CN108802509A

CN108802509A - 一种电磁阀可视化检测设备及方法

Info

Publication number: CN108802509A
Application number: CN201810666416.5A
Authority: CN
Inventors: 艾穗江; 刘兵; 阳悠悠
Original assignee: Guangdong Macro Gas Appliance Co Ltd
Current assignee: Guangdong Macro Gas Appliance Co Ltd
Priority date: 2018-06-26
Filing date: 2018-06-26
Publication date: 2018-11-13

Abstract

本发明公开一种电磁阀可视化检测设备，其特征在于，包括：接线端子，用来连接待检测电磁阀，用作待检测电磁阀线圈圈数的测试；操作显示装置，用来输入、显示待检测电磁阀变量值；提示装置，用来发出待检测电磁阀是否合格的提示信号；处理装置，用来接收、处理所述接线端子和所述操作显示器的输入信号，并控制所述提示装置发出相应的提示信号。实际检测时，通过操作显示装置输入相应的检测参数并连接电磁阀端子后，就能够实现电磁阀的不通电生产测试，通过相应红灯或绿灯点亮提示是否为合格品；并且能够将相关检测信息反馈在可视界面上，操作应用十分方便。本发明还提供一种电磁阀可视化检测方法。

Description

一种电磁阀可视化检测设备及方法

技术领域

本发明涉及电磁阀检测技术领域，尤其涉及一种电磁阀可视化检测设备及方法。

背景技术

目前热水器已经广泛进入了普通家庭，随着人民生活水平的逐步提高，人们对家用热水的要求也越来越高；目前恒温型燃气热水器、壁挂炉等燃气具几乎都采用分段燃烧方式，而采用分段燃烧就需采用电磁阀作为分段阀使用，加之总路的截止气阀，则一台热水器至少需要2个电磁阀；有的大升数或为降低最小负荷的热水器上存在3～5个电磁阀，因此电磁阀生产制造厂家也越来越多。电磁阀作为燃气设备重要部件，其常规性能十分重要，目前行业内都是由人工进行通电检测，人工查看电磁阀开阀电压、维持电压、释放电压是否符合要求；需要安装、拆卸相关夹具并且通压缩空气进行测试，操作程序繁杂(耗时多)且容易出错，存在漏检情况，也大幅增加人力成本。因此如何实现电磁阀常规性能的不通电高效测试将显得尤为重要。

发明内容

本发明提出一种无需通电即可实现电磁阀检测的可视化检测设备。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。

一种电磁阀可视化检测设备，其特征在于，包括：接线端子，用来连接待检测电磁阀，用作待检测电磁阀线圈圈数的检测；操作显示装置，用来输入、显示待检测电磁阀变量值；提示装置，用来发出待检测电磁阀是否合格的提示信号；处理装置，用来接收、处理所述接线端子和所述操作显示器的输入信号，并控制所述提示装置发出相应的提示信号。

作为上述方案的进一步说明，所述接线端子、所述操作显示装置、所述提示装置和所述处理装置都设置在同一个壳体上。

作为上述方案的进一步说明，在所述壳体上设有散热孔。

作为上述方案的进一步说明，所述操作显示装置由操作按键和显示屏组成，或所述操作显示装置为触摸显示屏；所述操作按键包括：设置按键、增加按键、减少按键和确定按键。

作为上述方案的进一步说明，所述提示装置为指示灯或声音提示装置。

本发明还提供一种电磁阀可视化检测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)检测出待检测电磁阀的线圈圈数值；2)输入并实时显示输入的待检测电磁阀的变量值；3)根据步骤1)和步骤2)获得的数值计算出待检测电磁阀的开阀设计余量和待检测电磁阀在维持状态、释放状态的静铁芯受压力，并根据相应的标准判断待检测电磁阀是否合格；4)利用提示装置发出待检测电磁阀合格/不合格信号。

作为上述方案的进一步说明，所述线圈圈数值通过电感法、霍尔效应式或磁压相位比较法测得。

作为上述方案的进一步说明，所述变量值包括：绕线内径D₁，绕线宽度L，漆包线直径d，气隙长度δ，额定电压U_额，弹簧封阀力F_封，弹簧弹性系数k，电磁阀动铁芯、密封垫重力G，密封垫直径D_密封垫；

所述开阀设计余量为：

所述静铁芯受压力为：N＝F+F_静芯吸－(F_封+kδ+G)；

其中，

ΔS为密封垫面积，为π×D² _密封垫/4；

S为磁路截面积，

B为磁感应强度，

D2′为去除漆膜厚度绕线外径；

D2为绕线外径，

μ₀为真空磁导率，ρ为铜的电阻率，P为标准气压；U为线圈等效电压，由额定电压U_额确定，D₂为绕线外径、单位mm，Δ为包含漆膜厚度漆包线平均直径减去d的值、根据经验值确定，N为线圈圈数值；a为修正系数，根据经验值确定。

作为上述方案的进一步说明，所述μ₀、ρ、P、U和a都为常量，固化在计算设备的程序中。

作为上述方案的进一步说明，对于开阀状态：电压U＝0.7U_额，当电磁阀开阀设计余量λ＝0.95～1.10范围内时，判为合格品，否则为不合格品；对于维持状态：电压U＝0.33U_额；电磁阀静铁芯受压力N>0.1为合格，否则为不合格品；对于释放状态：电压U＝0.15U_额；电磁阀静铁芯受压力N<0为合格，否则为不合格品。

本发明的有益效果是：

一、实际检测时，通过操作显示装置输入相应的检测参数并连接电磁阀端子后，就能够实现电磁阀的不通电生产测试，通过相应红灯或绿灯点亮提示是否为合格品；并且能够将相关检测信息反馈在可视界面上，操作应用十分方便。

二、由于检测时无需给电磁阀通电，该电磁阀可视化检测设备，能在确保产品全检前提下，大幅提高生产效率，检测判定时间只需大约5秒时间。

附图说明

图1所示为本发明提供的电磁阀可视化检测设备结构示意图。

图2所示为电磁阀线圈骨架结构示意图。

图3所示为本发明提供的电磁阀可视化检测方法流程图。

附图标记说明：

1：接线端子，2：操作显示装置，3：提示装置，4：壳体，5：散热孔。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“至少”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。

在发明中，除非另有规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅是表示第一特征水平高度高于第二特征的高度。第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

下面结合说明书的附图，对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，一种电磁阀可视化检测设备，其特征在于，包括：接线端子1，用来连接待检测电磁阀，用作待检测电磁阀线圈圈数的测试；操作显示装置2，用来输入、显示待检测电磁阀变量值；提示装置3，用来发出待检测电磁阀是否合格的提示信号；处理装置，用来接收、处理所述接线端子1和所述操作显示器2的输入信号，并控制所述提示装置3发出相应的提示信号。

其中，所述接线端子1、所述操作显示装置2、所述提示装置3和所述处理装置都设置在同一个壳体4上。在所述壳体4上还设有散热孔5。

本实施例中，优选所述操作显示装置2由操作按键和显示屏组成，优选所述操作按键包括：设置按键、增加按键、减少按键和确定按键。优选所述提示装置3为红绿指示灯，红色代表不合格，绿色代表合格。在其他实施方式中，所述操作显示装置为触摸显示屏，所述提示装置为声音提示装置，不限于本实施例。

本实施例提供的一种电磁阀可视化检测设备，实际检测时，通过操作显示装置2输入相应的检测参数并连接电磁阀端子后，就能够实现电磁阀的不通电生产测试，通过相应红灯或绿灯点亮提示是否为合格品；并且能够将相关检测信息反馈在可视界面上，操作应用十分方便。另外，由于检测时无需给电磁阀通电，该电磁阀可视化检测设备，能在确保产品全检前提下，大幅提高生产效率。

结合图2、图3所示，具体检测原理如下：

因为电磁阀线圈通电后其内部动铁芯受吸力和电磁力共同作用，考虑电磁阀任意安装方向，为确保任何状况均可开阀，电磁力需克服动芯等器件重力，由于动铁芯受摩擦力较小，后续通过设计余量抵消即可；需满足下式，电磁阀才能开阀动作，并且还需具有一定的动态响应要求，因此需要一定的设计余量。

F_静芯吸+F＞P×ΔS+F_弹+G

根据直流螺线管电磁铁公式计算稳态工作时线圈产生的电磁力公式F：

式中：Φ为工作气隙磁通，单位为Wb；B为工作气隙磁感应强度，单位为T；μ₀为真空磁导率，其值为4π×10^-7Wb/A·m；S为磁路截面积，单位为m²；不考虑漏磁及其它连接部位存在的气隙(一般情况下，电磁阀除气隙处，其余部分均采用导磁性能很好的材料，绝大部分磁动势降是在气隙处)，认为主气隙即为衔铁行程，此时电磁铁的气隙(铁芯行程)磁感应强度B为：

式中N为线圈匝数；I为电流强度，单位为A；U为电源电压，单位为V；R为绕线电阻，单位为Ω；δ为气隙长度，单位为m；因此可得：

式中：S为磁路截面积，单位为m²；μ₀为真空磁导率，为4π*10^-7Wb/Am；N为线圈匝数；I为线圈电流，单位为A；δ为气隙长度(铁芯行程)，单位为m；另外NI乘积叫磁动势E(又叫安匝数)，与电路中感应电势E类似；对于磁动势E的求解如下。

线圈匝数N等效计算(包含漆膜厚度)，实际线圈匝数也是包含漆膜厚度的：

式中：L为绕线宽度，单位为mm；D2为绕线外径，单位为mm；D1为绕线内径，单位为mm；d为漆包线直径，单位为mm。

因此绕线外径D2、绕线长度分别为：

但上式D2为绕线外径，包含漆膜厚度，实际电磁力计算应减去漆膜厚度，因此实际有效绕线长度与去除漆膜厚度D2’分别为：

其中Δ为包含漆膜厚度漆包线平均直径减去铜线直径d的值；比如0.18的漆包线，漆包线平均外径为0.204mm，那么Δ＝0.024，具体参照表一常用电磁阀线径所示：

表一

漆包线直径d	外径	Δ
			0.140	0.160	0.020
0.160	0.182	0.022
			0.170	0.193	0.023
0.180	0.204	0.024
			0.200	0.226	0.026

绕线等效内阻为：

绕线等效电流：

磁动势E：

所以线圈产生电磁力F：

式中：S为磁路截面积，单位为mm²；μ₀为真空磁导率，为4π*10^-7Wb/Am；ρ为铜的电阻率，0.01709；d为漆包线直径，单位为mm；U为线圈等效电压，单位为V；δ为气隙长度(铁芯行程)，单位为mm；D1为绕线内径，单位为mm；D2’为去除漆膜厚度的绕线外径，单位为mm。

由作用力与反作用力关系，考虑动铁芯完全被磁化后，在动铁芯与静铁芯表面(完全吸合时即δ≈0)可知静铁芯对动铁芯最大电磁吸力为：

另因为电磁阀除气隙处外，其余部分均采用导磁性能很好的材料，绝大部分磁动势降是在气隙处，即对静铁芯的电磁吸力有以下公式：

NI＝∑(HL)≈H₀×δ

其中H₀为气隙处磁场强度，单位A/m；δ为气隙长度(铁芯行程)单位mm；根据以下两式可得B₀：

为减少相同距离下气隙损失，增加磁导率，一般选择锥形面设计；在实际作用距离较大时(未完全吸合)，需加入一个修正系数a与气隙长度δ，用来修正在大气隙时由于磁通的不均匀分布引起误差，使得静铁芯对动铁芯的电磁吸力为一个实用公式。

式中B为磁感应强度，单位Gs(1T＝10000Gs)；S为磁路截面积，单位为cm2；δ为气隙长度(铁芯行程)单位为cm；a为修正系数，根据行程0.5-5mm，a经验值一般3～5；并且行程越大，a的取值也越大。

综上⑤式与⑦式，计算电磁阀开阀设计余量λ：

其中F_封为电磁阀弹簧封阀力，单位N；G为电磁阀动铁芯、密封垫等重力，单位N；P为标准气体压力，为5kPa常量；ΔS为密封垫面积，为π×D² _密封垫/4，D_密封垫为密封垫直径。

对于开阀状态：

按照现有DB44/T402.5-2007标准，⑧式中电压U＝0.7U_额；当标准设计余量λ＝0.95～1.10范围内是较好的选择，电磁阀判为合格品；当电磁阀开阀标准设计余量λ>1.10时，存在设计过量，导致电磁阀成本偏高；当标准设计余量λ<0.95时，存在设计不足，可能存在不符合标准情况。

对于维持状态：

按照现有DB44/T402.5-2007标准，⑧式中电压U＝0.33U_额；电磁阀静铁芯受压力N为：

N＝F+F_静芯吸—(F_封+kδ+G)，判断N>0.1为合格；其中k为弹簧弹力系数。

对于释放状态：

按照现有DB44/T402.5-2007标准，⑧式中电压U＝0.15U_额；电磁阀静铁芯受压力N为：

N＝F+F_静芯吸—(F_封+kδ+G)，判断N<0为合格；其中k为弹簧弹力系数。

因此本实施例中，只需输入常量，铜的电阻率ρ、真空磁导率μ₀、修正系数a、标准气压P。变量D1、L、d、δ、U_额、F_封、k、G、D_密封垫；即可实现电磁阀的不通电生产测试，自动完成相关计算，判定是否合格品。且测试时，能实时显示电磁阀线圈圈数N，标准设计余量λ，维持状态N值，释放状态N值。

本实施例中，生产前通过输入电磁阀变量(常量固化在设备程序中)绕线内径D1、绕线宽度L、漆包线直径d、气隙长度(铁芯行程)δ、额定电压U_额、弹簧封阀力F_封、弹簧弹性系数k、电磁阀动铁芯、密封垫等重力G、密封垫直径D密封垫；插接好电磁阀端子后，设备提供现较成熟的电感法或霍尔效应式或磁压相位比较法可得电磁阀线圈匝数N，根据匝数N系统自动完成相关计算判定，即可实现电磁阀的不通电生产测试，判定是否合格品；并且任意环节出现不合格，则产品判定不合格。

通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明不局限于上述的具体实施方式，在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围，本发明的保护范围应由各权利要求项及其等同物限定之。具体实施方式中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。

Claims

1.一种电磁阀可视化检测设备，其特征在于，包括：

接线端子，用来连接待检测电磁阀，用作待检测电磁阀线圈圈数的检测；

操作显示装置，用来输入、显示待检测电磁阀变量值；

提示装置，用来发出待检测电磁阀是否合格的提示信号；

处理装置，用来接收、处理所述接线端子和所述操作显示器的输入信号，并控制所述提示装置发出相应的提示信号。

2.根据权利要求1所述的一种电磁阀可视化检测设备，其特征在于，所述接线端子、所述操作显示装置、所述提示装置和所述处理装置都设置在同一个壳体上。

3.根据权利要求2所述的一种电磁阀可视化检测设备，其特征在于，在所述壳体上设有散热孔。

4.根据权利要求1所述的一种电磁阀可视化检测设备，其特征在于，所述操作显示装置由操作按键和显示屏组成，或所述操作显示装置为触摸显示屏；所述操作按键包括：设置按键、增加按键、减少按键和确定按键。

5.根据权利要求1所述的一种电磁阀可视化检测设备，其特征在于，所述提示装置为指示灯或声音提示装置。

6.一种电磁阀可视化检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)检测出待检测电磁阀的线圈圈数值；

2)输入并实时显示输入的待检测电磁阀的变量值；

3)根据步骤1)和步骤2)获得的数值计算出待检测电磁阀的开阀设计余量和待检测电磁阀在维持状态、释放状态的静铁芯受压力，并根据相应的标准判断待检测电磁阀是否合格；

4)利用提示装置发出待检测电磁阀合格/不合格信号。

7.根据权利要求6所述的一种电磁阀可视化检测方法，其特征在于，所述线圈圈数值通过电感法、霍尔效应式或磁压相位比较法测得。

8.根据权利要求6所述的一种电磁阀可视化检测方法，其特征在于，所述变量值包括：绕线内径D1，绕线宽度L，漆包线直径d，气隙长度δ，额定电压U_额，弹簧封阀力F_封，弹簧弹性系数k，电磁阀动铁芯、密封垫重力G，密封垫直径D_密封垫；

所述开阀设计余量为：

所述静铁芯受压力为：N＝F+F_静芯吸－(F_封+kδ+G)；

其中，

ΔS为密封垫面积，为π×D² _密封垫/4；

S为磁路截面积，

B为磁感应强度，

D2′为去除漆膜厚度绕线外径；

D2为绕线外径，

μ₀为真空磁导率，ρ为铜的电阻率，P为标准气压；U为线圈等效电压，由额定电压U_额确定，D2为绕线外径、单位mm，Δ为包含漆膜厚度漆包线平均直径减去d的值、根据经验值确定，N为线圈圈数值；a为修正系数，根据经验值确定。

9.根据权利要求8所述的一种电磁阀可视化检测方法，其特征在于，所述μ₀、ρ、P、U和a都为常量，固化在计算设备的程序中。

10.根据权利要求8所述的一种电磁阀可视化检测方法，其特征在于，

对于开阀状态：

电压U＝0.7U_额，当电磁阀开阀设计余量λ＝0.95～1.10范围内时，判为合格品，否则为不合格品；

对于维持状态：

电压U＝0.33U_额；电磁阀静铁芯受压力N>0.1为合格，否则为不合格品；

对于释放状态：

电压U＝0.15U_额；电磁阀静铁芯受压力N<0为合格，否则为不合格品。