CN109555890B - 隔膜阀 - Google Patents

Abstract

隔膜阀包括具有线圈和极片的电磁体。衔铁构造成在通电位置和断电位置之间沿纵向轴线在电磁体中滑动。阀体筒与电磁体连接。连接到衔铁的阀构件构造成当衔铁移动时在阀体筒内滑动。偏置构件通常作用是将衔铁朝向断电位置偏置。从阀体筒朝向阀体向内延伸的隔膜容纳在衔铁和阀构件之间。隔膜支撑套包括限定容纳衔铁的套筒腔的支撑套壁和从支撑套壁向内延伸以邻接并支撑隔膜的至少一部分的支撑套凸缘。

Description

隔膜阀

技术领域

本公开涉及电磁操作阀，尤其涉及由隔膜密封的电磁操作阀。

背景技术

本部分提供了与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。

诸如提升阀之类的电磁操作阀可用于控制诸如压缩空气之类的流体通过歧管的流动。这种歧管可以是设备的一部分，例如由压缩流体驱动的分拣机、包装机、食品加工机等。这种电磁操作阀可运行数百万次。为了在螺线管断电时使电磁操作阀保持在关闭位置，使用诸如弹簧的偏置构件。例如，在Chorkey的美国专利4,598,736中也已知，流体压力可以在阀门内部保持平衡，以减少在关闭位置和打开位置之间移动阀构件所需的电磁力。

阀构件可滑动地设置在阀体筒内。在关闭位置，通过偏置构件，阀构件通常与阀体筒的阀座保持接触。在打开位置，螺线管通常将阀构件从阀座移开，形成间隙。如在Paulsen的美国专利3,985,333中所公开的，波纹形隔膜可用于在阀体筒和螺线管之间提供密封。这样的隔膜防止污染物靠近螺线管，同时允许阀构件纵向移动。

阀体筒设计成容纳在设置在歧管中的孔中。歧管通常包括多个设置成与歧管孔流体连通的通路。在操作中，电磁操作阀控制多个通路之间的流体流动。通常在阀体筒外侧设置O形密封圈，以将阀体筒密封在歧管孔内。

发明内容

本部分提供了本公开的大体概述，而不是其完整范围或其所有特征的全面公开。

本发明提供一种改进的隔膜阀，其包括电磁体和连接到电磁体的阀体筒。线圈、极片和衔铁位于电磁体中。衔铁可在通电位置和断电位置之间沿纵向轴线在电磁体内滑动。阀构件也设置在阀体筒内。阀构件连接到衔铁，并且当衔铁在通电位置和断电位置之间移动时，阀构件可在阀体筒内滑动。通常作用于将衔铁偏置到断电位置的偏置构件也设置在电磁体中。隔膜从阀体筒朝向阀构件向内延伸。隔膜容纳在衔铁和阀构件之间，这样，隔膜随着衔铁和阀构件沿纵向轴线移动而产生偏离。

隔膜阀还包括隔膜支撑套。隔膜支撑套具有支撑套壁和支撑套凸缘。支撑套壁限定容纳衔铁的至少一部分的套筒腔。支撑套凸缘向内延伸并横向于支撑套壁。支撑套凸缘抵靠并支撑隔膜的至少一部分。

根据本文提供的描述，其他适用领域将变得显而易见。在此概述中的描述和具体实例仅意在用作说明的目的，并且不意在限制本公开的范围。

附图说明

本文所述的附图仅用于示意选定的实施例而非所有可行的实施方式，并且不意在限制本公开的范围。

图1是根据本公开的示例性歧管和示例性隔膜阀的侧视剖视图；

图2是图1所示的示例性隔膜阀的前视立体图；

图3是图1所示的示例性隔膜阀的侧视剖视图，其中示例性隔膜阀的衔铁处于断电位置；和

图4是图1所示的示例性隔膜阀的另一侧视剖视图，其中示例性隔膜阀的衔铁处于通电位置。

在附图的所有几个图中，对应的参考标号表示对应的部件。

具体实施方式

现在将参照附图对示例性实施例进行更完全的描述。提供示例性实施例，使得本公开将是完整的，并且将会把范围完全地传递给本领域技术人员。阐述了许多具体细节，例如具体构件、装置和方法的实例，以提供对本公开的实施例的完整的理解。对本领域技术人员将为显而易见的是，不需要采用具体细节，可以以许多不同的形式来实施示例性实施例，并且两者均不应理解为限制本公开的范围。在一些示例性实施例中，未详细描述众所周知的过程、众所周知的装置结构和众所周知的技术。

本文使用的术语仅是出于描述特定示例性实施例的目的，并且不意在为限制性的。如本文所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”意在还包括复数形式，除非上下文清楚地作出其它表示。用语“包括”、“包括有”、“包含”和“具有”是包括性的，并且因此确定了所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或构件的存在性，但是不排除存在或附加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、构件和/或它们的组。本文描述的方法步骤、过程和操作不应理解为它们一定需要以所论述或示出的特定顺序来执行，除非明确标示为执行的顺序。还将理解到，可采用另外或备选的步骤。

当元件或层被称为“在(另一个元件或层)上”、“接合到”、“连接到”或“联接到”另一个元件或层上，它可为直接在另外的元件或层上，接合到、连接到或联接到另外的元件或层上，或可存在居间的元件或层。与此对比，当元件被称为“直接在(另一个元件或层)上”、“直接接合到”、“直接连接到”或“直接联接到”另一个元件或层上，则可不存在居间元件或层。用来描述元件之间的关系的其它词语应当以相似的方式来理解(例如，“在...之间”相对于“直接在...之间”，“在...附近”相对于“直接在...附近”等)。如本文所用，用语“和/或”包括相关联的所列的用语中的一个或多个的任何和所有组合。

虽然本文可使用用语第一、第二、第三等来描述不同的元件、构件、区域、层和/或区段，这些元件、构件、区域、层和/或区段不应当受这些用语限制。这些用语仅可用来将一个元件、构件、区域、层或区段与另一个区域、层或区段区分开。在本文使用时，诸如“第一”、“第二”和其它数值用语的用语并不意味着序列或顺序，除非上下文清楚地表示。因此，下面论述的第一元件、构件、区域、层或区段可称为第二元件、构件、区域、层或区段，而不脱离示例性实施例的教导。

可在本文使用空间相关的用语，例如“内部”、“外部”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，以方便进行描述，以对图中所示的一个元件或特征相对于另一个(或多个)元件或特征的关系进行描述。除了图中描绘的定向之外，空间相关的用语可意在包含在使用或操作中的装置的不同的定向。例如，如果图中的装置反转过来，则被描述为在其它元件或特征的“下方”或“下面”的元件将定向为在其它元件或特征的“上方”。因此，实例用语“下方”可包含上方和下方的定向两者。装置可以以其它方式定向(旋转90度或处于其它定向)，并且对应地理解本文所用的空间相关的描述符。

参考图1和图2，示出了隔膜阀20安装在歧管22中。隔膜阀20包括阀体筒24和电磁体26，相对于纵向轴线28同轴对齐。阀体筒24在接口端30和隔膜接收端32之间纵向延伸。电磁体26在衔铁接收端34和极片接收端36之间纵向延伸。应该理解，在此使用时，术语“纵向的”、“纵向地”、“轴向的”和“轴向地”是指沿纵向轴线28或平行于纵向轴线28。阀体筒24的隔膜接收端32和电磁体26的衔铁接收端34通过螺纹连接部38可释放地连接。歧管22包括歧管孔40。阀体筒24可滑动地插入歧管22的歧管孔40中。一个或多个密封构件42，例如O形环，设置于阀体筒24和电磁体26中形成的一个或多个环形槽44中。密封构件42抵靠歧管孔40以形成流体密封。

电磁体26包括从纵向轴线28径向向外延伸的第一卡圈46a和第二卡圈46b。电磁体26还包括外螺纹50，其与歧管孔40接合，以将隔膜阀20固定到歧管22。歧管22包括设置成与歧管孔40流体连通的通路52a、52b。在操作中，隔膜阀20控制流体，例如压缩空气，在歧管22的通路52a、52b之间的流动。

另外参照图3和图4，线圈54和极片56位于电磁体26中。线轴58也设置在电磁体26中，支撑线圈54。衔铁62可滑动地设置在电磁体26中，用于沿纵向轴线28在非通电位置(图3)和通电位置(图4)之间移动。极片56的至少一部分和衔铁62的至少一部分可滑动地容纳在线轴58中。极片56可包括压力平衡通道64，沿纵向轴线28延伸穿过极片56。极片56还可包括螺纹端部66，与电磁体26的极片接收端36中的内螺纹68接合。因此，极片56的轴向位置可通过相对于电磁体旋转极片56沿纵向轴线28进行调节。

极片56设置在极片套70内。极片套70包括极片套壁72和极片套凸缘74。极片套壁72径向位于线轴58和至少一部分极片56之间。极片套凸缘74从极片套壁72朝向电磁体26径向向外延伸。当极片56的轴向位置通过相对于电磁体旋转极片56沿纵向轴线28调节时，极片套壁72保持极片56与线轴58、线圈54和电磁体26同轴对准。

通过螺纹连接部78，电罩76可释放地连接到电磁体26的极片接收端36。电罩76包括电连接到线圈54的印刷电路板(PCB)82上的多个电触头80。电触头80被配置为与连接到一个或多个电线引线86的电连接器84相匹配，该电连接器84向隔膜阀20供电。可选地，电罩76可容纳设置在电连接器84和电罩76之间的连接器密封件88。隔膜阀20还可包括设置在极片56和印刷电路板82之间的电绝缘体90。

如图3所示，当衔铁62处于断电位置时，在极片56和衔铁62之间有间隙92。衔铁62可滑动地设置在电磁体26的衔铁接收端34中的衔铁套94内。衔铁套94包括衔铁套壁96和衔铁套凸缘98。衔铁套壁96径向位于线轴58和至少一部分衔铁62之间。衔铁套凸缘98从衔铁套壁96朝向电磁体26径向向外延伸。衔铁62在通电位置和非通电位置之间滑动位移的过程中，衔铁套壁96保持衔铁62与线轴58、线圈54和电磁体26同轴对准。尽管其他构造是可能的，但是衔铁套壁96可以一体地连接到衔铁套凸缘98。衔铁62可以可选地包括一个或多个低洼部100，用于在装配隔膜阀20时握住衔铁62。

诸如螺旋金属压缩弹簧之类的偏置构件102位于衔铁62周围。衔铁62包括朝向电磁体26径向向外延伸的偏置构件座104。偏置构件102具有接触衔铁62的偏置构件座104的第一偏置构件端部106和接触衔铁套凸缘98的第二偏置构件端部108。偏置构件102向衔铁62施加偏置力110，将衔铁62偏置到断电位置(图3)。

如图4所示，当向线圈54供电时，线圈54产生磁场，该磁场使得衔铁62朝向极片56被磁性吸引。该磁场在衔铁62上施加磁力112，克服偏置构件102的偏置力110，使衔铁62移动到通电位置(图4)。只要向线圈54供电，衔铁62将保持在通电位置。

隔膜阀20包括设置在阀体筒24中的阀构件114。衔铁62包括连接部分116，阀构件114通过螺纹连接部118连接到衔铁62的连接部分116。因此，当衔铁62在通电位置和断电位置之间移动时，阀构件114在阀体筒24内滑动。

隔膜120容纳在衔铁62的连接部分116和阀构件114之间的阀体筒24的隔膜接收端32中。更具体地，衔铁62和阀构件114之间的螺纹连接部118允许隔膜120夹持在衔铁62的连接部分116和阀构件114之间。隔膜120为隔膜阀20提供大气密封，以防止流体，例如压缩空气，和污染物进入电磁体26。当衔铁62处于断电位置(图3)时，隔膜120在隔膜平面122从阀体筒24径向向内延伸，隔膜平面122横向于纵向轴线28。这意味着隔膜120基本上是平坦的，并且不具有一个或多个具有U形横截面的波纹状部分。当衔铁62移动到通电位置(图4)时，隔膜120偏离隔膜平面122。尽管各种配置和结构材料都是可能的，隔膜120可由橡胶制成。

阀体筒24的接口端30包括至少一个入口端口124和一个出口端口126。如图1所示，当阀体筒24安装在歧管孔40中时，入口端口124和出口端口126被定位成与歧管22的通路52a、52b流体连通。阀座128位于入口端口124和出口端口126之间。阀座128可与阀体筒24一体形成，或者可以是由诸如橡胶之类的较软材料制成的单独部件。阀构件114包括阀座接合面130，在阀关闭位置(图3)接触阀座128，在阀打开位置(图4)从阀座128移开。

阀体筒24还包括活塞孔132。阀构件114具有活塞134，活塞134容纳在活塞孔132中，并且配置成随着阀构件114在阀打开位置和阀关闭位置之间移动而在活塞孔132内滑动。可选地，隔膜阀20可配置为压力平衡阀。入口端口124具有横截面积。在隔膜阀20具有压力平衡配置的情况下，活塞134具有与入口端口124的横截面积相等的活塞表面积。

在图3所示的阀关闭位置，偏置构件102的偏置力110将衔铁62推到断电位置，阀构件114沿阀关闭方向136移动。阀构件114的阀座接合面130通过偏置构件102的偏置力110与阀座128保持接触。因此，在隔膜阀断电时，隔膜阀20防止流体在入口端口124和出口端口126之间流动。在图4所示的阀开启位置中，当线圈54通电时，作用于极片56的磁力112克服偏置构件102的偏置力110，将衔铁62拉到通电位置，阀构件114沿阀打开方向138移动。阀构件114的阀座接合面130从阀座128移开，由此，当隔膜阀20通电时，从入口端口124向出口端口126提供流动路径140。

电磁体26的衔铁接收端34包括衔铁腔142。隔膜支撑套144设置在衔铁腔142中。隔膜支撑套144具有支撑套壁146和支撑套凸缘148。支撑套壁146沿纵向轴线28延伸，大致为圆柱形，并且与纵向轴线28同轴对齐。支撑套壁146围绕衔铁62环形延伸，并与衔铁62间隔开，以在其中限定套筒腔150。套筒腔150容纳衔铁62的至少一部分。偏置构件102位于套筒腔150中，径向位于衔铁62和支撑套壁146之间。支撑套凸缘148从支撑套壁146径向向内延伸，并且横向于纵向轴线28。更具体地说，支撑套凸缘148朝衔铁62的偏置构件座104的径向内侧延伸，而衔铁62的连接部分116位于支撑套凸缘148的径向内侧。支撑套凸缘148抵靠并支撑隔膜120的至少一部分。

间隔密封件152位于支撑套壁146和衔铁套凸缘98之间并与其接触。间隔密封件152适应隔膜支撑套144和衔铁套94之间的公差变化。隔膜支撑套144与阀体筒24螺纹接合。具体地说，隔膜支撑套144包括从支撑套壁146径向向外延伸的螺纹肩部154，并且阀体筒24包括内螺纹156，该内螺纹156接合隔膜支撑套144的螺纹肩部154。

隔膜120可选择性地包括周边唇缘158。周边唇缘158容纳在阀体筒24和隔膜支撑套144之间，以将隔膜120固定在隔膜阀20内。在所示的示例中，隔膜120的周边唇缘158具有斜坡形横截面；然而，也可以使用其他形状。

根据若干实施例，阀体筒24由聚合材料制成，并且可释放地螺纹连接到电磁体26。聚合材料用于阀体筒24，出于多种原因，包括：降低隔膜阀20的成本和重量；允许使用模制操作更容易地制造阀体筒24的复杂几何形状；减少或消除阀体筒24在歧管22中的安装位置中的腐蚀；并且在线圈54的操作期间消除阀体筒24受磁场的任何影响。根据另一个实施例，阀体筒24由金属制成。

前面对实施例的描述是出于说明和描述的目的而提供的。其不意在为详尽的或意在限制本发明。特定实施例的单独的元件或特征一般不限于该特定实施例，相反，在可应用的情况下，它们是可互换的，并且可用于选定的实施例中，即便该实施例未被具体地显示或描述。还可以以许多方式来改变这些元件或特征。这种变型将不被看作脱离本发明，并且所有这种修改意在包括在本发明的范围内。

Claims (19)

1.一种隔膜阀，包括：

电磁体，在所述电磁体中具有线圈和极片；

阀体筒，连接到所述电磁体；所述阀体筒包括阀座；

衔铁，可滑动地设置在所述电磁体中，用于在通电位置和断电位置之间沿纵向轴线移动；

阀构件，可滑动地设置在所述阀体筒中，所述阀构件与所述衔铁连接并随之移动；

偏置构件，设置在所述电磁体中，该偏置构件用于将衔铁向断电位置偏置；

隔膜，从所述阀体筒向内延伸，容纳在所述衔铁和所述阀构件之间，使所述隔膜随着所述衔铁和所述阀构件沿纵向轴线移动而偏离；和

隔膜支撑套，该隔膜支撑套具有限定套筒腔的支撑套壁和向内延伸且横向于所述支撑套壁的支撑套凸缘，其中，套筒腔容纳所述衔铁的至少一部分，其中，支撑套凸缘抵靠并支撑所述隔膜的至少一部分，其中，所述隔膜容纳在所述阀体筒和所述隔膜支撑套之间。

2.根据权利要求1所述的隔膜阀，其中，所述偏置构件位于所述衔铁与所述支撑套壁之间的所述隔膜支撑套的所述套筒腔中。

3.根据权利要求2所述的隔膜阀，其中，所述衔铁包括朝向所述支撑套壁向外延伸的偏置构件座，并且所述偏置构件具有第一偏置构件端部，接触所述衔铁的所述偏置构件座。

4.根据权利要求3所述的隔膜阀，还包括：

设置在所述电磁体中的线轴，所述线轴支撑所述线圈，所述极片的至少一部分和所述衔铁的至少一部分可滑动地容纳在所述线轴中；和

包括衔铁套壁和衔铁套凸缘的衔铁套，所述衔铁套壁设置在所述线轴和所述衔铁的至少一部分之间，所述衔铁套凸缘从所述衔铁套壁朝向所述电磁体向外延伸，并且所述偏置构件包括接触所述衔铁套凸缘的第二偏置构件端部。

5.根据权利要求4所述的隔膜阀，还包括：

间隔密封件，位于所述支撑套壁和所述衔铁套凸缘之间并与所述支撑套壁和所述衔铁套凸缘接触。

6.根据权利要求1所述的隔膜阀，其中所述隔膜包括容纳在所述阀体筒和所述隔膜支撑套之间的周边唇缘，用于保护所述隔膜阀中的所述隔膜。

7.根据权利要求6所述的隔膜阀，其中所述隔膜的所述周边唇缘具有斜坡形横截面。

8.根据权利要求1所述的隔膜阀，其中，所述阀体筒至少包括入口端口、和出口端口，在所述入口端口与所述出口端口之间设有所述阀座，其中，所述阀构件包括阀座接合面，在阀关闭位置接触所述阀座，在阀打开位置从所述阀座移开。

9.根据权利要求8所述的隔膜阀，其中所述阀体筒包括活塞孔，并且所述阀构件包括可滑动地容纳在所述活塞孔中的活塞，其中所述入口端口具有横截面积，并且所述活塞具有与所述入口端口的横截面积相等的活塞表面积，以形成压力平衡状态。

10.根据权利要求1所述的隔膜阀，其中所述隔膜支撑套与所述阀体筒螺纹接合。

11.根据权利要求1所述的隔膜阀，其中，当所述衔铁处于所述通电位置或断电位置之一时，所述隔膜沿横向于所述纵向轴线的隔膜平面延伸。

12.根据权利要求1所述的隔膜阀，还包括：

所述衔铁和所述阀构件之间的螺纹连接部，其允许所述隔膜被夹持在所述衔铁和所述阀构件之间。

13.根据权利要求1所述的隔膜阀，其中，所述极片包括螺纹端部，所述螺纹端部与所述电磁体的内螺纹接合，并且允许通过相对于所述电磁体旋转所述极片来选择所述极片的轴向位置。

14.一种隔膜阀，包括：

电磁体，在所述电磁体中具有线圈和极片；

阀体筒，连接到所述电磁体；

衔铁，可滑动地设置在所述电磁体中，用于在通电位置和断电位置之间沿纵向轴线移动；所述衔铁包括径向向外延伸的偏置构件座；

阀构件，可滑动地设置在所述阀体筒中，所述阀构件与所述衔铁连接并随之移动；

偏置构件，围绕所述衔铁延伸，该偏置构件作用于衔铁的偏置构件座，将衔铁向断电位置偏置；

隔膜，从所述阀体筒径向向内延伸，容纳在所述衔铁和所述阀构件之间；和

隔膜支撑套，该隔膜支撑套具有支撑套壁和支撑套凸缘，所述支撑套壁围绕偏置构件环形延伸，并且所述支撑套凸缘从支撑套壁径向向内延伸，使得支撑套凸缘抵靠并支撑所述隔膜的至少一部分，其中支撑套凸缘从所述衔铁的所述偏置构件座径向向内延伸。

15.根据权利要求14所述的隔膜阀，其中所述偏置构件具有第一偏置构件端部，接触所述衔铁的所述偏置构件座。

16.根据权利要求15所述的隔膜阀，还包括：

设置在所述电磁体中的线轴，所述线轴支撑所述线圈，所述线轴围绕所述极片的至少一部分和所述衔铁的至少一部分环形延伸；和

包括衔铁套壁和衔铁套凸缘的衔铁套，所述衔铁套壁径向设置在所述线轴和所述衔铁的至少一部分之间，所述衔铁套凸缘从所述衔铁套壁朝向所述电磁体径向向外延伸，并且所述偏置构件包括接触所述衔铁套凸缘的第二偏置构件端部。

17.根据权利要求16所述的隔膜阀，还包括：

间隔密封件，位于所述支撑套壁和所述衔铁套凸缘之间并与所述支撑套壁和所述衔铁套凸缘接触，适应所述隔膜支撑套和所述衔铁套之间的公差变化。

18.根据权利要求15所述的隔膜阀，其中，所述隔膜支撑套包括螺纹肩部，所述螺纹肩部从所述支撑套壁径向向外延伸，并且其中所述阀体筒包括与所述隔膜支撑套的所述螺纹肩部接合的内螺纹。

19.一种隔膜阀，包括：

歧管，包括歧管孔；

阀体筒，容纳在所述歧管孔中；所述阀体筒包括阀座；

电磁体，连接到所述阀体筒；所述电磁体具有线圈和极片，所述线圈和所述极片位于所述电磁体中；

衔铁，可滑动地设置在所述电磁体中，用于在通电位置和断电位置之间沿纵向轴线移动；

阀构件，可滑动地设置在所述阀体筒中，所述阀构件与所述衔铁连接并随之移动；

偏置构件，设置在所述电磁体中，该偏置构件将衔铁向断电位置偏置；

隔膜，从所述阀体筒向内延伸，容纳在所述衔铁和所述阀构件之间，使所述隔膜随着所述衔铁和所述阀构件沿纵向轴线移动而偏离；和

隔膜支撑套，该隔膜支撑套具有限定套筒腔的纵向延伸的支撑套壁和从纵向延伸的支撑套壁向内延伸的支撑套凸缘，其中，套筒腔容纳所述衔铁的至少一部分，并且，横向支撑套凸缘抵靠并支撑所述隔膜的至少一部分，其中，所述隔膜容纳在所述阀体筒和所述隔膜支撑套之间。

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