CN107407438B - 双稳态电动阀 - Google Patents

Abstract

电动阀包括：空心的壳体(2)，在该壳体中限定具有相应的第一开口和第二开口(4a，3a)的腔室(5)，在第一开口和第二开口之间限定阀座(6)；封闭器(7)，可在所述腔室(5)内移动并适于与阀座(6)配合以控制开口(4a、3a)之间的流体流动；铁磁芯(17)，可移动地安装在壳体(2)内并连接到封闭器(7)；第一永磁铁和第二永磁铁(11，12)，安装在壳体(2)中并适于将铁磁芯(17)分别保持在第一工作位置和第二工作位置中，相关联的封闭器(7)在第一工作位置和第二工作位置中分别封闭阀座和打开阀座(6)；以及控制螺线管(9)，适于产生用于朝向所述第一工作位置和第二工作位置中的任一个吸引铁磁芯(17)的磁通量。封闭器(7)可相对于铁磁芯(17)远离阀座(6)移动和朝向阀座移动，并且封闭器(7)具有趋向于促使该封闭器朝向阀座(6)移动的相关联弹簧(30)。

Description

双稳态电动阀

技术领域

本发明涉及一种双稳态电动阀，特别是用于在机动车中回收汽油蒸气的系统的双稳态电动阀。

更具体地，本发明涉及一种这样的类型的双稳态电动阀，其包括：

空心的壳体，在其中限定具有第一开口和第二开口的腔室，在第一开口和第二开口之间限定阀座；

封闭器，可在所述腔室内移动并适于与所述阀座配合以控制所述开口之间的流体流动；

铁磁芯，可移动地安装在所述壳体内并连接到封闭器；

第一永磁铁和第二永磁铁，安装在壳体中并适于将铁磁芯分别保持在第一工作位置和第二工作位置中，相关联的封闭器分别在第一工作位置和第二工作位置中封闭和打开阀座；以及

控制螺线管，布置在所述铁磁芯的位移路径周围并适于产生能够导致朝向所述第一工作位置和第二工作位置中的任一个吸引所述铁磁芯的磁通量。

背景技术

在同一申请人申请的意大利专利申请TO2014A000224中描述并举例说明了此类型的双稳态电动阀。

这种现有的双稳态电动阀的功能很出色，但是制造稍微复杂且昂贵。所述阀实际上包括多个凸部状延伸部分、可在限定于阀体中的腔室内移动的主封闭器，以及可移动地安装在位于主封闭器和电动阀的主体中的一个开口之间的区域中的辅封闭器。另一永磁铁刚性地连接到辅封闭器。而且，另一相对弹簧与此辅封闭器相关联。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种制造简单且便宜的双稳态电动阀。

根据本发明，通过以上提出的类型的双稳态电动阀来实现此目的及其他目的，其特征主要为：

封闭器可相对于铁磁芯远离阀座移动和朝向阀座移动，并且所述封闭器具有趋向于促使其朝向所述阀座移动的相关联的弹性装置；

该布置是这样的，使得当铁磁芯位于所述第一位置中时，弹性装置保持封闭器抵靠阀座，允许当所述阀座的上游流体压力超过预定值时，封闭器远离阀座。

附图说明

参考附图，从纯粹通过非限制性实例提供的以下描述中，本发明的进一步特征和优点将变得显而易见，在附图中：

图1是根据本发明的双稳态电动阀的透视图；

图2是沿着图1的线II-II的剖视图；

图3是与图2所示的视图类似的视图，示出了双稳态电动阀的另一操作状态；

图4是与图2和图3所示的视图类似的视图，示出了双稳态电动阀的另一操作状态；

图5是包含在根据之前的图的双稳态电动阀中的封闭器单元的沿着图2的箭头V的透视图；并且

图6是封闭器单元的沿着图2的线VI-VI的剖视图。

具体实施方式

参考数字1全部表示根据本发明的双稳态电动阀，特别是用于在机动车中回收的汽油蒸气的系统中使用。

电动阀1包括全部用2表示的空心的支撑壳体，其包括顶部3和底部4，通过本质上已知类型的卡扣接合连接件将顶部3和底部4固定在一起。

所示实施例中的阀体2的顶部3形成两个管状凸部3a和3b，当查看图1至图4时，其本质上是彼此平行的且指向上方。

阀体2的底部4形成管状凸部4a，当查看上述附图时，其指向下方。

阀体2的管状凸部4a和3a分别限定入口通道或开口及出口通道或开口，以用于在操作过程中通过电动阀1的流体流动。

在管状凸部3a和4a(图2至图4)之间的阀体2内限定腔室5，其中，在管状结构4a(特别是见图3和图4)的近端形成阀座6。

所示实施例中的腔室5与出口通道3a持久地连通，并且能够经由阀座6而与入口通道4a连通。

在图2和图4中全部用7表示的可移动封闭器单元与阀座6相关联。

如下面将更清楚地表现的，通过位于电动阀的壳体2内的致动组件8来控制封闭器单元7相对于阀座6的位置。

在所示实施例中，致动组件8包括安装在卷筒10(例如由模制塑料制成)上的控制螺线管9.

卷筒10具有中央轴向部分10a，其本质上是管状的并具有固定至其端部的第一永磁铁和第二永磁铁，第一永磁铁和第二永磁铁在图2和图4中用11和12表示。这些永磁铁具有基本上环状的形状，并且本质上沿着与控制螺线管9的轴线重合的阀座6的轴线对准。

将由非磁性材料制成的也具有环状/管状形状的间隔件13布置在卷筒10的中央管状部分10a内的永磁铁11和12之间。

使相应的铁磁件14和15与卷筒10的相对端耦接，并且，其每个都包括相应的延伸至接近控制螺线管9的对应端的横向头部14a和15a。

铁磁端构件14和15也具有相应的在相关联的永磁铁11和12内延伸的管状轴向部分14b和15b。

在永磁铁11和12及间隔件13的内部上，在铁磁件14和15的部分14b和15b之间限定本质上圆柱形的轴向通道16，并且轴向通道具有可轴向移动地安装在其内部的铁磁芯17。

在所示实施例中，铁磁芯17具有圆柱形管状形状并具有轴向孔17a，将本质上杆状的非磁性构件18的一端固定在轴向孔17a内，所述构件在封闭器单元7的方向上在铁磁芯17的外面伸出，通过并超出底部铁磁件14的管状部分14b。图2至图4中的19表示铁磁材料的管状圆柱形元件，其包围控制螺线管9，并且其端部延伸至接近铁磁件14和15的横向部分14a和15a。

铁磁件14、15和19一起形成磁路，当通电时，使控制螺线管9产生的大部分磁通量位于该磁路内。

铁磁端构件14和15的部分14b和15b的远端面向铁磁芯17的端部。

将由带有校准厚度的非磁性材料制成的间隔环20布置在铁磁芯17的底端和构件或杆18的横向肩部之间。此间隔件20具有这样的功能：当电动阀1处于图2所示的操作状态中或图4所示的操作状态中时(将在下面更详细地描述这些状态)，在轴向方向上以精确的方式限定在铁磁芯17和底部铁磁件14之间形成的气隙的长度。

作为通过图2和图4中的实例示出的解决方案的替代方式，可将非磁性间隔环20稳定地固定在底部铁磁件14的管状部分14b的顶端。

将优选地环状的、弹性的阻尼元件27应用于铁磁件15的面向可移动铁磁芯17的一侧上的管状部分15b。

在所示实施例中，封闭器单元7包括本质上杯状的主体21，其带有底杆21a，底杆21a具有布置在其周围的密封件22，密封件22例如由弹性体材料制成并用作旨在与阀座6(也见图5和图6)配合的实际的封闭器。

主体21具有本质上环状的圆柱形顶部21b，其横向相对的部分设置有优选地相对于所述主体的轴线不对称的两条缝隙23。

主体21中的缝隙23限定引导和耦接路径，该引导和耦接路径用于横向地固定在非磁性构件18的延伸至致动器装置8之外和之下的部分内的销或杆24的相对端。

特别参考图5和图6，每条由缝隙23限定的路径具有本质上U形的形状，带有第一分支23a和第二分支23c，第一分支23a具有打开的顶部引入端23b，第二分支23c具有闭合的顶部保持端23d。

在装配过程中，销24的横向伸出端通过缝隙23的顶部开口23a接合或引入，然后滑动直到其到达这些缝隙的分支23c为止。

将螺旋弹簧30布置在横向杆24和封闭器单元7的主体21的上部21b的底壁之间。

因此可使封闭器单元7相对于铁磁芯17和非磁性构件18朝向阀座6及远离阀座6移动，并且弹簧30趋向于迫使此封闭器单元7朝向所述阀座移动。

上述布置是这样的，使得铁磁芯17和相关联的非磁性元件18在图2和图3中能够分别呈现所示第一工作位置和第二工作位置，其中，相关联的封闭器装置7分别闭合和打开阀座6，以允许流体的流动(例如汽油蒸气的流动)从电动阀1的入口孔4a流向出口孔3a。

图2所示的状态是稳定状态：铁磁芯17由永磁铁11吸引并保持在此位置中直到控制螺线管9断电为止。

方便地，在此状态中，铁磁芯17的面向封闭器7的一端基本上在永磁铁11的轴向中间横切面中延伸。

在图2所示的状态中，封闭器7封闭阀6，同时杆24的端部在主体21中的缝隙23的分支23c的中间部分内延伸。

在此状态中，如果使控制螺线管9通电以导致当查看图2时趋向于使铁磁芯向上移动的电流在铁磁芯17内通过，那么使由此铁磁芯17和相关联的非磁性元件18形成的组件一开始远离阀座6，然而不与其一起移动封闭器单元7的主体21，使得密封件22继续封闭阀座6。

控制螺线管9一通电，便导致非磁性元件18的横向杆24的端部与主体21中的相关联的缝隙23的闭合端23d接合，也使后者远离阀座6。因此电动阀1进入打开状态。

在此位移过程中，弹簧30在永磁铁12的方向上在销24上施加推力，从而在非磁性元件18上和铁磁芯17上施加推力，这样与螺线管9配合以导致电动阀1打开。

在图3所示的此状态中，铁磁芯17在顶部压向环形阻尼元件21，并且由于现在由永磁铁12施加于铁磁芯上的吸引力而保持在此图中所示的位置中，由于使铁磁芯17的顶端与顶部铁磁件15隔开的更小的气隙的原因，该吸引力超过由底部永磁铁11施加的吸引力。

在控制螺线管9断电之后，也保持图3所示的状态。因此此状态也是稳定的操作状态。

方便地，在图3所示的状态中，铁磁芯17的顶端基本上在永磁铁12的轴向中间横切面中延伸。

为了导致电动阀1切换回到闭合状态中，必须通过电流使控制螺线管9通电，该电流与之前的切换操作所需的电流相反。

使控制螺线管9重新通电具有这样的效果：在铁磁芯17中感应的磁通量，与由底部永磁铁11在此铁磁芯上施加的吸引力一起，超过由顶部永磁铁12在所述铁磁芯上施加的吸引力。

因此，由可移动铁磁芯17、非磁性元件18和封闭器装置7形成的组件再次呈现图2所示的状态，并且在控制螺线管9断电之后也稳定地保持在那里。

参考图4，如果在电动阀1处于闭合状态中(螺线管9断电)的同时，入口4a处的流体压力超过预定阈值，那么此流体能够导致主体21和密封件22升高远离阀座6：此位移并不涉及铁磁芯17和非磁性元件18，但允许从入口4a向腔室5并朝向出口3a“排出”多余的压力。一旦已经排出进入的过压，封闭器装置7的主体21便在弹簧30的作用下回到图2所示的闭合状态。

根据本发明的双稳态电动阀提供明显结构简单的优点，结果是其可以非常低成本的方式制造。

特别地优化致动装置8的磁路，使得激励控制螺线管9并导致电动阀切换所需的电流的强度相对较低。

明显地，在不改变本发明的原理的情况下，可相对于纯粹通过非限制性实例描述并举例说明的实施例和结构细节来大幅改变这些实施例和结构细节，而不脱离如在所附权利要求书中定义的本发明的范围。

Claims (14)

1.一种双稳态电动阀(1)，所述双稳态电动阀包括：

空心的壳体(2)，在该壳体中限定具有相应的第一开口(4a)和第二开口(3a)的腔室(5)，在所述第一开口和所述第二开口之间限定阀座(6)；

封闭器(7)，能在所述腔室(5)内移动并适于与所述阀座(6)配合以控制所述第一开口(4a)和所述第二开口(3a)之间的流体流动；

铁磁芯(17)，能移动地安装在所述壳体(2)内并连接到所述封闭器(7)；

第一永磁铁(11)和第二永磁铁(12)，安装在所述壳体(2)中并适于将所述铁磁芯(17)分别保持在第一工作位置和第二工作位置中，相关联的所述封闭器(7)在所述第一工作位置和所述第二工作位置中分别封闭所述阀座(6)和打开所述阀座；以及

控制螺线管(9)，布置在所述铁磁芯(17)的位移路径周围并适于产生能够导致朝向所述第一工作位置和所述第二工作位置中任一个吸引所述铁磁芯(17)的磁通量；

所述双稳态电动阀的特征在于：

所述封闭器(7)能相对于所述铁磁芯(17)远离所述阀座(6)移动和朝向所述阀座移动，并且所述封闭器(7)具有趋向于促使所述封闭器朝向所述阀座(6)移动的相关联的弹性装置(30)；

所述控制螺线管(9)的布置方式使得

当所述铁磁芯(17)位于所述第一工作位置中时，所述弹性装置(30)保持所述封闭器(7)抵靠所述阀座(6)，允许当所述阀座(6)的上游的流体压力超过预定值时所述封闭器(7)远离所述阀座(6)；并且

当在所述铁磁芯(17)处于所述第一工作位置且所述封闭器(7)封闭所述阀座(6)的同时使所述控制螺线管(9)通电时，所述弹性装置(30)导致在所述铁磁芯(17)上施加趋向于使所述铁磁芯朝向所述第二工作位置移动的力，与所述控制螺线管(9)配合以决定所述双稳态电动阀(1)的打开。

2.根据权利要求1所述的双稳态电动阀，其中，所述弹性装置(30)布置在所述铁磁芯(17)和所述封闭器(7)之间。

3.根据权利要求1或2所述的双稳态电动阀，其中，所述封闭器(7)在所述控制螺线管(9)的外侧、在所述铁磁芯(17)和所述阀座(6)之间延伸，并且所述封闭器相对于非磁性构件(18)能移动地安装，所述非磁性构件刚性地连接到所述铁磁芯(17)并从所述铁磁芯(17)的朝向所述阀座(6)的一端伸出。

4.根据权利要求3所述的双稳态电动阀，其中，所述铁磁芯(17)具有轴向孔(17a)，本质上杆状的所述非磁性构件(18)的一端固定于所述轴向孔中，所述非磁性构件(18)的另一端通过所述弹性装置(30)与所述封闭器(7)耦接。

5.根据权利要求3所述的双稳态电动阀，其中，所述控制螺线管(9)安装在卷筒(10)上，该卷筒具有本质上管状形状的中央轴向部分(10a)，所述卷筒将所述第一永磁铁(11)和所述第二永磁铁(12)设置于所述卷筒的端部，所述第一永磁铁和所述第二永磁铁具有环状形状并限定轴向通道(16)，所述铁磁芯(17)能轴向位移地安装在该轴向通道中。

6.根据权利要求5所述的双稳态电动阀，其中，所述控制螺线管(9)具有相关联的磁路，该磁路包括两个铁磁端构件(14、15)，每个铁磁端构件均包括横向头部(14a、15a)和管状轴向部分(14b、15b)，该横向头部在所述控制螺线管(9)的对应端部处延伸，该管状轴向部分在对应的所述第一永磁铁(11)和所述第二永磁铁(12)的轴向通道(16)内以与所述铁磁芯(17)的一端轴向面向的关系而延伸。

7.根据权利要求6所述的双稳态电动阀，其中，使具有校准厚度的刚性的、非磁性的间隔件(20)连接到所述铁磁芯(17)的面向所述第一永磁铁(11)的一端。

8.根据权利要求6所述的双稳态电动阀，其中，将刚性的、非磁性的间隔件(20)应用于与所述第一永磁铁(11)相关联的铁磁端构件(14)的管状轴向部分(14b)。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的双稳态电动阀，其中，将弹性阻尼件(27)应用于与所述第二永磁铁(12)相关联的铁磁端构件(15)的管状轴向部分(15b)。

10.根据权利要求4所述的双稳态电动阀，其中，所述封闭器(7)包括环状形状的主体(21)，该主体横向隔开的部分设置有缝隙(23)，该缝隙适于为所述非磁性构件(18)的对应的横向伸出结构(24)限定引入和耦接的路径；所述路径具有大体上U形的形状，带有第一分支(23a)和第二分支(23c)，所述第一分支具有打开的引入端(23b)，所述第二分支具有闭合的保持端(23d)；所述伸出结构(24)能操作地接合在由所述主体(21)的缝隙(23)限定的路径的所述第二分支(23c)内。

11.根据权利要求5所述的双稳态电动阀，其中，所述控制螺线管(9)的布置方式使得

当所述铁磁芯(17)处于其所述第一工作位置中时，所述铁磁芯的面向所述封闭器(7)的一端基本上在所述第一永磁铁(11)的轴向中间横切面中延伸；并且

当所述铁磁芯(17)处于其所述第二工作位置中时，所述铁磁芯背离所述封闭器(7)的一端基本上在所述第二永磁铁(12)的轴向中间横切面中延伸。

12.根据权利要求1所述的双稳态电动阀，其中，所述双稳态电动阀用于在机动车中回收的汽油蒸气的系统。

13.根据权利要求9所述的双稳态电动阀，其中，所述弹性阻尼件(27)是环状的。

14.根据权利要求10所述的双稳态电动阀，其中，所述缝隙(23)相对于所述主体(21)的轴线是不对称的。