CN106051188B - 一种电磁阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电磁阀，包括电磁阀阀体、阀盖、阀芯和电磁组件，所述阀芯包括阀芯主体、密封圈和密封圈压件；所述阀芯主体包括凸台状的基块、固定在基块大径端端面上的中心柱和固定在中心柱上且径向向外呈放射状的筋叶，所述阀芯主体的中间设有先导孔；所述密封圈压件包括圆柱环形的侧壁和设置在所述侧壁内侧的第一凸缘，所述第一凸缘与基块的小径部分之间存在一定间隙，形成用于容纳密封圈的凹槽，所述密封圈固定于凹槽内。本发明所述的电磁阀解决了轻质材料电磁阀的本质缺陷，在降低电磁阀重量的同时保证了强度，使得轻材质电磁阀能够得以广泛使用，尤其在电磁阀需要悬挂在空中的消防领域可被广泛推广。

Description

一种电磁阀
技术领域
本发明涉及一种电磁阀。
背景技术
目前，消防领域采用的电磁阀要求具有快速响应，长期有效密封等特点。现有消防用电磁阀大多采用膜片式电磁阀，电磁阀的电磁线圈通电时，动铁芯被吸合，带动阀杆上移，弹簧同时被压缩，使阀杆与阀芯中孔(先导孔)分离，阀芯上腔的流体瞬间从中孔缷压，缷压后阀芯在上下腔压差的作用下快速向上浮起，电磁阀开启。电磁阀的线圈断电时，阀杆在弹簧力的作用下关闭阀芯中孔，并推动阀芯向下移，封住流体出口，电磁阀关闭。
现有电磁阀的阀芯和阀体为同一材质，多为钢制，强度较高，如果为了减轻电磁阀的重量，选择较轻的材质时，阀芯的强度就会出现问题，这也是电磁阀行业很少有用其他较轻材料制作电磁阀的原因。
发明内容
本发明针对以上问题的提出，而研究设计一种电磁阀。本发明采用的技术手段如下：
一种电磁阀，包括电磁阀阀体、阀盖、阀芯和电磁组件，所述电磁阀阀体上设有进口和出口，所述电磁阀阀体的内部设有管壁状的主阀口，所述电磁组件包括衔铁和电磁线圈，所述衔铁与阀芯之间设有阀杆，阀杆处设有能使阀杆复位的弹性件，所述电磁阀阀体的侧壁上与主阀口位置对应处设有安装口，所述阀盖固定在安装口处，所述阀芯上设有与主阀口配合的密封圈，所述阀芯包括阀芯主体、密封圈和密封圈压件；所述阀芯主体包括凸台状的基块、固定在基块大径端端面上的中心柱和固定在中心柱上且径向向外呈放射状的筋叶，所述阀芯主体的中间设有先导孔；所述密封圈压件包括圆柱环形的侧壁和设置在所述侧壁内侧的第一凸缘，所述侧壁与基块的大径部分通过螺纹相互固定，所述第一凸缘与基块的小径部分之间存在一定间隙，形成用于容纳密封圈的凹槽，所述密封圈固定于凹槽内。
进一步地，所述筋叶的外侧边缘与密封圈压件的外侧壁齐平，所述基块的小径部分的端部设有用于对密封圈限位的第二凸缘，所述第一凸缘的内侧设有用于对密封圈限位的第三凸缘，所述基块的小径端端面的中间部分设有圆台状凸起，所述先导孔的内侧壁上设有径向向内的且环绕内壁一周的第一凸起，所述第一凸起的内侧边缘处设有朝向筋叶一侧的环绕一周的第二凸起，所述第二凸起的一侧安装有密封套管安装环，所述密封套管安装环的内侧设有密封套管，所述阀杆的端部设有与密封套管配合的密封胶套。
进一步地，所述阀盖包括用于容纳阀芯的第一盖体和与所述第一盖体背向设置的第二盖体，所述第一盖体和第二盖体的端部均设有连接法兰，所述阀盖的中间设有用于穿过阀杆的通孔，所述第一盖体内设有与第一盖体的内侧壁贴合的内衬，所述内衬由不锈钢制成。
进一步地，所述内衬的内壁上设有轴向的凹槽，所述凹槽的与内衬的外侧端部之间存在一定距离，所述内衬的外边缘伸出第一盖体的外边缘，且内衬的伸出部分的外径小于第一盖体内部分的外径。
进一步地，所述主阀口的端部固定有不锈钢阀口薄套，构成不锈钢电磁阀阀口，所述主阀口端部设有用于固定和限位不锈钢阀口薄套的外挡壁，以及固定和支撑不锈钢阀口薄套的支撑平台，所述外挡壁和支撑平台为环形结构，所述不锈钢阀口薄套同阀芯的密封圈接触处设有薄套密封端，所述薄套密封端的截面为三角形或圆弧形。
进一步地，所述阀芯主体的材质为尼龙，所述密封圈压件的材质为不锈钢，所述阀盖的材质为铝合金。
进一步地，本发明还包括电磁阀驱动电路，所述电磁阀具有电磁线圈L1，所述电磁阀驱动电路包括开关元件Q1、限流元件R4、用于产生脉冲宽度调制信号的PWM信号发生模块、与PWM信号发生模块、开关元件Q1相连接的开关元件驱动模块以及供电模块，所述电磁线圈L1、开关元件Q1和限流元件R4依次串联接在电源端和接地端之间，所述开关元件驱动模块根据所述PWM信号发生模块产生的脉冲宽度调制信号，来驱动所述开关元件Q1在导通状态和关断状态之间切换，所述供电模块具有电源端和接地端；所述PWM信号发生模块和开关元件驱动模块由所述供电模块供电。
进一步地，所述PWM信号发生模块包括脉宽调制器U1、电阻R2、电阻R7和电容C1；所述脉宽调制器U1采用NE555芯片；所述电阻R2一端连接所述电源端，另一端连接所述脉宽调制器U1的第7引脚；所述电阻R7两端分别连接所述脉宽调制器U1的第7引脚和第2引脚；所述脉宽调制器U1的第6引脚与第2引脚相连接，并经由电容C1连接所述接地端；所述脉宽调制器U1的第8引脚和第4引脚均连接所述电源端；所述脉宽调制器U1的第3引脚作为所述脉冲宽度调制信号的输出端。
进一步地，所述开关元件Q1采用N沟道MOS管；所述开关元件驱动模块包括电阻R6、电阻R9、PNP三极管Q2、电阻R3、稳压二极管ZD2、电阻R1和二极管D2；所述电阻R6一端接收所述PWM信号发生模块输出的脉冲宽度调制信号，另一端连接所述PNP三极管Q2基极；所述电阻R9两端分别连接所述电源端和所述PNP三极管Q2基极；所述PNP三极管Q2发射极连接所述电源端；所述稳压二极管ZD2和所述电阻R1相互串联接在所述开关元件Q1的栅极和源极之间；所述稳压二极管ZD2与所述电阻R1相并联；所述PNP三极管Q2集电极通过电阻R3与稳压二极管ZD2和电阻R1的串接点相连接。
进一步地，所述供电模块包括整流桥BR1、稳压二极管ZD1、电容C2和电阻R5；所述整流桥BR1的输入端用于接收输入的交流电压；所述整流桥BR1的输出正端作为所述供电模块的电源端；所述整流桥BR1的输出负端经由所述限流元件R4连接所述接地端；所述稳压二极管ZD1阴极连接所述电源端；所述稳压二极管ZD1阳极作为所述供电模块的接地端；所述电容C2和电阻R5均与所述稳压二极管ZD1相并联，所述电磁线圈L1两端并联接有二极管D1。
与现有技术比较，本发明所述的电磁阀解决了轻质材料电磁阀的本质缺陷，在降低电磁阀重量的同时保证了强度，使得轻材质电磁阀能够得以广泛使用，尤其在电磁阀需要悬挂在空中的消防领域可被广泛推广，同时，本发明通过调节PWM信号发生模块产生的脉冲宽度调制信号，进而改变所述开关元件Q1的开关占空比，能够使得在电磁阀开启和触发时流经电磁线圈L1的电流较高，进而电磁线圈L1产生较强的吸合力，以将动铁芯吸合，当动铁芯被吸合后，使得流经电磁线圈L1的电流降低，进而电磁线圈L1只需产生能够保持动铁芯被吸引的吸合力即可，本发明既能保证电磁阀正常开启，又可以避免电磁线圈一直处于高负载工作状态，结构简单、控制便捷、节能省电、同时有利于延长电磁阀的使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例所述的电磁阀的结构示意图。
图2是图1的A处放大图。
图3是本发明实施例所述的阀芯的结构示意图。
图4是图3的B处放大图。
图5是本发明实施例所述的阀芯主体的立体结构示意图。
图6是本发明实施例所述的阀芯主体的主视示意图。
图7是图6的俯视图。
图8是图7的C-C剖视图。
图9是本发明实施例所述的密封圈压件的结构示意图。
图10是本发明实施例所述的阀盖的结构示意图。
图11是本发明实施例所述的阀盖与阀芯的配合状态示意图(打开状态)。
图12是本发明实施例所述的阀盖与阀芯的配合状态示意图(关闭状态)。
图13是本发明实施例所述的电磁阀阀体的立体结构示意图。
图14是本发明实施例所述的电磁阀阀体的剖视示意图。
图15是图14的D处放大图。
图16是本发明实施例所述的电磁阀驱动电路的结构框图。
图17是本发明实施例所述的电磁阀驱动电路的电路原理图。
具体实施方式
如图1至图15所示，一种电磁阀，包括电磁阀阀体3、阀盖2、阀芯1和电磁组件4，所述电磁阀阀体3上设有进口和出口，所述电磁阀阀体3的内部设有管壁状的主阀口31，所述电磁组件4包括衔铁41和电磁线圈，所述衔铁41与阀芯1之间设有阀杆5，阀杆5处设有能使阀杆5复位的弹性件6，所述电磁阀阀体3的侧壁上与主阀口31位置对应处设有安装口32，所述阀盖2固定在安装口32处，所述阀芯1上设有与主阀口31配合的密封圈12。
如图3至图8所示，所述阀芯包括阀芯主体11、密封圈12和密封圈压件13；所述阀芯主体11包括凸台状的基块111、固定在基块111大径端端面上的中心柱112和固定在中心柱112上且径向向外呈放射状的筋叶113，所述阀芯主体11的中间设有先导孔114；所述密封圈压件13包括圆柱环形的侧壁131和设置在所述侧壁131内侧的第一凸缘132，所述侧壁131与基块111的大径部分通过螺纹相互固定，所述第一凸缘132与基块111的小径部分之间存在一定间隙，形成用于容纳密封圈12的凹槽14，所述密封圈12固定于凹槽14内。
所述筋叶的外侧边缘与密封圈压件的外侧壁齐平，所述基块的小径部分的端部设有用于对密封圈限位的第二凸缘110，所述第一凸缘132的内侧设有用于对密封圈12限位的第三凸缘133，第二凸缘110和第三凸缘133减小了所述凹槽14的开口，使密封圈12现位于凹槽14内，并使密封圈12的一面通过凹槽14的开口朝向外侧，用于密封，第二凸缘110和第三凸缘133的厚度较小，在实现对密封圈12限位的同时，不影响密封效果即可。所述第三凸缘133的外侧在密封圈压件13的径向方向上从外到内逐渐内凹，使第三凸缘133的边缘处厚度小于与第一凸缘132连接处的厚度，形成倒角结构。
所述基块111的小径端端面的中间部分设有圆台状凸起115，所述先导孔114的内侧壁上设有径向向内的且环绕内壁一周的第一凸起116，所述第一凸起116的内侧边缘处设有朝向筋叶一侧的环绕一周的第二凸起117。所述第二凸起117的一侧安装有密封套管安装环118，所述密封套管安装环118的内侧设有密封套管119，所述阀杆5的端部设有与密封套管119配合的密封胶套51。所述阀芯主体11的材质为尼龙，所述密封圈压件13的材质为不锈钢，尼龙的阀芯主体11降低了阀芯整体的重量，不锈钢的密封圈压件13保证了阀芯整体的强度，筋叶113的设置，进一步降低了阀芯1的重量。
如图10至图12所示，所述阀盖2包括用于容纳阀芯1的第一盖体21和与所述第一盖体21背向设置的第二盖体22，第一盖体21和第二盖体22为一体设置，所述第一盖体21和第二盖体22的端部均设有连接法兰，所述阀盖2的中间设有用于穿过阀杆5的通孔23，所述第一盖体21内设有与第一盖体21的内侧壁贴合的内衬24，所述内衬24由不锈钢制成,所述阀盖2的材质为铝合金。阀盖2为铝合金材质，降低了阀盖2整体的重量，内部设置不锈钢的内衬24，保证了阀盖2的强度。所述通孔23位阶梯孔，通孔23的大径部分安装有密封圈安装环25和相应的密封圈。
所述内衬24的内壁上设有轴向的凹槽241，所述凹槽241的与内衬24的外侧端部之间存在一定距离，形成边缘的阻尼带242，保证电磁阀关闭时的反应速度，也就是说凹槽241并不通到内衬24的外侧端部，使得阀芯1在关闭动作时，从第一盖体21内部向外移动的过程中，最初介质能通过凹槽241进入第一盖体21内部，降低阀芯1与第一盖体21之间缝隙的阻尼作用，直至阀芯1的外端面移动至内衬24的外边缘处，阻尼带242与阀芯1位置对应，关闭了凹槽241形成的通道，整体降低了电磁阀关闭的反应时间。
所述内衬24的外边缘伸出第一盖体21的外边缘，且内衬24的伸出部分的外径小于第一盖体21内部分的外径。形成阶梯状，电磁阀阀体3的安装口32直径与内衬24的伸出部分外径相配合，则内衬24的阶梯处被电磁阀阀体3的安装口32卡固，实现内衬24在轴向上的固定。
如图13至图15所示，所述主阀口31的端部固定有不锈钢阀口薄套33，构成不锈钢电磁阀阀口。所述主阀口31端部设有用于固定和限位不锈钢阀口薄套33的外挡壁311，以及固定和支撑不锈钢阀口33薄套的支撑平台312，所述外挡壁311和支撑平台312为环形结构，所述外挡壁311的内壁同不锈钢阀口薄套33的外壁相接触，用于对不锈钢阀口薄套33进行径向限位和固定，所述支撑平台312同不锈钢阀口薄套33的底面相接触，用于对不锈钢阀口薄套33进行支撑和固定；其中外挡壁311和支撑平台312为环形结构，这样加工好加工，强度也最高，使用时，将不锈钢阀口薄套33嵌在主阀口31内。在实际生产中所述主阀口31上固定不锈钢阀口薄套33的方式不局限上述方式，也可将不锈钢阀口薄套33嵌套在主阀口31上，由于此结构为两种环形设备相互固定的常用技术手段，具体结构这里不进行赘述。
所述不锈钢阀口薄套33同阀芯的密封圈接触处设有薄套密封端331，所述薄套密封端331的截面为三角形或圆弧形，所述薄套密封端331同阀芯1的密封圈12为线性接触，确保密封效果。所述薄套密封端331由薄套内斜面332(环形斜面)和薄套内斜面333(环形斜面)相交而成。
如图16和图17所示，本实施例设有电磁阀驱动电路，所述电磁阀具有电磁线圈L1，所述电磁阀驱动电路包括：开关元件Q1；限流元件R4；所述电磁线圈L1、开关元件Q1和限流元件R4依次串联接在电源端和接地端之间；用于产生脉冲宽度调制信号的PWM信号发生模块；与PWM信号发生模块、开关元件Q1相连接的开关元件驱动模块；所述开关元件驱动模块根据所述PWM信号发生模块产生的脉冲宽度调制信号，来驱动所述开关元件Q1在导通状态和关断状态之间切换；以及供电模块；所述供电模块具有电源端和接地端；所述PWM信号发生模块和开关元件驱动模块由所述供电模块供电；进一步地，所述PWM信号发生模块包括脉宽调制器U1、电阻R2、电阻R7和电容C1；所述脉宽调制器U1采用NE555芯片；所述电阻R2一端连接所述电源端，另一端连接所述脉宽调制器U1的第7引脚；所述电阻R7两端分别连接所述脉宽调制器U1的第7引脚和第2引脚；所述脉宽调制器U1的第6引脚与第2引脚相连接，并经由电容C1连接所述接地端；所述脉宽调制器U1的第8引脚和第4引脚均连接所述电源端；所述脉宽调制器U1的第3引脚作为所述脉冲宽度调制信号的输出端；进一步地，所述开关元件Q1采用N沟道MOS管；所述开关元件驱动模块包括电阻R6、电阻R9、PNP三极管Q2、电阻R3、稳压二极管ZD2、电阻R1和二极管D2；所述电阻R6一端接收所述PWM信号发生模块输出的脉冲宽度调制信号，另一端连接所述PNP三极管Q2基极；所述电阻R9两端分别连接所述电源端和所述PNP三极管Q2基极；所述PNP三极管Q2发射极连接所述电源端；所述稳压二极管ZD2和所述电阻R1相互串联接在所述开关元件Q1的栅极和源极之间；所述稳压二极管ZD2与所述电阻R1相并联；所述PNP三极管Q2集电极通过电阻R3与稳压二极管ZD2和电阻R1的串接点相连接；进一步地，所述供电模块包括整流桥BR1、稳压二极管ZD1、电容C2和电阻R5；所述整流桥BR1的输入端用于接收输入的交流电压；所述整流桥BR1的输出正端作为所述供电模块的电源端；所述整流桥BR1的输出负端经由所述限流元件R4连接所述接地端；所述稳压二极管ZD1阴极连接所述电源端；所述稳压二极管ZD1阳极作为所述供电模块的接地端；所述电容C2和电阻R5均与所述稳压二极管ZD1相并联；进一步地，所述电磁线圈L1两端并联接有二极管D1。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电磁阀，包括电磁阀阀体、阀盖、阀芯和电磁组件，所述电磁阀阀体上设有进口和出口，所述电磁阀阀体的内部设有管壁状的主阀口，所述电磁组件包括衔铁和电磁线圈，所述衔铁与阀芯之间设有阀杆，阀杆处设有能使阀杆复位的弹性件，所述电磁阀阀体的侧壁上与主阀口位置对应处设有安装口，所述阀盖固定在安装口处，所述阀芯上设有与主阀口配合的密封圈，其特征在于：
所述阀芯包括阀芯主体、密封圈和密封圈压件；
所述阀芯主体包括凸台状的基块、固定在基块大径端端面上的中心柱和固定在中心柱上且径向向外呈放射状的筋叶，所述阀芯主体的中间设有先导孔；
所述密封圈压件包括圆柱环形的侧壁和设置在所述侧壁内侧的第一凸缘，所述侧壁与基块的大径部分通过螺纹相互固定，所述第一凸缘与基块的小径部分之间存在一定间隙，形成用于容纳密封圈的凹槽，所述密封圈固定于凹槽内。
2.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于：所述筋叶的外侧边缘与密封圈压件的外侧壁齐平，所述基块的小径部分的端部设有用于对密封圈限位的第二凸缘，所述第一凸缘的内侧设有用于对密封圈限位的第三凸缘，所述基块的小径端端面的中间部分设有圆台状凸起，所述先导孔的内侧壁上设有径向向内的且环绕内壁一周的第一凸起，所述第一凸起的内侧边缘处设有朝向筋叶一侧的环绕一周的第二凸起，所述第二凸起的一侧安装有密封套管安装环，所述密封套管安装环的内侧设有密封套管，所述阀杆的端部设有与密封套管配合的密封胶套。
3.根据权利要求2所述的电磁阀，其特征在于：所述阀盖包括用于容纳阀芯的第一盖体和与所述第一盖体背向设置的第二盖体，所述第一盖体和第二盖体的端部均设有连接法兰，所述阀盖的中间设有用于穿过阀杆的通孔，所述第一盖体内设有与第一盖体的内侧壁贴合的内衬，所述内衬由不锈钢制成。
4.根据权利要求3所述的电磁阀，其特征在于：所述内衬的内壁上设有轴向的凹槽，所述凹槽的与内衬的外侧端部之间存在一定距离，所述内衬的外边缘伸出第一盖体的外边缘，且内衬的伸出部分的外径小于第一盖体内部分的外径。
5.根据权利要求4所述的电磁阀，其特征在于：所述主阀口的端部固定有不锈钢阀口薄套，构成不锈钢电磁阀阀口，所述主阀口端部设有用于固定和限位不锈钢阀口薄套的外挡壁，以及固定和支撑不锈钢阀口薄套的支撑平台，所述外挡壁和支撑平台为环形结构，所述不锈钢阀口薄套同阀芯的密封圈接触处设有薄套密封端，所述薄套密封端的截面为三角形或圆弧形。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的电磁阀，其特征在于：所述阀芯主体的材质为尼龙，所述密封圈压件的材质为不锈钢，所述阀盖的材质为铝合金。
7.根据权利要求6所述的电磁阀，其特征在于：还包括电磁阀驱动电路，所述电磁阀具有电磁线圈L1，所述电磁阀驱动电路包括：
开关元件Q1；
限流元件R4；所述电磁线圈L1、开关元件Q1和限流元件R4依次串联接在电源端和接地端之间；
用于产生脉冲宽度调制信号的PWM信号发生模块；
与PWM信号发生模块、开关元件Q1相连接的开关元件驱动模块；所述开关元件驱动模块根据所述PWM信号发生模块产生的脉冲宽度调制信号，来驱动所述开关元件Q1在导通状态和关断状态之间切换；
以及供电模块；所述供电模块具有电源端和接地端；所述PWM信号发生模块和开关元件驱动模块由所述供电模块供电。
8.根据权利要求7所述的电磁阀，其特征在于：所述PWM信号发生模块包括脉宽调制器U1、电阻R2、电阻R7和电容C1；所述脉宽调制器U1采用NE555芯片；所述电阻R2一端连接所述电源端，另一端连接所述脉宽调制器U1的第7引脚；所述电阻R7两端分别连接所述脉宽调制器U1的第7引脚和第2引脚；所述脉宽调制器U1的第6引脚与第2引脚相连接，并经由电容C1连接所述接地端；所述脉宽调制器U1的第8引脚和第4引脚均连接所述电源端；所述脉宽调制器U1的第3引脚作为所述脉冲宽度调制信号的输出端。
9.根据权利要求7所述的电磁阀，其特征在于：所述开关元件Q1采用N沟道MOS管；所述开关元件驱动模块包括电阻R6、电阻R9、PNP三极管Q2、电阻R3、稳压二极管ZD2、电阻R1和二极管D2；所述电阻R6一端接收所述PWM信号发生模块输出的脉冲宽度调制信号，另一端连接所述PNP三极管Q2基极；所述电阻R9两端分别连接所述电源端和所述PNP三极管Q2基极；所述PNP三极管Q2发射极连接所述电源端；所述稳压二极管ZD2和所述电阻R1相互串联接在所述开关元件Q1的栅极和源极之间；所述稳压二极管ZD2与所述电阻R1相并联；所述PNP三极管Q2集电极通过电阻R3与稳压二极管ZD2和电阻R1的串接点相连接。
10.根据权利要求7所述的电磁阀，其特征在于：所述供电模块包括整流桥BR1、稳压二极管ZD1、电容C2和电阻R5；所述整流桥BR1的输入端用于接收输入的交流电压；所述整流桥BR1的输出正端作为所述供电模块的电源端；所述整流桥BR1的输出负端经由所述限流元件R4连接所述接地端；所述稳压二极管ZD1阴极连接所述电源端；所述稳压二极管ZD1阳极作为所述供电模块的接地端；所述电容C2和电阻R5均与所述稳压二极管ZD1相并联，所述电磁线圈L1两端并联接有二极管D1。
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