CN109477588B - 电磁阀装置和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电磁阀装置，其具有作为对静止的线圈件(16)通电的响应而沿轴向可运动以便致动阀芯组件(28)的衔铁件(12,14)，所述衔铁件连同线圈件和静止的芯件优选作为构造单元和/或模块容纳在执行器壳体(17,19,20,22)中并且在线圈件的未通电状态中占据推进的和/或缩回后的衔铁位置(图1)，其中，在阀壳体(26)中导引的阀芯组件(28)在轴向单端被设计成接触式地、不承受拉力地与衔铁件(14)共同作用并且这样地设计，即取决于阀芯组件的轴向位置能够打开或者封阻从阀壳体的第一流体接口(P)至阀壳体的第二流体接口(A)的流体路径，其中，为了与在阀壳体内导引的阀芯组件(28)共同作用，阀壳体(26)在内侧、尤其在轴向端侧与衔铁件对置地具有至少一个轴向导流的通道部段(50)，所述通道部段设计为，在阀芯组件的与推进的或者缩回的衔铁位置对应的轴向位置中，所述阀芯组件将所述流体路径阻断，并且在阀芯组件的从推进的或者缩回的衔铁位置移出的轴向位置中，所述阀芯组件通过所述导流的通道部段(50)打开所述流体路径。

Description

电磁阀装置和系统
技术领域
本发明涉及一种电磁阀装置，其具有作为对静止的线圈件通电的响应而沿轴向可运动以便致动阀芯组件的衔铁件，所述衔铁件连同线圈件和静止的芯件优选作为构造单元和/或模块容纳在执行器壳体中并且在线圈件的未通电状态下占据推进的或缩回的衔铁位置，其中，在阀壳体中导引的阀芯组件在轴向单端被设计成接触式地、不承受拉力地与衔铁件共同作用并且这样地设计，即取决于阀芯组件的轴向位置能够打开或者封阻从阀壳体的第一流体接口至阀壳体的第二流体接口的流体路径。本发明还涉及一种具有这种电磁阀装置的系统。
背景技术
由现有技术普遍已知电磁的执行器，其中，作为对静止的线圈件通电的响应而相对于静止的芯件可运动的衔铁单元驱动阀芯单元并且按照各个调节位置实现阀功能。此外，由于其简单的构造实施方式、其适合于大批量生产的可制造性和其机械可靠性，所以这种阀装置常用于许许多多的应用。在此，优选的是交通运输工具或者汽车领域中与接通流体相关联的应用，然而应用不限于该技术领域。
图5针对现有技术以纵向剖切示意图的形式示出(尽可能围绕水平延伸的纵轴线径向对称地实现的)按照前序部分所述的阀装置的原理性构造。在此，优选模块化构造的执行器组件10在图5的视图中被左侧示出的虚线包围，执行器组件10具有衔铁件，该衔铁件具有衔铁体12和固定地设置在衔铁体处的、在直径方面减小的衔铁推杆14。该衔铁件沿轴向(即沿图1中水平延伸的对称线)从在图5中示出的缩回的或者说推进的衔铁位置通过静止的线圈单元16的通电而能运动到伸出的位置中(在图5中沿向右的方向)，其中，用于该衔铁运动的以电磁方式产生的磁通回路(Flusskreis)由衔铁部段或者说轭部段18、外周侧的导磁的壳体部段20以及左侧-端侧的盖部段或者说轭部段22围成，使得在通电情况下执行器运动沿图5中的箭头方向进行。
模块化的执行器单元10与构成阀流体接口P(通常作为压力接口)、A(作为工作接口)以及T(作为通气接口)的阀壳体单元24(通过图5中在右侧的虚线框表示)配合作用(即共同作用)，在所述阀壳体单元中，接口P、A以及T构造为在由聚合物制成的、沿轴向伸长的阀壳体26中的开口。阀芯组件28在该阀壳体单元26的内部可轴向运动地导引，阀芯组件28在左侧的端部30(端面)处被衔铁推杆部段14的外端面接触式推撞，而组件14和28相互没有固定连接。在阀芯组件28的右侧端部区域中设置的和被端侧的端部区域(在压力接口P的区域中)碰撞的压力弹簧32将阀芯组件28抵靠着衔铁件12、14(确切而言抵靠着衔铁推杆部段14的端侧的端面)压紧。
通过这样构成的和在图5中示意性示出的方式实现了一种3/2阀(二位三通阀)，即一种阀，其中，通过衔铁件12、14的运动和相应地通过阀芯组件28的驱动可以设置或者启动两个调节位置(备选地或者在改进设计方案中还有以比例阀的方式适配的中间位置)，并且其中，对于按照图5的现有技术的所示技术展示出所谓的无电流打开状态，即在端侧地设置在阀壳体上的(第一)流体接口P和相邻的、在外周面上设置在阀壳体26上的作为工作接口A的(第二)流体接口之间打开的流体通道；弯曲的箭头34表示在线圈件16的所示未通电的状态中打开的流体路径34。
所示阀具有三个流体接口；除了已述的并且构成(第一)流体路径34的接口P和A之外，还设置有轴向地与工作接口(第二流体接口)沿执行器单元10的方向相邻设置的第三流体接口，在此作为通气接口T，所述第三流体接口通过阀芯组件合适的构造或者造型使得在图5的运行状态中(线圈单元未通电，使得流体路径34P-A打开)另外的流体路径A-T封闭。相反地，在线圈件16进行通电并且由此造成的衔铁件12、14向右运动和因此连带阀芯组件28向右抵抗压力弹簧32的复位作用的情况下，凹部或者说凹缺部36外周侧地在阀芯组件上这样定位，使得在第一流体路径封闭(箭头方向34中断)期间反而可以实现在A和T之间的流体通流。
相应地，在图5所示技术中就P-A而言也称为无电流时打开(NO＝常开)的阀构造。
虽然这种在图5中示意性示出的技术在日常实践中已被证明有效并且用于许多技术应用领域，但是通常仍然还优选的是，电磁阀装置不像图5中那样设计为常开(NO)的，例如为停电或类似的情况保证阀的阻断状态而通常有利地将所示类型的电磁阀、尤其作为3/2阀设计为无电流闭合的(NC＝常闭(normally closed))，使得不通电的(并且可能通过作用着的弹簧件定义的)衔铁位置封闭流体路径P-A。
然而，利用在图5中示出的基本形状不可以轻易实现常闭(NC)的阀拓扑。确切而言，为此需要尤其对执行器组件的更改，正如图6中同样示意性示出的那样；下面的讨论内容的基础是，按照图6的实施方式基本上也是已知的。在下文的讨论中，尤其为了后续对本发明实施例的说明，相同的附图标记用于相同的或者说功能等同的组件或者说功能元件。
在图6中，执行器组件通过衔铁体12’实现，作为对线圈件16通电的响应，衔铁体12’被向左侧的芯单元18’的方向拉，其中，在通电和由此造成的衔铁单元12’(相应于图6中所示的箭头向左)运动的情况下，在衔铁体12’和静止的芯18’之间设置的压力弹簧32’被压缩。
阀芯组件40以其左侧的端部段48在连接部位42处固定地(例如通过粘接或者其他固定的连接技术)倚靠(aufsitzen)在衔铁体12的在图6右侧示出的端面上，使得在衔铁的由通电造成的相应于箭头方向向左指向的运动中，阀芯组件40相应地向左被随带。未通电的状态在图6中示出；流体路径44A-T被打开，而流体连通P-A被阻断，如附图标记46所示。线圈件16的通电和随之产生的衔铁12’沿向左的方向的运动在位置46处打开流体路径P-A，而同时，阀芯组件40、42右侧(变粗的)端部区域阻断流体路径A-T(箭头44)。
虽然这种技术实施方式流传广泛并且已得到证明，但是尤其用于NC配置(图6)的执行器组件的实施方式相比于NO配置(图5)具有较大的构造差异，使得尤其电磁阀从NO到NC或者从NC到NO的灵活的适配和转换通过生产的方式很难或者说是不可能的；每次都必须改变执行器组件，其中，在按照图6的NC配置的情况中还会有额外的问题，即在阀芯组件的衔铁件之间必要的和可承受拉力的连接部必须是牢固的，也即例如需要单独的连接(粘接)过程，该过程此外例如在振动载荷等情况中容易受干扰并且容易受损。出于磁性的或者说磁滞的理由一般而言还有意义的或者说还有利的是，衔铁件与阀芯组件机械地脱耦，尤其当其由磁性地相关的材料实现时。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，设计改进本文开头所述的电磁阀装置，使得尤其在尽可能维持以很少的用于阀壳体或者阀芯的额外耗费将执行器实现在执行器壳体中的情况下，可以实现从适用于无电流打开式运行的阀装置到适用于无电流关闭式运行的电磁阀装置的改装和/或生产转换。在此，尤其应当提高通用件的份额，并且应当进一步优选实现低成本、可自动化的制造。
上述技术问题通过如下所述的电磁阀装置解决。
在此，以按照本发明有利的方式，阀壳体配设有至少一个沿轴向地导流的通道部段用于与在阀壳体中导引的阀芯组件配合作用，该通道部段设计为，在阀芯组件的与推进的或者缩回的衔铁位置对应的轴向位置中(阀芯组件按照本发明不与衔铁件固定地和承受拉力地连接，相反由衔铁件仅施加推力)，将流体路径阻断，同时，在线圈件通电和衔铁件从推进的或者缩回的衔铁位置移出之后，通过所述至少一个沿轴向地导流的通道部段将从第一流体接口(优选P)到第二流体接口(优选A)的流体路径打开。
以此按照本发明有利地实现了，构造简单地和在实际上未改变图5中所示类型的执行器单元的可用性的情况下，仅通过向可解除地倚靠的阀芯施加压力就能够实现NC功能，也即通过在未通电状态中以阀芯组件和阀壳体的环绕部段之间的配合作用封闭按照本发明的通道部段并且因此阻断流体路径，而由通电造成衔铁单元的伸出和相应地阀芯组件的被施加压力的随动使得所述至少一个通道部段打开或者说露出，以便由此实现流体流。
在此，按照本发明的优选改进设计方案，导流的通道部段被多次配设，进一步优选并且在尽可能径向对称的设计中，尤其在阀壳体的和/或阀芯组件的相关端部上，这种通道部段被多次围绕壳体部段的内周面地布置，使得通过单个通道部段的总和、甚至用较低的流动阻力实现流体路径。
按照本发明的优选改进设计方案有利的是，将第一流体接口有利改进地设置为压力接口，设置在阀壳体的端侧并且以此优选沿轴向设置，而第二流体接口(必要时另外的流体接口)设置在阀壳体的侧向的壳体区域上、尤其外周面区域上。以此在几何上可以实现的是，阀壳体的按照本发明的导流的通道部段至少部段式沿轴向或者说平行于轴向延伸地，位于第一和第二流体接口(还是沿轴向)之间。
此外特别优选的是，在电磁阀装置的一种实施方式中，蓄力件这样作用到阀芯组件和/或衔铁件上，以产生向推进的或者说被缩回的衔铁位置中的复位力；特别有利的是这通过将改进的蓄力件设计为压力弹簧实现，该压力弹簧额外有利地和改进地例如在端侧和/或在阀芯组件的相对于衔铁件对置的轴向端部区域中作用，其中，更有利的是，这种压力弹簧在另一个端部由阀壳体的相应的部段和/或支座支承。
特别优选的是，本发明实施为3/2阀，要么实施为分配阀要么实施为比例阀，其中，为此优选设置另外的(第三)接口，另外的(第三)接口进一步优选被设置在阀壳体的侧向区域中，朝衔铁件的方向相邻于第二流体接口。在此，通过尤其是阀芯组件的合适的设计，可以产生一种功能性，即在阀芯组件的将第一和第二流体接口之间的流体路径阻断的轴向位置中(也即在未通电状态中)，阀芯组件打开或者说释放从第二到额外的第三流体路径的另外的流体路径。相反地，阀芯组件(通过相应的造型和成形)设计为，在通电和衔铁件从被缩回的位置移出的情况下随着第一和第二流体接口之间流体路径的打开而封闭另外的流体路径(第二至第三流体接口)。所述功能性既可以实现为分配阀，也可以实现为比例阀，其中，这也还可以实现用于原则上可行的本发明的2/2阀实施方式，即仅具有第一和第二流体接口。
通过本发明实现的在执行器组件的设计中尽可能不变的几何形状按照本发明的优选设计方案尤其也可以设计为构造单元或者说(可以单独设置的和制造的)模块，这种尽可能不变的几何形状在此能够以一种按照本发明的系统构思实现，即仅通过替换或者说预定用于NO模块(例如类似于按照图5的设计方案)提供一种组合式部件，其中，为了从NO变换到NC和从NC变换到NO，分别仅仅还需要更换或者安装一个由阀壳体和在阀壳体内导引的阀芯组件构成的阀组件，从而实现了尤其在灵活的(和尽可能可自动化的)批量生产情况下的显著优点。
然而这种有利的改进设计方案不排除，本发明在构造设计方面有利地设计、例如将线圈载体按照本发明地在线圈件中与按照本发明的阀壳体一体式设计(这也可以适用于按照所述系统的变型设计)，使得以这种方式也可以减小制造成本或者工具成本。
本发明的其他优点、特征和细节从下面对优选实施例的说明以及根据附图得出。
附图说明
图1示出按照本发明的第一实施例的处于NC配置的电磁阀装置的示意性局部剖切视图，其中，图1示出了未通电关闭或者锁闭的状态；
图2示出沿图1中剖切线A-A的横截面视图；
图3示出沿图1中剖切线B-B的横截面视图；
图4示出类似于图1的纵向剖切视图，然而处于线圈件的通电状态中并且因此处于从推进的或者缩回的衔铁位置(沿向右的方向前推的衔铁位置)用于打开流体路径P-A；
图5示出以按照现有技术的NO拓扑的、视为已知的电磁阀装置的示意图；
图6以类似于图5的示意性纵向剖切视图示出以按照现有技术的NC拓扑的、被视为由现有技术已知的电磁阀装置。
图1-图4的实施例示出了实施本发明构思的一种可行方案；在图1-图4中使用的附图标记只要与图5、图6相同就对应于等同的或者功能相似的组件。
具体实施方式
因此(仅以推杆14形式示出的)衔铁件在包围的静止的芯部段18中导引，芯部段又磁性导流地与轭部段19以及包围的壳罩20连接。线圈绕组16被固持在(塑料)线圈载体17上，在所示实施例中，线圈载体17一体式过渡到阀壳体26中，阀壳体26在内部设计为空心筒、相对于水平延伸的对称轴线或者纵轴线同轴地延伸、在端侧开口用于实现第一流体接口P并且在外周侧开口用于第二(A)或者第三(T)流体接口。阀芯组件28，以松动地倚靠在衔铁推杆14的自由端部上、与衔铁件的运动方向相反地预紧的状态，在衔铁推杆组件的右侧内部区域中构造有压力弹簧32，压力弹簧32在右侧端部由阀壳体26、在左侧由构造在阀芯组件内部中的环形阶部(Ringabsatz)33支撑。
在图面的右侧区域中，阀壳体26具有四个沿内圆周分布地布置的通道部段50，通道部段50成形在阀壳体26的塑料材料中并且向衔铁件的方向纵向剖切地逐渐变成尖形。在此，阀芯组件28的端部部段52筒形地设计，使得端部部段52在图1的运行状态(线圈件16未通电，以此即衔铁件的推进后的运行状态)中封阻流体路径P-A，在部段52的这种相对位置中通道部段50没有被露出，而相反地，在阀装置按照图4的通电的运行状态(衔铁件的伸出状态，以此即阀芯单元28的向右随动或者移动后的位置状态)中，部段52将通道部段50相对于工作接口A打开或者露出，使得通过压力接口P和通道部段50能够相对于第一流体接口A实现(在通电状态中打开的)通流。
同时清楚的是，在阀芯单元上设置在中部的外周区域中的外周侧的凹部56影响在A(第二流体接口)和P(第三流体接口)之间的流体流：在图1的运行状态中，对于A-P是NC，A-P通连被打开，而在通电的状态中，A-P打开，阀芯组件用左侧的筒形密封部段58封阻流体通连A-T(图4)。在通电结束的情况下，借助螺旋弹簧32使得阀芯组件28或者衔铁件返回导引到图1的推进的、缩回的运行位置中。
清楚的是，例如在衔铁推杆14和阀芯组件28之间不需要固定的、承受拉力的连接部，相反，该功能性仅通过衔铁单元14的进给或者说通过借助弹簧件32的复位实现。
额外有利的是，通过这种设计实现了，通过简单替换阀壳体26可以将电磁阀的在图1-图4的实施例中示出的NC拓扑变成类似于图5的示意图构建的NO电磁阀拓扑。尤其地，电磁执行器的基本结构保持不变，其中，额外改进地尤其也可以实现的是，将在图1-图4的实施例中所示的线圈载体17和阀壳体26的一体式构造在此替换成分离的组件，使得完整的执行器壳体(其在图1-图4的实施例中设置了金属的壳体组件20的塑料包封注塑件21)尤其也可以模块化或者作为构造单元分离地设置并且然后可以采用合适的阀壳体技术来与合适地倚靠(einsitzendem)的阀芯相结合。

Claims (15)

1.一种电磁阀装置，其具有能够作为对静止的线圈件(16)通电的响应而沿轴向运动以便致动阀芯组件(28)的衔铁件，所述衔铁件连同线圈件和静止的芯件容纳在执行器壳体中并且在线圈件的未通电状态下占据缩回的衔铁位置，
其中，在阀壳体(26)中导引的阀芯组件(28)在轴向单端被设计成接触式地、不承受拉力地与衔铁件(14)共同作用，并且被设计成根据阀芯组件的轴向位置能够打开或者封阻从阀壳体的第一流体接口(P)至阀壳体的第二流体接口(A)的流体路径，
其特征在于，
阀壳体(26)在内侧具有沿轴向导流的通道部段(50)，所述通道部段设计为，在阀芯组件(28)和阀壳体(26)的环绕部段的配合作用下，在阀芯组件的与推进的或者缩回的衔铁位置对应的轴向位置中将所述通道部段(50)并且相应地将所述流体路径阻断，并且在阀芯组件的从推进的或者缩回的衔铁位置移出的轴向位置中，通过所述轴向导流的通道部段(50)打开所述流体路径，
其中，第一流体接口(P)在阀壳体的端侧和/或沿轴向设置，第二流体接口(A)设置在阀壳体(26)的侧向的壳体区域上，使得阀壳体的导流的通道部段沿轴向位于第一和第二流体接口之间。
2.按照权利要求1所述的电磁阀装置，其特征在于，所述衔铁件连同线圈件和静止的芯件构造单元和/或模块容纳在执行器壳体中。
3.按照权利要求1所述的电磁阀装置，其特征在于，所述导流的通道部段(50)在轴向端侧与衔铁件对置。
4.按照权利要求1所述的电磁阀装置，其特征在于，与第一流体接口(P)连接的导流的通道部段(50)轴向地向衔铁件的方向这样造型和/或关闭，使得在流体路径被阻断时，阀芯组件密封地处于阀壳体(26)中，并且在阀芯组件的被移动的轴向位置中，阀芯组件能将导流的通道部段(50)相对于第二流体接口(A)露出。
5.按照权利要求1所述的电磁阀装置，其特征在于，导流的通道部段(50)设计为多个在阀壳体的空心筒区域中围绕内圆周设置的单个通道部段。
6.按照权利要求1所述的电磁阀装置，其特征在于，所述阀壳体(26)由塑料材料构成，其中，导流的通道部段(50)向衔铁件(14)的方向纵向剖切地逐渐变成尖形地、成形在阀壳体(26)的塑料材料中。
7.按照权利要求6所述的电磁阀装置，其特征在于，第二流体接口(A)设置在阀壳体(26)的外周面区域上。
8.按照权利要求1所述的电磁阀装置，其特征在于配设蓄力件(32)，所述蓄力件向缩回的衔铁位置中复位地作用在阀芯组件(28)上和/或衔铁件(14)上。
9.按照权利要求8所述的电磁阀装置，其特征在于，所述蓄力件设计为压力弹簧。
10.按照权利要求8所述的电磁阀装置，其特征在于，所述蓄力件设置为在端侧上和/或在阀芯组件的相对于衔铁件对置的轴向端部区域(52)中作用在阀芯组件上并且由阀壳体的部段支承。
11.按照权利要求1所述的电磁阀装置，其特征在于配设有设置在阀壳体中的第三流体接口(T)，第三流体接口(T)被设置为朝衔铁壳体(10)的方向相邻于第二流体接口(A)并且设计为，在阀芯组件的封阻第一和第二流体接口之间的流体路径的轴向位置中，阀芯组件打开和/或露出从第二到第三流体接口的另外的流体路径，并且当第一和第二流体接口之间的流体路径打开时封阻所述另外的流体路径。
12.按照权利要求11所述的电磁阀装置，其特征在于，所述电磁阀装置设计为二位三通分配阀或者比例阀。
13.按照权利要求1至12之一所述的电磁阀装置，其特征在于，电磁阀装置通过执行器壳体的轴向的相互附接而设计为构造单元或模块，具有所述阀芯组件的阀壳体能够与所述构造单元或模块安装在一起。
14.按照权利要求1至12之一所述的电磁阀装置，其特征在于，所述阀壳体或者分体式设计的阀壳体的组件与静止的线圈件的线圈载体一体式地设计。
15.一种具有电磁阀装置的系统，所述电磁阀装置是按照权利要求1至14之一所述的电磁阀装置，所述系统还具有额外的、设计用于替换所述阀芯组件的阀芯组件和/或额外的、设计用于替换所述阀壳体的阀壳体，所述系统设计具有另外的阀芯组件，使得在所述另外的阀芯组件与衔铁件在衔铁壳体中共同作用时，在推进的或者缩回的衔铁位置中能够将在第一和第二流体接口之间的流体路径打开，并且在所述另外的阀芯组件的被移动的轴向位置中能够将在第一和第二流体接口之间的流体路径封阻。
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