CN109611580B - 一种摇臂式隔膜阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摇臂式隔膜阀，所述摇臂式隔膜阀内部将传统的螺管式电磁铁设计为一种新型的适用于该隔膜阀的拍合式电磁铁，将传统的位于阀体中央的支点，改为设置在下端的衔铁架右端，衔铁与摇杆的接触点正好位于摇杆力臂远端，故不需要移轴设计，可以很好的减小电磁阀尺寸，使结构更紧凑；采用拍合式电磁铁，衔铁和电磁线圈分离，有利于减小电磁铁厚度，在电磁阀的超薄设计中作用凸显；因电磁铁气隙由中间位置变为边部，使得该值自然增大，使得电磁阀的电磁铁的吸力提升，同时增加了响应速度，同时能够降低电磁阀功率并缩小电磁阀体积。

Description

一种摇臂式隔膜阀

【技术领域】

本发明属于流体控制技术领域，具体涉及一种摇臂式隔膜阀。

【背景技术】

现有的摇臂式隔膜阀的结构多数如图1所示，采用螺管式电磁铁，电磁铁的中轴线和阀体的中轴线错开了一定距离，衔铁在电磁铁的中轴线上做竖直方向运动，螺管式电磁铁需要和阀体移轴设计，使电磁吸力直接作用在单边力臂上，电磁阀结构不紧凑，体积较大。且电磁铁和橡胶隔膜之间的运动传递比较复杂，摩擦阻力大，电磁铁产生的电磁吸力不能高效的用于电磁阀的有效封堵，因此电磁阀的功耗较高。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种摇臂式隔膜阀；该阀体通过内部设计一种新型的拍合式电磁铁，使得该电磁阀的结构更加紧密，功率更小。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种摇臂式隔膜阀，包括：上阀体、下阀体和电磁组件；上阀体和下阀体的上端固定连接，下阀体的下端和电磁组件固定连接；上阀体的上表面设置有流体通道；电磁组件通过电流产生磁力；

下阀体和上阀体之间设置有橡胶隔膜，橡胶隔膜和上阀体之间形成介质腔，流体通道和介质腔连通；橡胶隔膜能够封堵上阀体两边的流体通道；

下阀体内设置衔铁和连杆，衔铁的上部和侧边被衔铁架包裹，衔铁架的上表面固定设置有异形板簧；连杆的上端被橡胶隔膜的凸出部分包裹，连杆的下端接触有摇杆，摇杆通过圆柱轴固定在下阀体内部；摇杆的下端接触有插入口的上侧壁，插入口的下侧壁和衔铁架一体成型；异形板簧的一端插入在插入口内；

衔铁架的一端支撑在电磁组件的上表面，电磁组件断电时，衔铁架的另一端和电磁组件上表面之间的距离为电磁铁气隙δ。

本发明的进一步改进在于：

优选的，上阀体的流体通道包括中心的入口和入口两侧的第一出口和第二出口，橡胶隔膜能够封堵住第一出口或第二出口；连杆的上方正对第一出口和第二出口。

优选的，入口、第一出口和第二出口内均环绕设置有O型橡胶圈。

优选的，连杆为环形连杆，包括：纵杆，以及相互平行的上横杆和下横杆；纵杆垂直于上横杆，上横杆和下横杆通过纵杆固定连接。

优选的，橡胶隔膜的下表面设置有凸出的环形槽，环形槽包裹上横杆。

优选的，摇杆的上表面两端设置有凹槽，纵杆的下端插入至两个凹槽内。

优选的，摇杆开设有贯穿侧边的中心孔，圆柱轴插入在中心孔内；圆柱轴的两端固定在下阀体的侧壁的销孔上。

优选的，摇杆下表面的一端设置有向下凸出的下凸柱，衔铁架的上表面设置有上凸柱，上凸柱和下凸柱相对，共同套装在圆柱弹簧内。

优选的，异形板簧包括支点和撬棍，支点固定设置在衔铁架的上表面，撬棍的一端插入在支点内，另一端插入在插入孔内。

优选的，电磁组件包括轭铁，轭铁内设置有两组线圈架和线圈，每一组的线圈围绕线圈架形成线包。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种摇臂式隔膜阀，所述摇臂式隔膜阀内部将传统的螺管式电磁铁设计为一种新型的适用于该隔膜阀的拍合式电磁铁，将传统的位于阀体中央的支点，改为设置在下端的衔铁架右端，衔铁与摇杆的接触点正好位于摇杆力臂远端，故不需要移轴设计，可以很好的减小电磁阀尺寸，使结构更紧凑；采用拍合式电磁铁，衔铁和电磁线圈分离，有利于减小电磁铁厚度，在电磁阀的超薄设计中作用凸显；因电磁铁气隙由中间位置变为边部，使得该值自然增大，使得电磁阀的电磁铁的吸力提升，增加了响应速度，同时能够降低电磁阀功率并缩小电磁阀体积。

进一步的，橡胶隔膜受到连杆的作用，进而封堵第一出口或第二出口，实现流道的切换。

进一步的，连杆通过结构设计，作为一种中间传动装置，实现橡胶隔膜和摇杆的联动。

进一步的，橡胶隔膜设置有环形槽，使得橡胶隔膜完全包裹住连杆的上横杆。

进一步的，连杆的下端插入在摇杆开设的凹槽内，实现联动。

进一步的，摇杆通过圆柱轴固定在下阀体内部，同时能够围绕下阀体转动，进而将因磁力产生的动作而逐渐传递至橡胶隔膜，实现流道的切换。

进一步的，衔铁架与衔铁固定连接，上表面固定设置有异形板簧，从而将因磁力产生的运动传递至异形板簧，异形板簧通过支点和撬棍的配合，能够将连杆的一侧顶起；进而实现上阀体内流道的切换。

【附图说明】

图1为现有的摇臂式隔膜阀结构图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为现有的摇臂式隔膜阀的磁力原理图；

图4为本发明的磁力原理图；

图5为连杆的剖面结构示意图

其中：1-O型橡胶圈；2-上阀体；3-下阀体；4-圆柱轴；5-圆柱弹簧；6-衔铁架；7-线圈架；8-线圈；9-轭铁；10-衔铁；11-异形板簧；12-摇杆；13-连杆；14-橡胶隔膜；15-环形槽；16-上横杆；17-下横杆；18-纵杆；19-凹槽；20-中心孔；21-下凸柱；22-上凸柱；23-围挡；24-支点；25-撬棍；26-插入孔；27-电磁组件；28-入口；29-第一出口；30-第二出口；31-介质腔。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图2为本发明的结构示意图，本发明公开了一种摇臂式隔膜阀，该阀体包括O型橡胶圈1、上阀体2、下阀体3、圆柱轴4、圆柱弹簧5、衔铁架6、线圈架7、线圈8、轭铁9、衔铁10、异形板簧11、摇杆12、连杆13、橡胶隔膜14、环形槽15、上横杆16、下横杆17、纵杆18、凹槽19、中心孔20、下凸柱21、上凸柱22、围挡23、支点24、撬棍25、插入孔26、电磁组件27、入口28、第一出口29和第二出口30。

该阀体分为上阀体2和下阀体3，上阀体2和下阀体3之间固定连接；上阀体2和下阀体3之间设置有橡胶隔膜14，上阀体2与橡胶隔膜14密封配合形成介质腔31，橡胶隔膜14的边部在下阀体3的环状槽内，使得橡胶隔膜14在上阀体2的侧壁和下阀体3的侧壁之间形成密封环。

上阀体2的上端面的中心处开设有入口28，入口28的两侧分别设置有第一出口29和第二出口30，第一出口29和第二出口30相对于入口28对称；入口28、第一出口29和第二出口30内均环绕设置有O型橡胶圈1。

下阀体3内设置有圆柱轴4、圆柱弹簧5、衔铁架6、线圈架7、线圈8、轭铁9、衔铁10、异形板簧11、摇杆12和连杆13；橡胶隔膜14在其下表面凸出设置有环形槽15，环形槽15下部的两边设置有相对向内凸出的凸起，使得环形槽15能够包裹住连杆13；连杆13为环形连杆，连杆13的上方正对第一出口29和第二出口30，使得连杆13的某一端被顶起时，能够推动橡胶隔膜14封堵某一个出口，实现流道的切换；连杆13包括上横杆16、下横杆17和纵杆18，上横杆16和下横杆17平行，纵杆18垂直于上横杆16、下横杆17，纵杆18和下横杆17呈十字固连，纵杆18的上端和上横杆16的下端面一体成型。摇杆12上表面的两端设置有凹槽19，纵杆18的下端插入至凹槽19内，二者匹配接触，摇杆12开设有贯穿侧边的中心孔20，中心孔20穿过摇杆12的中心，摇杆12下表面的右端设置有向下凸出的下凸柱21；圆柱轴4的两端固定在下阀体3的侧壁的销孔上，圆柱轴4穿过中心孔20，使得摇杆12绕圆柱轴4做旋转运动；衔铁10在衔铁架6内，衔铁10和衔铁架6的下表面固定连接，衔铁架6外侧向下凸出的围挡23围绕衔铁架6，固定为一体，衔铁10设置在电磁组件27的上方，衔铁10的下表面右端和电磁组件27接触，断电状态下，左端和电磁组件27不接触，左端和电磁组件27之间的距离为电磁铁的气隙δ；只有在通电状态下，衔铁10的左端向下运动和电磁组件27接触；衔铁架6上表面的右端固定设置有向上凸出的上凸柱22，左端设置有插入孔26，插入孔26在衔铁架6的上方，其轴线平行于衔铁架6的上表面，插入孔26的上侧壁抵住摇杆12，下侧壁和衔铁架6一体成型，插入孔26的上侧壁和下侧壁的边部固定连接；上凸柱22和下凸柱21相对，共同插在圆柱弹簧5的内部，衔铁架6的上表面还固定设置有异形板簧11，异形板簧11包括支点24和撬棍25，支点24固定设置在衔铁架6的上表面，撬棍25的右端插入在支点24内，左端插入在插入孔26内，衔铁架6的右端向下凸出的围挡23抵住轭铁9的上表面，使得衔铁架6绕右下角支点作旋转运动。

电磁组件27在下阀体3的下端，包括线圈架7，线圈8和轭铁9，线圈架7和线圈8在轭铁9的内部，线圈8绕在线圈架7周围形成线包，轭铁9和衔铁10构成闭合磁路。

在一定工况下，当电磁铁的激磁线圈是由直流电压供电时，线圈中的电流基本不随气隙δ的变化而变化，电磁吸力F与气隙δ的平方成反比，当气隙δ减小时吸力F急速增加。如图3所示，常用的螺管式电磁铁，阻力点行程L₁＝施力点电磁铁气隙δ₁。如图4所示，拍合式电磁铁，阻力点行程L₂＝2×施力点电磁铁气隙δ₂。在电磁阀设计中，一般要求阻力点行程一定，即L₁＝L₂＝给定量，此时施力点电磁铁气隙δ₂＝0.5×δ₁，所以拍合式电磁铁的电磁吸力F₂≈4×F₁。在电磁阀设计中，一般要求阻力点阻力值N一定，螺管式电磁铁施力点N₁＝N，拍合式电磁铁施力点N₂＝2×N，所以N₂＝2×N₁。在电磁阀设计中，一般要求施力点F_i＝a_i×N_i，a_i﹥1，以满足电磁阀打开的快速性，且a_i越大电磁阀响应速度越快，则有F₁＝a₁×N₁，F₂＝a₂×N₂，带入以上关系式得a₂≈2×a₁，所以使用拍合式电磁铁的电磁阀的响应速度会得到大幅提升。反之，若a_i一定，则有利于降低电磁阀功率和缩小电磁阀体积。从上分析可知，相对于常用的螺管式电磁铁拍合式电磁铁因阻力点行程L₁为两倍的气隙δ₂，使得拍合式电磁铁的吸力为螺管式电磁铁吸力的四倍；而拍合式磁铁因阻力点阻力值为螺管式电磁铁的2倍，使得a_i大幅度增加，对应的响应速度越快；因此在出使用拍合式电磁铁能够提升电磁铁的吸力并增加响应速度，同时能够降低电磁阀功率并缩小电磁阀体积。

工作原理：

通电状态下，当电磁组件27通电，产生磁力，线圈8产生磁能吸合衔铁10，衔铁10在磁力作用下，左端向下运动时，衔铁架6同时逆时针旋转，带动撬棍25向下运动，插入孔26的下侧壁不再抵住摇杆12，连杆13同时向下运动，同时圆柱弹簧5推摇杆12逆时针旋转，使橡胶隔膜14切断第二出口30的通道阀口，第一出口29通道阀口打开，使得第一出口29和入口28连通，第二出口30通道阀口闭合。当电磁组件27断电，衔铁10推动衔铁架6顺时针旋转时，异形板簧11推衔铁架6使其顺时针旋转，使得插入孔26的上侧壁抵住摇杆12，摇杆12推动连杆13，异形板簧11回弹，连杆13通过橡胶隔膜14在电磁铁未通电的状态下切断第一出口29的通道阀口，圆柱弹簧5被摇杆12压缩，连杆13的右端向下运动，断电状态下，第一通道29通道阀口闭合，第二出口30通道阀口打开，使得第二出口30和入口28连通；以此实现流体的通断及流道控制。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种摇臂式隔膜阀，其特征在于，包括：上阀体(2)、下阀体(3)和电磁组件(27)；上阀体(2)和下阀体(3)的上端固定连接，下阀体(3)的下端和电磁组件(27)固定连接；上阀体(2)的上表面设置有流体通道；电磁组件(27)通过电流产生磁力；

下阀体(3)和上阀体(2)之间设置有橡胶隔膜(14)，橡胶隔膜(14)和上阀体(2)之间形成介质腔(31)，流体通道和介质腔(31)连通；橡胶隔膜(14)能够封堵上阀体(2)两边的流体通道；

下阀体(3)内设置衔铁(10)和连杆(13)，衔铁(10)的上部和侧边被衔铁架(6)包裹，衔铁架(6)的上表面固定设置有异形板簧(11)；连杆(13)的上端被橡胶隔膜(14)的凸出部分包裹，连杆(13)的下端接触有摇杆(12)，摇杆(12)通过圆柱轴(4)固定在下阀体(3)内部；摇杆(12)的下端接触有插入孔(26)的上侧壁，插入孔(26)的下侧壁和衔铁架(6)一体成型；异形板簧(11)的一端插入在插入孔(26)内；

衔铁架(6)的一端支撑在电磁组件(27)的上表面，电磁组件断电时，衔铁架(6)的另一端和电磁组件(27)上表面之间的距离为电磁铁气隙δ；

上阀体(2)的流体通道包括中心的入口(28)和入口(28)两侧的第一出口(29)和第二出口(30)，橡胶隔膜(14)能够封堵住第一出口(29)或第二出口(30)；连杆(13)的上方正对第一出口(29)和第二出口(30)；

摇杆(12)下表面的一端设置有向下凸出的下凸柱(21)，衔铁架(6)的上表面设置有上凸柱(22)，上凸柱(22)和下凸柱(21)相对，共同套装在圆柱弹簧(5)内；

异形板簧(11)包括支点(24)和撬棍(25)，支点(24)固定设置在衔铁架(6)的上表面，撬棍(25)的一端插入在支点(24)内，另一端插入在插入孔(26)内。

2.根据权利要求1所述的一种摇臂式隔膜阀，其特征在于，入口(28)、第一出口(29)和第二出口(30)内均环绕设置有O型橡胶圈(1)。

3.根据权利要求1所述的一种摇臂式隔膜阀，其特征在于，连杆(13)为环形连杆，包括：纵杆(18)，以及相互平行的上横杆(16)和下横杆(17)；纵杆(18)垂直于上横杆(16)，上横杆(16)和下横杆(17)通过纵杆(18)固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种摇臂式隔膜阀，其特征在于，橡胶隔膜(14)的下表面设置有凸出的环形槽(15)，环形槽(15)包裹上横杆(16)。

5.根据权利要求3所述的一种摇臂式隔膜阀，其特征在于，摇杆(12)的上表面两端设置有凹槽(19)，纵杆(18)的下端插入至两个凹槽(19)内。

6.根据权利要求1所述的一种摇臂式隔膜阀，其特征在于，摇杆(12)开设有贯穿侧边的中心孔(20)，圆柱轴(4)插入在中心孔(20)内；圆柱轴(4)的两端固定在下阀体(3)的侧壁的销孔上。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种摇臂式隔膜阀，其特征在于，电磁组件(27)包括轭铁(9)，轭铁(9)内设置有两组线圈架(7)和线圈(8)，每一组的线圈(8)围绕线圈架(7)形成线包。