CN108019553A - 一种电磁空气阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁空气阀，属于电磁阀技术领域。电磁空气阀包括：阀体、阀盖、线圈绕组、线圈骨架、静铁芯、动铁芯以及弹性复位件。线圈骨架的外侧设有与阀盖连接的导磁壳体，导磁壳体的两端分别设有与导磁壳体连接的外导磁板和内导磁板，外导磁板与静铁芯固定连接，动铁芯穿过内导磁板的中部与阀体密封配合；线圈骨架固定于导磁壳体、外导磁板以及内导磁板形成的腔体中。本发明将线圈骨架置于由导磁性材质制成的导磁壳体、外导磁板以及内导磁板形成的腔体中，提高了磁场的利用率，增加动铁芯与静铁芯之间的磁场作用力。导磁壳体、外导磁板以及内导磁板将内部磁场和外部磁场隔绝，改善了电磁空气阀的电磁兼容性。

Description

一种电磁空气阀

技术领域

本发明涉及电磁阀技术领域，具体涉及一种电磁空气阀。

背景技术

随着汽车制造业的不断发展，汽车配置越来越多元化，对汽车各种动力配置的要求也越来越高。电磁空气阀在发动机系统中必不可少。而传统电磁空气阀具有以下几个方面的缺点：

一、磁能利用率低、电磁兼容较差。传统的电磁空气阀的外壳为塑料，而且线圈绕组的外面仅使用镂空的导磁板将线圈绕组包围，通电的线圈绕组将动铁芯和静铁芯磁化，磁化的动铁芯和静铁芯产生的磁感线从导磁板中间的空隙向外扩散，部分磁感线无限延长，由于在空气中的磁场会衰减而发生磁漏现象，而磁漏现象会使磁能利用率降低。由于磁漏现象的发生，为了动铁芯和静铁芯之间的磁力足够，只能增加线圈圈数或增大电流，而此时泄露到外部的磁场更强，会对外部环境中的其它设备产生无法忍受的电磁干扰，影响其它设备的正常运行；此外，其它设备产生的电磁场也会从导磁板中间的空隙进入电磁阀内部，对电磁阀产生干扰，影响电磁阀的正常工作。

二、使用寿命短。

由于电磁空气阀的开关频率很高，能够达到20￣30次/s，而且由于需要达到气密封零泄漏的级别，对于密封面的要求非常高。目前电磁空气阀常常采用锥形密封和平面密封两种密封方式。锥形密封由于两个锥面配合容易达到气密封零泄漏级别，但是电磁空气阀开关频率较高，对于锥面的磨损也非常大，在高频率的工作下，锥形密封的使用寿命较短。平面密封不容易达到气密封零泄漏级别，而且在使用密封套时，由于电磁空气阀开关频率较高，动铁芯的动作非常迅速，残留在密封套内部的空气会使密封套出现鼓泡的现象，影响电磁空气阀的密封，从而降低了电磁空气阀的使用寿命。

三、空气流量小。目前电磁空气阀进气孔、阀腔以及排气孔没有在一条直线上，空气从进气孔进入阀腔时，由于阀腔内壁的阻挡，会使气流速度减小，气流进入排气孔时，气流速度也会减小，从而减小了电磁空气阀排出的空气流量。

四、结构较大。目前电磁空气阀的磁能利用率较低，为了满足动铁芯与静铁芯之间的磁力，必然会增加线圈数量，从而使阀芯组件体积增大，而镂空的导磁板也会增加阀芯组件的体积。由于电磁空气阀结构的限制，导致电磁空气阀的空气流量小，为了满足要求，会相应增大进气孔、排气孔、阀腔以及动铁芯，从整体上增大了电磁空气阀的体积。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁空气阀，以解决现有电磁空气阀磁能利用率低以及电磁兼容较差的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种电磁空气阀，包括：阀芯组件、与阀芯组件连接的阀盖以及与阀盖可拆卸连接的阀体，阀芯组件穿过阀盖并与阀体密封配合；阀芯组件包括线圈骨架、缠绕在所述线圈骨架上的线圈绕组、静铁芯以及动铁芯；线圈骨架的外侧设有与阀盖连接导磁壳体，导磁壳体的两端分别设有外导磁板和内导磁板，外导磁板的边缘以及内导磁板的边缘分别与导磁壳体的两端连接，线圈骨架固定于导磁壳体、外导磁板以及内导磁板形成的腔体中；外导磁板与静铁芯固定连接，动铁芯穿过内导磁板的中部与阀体密封配合。

本发明通过在阀芯组件外面设置由导磁性材质制成的导磁壳体、外导磁板以及内导磁板，将线圈骨架固定于导磁壳体、外导磁板以及内导磁板形成的腔体中。线圈绕组通电使动铁芯和静铁芯置于线圈内部的部分磁化，从而产生磁场，磁感应线会沿着导磁壳体、外导磁板以及内导磁板形成封闭的磁回路，磁感应线变短，磁场在空气中的衰减变少，大大提高磁场的利用率，在电流不变的情况下，动铁芯与静铁芯之间的磁场力显著增大。磁场只会通过动铁芯密封一端向外泄露，而此时磁漏面积较小，置于阀芯组件外部的磁场强度较弱，电磁兼容性得到有效的改善；阀芯组件大部分被导磁壳体、外导磁板以及内导磁板包围，外部设备产生的电磁场大部分会被隔绝在外，降低了电磁空气阀受到外部磁场的干扰，保证电磁空气阀的正常运行。

进一步地，上述导磁壳体呈圆筒形。

本发明规则的圆筒形导磁壳体可以避免边角处对磁感应线的干扰，使磁场不会因此衰减过多。圆筒形导磁壳体还可以匹配线圈骨架的外形，使阀芯组件的结构紧凑，磁感应线变短，增强磁场强度。

进一步地，上述导磁壳体、外导磁板以及内导磁板的材质是铁镍合金。

本发明的导磁壳体、外导磁板以及内导磁板兼做阀芯组件的外壳，铁镍合金制成的导磁壳体、外导磁板以及内导磁板在满足导磁性的要求下，还具有良好的防锈能力。

进一步地，上述动铁芯包括动铁芯本体以及呈T形的阀芯堵头；阀芯堵头的尾部与动铁芯本体连接，阀芯堵头的头部套有密封套，阀芯堵头通过密封套与阀体密封配合。

本发明的密封套直接套在T形阀芯堵头的T形头部，既能方便密封套的安装和更换，又能在动铁芯高频工作状态下不会脱落。

进一步地，上述密封套设有贯穿密封套的底部的平衡孔。

本发明密封套的T形头部的两侧均可以与密封套的内壁密封，动铁芯和静铁芯在磁场力的作用下，快速收拢，阀芯堵头和密封套的密封面之间有空气残留，空气会聚集在密封套底部内侧的中间位置，长此以往，空气聚集过多，导致密封套会出现鼓泡现象。平衡孔可以将密封套底部内侧中间位置的空气泄放到阀腔中，防止鼓泡现象的发生。

进一步地，上述密封套的材质是橡胶。

本发明的密封套由橡胶制成，橡胶材质变形较大，在压力作用下，容易实现气体密封零泄漏。

进一步地，上述阀体包括阀腔、设于阀腔的底部的排气凸台以及设于排气凸台中部的排气孔；排气凸台的顶面与密封套的底面密封配合。

本发明在阀腔的底部设置排气凸台，在不减小阀腔深度的情况下，既保证阀腔的容量又能使动铁芯的动作距离变小，动铁芯的动作距离变小有利于提高动铁芯的动作频率。排气凸台的顶面与密封套的底面密封配合，即平面密封，以减少高频工作下的密封套的磨损。

进一步地，上述排气孔倾斜设置于排气凸台的内部。

本发明将排气孔斜置在排气凸台的内部，使旋转的气流更容易进入排气孔，提高了空气流量。

进一步地，上述阀腔呈圆柱形，其侧壁设有进气孔，进气孔朝向阀腔的切线方向。

本发明将阀腔设为圆柱形，进气孔朝向阀腔的切线方向，使气流进入阀腔后沿阀腔内壁做旋转运动，以减小空气的流量损失。

进一步地，上述阀芯组件还包括弹性复位件，弹性复位件分别与静铁芯和动铁芯连接。

线圈在通电时，静铁芯和动铁芯挤压弹性复位键，螺旋弹簧收缩；线圈在断电时，螺旋弹簧将推动动铁芯，使动铁芯与阀体密封配合。

本发明具有以下有益效果：

本发明将线圈骨架置于由导磁性材质制成的导磁壳体、外导磁板以及内导磁板形成的腔体中，磁回路基本在腔体中，磁漏面积仅为动铁芯的一端，提高了磁场的利用率，增加动铁芯与静铁芯之间的磁场作用力。导磁壳体、外导磁板以及内导磁板将内部磁场和外部磁场隔绝，改善了电磁空气阀的电磁兼容性。在密封套的底部增加平衡孔，使密封性能得到有效改善，提高了电磁空气阀的使用寿命。将阀腔设为圆柱形，进气孔朝向阀腔的切线方向，出气孔偏置，降低了流量损失，提高了电磁空气阀的空气流量。改善的磁场使用率以及改进的空气流动结构可以在满足使用的情况下，减小了电磁空气阀的体积。

附图说明

图1为电磁空气阀的结构示意图；

图2为阀芯组件的结构示意图；

图3为又一种阀芯组件的结构示意图；

图4为阀体的结构示意图；

图5为图4阀体的A向示意图。

图中：100－电磁空气阀；110－阀芯组件；111－线圈绕组；112－线圈骨架；113－静铁芯；114－动铁芯；115－螺旋弹簧；116－磁化部；117－导磁部；118－动铁芯本体；120－阀盖；130－阀体；131－阀腔；132－排气凸台；133－排气孔；134－进气孔；140－导磁壳体；150－外导磁板；160－内导磁板；170－阀芯堵头；180－密封套；181－平衡孔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例

请参照图1，电磁空气阀100的结构为上装式，由阀芯组件110、阀盖120和阀体130组成，阀盖120和阀体130通过螺钉连接在一起，阀芯组件110穿过阀盖120的中部并与阀体130密封配合，阀芯组件110通过焊接与阀盖120连接在一起。当然，阀盖120和阀体130还可以通过螺纹等可拆卸连接方式连接在一起；阀芯组件110还可以通过胶接等方式与阀盖120连接在一起。

请参照图2，阀芯组件110包括线圈绕组111、线圈骨架112、静铁芯113、动铁芯114以及螺旋弹簧115。线圈缠绕在线圈骨架112上形成线圈绕组111。静铁芯113和动铁芯114的材质均为电磁不锈钢，静铁芯113和动铁芯114部分置于线圈骨架112的内部，螺旋弹簧115置于静铁芯113与动铁芯114之间，螺旋弹簧115的两端分别与静铁芯113和动铁芯114连接，动铁芯114可以在线圈骨架112的内部滑动。在本发明的其它实施例中，静铁芯113和动铁芯114的材质还可以是铁镍合金等导磁性材质。

通电的线圈绕组111使静铁芯113和动铁芯114置于线圈内部的部分被磁化，动铁芯114在静铁芯113的磁场作用力以及螺旋弹簧115的弹力下在线圈骨架112的内部做往复运动。在本实施例中，线圈骨架112的材质是具有自润滑性能的尼龙，尼龙与动铁芯114的摩擦系数随负荷的增加而降低并且尼龙的摩擦系数还随着速度的增加或表面温度的升高而下降。动铁芯114在线圈骨架112的内部做高频率的往复运动，尼龙制成的线圈骨架112可以降低动铁芯114与线圈骨架112之间的摩擦阻力，使动铁芯114能够快速动作。在本发明的其它实施例中，线圈骨架112还可以是聚四氟乙烯等具有自润滑性能的其它塑料。

线圈骨架112的外侧设有圆柱形的导磁壳体140，导磁壳体140的顶端设有外导磁板150，底端设有内导磁板160，导磁壳体140通过焊接与阀盖120固定连接，导磁壳体140的两端分别与外导磁板150的边缘以及内导磁板160的边缘焊接连接。线圈骨架112固定在导磁壳体140、外导磁板150以及内导磁板160形成的腔体中。静铁芯113与外导磁板150固定连接，动铁芯114穿过内导磁板160与阀体130密封配合。在本发明的其它实施例中，为满足电磁空气阀100的布局或安装，导磁壳体140也可以设置成矩形筒体等形状；导磁壳体140与外导磁板150是一体结构或导磁壳体140与内导磁板160是一体结构。

导磁壳体140、外导磁板150以及内导磁板160的材质均由铁镍合金制成，铁镍合金在具有导磁性的同时具有良好的防锈能力。导磁壳体140、外导磁板150以及内导磁板160连接在一起兼做阀芯组件110的壳体，对阀芯组件110具有很好的防护能力。在本发明的其它实施例中，导磁壳体140、外导磁板150以及内导磁板160的材质可以是铁、钴、镍及其合金等具有导磁性材质。

静铁芯113和动铁芯114产生的磁场会沿着导磁壳体140、外导磁板150以及内导磁板160形成磁回路，磁回路中磁阻最小，衰减的磁能较少，提高了磁能的利用率，增大了静铁芯113和动铁芯114之间的磁场作用力；同时导磁壳体140、外导磁板150以及内导磁板160将内部磁场与外部磁场隔绝，提高电磁空气阀100的电磁兼容性。

动铁芯114包括动铁芯本体118以及阀芯堵头170，阀芯堵头170是呈T形的阶梯轴，阀芯堵头170的尾部与动铁芯本体118连接，阀芯堵头170的头部套有与之相匹配的密封套180，密封套180的内壁均可与阀芯堵头170的T形头部两侧在压力作用下实现密封。密封套180的底部设有一个平衡孔181。密封套180直接套在阀芯堵头170的尾部，使密封套180拆装方便并且不容易从阀芯堵头170上脱落。当然，还可以用固定在阀芯堵头170底面的密封片代替密封套180，密封片的中部同样开设有平衡孔181。在本发明的其它实施例中，阀芯堵头170除了是T形阶梯轴，其底部截面还可以是与矩形等形状。

在工作状态下，动铁芯114的工作频率能够达到20￣30次/s，导致动铁芯114在静铁芯113的电磁作用力下向上移动非常迅速，阀芯堵头170与密封套180密封面之间有空气残留，空气会聚集在密封套180底部内侧的中间位置，长此以往，空气聚集过多，导致密封套180会出现鼓泡现象，影响密封套180的密封性能，降低电磁阀的使用寿命。在密封套180的底部设有一个平衡孔181，平衡孔181可以将密封套180底部内侧中间位置的空气泄放到阀腔131中，防止鼓泡现象的发生。

请参照图3，由于静铁芯113的材质与外导磁板150的材质均为具有导磁性的材质，由此可以将静铁芯113与外导磁板150设为一个整体。静铁芯113包括磁化部116和导磁部117，磁化部116与导磁部117为一体成型，一体成型的静铁芯113不会使磁化部116和117之间出现气隙，从而不会因为气隙的存在而减弱磁场强度。磁化部116置于线圈绕组111中，导磁部117置于线圈骨架112的端部并与导磁壳体140连接，导磁部117相当于外导磁板150。

请参照图4，阀体130包括圆柱形阀腔131，阀腔131的底部设有圆柱形排气凸台132，排气凸台132的中心设有竖直方向的排气孔133，排气凸台132的顶面与密封套180的底面密封配合。在本发明的其他实施例中，为减少空气流量的损失，排气孔133可以斜置于排气凸台132的内部。

请参照图4和图5，阀腔131的侧壁设有一个进气孔134，进气孔134的方向朝向阀腔131的切线方向。空气从进气孔134进入阀腔131后，会在阀腔131中做旋转运动，空气流动方向不会突变从而降低空气流速。圆柱形阀腔131侧壁切线方向上的进气孔134和斜置于排气凸台132内部的排气孔133，均可以改善由于阀体130结构的不足导致空气流速损失大、流量小的缺点。当然，阀腔131的结构也可以根据阀体130结构而形成的其他形状，如正方体形状等；进气孔134开设的位置也可以根据阀腔131的结构设置与阀腔131的底部等位置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电磁空气阀，其特征在于，包括：阀芯组件(110)、与所述阀芯组件(110)连接的阀盖(120)以及与所述阀盖(120)可拆卸连接的阀体(130)，所述阀芯组件(110)穿过所述阀盖(120)并与所述阀体(130)密封配合；所述阀芯组件(110)包括线圈骨架(112)、缠绕在所述线圈骨架(112)上的线圈绕组(111)、静铁芯(113)以及动铁芯(114)；所述线圈骨架(112)的外侧设有与所述阀盖(120)连接导磁壳体(140)，所述导磁壳体(140)的两端分别设有外导磁板(150)和内导磁板(160)，所述外导磁板(150)的边缘以及所述内导磁板(160)的边缘分别与所述导磁壳体(140)的两端连接，所述线圈骨架(112)固定于所述导磁壳体(140)、所述外导磁板(150)以及所述内导磁板(160)形成的腔体中；所述外导磁板(150)与所述静铁芯(113)固定连接，所述动铁芯(114)穿过所述内导磁板(160)的中部与所述阀体(130)密封配合。

2.根据权利要求1所述的电磁空气阀，其特征在于，所述导磁壳体(140)呈圆筒形。

3.根据权利要求2所述的电磁空气阀，其特征在于，所述导磁壳体(140)、外导磁板(150)以及所述内导磁板(160)的材质是铁镍合金。

4.根据权利要求1所述的电磁空气阀，其特征在于，所述动铁芯(114)包括动铁芯本体(118)以及呈T形的阀芯堵头(170)；所述阀芯堵头(170)的尾部与所述动铁芯本体(118)连接，所述阀芯堵头(170)的头部套有密封套(180)，所述阀芯堵头(170)通过所述密封套(180)与所述阀体(130)密封配合。

5.根据权利要求4所述的电磁空气阀，其特征在于，所述密封套(180)设有贯穿所述密封套(180)的底部的平衡孔(181)。

6.根据权利要求4所述的电磁空气阀，其特征在于，所述密封套(180)的材质是橡胶。

7.根据权利要求4所述的电磁空气阀，其特征在于，所述阀体(130)包括阀腔(131)、设于所述阀腔(131)的底部的排气凸台(132)以及设于所述排气凸台(132)中部的排气孔(133)；所述排气凸台(132)的顶面与所述密封套(180)的底面密封配合。

8.根据权利要求7所述的电磁空气阀，其特征在于，所述排气孔(133)倾斜设置于所述排气凸台(132)的内部。

9.根据权利要求7所述的电磁空气阀，其特征在于，所述阀腔(131)呈圆柱形，其侧壁设有进气孔(134)，所述进气孔(134)朝向所述阀腔(131)的切线方向。

10.根据权利要求1所述的电磁空气阀，其特征在于，所述阀芯组件(110)还包括弹性复位件，所述弹性复位件的两端分别与所述静铁芯(113)和所述动铁芯(114)连接。