CN109477594B - 阀喷嘴组件及其用途 - Google Patents
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Abstract
描述了一种阀喷嘴组件(30)，其包括：以预定模式布置的多个阀喷嘴(20)。每个阀喷嘴可包括至少一个线圈(7、11)；和磁体(8)，其适配为在关闭喷嘴的关闭位置(18)和打开喷嘴的打开位置(17)之间可运动，其中，能用来自至少一个线圈(7、11)的磁场来控制磁体在关闭位置(18)和打开位置(17)之间的运动。
Description
技术领域
本发明涉及一种阀喷嘴组件、阀喷嘴及其用途。
背景技术
存在用于许多不同应用范围的各种精密阀和阀喷嘴。示例包括，例如，用于液压应用的精密阀喷嘴、用于航空航天和燃料系统的电磁阀、用于喷墨打印机的按需滴定精密喷嘴。
如今现有的精密阀喷嘴复杂且昂贵，并且还需要安装在歧管中。这需要使用多个密封件以实现流体密封结构，以及将阀手动安装在歧管内。需要一种简单且成本有效的用于阀的设计，也允许规格增加。
发明内容
本发明解决或至少减轻如上所述的问题。
在一个方面，本发明提供了一种阀喷嘴组件，其包括以预定模式布置的多个阀喷嘴。
阀喷嘴组件中的每个阀喷嘴可包括至少一个线圈和磁体，其适配为在关闭喷嘴的关闭位置和打开喷嘴的打开位置之间可运动，其中，能用来自至少一个线圈的磁场控制磁体在关闭和打开位置之间的运动。每个阀喷嘴还可包括用于磁体的引导装置，其中，引导装置适配为在关闭和打开位置之间引导磁体。所述引导装置可设置有至少一个开口，所述开口适配为当磁体在打开位置中时，使流体流入到阀喷嘴中。
阀喷嘴组件还可包括具有流体室的托盘。磁体和引导装置可以布置在托盘中。
所述至少一个线圈可以集成在至少一个印刷电路板中，所述印刷电路板安装在托盘上方和/或下方。所述至少一个线圈还可包括上线圈和下线圈，其中，上线圈集成在上印刷电路板中，并且下线圈集成在下印刷电路板中，其中，托盘安装在上板和下板之间。
用于流体进入到托盘的流体室中的入口可以设置在上印刷电路板中或托盘的壁中。流体可以在流入通过所述至少一个开口之后通过喷嘴开口排出阀。
阀喷嘴还可包括紧固元件，所述紧固元件适配为当关闭来自至少一个线圈的磁场时，使磁体朝向关闭位置运动并将磁体紧固在关闭位置中。所述至少一个线圈可以集成入到印刷电路板中。所述至少一个线圈可以布置在磁体上方或磁体下方。能用布置在磁体上方的第一线圈和布置在磁体下方的第二线圈构成所述至少一个线圈。磁体可以是永磁体。阀喷嘴可以具有模块化设计。阀喷嘴的喷嘴部分也可以是可更换的。
阀喷嘴组件可以具有模块化设计。
在另一方面，本发明提供了一种阀喷嘴，包括至少一个线圈和磁体，其适配为在关闭喷嘴的关闭位置和打开喷嘴的打开位置之间可运动，其中，能用来自至少一个线圈的磁场来控制磁体在关闭和打开位置之间的运动。
阀喷嘴还可包括用于磁体的引导装置，其中，引导装置适配为在关闭和打开位置之间引导磁体。引导装置可设置有至少一个开口，其适配为当磁体在打开位置中时，使流体流入到阀中。流体可以在流入通过所述至少一个开口之后通过喷嘴开口排出阀。
阀喷嘴还可包括紧固元件，所述紧固元件适配为当关闭来自至少一个线圈的磁场时，使磁体朝向关闭位置运动并将磁体紧固在关闭位置中。所述至少一个线圈可以集成入到印刷电路板中。所述至少一个线圈可以布置在磁体上方或磁体下方。能用布置在磁体上方的第一线圈和布置在磁体下方的第二线圈构成所述至少一个线圈。磁体可以是永磁体。阀喷嘴可以具有模块化设计。阀喷嘴的喷嘴部分也可以是可更换的。
阀喷嘴组件和阀喷嘴可用于精确喷射植物处理液。植物处理液可以例如是杀虫剂、肥料或除草剂。
阀喷嘴组件和阀喷嘴设计简单、只有一个可运动部件(磁体)。只有一个可运动部件也确保阀喷嘴在使用时安全可靠。不同元件，阀喷嘴组件和每个阀喷嘴这两者，易于组装在一起。作为集成元件的生产允许以相当降低的成本实现高效生产。阀喷嘴组件中的阀喷嘴的数量易于改变规格。
附图说明
现在将参考以下附图描述本发明的示例性实施方式，其中：
图1a示出了根据本发明的示例性实施方式的具有上线圈的阀喷嘴的示意性横截面图。阀在关闭位置中。
图1b示出了根据本发明的另一示例性实施方式的具有下线圈的阀喷嘴的示意性横截面图。阀在关闭位置中。
图1c示出了根据本发明的示例性实施方式的具有上线圈的阀喷嘴的示意性横截面图。阀在打开位置中。
图1d示出了根据本发明的示例性实施方式的阀喷嘴的示意性横截面图，其中，上线圈集成在印刷电路板中。阀在打开位置中。
图2a示出了根据本发明的又一示例性实施方式的具有上线圈和下线圈的阀喷嘴的示意性横截面图。阀在关闭位置中。
图2b示出了根据本发明的又一示例性实施方式的阀喷嘴的示意性横截面图，其中，上线圈和下线圈集成在印刷电路板中。阀在关闭位置中。
图2c示出了来自图2b中的阀在打开位置中。
图2d示出了根据本发明的又一示例性实施方式的来自图2c的阀，其设置有用于将阀紧固在关闭位置中的紧固装置。
图2e示出了根据本发明的另一示例性实施方式的来自图2b的阀，其设置有可移除喷嘴和延伸元件。
图3示出了沿图2c中的阀喷嘴的截面A-A的示意性横截面图。
图4a-4b示出了根据本发明的示例性实施方式的阀喷嘴组件的示意图，所述阀喷嘴组件包括来自图2b和图2c的多个阀。
图5以示意性分解图示出了来自图4a-4b的阀喷嘴组件。
图6示出了根据本发明的阀喷嘴组件的另一实施方式。
具体实施方式
将参考附图描述本发明。在所有附图和整个说明书中，相同的附图标记用于相同或相似的特征。
图1a示出了具有线圈7和磁体8的阀喷嘴20。所示的阀在关闭位置18中，用于流体流动(箭头)。在关闭位置中，不允许流体流入到阀中。在关闭位置中，磁体8在下位置中，如图1a所示。磁体8在关闭阀喷嘴的关闭位置18和打开阀喷嘴的打开位置17(图1c，上位置)之间可运动。能用来自线圈7的磁场控制磁体在关闭位置18和打开位置17之间的运动。磁体8可由线圈精确控制，以实现在打开和关闭之间的多个位置。磁体8充当用于阀的关闭机构。
在图1a中，线圈7布置在磁体8上方。阀块顶部2布置在磁体上方，并且线圈7设置在阀块顶部2的顶部上。
在图1b中，示出了替代实施方式，其中，线圈11布置在磁体8 下方。线圈11设置在阀块下部3下方。
磁体8的运动由线圈7、11控制。磁体8充当用于阀的关闭机构。密封元件9设置在阀块下部3上，面向磁体8，以确保阀在关闭位置中的密封。密封元件9可以例如是O环的形式。磁体8通过由线圈7、 11提供的磁场在关闭位置和打开位置之间运动。通过控制线圈7、11中的电流来控制磁场(图中未示出电源)。能用反转磁场来提供打开和关闭。当使用多于一个线圈时，线圈可以被独立控制。
不需要使用例如弹簧来关闭阀喷嘴20并保持阀喷嘴20关闭。这意味着需要更少的部件，并且整个组件以及生产过程本身将更容易和更便宜。
磁体设置在引导装置12内侧，所述引导装置12适配为在关闭位置18和打开位置17之间引导磁体8。引导装置12的内部形状和磁体 8的外部形状彼此适配，以便提供紧密配合，允许磁体8的平滑和受控制的运动而没有在引导装置内侧的摩擦，但仍然允许紧密的相互作用使得能够关闭用于流体流的阀。引导装置12可用非磁性材料诸如例如塑料制成。引导装置可以在许多实施方式中实现，例如，作为细长直立元件的预定模式、塔状结构的预定模式、环形状、多个环和其他形状。
引导装置设置有至少一个开口24，用于流体流入到阀中。流体通过这样开口24的流入在图1c中由流17(大箭头)示出。当磁体在打开位置中时，其在图1c中是磁体的上位置，引导装置12的流入开口是打开的。当磁体在关闭位置中时，其在图1a或图1b中是磁体的下位置，引导装置12的流入开口由磁体8关闭。在图1c中的实施方式中，引导装置在径向方向中设置有四个开口。开口可具有多种配置；例如，在引导装置中呈孔或多个孔的形式，引导装置可以在纵向方中设置有槽，或者引导装置也可以是具有孔的多个环的形式。流体沿箭头17的方向流动，通过开口进入到阀中，然后进入到流体保持室13 中，并从下喷嘴部分中的喷嘴开口14排出。
流体保持室13设置在磁体8下方的中间喷嘴块3中。流体保持室设置有喷嘴开口14。流体保持室13确保从喷嘴开口14排出平滑流体并且能够产生具有相同方向和速度的可重复液滴。可控制的液滴导致从开口排出流体的精度提高，并因此增强精确喷射。
喷嘴14可以是一起形成喷嘴阀20的阀的集成部分，或是可以从阀部件安装和拆卸的可移除的喷嘴部件。引导装置12与阀块下部3一起可形成构成用于磁体8的壳体的一个集成部分。喷嘴开口14可设置在距壳体一定距离处。图2e示出了具有设置在室13和可更换喷嘴部分23之间的延伸元件10的实施方式。延伸元件的使用使得能够实现更灵活的构造，具有喷嘴部件相对于阀部件更自由的布置。喷嘴可用例如塑料、钢、蓝宝石或任何其他合适的材料制成。
喷嘴开口14可以适配阀喷嘴的使用范围。排出喷嘴开口14的流体流出的速度和量取决于供应流体中的压力、开口的实际设计和磁体 8的位置。流体17、18可以作为精确流体射流或液滴排出喷嘴开口14。通过磁体的快速运动可以实现小液滴。当阀在打开位置中时，流体可以不被加压并允许流体作为液滴从开口14流出。
图1b是图1a中的阀喷嘴的替代实施方式，其中，区别仅是线圈 11布置在磁体8下方。线圈11设置在阀块下部3下方。阀喷嘴20、 20'、20”、21、21'的主要操作原理是相同的，在线圈的布置和所使用线圈的数量上是独立的。图1d是图1a中的阀喷嘴的替代实施方式，其中，上线圈嵌入印刷电路板5中。所示的阀在打开位置中。
阀和喷嘴20、20'、20”、21、21'，一个或多个线圈7、11，阀块上部2，阀块下部3，引导装置12和喷嘴14的各元件在图1a-1d中关于通过阀的中央部分的纵向轴线19对称布置。在所有附图中示出的实施方式中的磁体8，为了简化图示，仅以杆的形式示出，其中，杆的中央限定纵向轴线19。也可以设想其他形状，例如在其端部处具有半球形的杆、半球形、在其中一端中渐变、球形或这些形状的混合或任何其他形状。磁体8可以是永磁体。磁体沿纵向轴线19可运动。喷嘴开口14的中央也与纵向轴线重合。
上述阀的其他实施方式示于图2a-2d中。在图2a中，喷嘴阀设置有两个线圈；上线圈7和下线圈11。示出喷嘴阀在关闭位置中。在图 2b中，两个线圈7、11嵌入印刷电路板5、4中。这改善了喷嘴阀的模块化设计并简化了结构。这降低了成本并且实现了灵活的设计，其可以容易地针对不同的使用范围以各种尺寸生产，并且使得能够实现包括多个阀喷嘴的阀喷嘴组件。
线圈7、11或集成电路板可以串联或并联连接，并且可以作为一个单元被控制。线圈可以是平坦的。每个印刷电路板5、4可以是分层的。可以在每层中提供多个线圈绕组。例如，印刷电路板可以具有12- 层，而线圈7、11可以每层具有8个(-8-)绕组。层和绕组的数量可以取决于用于控制磁体所需的磁场而变化。磁体的大小可以取决于阀的尺寸和使用范围而变化。线圈7、11可用例如铜或银制成。
图2d示出了来自图2c的阀的实施方式，其设置有用于将磁体8 紧固在关闭位置中的紧固元件15。所述紧固元件使磁体8朝向关闭位置运动并将磁体紧固在所述位置中。当关闭线圈7、11中的电流时，紧固元件15确保磁体保持在关闭位置中，用于可靠地关闭阀。紧固元件15可以是凸缘、环或轴环。图2d中的紧固元件15布置在喷嘴开口下方。在所述实施方式中，紧固元件15通过磁吸引力将磁体8吸向关闭位置，并将磁体紧固在关闭位置中。可以设想其他实施方式。在多个阀喷嘴组合在一起的实施方式中，像例如在图4a中所示的阀喷嘴组件中，用于阀喷嘴的紧固元件15可以制成一个部件，例如，具有脊的板形式，其中，对于每个阀喷嘴分配一个脊。在图2d中，紧固元件 15布置在喷嘴开口14下方。紧固元件的直径大于喷嘴开口的直径，以不干扰排出流。紧固元件可用磁性材料，例如钢，制成。
紧固元件还可以用于集中线圈11的磁场线，用于增加磁场强度并因此增加作用在磁体上的力。这提高了喷嘴的效率和性能。此外，顶部元件16可以布置在上线圈7上方。顶部元件16可用磁性材料，例如钢，制成。顶部元件16因此也可以将磁场线引向磁体8，用于增加磁场强度并因此改善磁体的控制，用于提高阀和阀喷嘴的效率和性能。
图2e示出了来自图2b的具有可移除喷嘴23的阀喷嘴。喷嘴23 因此在损坏时可以容易地替换，并且由适合于阀喷嘴组件的实际使用的不同喷嘴来替换。在图2e中还示出了延伸元件10，其将喷嘴部分 23布置成与阀隔开一定距离。这导致如上所述的更灵活的解决方案。延伸元件可以是例如管材或软管的形式。
图3示出了沿图2c中的实施方式中的阀的截面A-A的示意性截面图。截面图示出了磁体8、密封件(例如O形环或其他垫圈)9、流体保持室13和喷嘴开口14的圆形横截面形状。图3示出了流体通过阀并流出喷嘴开口14的流动(在箭头17的方向中)。流体流动入到阀喷嘴中通过引导元件12中的开口24、或者取决于引导元件的形状在引导元件之中或之间。在密封件(例如O形环或其他垫圈)上方和磁体 8下方进入阀的流体向下流动通过流体保持室13并排出开口14。
图4a-4b示出了阀喷嘴组件30的示意图，所述阀喷嘴组件包括来自图2b和图2c的多个阀喷嘴20。图4a示出了组装形式的阀喷嘴组件。用于流体的入口1设置在阀喷嘴组件30的顶部上。阀喷嘴20以预定模式布置。阀喷嘴在图4a-4b中布置成两排。阀喷嘴的布置应为上板33 和下板34上的线圈7、11提供足够的空间，以避免影响相邻的磁体8。上板和下板可以是印刷电路板33、34。在印刷电路板33顶部上的圆形模式是上线圈7。因此，圆形模式示出了阀喷嘴20在组件中的定位。图4b上图以侧视图示出了阀喷嘴组件30，示出了引导装置12和具有喷嘴开口14的流体保持室13的定位。图4b下图示出了从底侧具有引导装置12、流体保持室13和喷嘴开口14的阀喷嘴组件30。围绕喷嘴开口的圆形模式是嵌入下电路板34中的下线圈11。被看到的引导装置 12为包围每个磁体的四个细长直立元件。
图6示出了图4a的阀喷嘴组件的替代实施方式，其中，区别仅在于，在托盘31中设置了用于流体的入口。
图5以示意性分解图示出了来自图4a-4b的阀喷嘴组件。所述阀喷嘴组件包括具有流体室32的托盘31。具有嵌入线圈7的上印刷电路板33与磁体8以及密封件(显示为O形环)9一起安装到中间托盘 /容器31。托盘/容器31设置有用作引导元件12的直立结构35。磁体布置在每个引导元件12内侧，其中，下方具有O形环9。上印刷电路板33、用于托盘31的密封元件10和托盘通过使用由螺母44和垫圈 45紧固的流体入口1紧固在一起。通过使用螺栓40和螺母43以及垫圈41、42，组件包括下电路板4牢固地固定在一起。或者，其他固定方法，像但不限于，例如，钳子、胶水或夹子可用于将各元件固定在一起。
托盘31还用作流体容器32，通过组件中的引导结构12中的开口将流体供应到阀喷嘴。具有开口的引导元件12布置在流体容器32内侧。组件中的每个阀喷嘴可以独立地控制。当指示所选择的阀进入到打开位置中时，引导元件12中的开口允许来自流体容器32的流体流入到阀中并排出喷嘴开口14，如上所述。阀喷嘴组件的内侧可以被加压，用于提供压缩的流体射流或液滴排出喷嘴开口14。
具有引导元件12的托盘31可用模制或铸造制成单个部件。托盘和引导元件也可以分开生产，并且然后安装在一起，通过例如卡扣式配置，其中，各部件被压在一起，或者通过例如胶固定。
阀喷嘴的简单设计允许以各种大小成本有效地生产阀喷嘴并适配不同的使用范围。阀喷嘴组件的简单模块化设计和具有引导装置的托盘作为一个部件的生产，相当大地减少了部件数量和生产成本。可以容易地提供阀喷嘴的规格增减以及每个组件中阀喷嘴的数量这两者。
阀喷嘴和阀喷嘴组件可用于精确喷射植物处理液，诸如例如，杀虫剂、除草剂或肥料。阀喷嘴和阀喷嘴组件可以用于医疗应用中，或者用于喷墨打印机(也称为大型阀喷嘴)中，用于例如卡通、管道或其他大型物体的生产线。
在非限制性示例实施方式中，喷嘴阀可以形成约1微升的液滴。那么，磁体的大小可为约3mm，并且喷嘴开口约为0.7mm。经常使用的印刷电路板的生产大小具有500mm的长度和500mm的宽度。那么在印刷电路板上布置大约750个喷嘴阀以形成喷嘴阀组件是可能的。
还可以设想具有比上述示例性实施方式中更小的喷嘴阀和相当大的喷嘴阀的其他示例性实施方式。也可以生产比约500mm更大或更小的印刷电路板。印刷电路板的大小可以适配为阀喷嘴组件的使用和要覆盖的喷射(shooting)范围。较长的印刷电路板可在较大范围上进行液滴喷射。
已经描述了本发明的优选实施方式，对于本领域技术人员来说明显的是，可以使用结合这些概念的其他实施方式。以上说明的本发明的这些和其他实施例仅旨在用于举例，并且本发明的实际范围由以下权利要求所确定。
Claims (16)
1.一种阀喷嘴组件(30)，包括：
-以预定模式布置的多个阀喷嘴(20)，和
-托盘(31)，其具有流体室(32)，适配为向阀喷嘴(20)提供流体，
其中，每个阀喷嘴(20)包括：
-至少一个线圈，其中，所述至少一个线圈被集成入到印刷电路板中；
-喷嘴开口(14)，其适配为流体从所述流体室(32)流出，所述喷嘴开口(14)位于流体室(32)的外侧；以及，
-磁体(8)，其适配为在关闭喷嘴的关闭位置(18)和打开喷嘴的打开位置(17)之间可运动，其中，能用来自所述至少一个线圈的磁场来控制磁体在关闭位置(18)和打开位置(17)之间的运动。
2.根据权利要求1所述的阀喷嘴组件(30)，还包括：用于磁体(8)的引导装置(12)，其中，所述引导装置(12)适配为在关闭位置(18)和打开位置(17)之间引导所述磁体(8)。
3.根据权利要求2所述的阀喷嘴组件(30)，其中，所述引导装置(12)设置有至少一个开口(24)，其适配为当所述磁体(8)在打开位置(17)中时，使流体流入到阀中。
4.根据权利要求3所述的阀喷嘴组件(30)，其中，流体在流入通过所述至少一个开口(24)之后通过喷嘴开口(14)排出所述阀。
5.根据权利要求2-4中的任一项所述的阀喷嘴组件(30)，其中，磁体(8)和引导装置(12)布置在托盘(31)中。
6.根据权利要求1-4中的任一项所述的阀喷嘴组件(30)，还包括：紧固元件(15)，其适配为当关闭来自所述至少一个线圈的磁场时，使磁体(8)朝向关闭位置(18)运动并将磁体(8)紧固在关闭位置(18)中。
7.根据权利要求1-4中的任一项所述的阀喷嘴组件(30)，其中，所述至少一个线圈布置在所述磁体(8)上方或所述磁体(8)下方。
8.根据权利要求1-4中的任一项所述的阀喷嘴组件(30)，其中，所述至少一个线圈由布置在磁体(8)上方的第一线圈和布置在磁体(8)下方的第二线圈构成。
9.根据权利要求1-4中的任一项所述的阀喷嘴组件(30)，其中，所述至少一个线圈集成在至少一个印刷电路板中，所述至少一个印刷电路板安装在所述托盘上方和/或下方。
10.根据权利要求1-4中的任一项所述的阀喷嘴组件(30)，其中，所述至少一个线圈包括上线圈和下线圈，其中，所述上线圈集成入到上印刷电路板中并且下线圈集成在下印刷电路板中，其中，托盘(31)安装在上印刷电路板和下印刷电路板之间。
11.根据权利要求10所述的阀喷嘴组件(30)，其中，用于流体进入到托盘(31)的流体室(32)中的入口(1)设置在上印刷电路板中。
12.根据权利要求1-4中的任一项所述的阀喷嘴组件(30)，其中，所述磁体(8)是永磁体。
13.根据权利要求1-4中的任一项所述的阀喷嘴组件(30)，其中，所述阀喷嘴具有模块化设计。
14.根据权利要求1-4中的任一项所述的阀喷嘴组件(30)，其中，所述阀喷嘴的喷嘴部分是可更换的。
15.根据权利要求1-14中的任一项所述的阀喷嘴组件的用途，用于精确喷射植物处理液、或用于医疗应用中或喷墨打印机中。
16.根据权利要求15所述的阀喷嘴组件的用途，其中，所述植物处理液包括杀虫剂、肥料或除草剂。
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