CN109506033A - 一种先导式电磁阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种先导式电磁阀，其包括阀座，设有主阀口、进口端口和出口端口；活塞，用于启闭主阀口，活塞设有导阀口；相配合的静铁芯、动铁芯、阀芯及线圈，动铁芯能够带动阀芯移动以启闭导阀口；阀芯至少部分设于动铁芯的轴向通孔内，阀芯的底端与导阀口配合，阀芯的上端通过复位弹簧与静铁芯弹性抵接；轴向通孔内设有第一挡件，阀芯设有第二挡件；线圈断电状态下，在复位弹簧作用下，阀芯的底端与导阀口抵靠密封，且第一挡件和第二挡件之间沿轴向具有预定间隙；线圈通电状态下，动铁芯移动预定间隙后，第一挡件抵靠第二挡件，以带动阀芯移动，使其脱离导阀口。该先导式电磁阀可在保证经济性的同时，有效提高其动作性能。

Description

一种先导式电磁阀
技术领域
本发明涉及流体控制技术领域，特别涉及一种先导式电磁阀。
背景技术
目前，随着R410A、R32等新冷媒的普及使用，制冷系统中的压力变得更高，电磁阀两端的压力差变得更大，因此对电磁阀的开阀能力(即动作性能)要求也相应提高。若通过增大线圈的功率，同时增加铁芯的直径可以提高电磁阀的动作性能，但是铁芯直径的增加也使材料的成本相应的增加，提高了电磁阀的整体成本，经济性差。
因此，设计一种经济性好且可有效提升动作性能的先导式电磁阀，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种先导式电磁阀，可在保证经济性的同时，有效提高其动作性能。
为解决上述技术问题，本发明所提供的先导式电磁阀包括阀座，设有主阀口、进口端口和出口端口；活塞，用于启闭所述主阀口，所述活塞设有导阀口；相配合的静铁芯、动铁芯、阀芯及线圈，所述动铁芯能够带动所述阀芯移动以启闭所述导阀口；所述阀芯至少部分设于所述动铁芯的轴向通孔内，所述阀芯的底端与所述导阀口配合，所述阀芯的上端通过复位弹簧与所述静铁芯弹性抵接；所述轴向通孔内设有第一挡件，所述阀芯设有第二挡件；线圈断电状态下，在所述复位弹簧作用下，所述阀芯的底端与所述导阀口抵靠密封，且所述第一挡件和所述第二挡件之间沿轴向具有预定间隙；线圈通电状态下，所述动铁芯移动所述预定间隙后，所述第一挡件抵靠所述第二挡件，以带动所述阀芯移动，使其脱离所述导阀口。
该先导式电磁阀可大幅度提升其动态性能，提升开阀能力的同时，不增大线圈的功率及铁芯的直径，经济性好。
附图说明
图1是本发明实施例所提供的先导式电磁阀闭阀状态下的结构示意图；
图2是图1中A的放大图；
图3是本发明实施例所提供的先导式电磁阀临界状态下的结构示意图；
图4是图3中B的放大图；
图5是是本发明实施例所提供的先导式电磁阀开阀状态下的结构示意图；
图6是图5中C的放大图。
附图1-3中，附图标记说明如下：
1-阀座，11-主阀口，12-进口端口，13-出口端口；
2-活塞，21-导阀口，22-密封塞，23-塞套；
31-静铁芯，32-动铁芯，321-轴向通孔，322-第一挡件，323-旁通孔，33-复位弹簧，34-阀芯，341-第二挡件，342-锥状结构；
4-套管；
5-线圈；
6-阀盖。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1-6，图1是本发明实施例所提供的先导式电磁阀闭阀状态下的结构示意图；图2是图1中A的放大图；图3是本发明实施例所提供的先导式电磁阀临界状态下的结构示意图；图4是图3中B的放大图；图5是是本发明实施例所提供的先导式电磁阀开阀状态下的结构示意图；图6是图5中C的放大图。
如图1和图2所示，本发明实施例所提供的先导式电磁阀包括阀座1、套管4、线圈5和活塞2，其中，阀座1设有主阀口11、进口端口12和出口端口13，活塞2用于启闭主阀口11，以导通或断开进口端口12、出口端口13。线圈5设于套管4外侧，套管4的内部设有相配合的静铁芯31、动铁芯32，复位弹簧33以及至少部分设于动铁芯32的轴向通孔321内的阀芯34，阀芯34的上端通过复位弹簧33与静铁芯31弹性抵接，动铁芯32能够带动阀芯34移动，以启闭活塞2的导阀口21，并由导阀口21的启闭控制主阀口11的启闭。
复位弹簧33预压缩于静铁芯31和阀芯34之间，提供的回复力可压紧阀芯34以封堵导阀口21。在轴向通孔321内设有第一挡件322，阀芯34设有第二挡件341。在断电状态下，阀芯34的底端在复位弹簧33的作用下与导阀口21抵靠密封，且第一挡件322和第二挡件341之间沿轴向具有预定间隙；而在通电状态下，在线圈5作用下，静铁芯31吸引动铁芯32轴向向上移动，当动铁芯32移动上述预定间隙后，第一挡件322与第二挡件341抵靠，从而带动阀芯34也向上移动，使其脱离导阀口21，并压缩复位弹簧33，此时导阀口21开启。
具体的，该先导式电磁阀的工作原理如下：
线圈5在断电状态下，处于压缩状态的复位弹簧33为阀芯34提供朝向活塞2一侧移动的弹力，而阀芯34在移动过程中，由于第一挡件322和第二挡件341之间的相互作用带动动铁芯32朝向活塞2一侧移动，当阀芯34的底端与活塞2的导阀口21抵靠密封后，动铁芯32将在惯性的作用下(当动铁芯32的轴线竖直方向设置时，还包括重力作用)继续向活塞2一侧移动，直至抵靠活塞2，如图2所示，此时第一挡件322和第二挡件341之间的预定间隙为L2，而动铁芯32的上端和静铁芯31之间的距离为L1，其中L1＞L2，以便使得动铁芯32能够带动阀芯34脱离导阀口21。进口端口12处的冷媒通过活塞2的平衡孔进入活塞2的上部腔体内，使得活塞2上下两侧压力达到平衡。此时，如图1所示，该先导式电磁阀处于闭阀状态。
线圈5在通电状态下，线圈5通电后将驱动静铁芯31产生吸附动铁芯32的磁力，动铁芯32在沿轴向向静铁芯31发生移动的过程中，由于第一挡件322和第二挡件341之间具有预定间隙L2，动铁芯32的移动分两个阶段，第一阶段是克服其自身的惯性力(动铁芯32的轴线沿竖直方向设置时还包括重力)移动预定间隙L2，使得该先导式电磁阀达到临界状态，如图3、图4所示，此时活塞2仍然封堵主阀口11；第二阶段是克服惯性力、复位弹簧33被压缩的弹力和活塞2上下两侧的压差力，并通过第一挡件322和第二挡件341的相互作用带动阀芯34移动距离L1-L2，此时动铁芯32所移动的距离为L1并抵靠静铁芯31，阀芯34脱离活塞2的导阀口21，如图5、图6所示。此时，活塞2上侧的冷媒从导阀口21处流入出口端口13内，由于平衡孔的孔径小于导阀口21的孔径，所以活塞2上侧的冷媒流出速度较快，使得活塞2上侧的压力减小，而活塞2下侧的压力不变，使得二者之间形成压力差，活塞2即在压差力的作用下向上运动，使其脱离主阀口11，即主阀口11开启，该先导式电磁阀处于开阀状态，进口端口12和出口端口13实现连通，冷媒从进口端口12进入，经过主阀口11，并从出口端口13流出，实现冷媒的充装。
其中，由于在第一阶段中动铁芯32的移动预定间隙L2时只需要克服动铁芯32自身的惯性力(动铁芯32的轴线沿竖直方向设置时，还包括重力)，其所需磁力较小，因此对线圈5的要求较低，并且在此过程中，随着动铁芯32的移动，其与静铁芯31之间的距离逐渐减小，所受磁力将逐渐增大，加速度及速度也增大，根据E＝mv2，该动铁芯32的动能也在不断增加，在移动超过预定间隙L2进入第二阶段后，具有一定动能的动铁芯32在磁力的作用下，能够克服更大的压差力，使得开阀性能明显提升，以满足液态冷媒的充装需要。
由于第一挡件322和第二挡件341之间的预定间隙L2的大小可根据具体需要调整第一挡件322和第二挡件341之间的距离即可，具体可通过调节复位弹簧33或第一挡件322在轴向通孔321内的位置等，预定间隙L2的设置灵活性好，由于预定间隙L2的取值不会太大，若太大在闭阀状态下动铁芯32与静铁芯31之间的距离过大，通电后，二者之间的磁力较小，可能无法移动动铁芯32，因此，该预定间隙L2的设置并不会影响该先导式电磁阀的整体体积。
因此，该先导式电磁阀可大幅度提升其动态性能，并且，该先导式电磁阀在提升开阀能力的同时，并没有增大线圈5的功率及铁芯的直径，经济性好。另外，该先导式电磁阀在安装过程中，仅需将阀芯34从上方插入动铁芯32的轴向通孔321内即可，通过第一挡件322和第二挡件341的相互作用即可限制该阀芯34的位置，便于安装，同时，还可简化动铁芯32的结构及加工工艺。
在本实施例中，对第一挡件322和第二挡件341之间的预定间隙L2的大小并不做限制，如上所述，预定间隙L2的取值不能过大，但若二者之间的距离过小，则开阀性能的提升不明显，效果不够好。经多次试验得出将L2取值在2-5mm范围内时，该先导式电磁阀的开阀性能最好，可在实现大幅度提高开阀性能的同时，确保通电后动铁芯32的顺利启动。
在上述实施例中，对第一挡件322和第二挡件341的具体结构并不做具体限定，只要其能使得动铁芯32可通过二者的相互作用带动阀芯34移动即可。在本实施例中，将第一挡件322设置为位于轴向通孔321内侧壁的台阶结构，第二挡件341设置于阀芯34的外侧壁，安装时，直接将阀芯34从上方沿轴向通孔321穿入动铁芯32内即可，在闭阀状态下，如图2所示，第二挡件341的底面和台阶结构的上表面之间具有预定间隙L2。
在本实施例中，将第二挡件341设为沿周向设置于阀芯34的上端的环形挡板，该环形挡板与台阶结构为环状面接触，相较于将该第二挡件341设置为通过一个或多个间隔设置的块状结构与台阶结构抵靠作用，环形挡板的设计可增大其受力面积，提高阀芯34的强度，在长期使用过程中，有利于延长其使用寿命。
在本实施例中，第一挡件322可以设置为沿轴向通孔321的内周壁固设的环状结构，也可以设置为沿轴向通孔321的内周壁固设的若干个块状结构均可。
另外，环形挡板还设有通槽，该通槽沿轴向开设于环形挡板的外壁，即设于环形挡板的外壁的缺口，其与轴向通孔321连通，以便在闭阀状态下冷媒从该通槽穿过并进入环形挡板上方的腔体内，以平衡环形挡板上下两侧的压力，从而保证闭阀效果。当然，该环形挡板也可以通过沿其轴向设置的流通通孔以实现两侧轴向通孔321的连通。
在上述实施例中，将阀芯34的底端设有具有锥状结构342，且该锥状结构342的尖部朝向导阀口21设置。在断电状态下，阀芯34将在复位弹簧33的作用下向活塞2方向移动，锥状结构342便于阀芯34的底端与导阀口21对接，应知，阀芯34的直径小于轴向通孔321的直径，锥状结构342能够起到导向的作用，避免阀芯34在开启或关闭过程中其轴线的位置发生偏移。当然，还可以通过增大阀芯34的底端面积，使得即便是该阀芯34的轴线位置发生偏移，其底端仍然可以封堵导阀口21。但设置锥状结构342可使得阀芯34的底端部分进入导阀口21内，有效提高密封效果。
在上述实施例中，阀芯34选用如不锈钢等金属材质，以进一步保证受力端面即上述环形挡板的强度。当然，也可以通过加厚环形挡板以保证其强度，但使用金属材质的阀芯34可在保证其强度的同时减小环形挡板的厚度，在其他条件等同的情况下，可缩短轴向通孔321的长度，即动铁芯32的长度，进而使得该先导式电磁阀的整体结构小型化。
为保证密封性能，该活塞2的导阀口21处选用与上述金属阀芯34可实现良好密封效果的材质，如聚四氟乙烯等。在本实施例中，将活塞2设置为包括密封塞22和塞套23两部分的结构，其中，密封塞22套接于塞套23的内侧并设有导阀口21，阀芯34的底端与密封塞22的导阀口21密封。如上所述，阀芯34选用金属材质，密封塞22选用聚四氟乙烯等材质，以保证二者之间的密封效果，而塞套23选用金属材质，主要对该密封塞22提供支撑作用，由于所充装的冷媒可能温度较低也可能温度较高，密封塞22的变形随冷媒的温度变化较大，在充装热冷媒时，密封塞22发生膨胀，设有金属塞套23的活塞2可避免由于密封塞22的膨胀发生卡死导致开阀困难甚至无法开阀的现象。
另外，密封塞22和塞套23之间局部还设有缝隙，该缝隙的设置便于二者的拆装。同时，该缝隙可以形成流体平衡通道，以辅助上述平衡孔实现活塞2上下两侧的压力平衡，使得进口端口12的冷媒从缝隙进入活塞2上方的腔体内，并通过设于动铁芯32侧壁的旁通孔323进入轴向通孔321内。
在上述实施例中，在套管4和阀座1之间还设有阀盖6，该阀盖6的顶端与套管4固接，阀盖6的底端与阀座1固接，固接方式可以选用如焊接、螺纹连接等。该阀盖6的内部具有腔体，活塞2位于该阀盖6的腔体内。当然，活塞2还可以设于套管4的底部，或设于阀座1上，在此不做限制。但是对于较大流通量的电磁阀来说，其主阀口11的尺寸也相对较大，活塞2用于启闭该主阀口11，需具有较大的密封面，此时，若采用增设阀盖6的方案，则只需更改阀盖6内部的腔体尺寸以适应活塞2的尺寸即可，若将活塞2设于阀座1上，则只需相应的更改阀座1的尺寸即可，两种方案相较于将活塞2设于套管4内，需要增大套管4的尺寸来说，无需增大线圈5的直径，经济性好。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种先导式电磁阀，包括：
阀座(1)，设有主阀口(11)、进口端口(12)和出口端口(13)；
活塞(2)，用于启闭所述主阀口(11)，所述活塞(2)设有导阀口(21)；
相配合的静铁芯(31)、动铁芯(32)、阀芯(34)及线圈(5)，所述动铁芯(32)能够带动所述阀芯(34)移动以启闭所述导阀口(21)；
其特征在于，所述阀芯(34)至少部分设于所述动铁芯(32)的轴向通孔(321)内，所述阀芯(34)的底端与所述导阀口(21)配合，所述阀芯(34)的上端通过复位弹簧(33)与所述静铁芯(31)弹性抵接；
所述轴向通孔(321)内设有第一挡件(322)，所述阀芯(34)设有第二挡件(341)；
线圈(5)断电状态下，在所述复位弹簧(33)作用下，所述阀芯(34)的底端与所述导阀口(21)抵靠密封，且所述第一挡件(322)和所述第二挡件(341)之间沿轴向具有预定间隙；
线圈(5)通电状态下，所述动铁芯(32)移动所述预定间隙后，所述第一挡件(322)抵靠所述第二挡件(341)，以带动所述阀芯(34)移动，使其脱离所述导阀口(21)。
2.根据权利要求1所述的先导式电磁阀，其特征在于，所述第一挡件(322)为设于所述轴向通孔(321)内的台阶结构，所述第二挡件(341)设于所述阀芯(34)外侧壁。
3.根据权利要求2所述的先导式电磁阀，其特征在于，所述第二挡件(341)为沿周向设于所述阀芯(34)的上端的环形挡板。
4.根据权利要求3所述的先导式电磁阀，其特征在于，所述环形挡板沿轴向设有通槽，与所述轴向通孔(321)相通。
5.根据权利要求1-4任一项所述的先导式电磁阀，其特征在于，所述预定间隙的大小为2-5mm。
6.根据权利要求1-4任一项所述的先导式电磁阀，其特征在于，所述阀芯(34)的底端具有锥状结构(342)，所述锥状结构(342)的尖部朝向所述导阀口(21)。
7.根据权利要求1-4任一项所述的先导式电磁阀，其特征在于，所述阀芯(34)的材质为金属。
8.根据权利要求7所述的先导式电磁阀，其特征在于，所述活塞(2)包括密封塞(22)和套接所述密封塞(22)外侧的塞套(23)，所述塞套(23)的材质为金属，所述导阀口(21)设于所述密封塞(22)。
9.根据权利要求8所述的先导式电磁阀，其特征在于，所述密封塞(22)和所述塞套(23)之间具有流体平衡通道。
10.根据权利要求1-4任一项所述的先导式电磁阀，其特征在于，还包括阀盖(6)，所述阀盖(6)固设于所述阀座(1)的上端，所述活塞(2)设于所述阀盖(6)内。
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