的压力，P5是中间腔室121内的压力，P11是出口腔室127内的压力，R4是隔膜开口129处的总流阻，以及R10是先导孔105处的流阻。根据上述简化的公式，如果P1是常数，P11同样是常数(可能是0)，以及R4同样是常数，那么P5主要取决于R10。R10取决于先导孔105的形状与材料。R10也根据密封头115与先导孔105之间的距离而变化。这个距离越大，R10就越低。这个距离越小，R10就越高。所以，出口流率根据密封头115相对于先导孔105的位置而变化。因此可通过控制密封头115的位置来形成比例阀。因此，由线圈117产生并施加在控制栓107上的拉力能够控制出口腔室127内的流体的出口流率或出口压力。线圈117的拉力由施加至所述线圈上的电流或电压控制。当下述力互相平衡时，就达到了密封头115的平衡位置：控制栓的质量沿控制栓107的轴线的重力向量X、弹簧135的压力、拉控制栓107的线圈力、以及中间腔室121内的压力。
比例阀具有弹簧135，所述弹簧135具有比打开/关闭电磁阀的弹性常数更高的弹性常数。打开/关闭电磁阀内的弹簧135用于确保对阀的正确关闭。因此打开/关闭电磁阀的控制栓107的平衡位置是不稳定的。如果弹簧的弹性常数太低，那么当控制栓107开始被线圈力撤回时，由于压力值P5突然下降，就产生控制栓107的位置不稳定。该压力下降使得系统以非线性系统的方式反应，其中，现有的向上力不再对抗压力P5的向下力(或至少不在相同的程度)。控制栓107因此被拉动，直到它接触壳体119或弹簧135被完全压缩，从而使得电磁阀完全打开。
在弹簧135具有更高弹性常数的情况下，提供更大的线圈力，以便开始打开电磁阀101。由于电磁阀101关闭，P5处于它的最高值并且弹簧135具有高弹性常数。当电磁阀101开始打开时，由于P5突然下降，控制栓107的位置同样受到非线性影响。尽管如此，弹簧135具有高到足以能够再抵偿该力并将控制栓107保持在平衡位置的弹性常数。由于弹簧135具有高弹性常数，因此在这种情况下线圈117提供更高的拉力。这通过具有更大尺寸且以更大电功率供给的线圈117来实现。
图3示出电磁阀101的剖视图，所述电磁阀101包括具有两个弹性常数的弹簧装置109。弹簧装置109将两个不同的弹簧109-1和109-2结合。弹簧109-2具有更高的弹性常数并且比弹簧109-1短。弹簧109-1以相对较低的弹性常数使得电磁阀101能够被正确关闭。只要线圈117启用，控制栓107就被向上拉。只要压力P5下降，控制栓107就通过具有更高弹性常数的弹簧109-2保持在平衡位置。在该非线性系统内，由于最高压力P5不与弹簧109-2的较高弹性常数同时存在，所以线圈117可被实施成占据较小的空间。
如果弹簧109-2被压缩，那么压力P5已经通过控制栓107的初步移动被降低。两个弹簧109-1与弹簧109-2可以串联或并联布置。电磁阀101在不供电状态下是常闭的(NC)。
图4示出弹簧装置109的示意性视图。在这个弹簧装置109中，使用单个弹簧111，所述弹簧111包括具有第一弹性常数的第一弹簧部分111-1与具有第二弹性常数111-2的第二弹簧部分111-2。弹簧111通过形成弹簧部分111-1与弹簧部分111-2的两种不同的线圈间距和/或直径来实现。具有较低弹性常数的部分111-1首先被压缩。
当第一弹簧部分109-1几乎被完全压缩时，第二弹簧部分109-2随后被压缩。因此可实现与具有不同的弹性常数并且并联或串联布置的两个单独的弹簧相同的效果。
图5示出具有弹簧装置109与销113的电磁阀101的剖视图，所述弹簧装置109具有两个弹性常数。流阻R10根据控制栓107与先导孔105之间的距离而变化。为了降低流阻R10对控制栓107的位置的灵敏度，销113从密封头115伸出。固定至密封头115和/或控制栓107的所述销113降低了流阻R10对控制栓107的位置的灵敏度。销113具有比先导孔105的直径更小的直径，以及比先导孔105的直径更长的长度。销113的长度还大于隔膜103的厚度，并与先导孔105的深度相等。
销113因此能够深入地伸入先导孔105内，使得穿过电磁阀101的流量能够以精确且精细的方式被控制。这实现了对流阻R10的更好控制，并且因此实现了对穿过先导孔105的流量以及对中间腔室121内的压力P5的更好控制。这种改进的控制产生了对出口腔室127内的流率或压力的更平稳的控制。
销113与先导孔105可具有不同的形状。例如，销113与先导孔105的横截面可以是圆形的，使得均匀的流动条件围绕销113产生。这在销113与先导孔105的内侧之间形成了圆周间隙，使得当销抬升时，在该间隙中产生层流。
销113可以由塑料制成或例如与密封头115的密封材料一体地形成。然而，销113也可以以从控制栓107凸出的金属销来形成。所述销布置在圆形密封头115的中心，从而均匀的流动条件围绕密封头形成。
具有弹簧装置109的电磁阀101能够与流率传感器结合使用，以便借助于闭环控制回路，利用流率传感器控制压力管路内的流量或利用压力传感器控制压力管路内的压力。可用交流电或直流电来操作线圈117。然而，直流线圈117由于直流电而给出控制栓107的更稳定的位置。通过施加电流或电压操作线圈117。线圈117内的电流越大，作用在控制栓107上的拉力就越大。在不供电状态下常开的(NO)比例电磁阀能够利用相同原理实现。在这种情况下，当施加电力时，由线圈117生成的力被用来关闭电磁阀101。
弹簧109-1与弹簧109-2可以以下述方式组合：当没有电力施加至线圈时，电磁阀101保持非工作状态。每个弹簧长度均根据系统属性进行设置。每个弹性常数也根据系统属性进行设置。如果弹簧109-1与弹簧109-2并联布置，就不需要将一个弹簧109-1布置在另一个弹簧109-2内。替代地，弹簧109-1与弹簧109-2可以彼此相邻地布置。
弹簧109-2可以布置在弹簧109-1内，或者反之亦然。如果一个弹簧109-2布置在另一个弹簧109-1内，那么弹簧109-1和弹簧109-2的线圈方向和线圈间隔可设置成能够防止弹簧109-1与弹簧109-2的互相钩扣。在此，也可将弹簧109-1与弹簧109-2的直径考虑进来。此外也可以将不止两个弹簧109-1与109-2组合，以便获得具有另外的弹性常数的多个部分以用于调整流量或压力。
电磁阀101的主要优点是：凭借缓升或缓降通过平稳地启用电磁阀101而使得噪声降低、通过压力管路内的流量控制而使得噪声降低、以及控制家用器具100内的流率或压力的能力。使用闭环控制回路的闭环控制能够被使用查找表的控制替代，在查找表中，输入电压中的一个的特定范围表示出口流率或压力的特定范围。特别地，降低了布线的复杂度。电磁阀101能够以更小的尺寸实现，同时提供简单的控制与可靠的操作。电磁阀101能够根据线圈117的输入电流或输入电压控制流体的流率或压力。
所有结合本发明的各实施例变型所解释并示出的特征都可以在根据本发明的主题内以不同的组合使用，以便同时实现其有利效果。
本发明的保护范围由权利要求指定，而不限于在本说明书中解释或在附图中示出的特征。
附图标记列表
100家用器具
101电磁阀
103隔膜
105先导孔
107控制栓
109弹簧装置
109-1弹簧
109-2弹簧
111弹簧
111-1弹簧部分
111-2弹簧部分
113销
115密封头
117线圈
119壳体
121中间腔室
123隔膜保持器
125入口腔室
127出口腔室
129隔膜开口
131隔膜支撑部
133洗涤剂容器
135弹簧

Claims (15)

1.一种具有电磁阀(101)的家用器具(100)，所述电磁阀(101)包括具有先导孔(105)的隔膜(103)、用于关闭所述先导孔(105)的控制栓(107)和用于将力施加于所述控制栓(107)的弹簧装置(109)，其特征在于，所述控制栓(107)包括用于伸入所述先导孔(105)中的销(113)。
2.根据权利要求1所述的家用器具(100)，其特征在于，所述销(113)与所述先导孔(105)相比具有更小的直径。
3.根据前述权利要求中任一所述的家用器具(100)，其特征在于，所述销(113)的长度大于所述先导孔(105)的直径。
4.根据前述权利要求中任一所述的家用器具(100)，其特征在于，所述销(113)和所述先导孔(105)的横截面是圆形的。
5.根据前述权利要求中任一所述的家用器具(100)，其特征在于，所述销(113)的长度大于所述隔膜(103)的厚度。
6.根据前述权利要求中任一所述的家用器具(100)，其特征在于，所述销(113)的长度等于所述先导孔(105)的深度。
7.根据前述权利要求中任一所述的家用器具(100)，其特征在于，所述销(113)的长度是所述销(113)的直径的至少五倍。
8.根据前述权利要求中任一所述的家用器具(100)，其特征在于，所述销(113)由塑料制成。
9.根据前述权利要求中任一所述的家用器具(100)，其特征在于，所述销(113)通过用于密封所述先导孔(105)的密封头(115)形成。
10.根据权利要求9所述的家用器具(100)，其特征在于，所述销(113)与所述密封头(115)一体地形成。
11.根据权利要求9或10所述的家用器具(100)，其特征在于，所述销(113)布置在所述密封头(115)的中心。
12.根据前述权利要求中任一所述的家用器具(100)，其特征在于，圆周间隙设置在所述销(113)与所述先导孔(105)的内侧之间。
13.根据前述权利要求中任一所述的家用器具(100)，其特征在于，所述隔膜(103)包括隔膜保持器(123)，所述先导孔(105)形成在所述隔膜保持器(123)中。
14.根据前述权利要求中任一所述的家用器具(100)，其特征在于，所述弹簧装置(109)具有第一弹性常数和第二弹性常数，所述第一弹性常数用于在所述先导孔(105)处于关闭状态时将所述控制栓(107)推到所述先导孔(105)上，所述第二弹性常数用于在所述先导孔(105)处于打开状态时将所述控制栓(107)保持在平衡位置。
15.根据权利要求14所述的家用器具(100)，其特征在于，所述弹簧装置(109)包括具有第一弹性常数的第一弹簧(109-1)和具有第二弹性常数的第二弹簧(109-2)。
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