CN1130348A - 电磁阀及使用该电磁阀的按摩器械 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可调流量电磁阀，它具有腔室(7)，可在所述腔室中移动的闭合件(8)，以及通入所述腔室的与高压区相连的管(3)和与低压区相连的管(4)。闭合件(8)呈扁平圆盘形状，重量轻，不变形，在闭合件(8)的厚度上开有孔(10)。它还有调节由电磁铁施加的回动电磁力的调节构件。可获得预定的恒定流量，以及相同频率和可调振幅的交替流量，产生连续的、脉动的、有节奏的动作。

Description

电磁阀及使用该电磁阀的按摩器械

本发明涉及一种新型电磁阀，可用于使两个保持在不同压力的管路连通，以确保流体(液体或气体)从高压区流向低压区。

本发明特别涉及一种新型电磁阀，其构思是这样的，它一般可获得：

-全开或全闭动作(当它打开时流体以最大流量环流和/或当它关闭时则停止环流)，

-在上述两个极限之间进行调节的恒定流量，

-动态动作，可获得在两个预定参数之间加以控制的空气流可变流量，在所述两个值之间可进行调节。

在下面的描述中，本发明述及间置在一条管路上的电磁阀，所述管路的一端与自由空气连通，该管路的入口高压相当于大气压，所述管路的出口与抽吸系统(真空泵)相连，该抽吸系统相应于装置的低压管路。

显然，这是非限制性的，这种阀可以间置在具有高压入口(不管高压值多大)和低压出口的任何类型的管路上。

相同类型的普通电磁阀基本上具有一个活塞，所述活塞在回动构件(弹簧)的作用下工作，活塞移动可能为气动控制，可以中断或确保流体流量在进入管路和低压排出管路之间通过，它解决不了这一个问题，因为这些电磁阀一般需要引起很大惯性的笨重铁心。此外，它很难应用于反应时间短(约为几毫秒)，而且希望获得大流量的低压管路上。另外，它们设计成确保预定流量，这就意味着，当希望调节流量时，就要使用大量彼此单独控制的电磁阀。

虽然，也有流量可调节的电磁阀，但是，当希望获得大流量而且响应时间很短，从而按照可能变化的频率迅速改变具有不同压力的两个区域之间的流体流量的时候，它们就不适用了。

为了确保电磁阀的开启和关闭，很早以前如同US-A-3758071，GB-A-2124342以及DE-A-3133060专利文献述及的那样，已经提出采用闭合件，该闭合件可在与两个保持在不同压力的管路相连的腔室中移动，适于当希望切断流量时，在电磁力的作用下，堵住所述管路中一个管路的入口(或出口)，而在没有电磁力的时候，朝着第二条管路的出口(或入口)的方向回动，但不堵住它，以便在该位置使流体继续流动。

但是，上述文献中述及的任何解决办法都制造不了这样一种电磁阀：它具有前面所述的作用，因此意味着不仅能获得可调节的流体大流量，而且可具有要求约为几毫秒的很短响应时间的动态作用，可获得在两个预定值之间的空气流的受控可变流量，在所述值之间可以进行调节。

我们发现了一种新型电磁阀，这也是本发明的主题，这种电磁阀构思特别简单，可以解决上述那些问题。

一般来说，本发明涉及一种没有复位弹簧的可变流量电磁阀，它可连通两个保持在不同压力的管路，以确保流体从高压区流向低压区，这种电磁阀包括：

-一个外壳，最好是圆柱形，它构成一个腔室，与高压区相连的称之为“进入管”的导管以及与低压区相连的称之为“排出管”的导管通入所述腔室；

-一个闭合件，可在所述腔室中移动，并且：

·在电磁力的作用下，能堵住进入管的孔，

·在没有电磁力的情况下，朝向排出管(BP)的方向回动，但不堵住所述排出管的入口，以便在该位置使流体继续流动，此时的流量保持在根据高压区和低压区之间的压差以及可能的压力损失预定的水平上的最大流量。

本发明的电磁阀的特征在于：

-闭合件包括一个可在腔室中自由移动的瓣阀，所述瓣阀呈扁平圆盘形状，重量轻，不变形，当进入管内的压力接近预设压力值时，所述瓣阀可自动进入允许流体流动的位置；

-流体由开在所述瓣阀的厚度上的孔流过所述瓣阀，所述孔布置在进入管四周外部的中央区域，以便当所述瓣阀在电磁力的作用下回动时，所述进入管可被堵住；

-它具有一个调节由电磁铁施加的回动电磁力的构件，一方面，可使所述瓣阀置于开启和关闭之间的预定点，以获得预定的恒定流量，另一方面，可根据预定频率，使所述瓣阀交替移动，以获得相同频率和可调振幅的交替流量，产生连续的、脉动的、有节奏的动作。

根据本发明最佳实施例，开在瓣阀的厚度上的孔的整个截面基本上等于进入管和排出管的截面，所述进入管和排出管同轴布置在腔室的两侧，瓣阀可在该腔室中移动。

另外，一假设表面由高压管的延长部分所限定，在瓣阀不受电磁力的作用时则终止于该瓣阀，并且所有空气流通过该假设表面，所述假设表面的面积基本上等于进入管和排出管的截面。

此外，瓣阀最好以非磁化材料(例如软铁)为主，其有效表面最好覆盖以具有低导磁率的材料层，当瓣阀处于关闭位置时，形成间隔。

最后，电磁阀最好具有在外壳内部形成整体的过滤器，流体先通过过滤器再进入进入管。

由已阐明的电磁阀内的流体管路和磁路的特征，不仅可以获得大的流体流量，而且具有很短的响应时间(约为几毫秒)，这归功于瓣阀的质量小。

这种构思也避免了振击现象，可获得不高的噪声级。

这种电磁阀特别适于使用在所有希望获得可调和/或可变流体流量的器械上(空气环流形成器械入口的抽吸)，尤其适于使用在欧洲专利224422中所述类型的按摩器械上。

在这种应用中，使用本发明电磁阀，不仅可以进行传统的“揉捏-滚压”式按摩，在整个按摩期间，抽吸率可以在所希望的预定程度上保持恒定，而且可以简单地实现“连续的、脉动的、有节奏的”动作，例如在按摩操作过程中，抽吸率周期性地进行变化，这样可以使通常的、皮肤抓握现象保持在不变程度的“揉捏-滚压”按摩操作，同抽吸逐渐减小以达到预定的最小值、此后逐渐回到也是预定的最大值的阶段相结合，从而造成抽吸和皮肤抓握力的“振动”和变化效果，提高这种技术的效率，也就可以更容易将器械用于患者。

实际上，在这种应用中，根据电磁源作用的频率和时间，可以获得流量两个阶段的交替变换，可以随意变化，在一个阶段，器械确保恒定的抽吸率保持在预定点(电磁铁未供电)，在另一个阶段，当电磁铁发生作用因而堵住与高压区相连的导管时，流量(因而抽吸率)逐渐减小，当管路达到外部压力(大气压)时达到零阈值。当达到接近高压值的数值时，或者使电磁铁作用停止，以便使堵塞圆盘再回到空气能在低压区的作用下正常流过整个管路的位置，或者使电磁铁施加的回动力固定在一个数值，例如大于低压区施加的力，但小于高压区施加的力，这样可以使腔室中的瓣阀运动和往复移动，周期性地关闭电磁阀。

应当指出，由这种电磁阀，也可通过简单地调节电磁铁施加的回动力，确保瓣阀的移动，以便该瓣阀很容易地回到与高压区相连的孔的附近，并不堵住该孔，确保恒定的可调节的流量。

借助下面述及的非限制性实施例以及附图，本发明及其优点将得到较好的理解。附图如下：

-图1是差不多为等比例的本发明电磁阀的正视剖面图；

-图2是俯视图，示出本发明电磁阀的瓣阀的特殊结构；

-图3是图1的零件图，示出磁路以及电磁阀开启和关闭时瓣阀的移动；和

-图4是示意图，示出可以通过本发明电磁阀操纵和控制利用了抽吸现象的按摩器械的构件组。

由图1至3可见，标号为1的本发明电磁阀为间置在两个管路(HP)和(BP)之间的圆柱形组件。

电磁阀内的流体管路通过包括称之为“进入管”的管3以及与低压区相连的称之为“排出管”的管4的组件发生作用，进入管的出口5和排出管的入口6通到腔室7，在所述腔室7中配置有闭合件8，所述闭合件8在电磁铁9形成的电磁力的作用下时将关闭出口5，在没有电磁力的情况下，则朝向排出管的入口6返回，但不堵住它，以便在该位置使流体继续流动，并且有根据高压区(HP)和低压区(BP)之间的压差以及可能的压力损失预定的最大流量。

应当指出，在附图所示的实施例中，本发明电磁阀的结构使其易于拆卸，并具有与进入管路成一整体的过滤器21。

根据本发明以及附图所清楚地示出的那样，为了使这种电磁阀不仅仅能够获得大流体流量(可达到25m³/h或以上)，而且响应时间很短(约为几毫秒)，对电磁阀内的空气气路、闭合件的结构以及磁路特性，都很具体地加以规定，也就是说，闭合件8包括一个瓣阀，该瓣阀可在腔室7内作直线移动，并且具有扁平圆盘形状，重量轻，不变形，当进入管3内的压力趋向于接近预设压力值时，自动进入可使流体流动的位置，流体通过开在厚度上的孔10流过所述瓣阀，所述孔10布置在进入管3四周外部的中央区域，以便当瓣阀在电磁铁9形成的电磁力的作用下回动时，所述进入管3可被堵住。

为了确保大流量，开在瓣阀的厚度上的孔10的整个截面基本上等于进入管3和排出管4的截面，所述进入管3和排出管4同轴布置在腔室7的两侧，瓣阀可在该腔室7中移动。

此外，为了获得这种大流体流量以及当电磁铁9被激励时具有很短的响应时间，瓣阀在腔室7内相对于进入管出口5的移动约为几毫米。这些移动的数值可以根据假设表面的情况加以确定，所述假设表面由进入管3的延长部分所限定，在瓣阀不受电磁力的作用时则终止于该瓣阀，所有空气流都通过该表面，所述假设表面应具有的面积基本上等于进入管3和排出管4的截面。实际上，该表面的面积等于瓣阀的移动值与后者的内圆周的乘积，已知导管的截面，即可确定移动的最大值。实际上，低于此值，将使流体管路节流，从而产生流量损失；高于此值时，在流量方面没有改进而瓣阀回动迅速性受到损失，这意味着要使用更强的线圈来关闭瓣阀。

作为示例，在附图所示的实施例中，管3和管4的直径为14毫米，瓣阀的厚度为2毫米，瓣阀在腔室7内移动的幅度为2毫米，瓣阀重20克，这样可以确保流体流量达到每小时25立方米，可使瓣阀在电磁铁的作用下实际上在瞬间回动。

作为示例，作为一般特征，这种电磁阀具有2.5瓦的功率，关闭时间约为10毫秒，当它开启时，流体流量约为每小时25立方米。

此外，为了使线圈具有良好的作用，最好沿磁场路径具有恒定截面，如图3所示，所述磁场路径先通过中央柱11，然后通过端部表面12，最后通过外柱13。为此，必须具有相等的场传导表面，这可通过使在中央柱11和外柱13中具有相等的截面而获得，因此，中央柱11比外柱13厚。

另外，瓣阀8中的磁场路径应该通过与电磁铁固定设备的表面相同的表面。因此，如图2所示，开在瓣阀8上的可使流体流动的孔10是这样的形状，例如它们在其间限定具有恒定不变宽度E的格栅14。另外，考虑到磁场只经格栅14而通过圆盘，可以设计成具有关闭出口孔5的厚度较薄的中央区域15，这样可以使瓣阀减轻。

最后，根据本发明，为了在所述线圈的电源被切断时由气流迅速开启和实际上在瞬间移动所述瓣阀，该瓣阀最好用非磁化材料例如用具有很弱剩余磁场的软铁制成。因此，从切断磁场起，没有一种力保持瓣阀，瓣阀因而实际上在瞬间由气流移动。

为了进一步减小剩余磁场，就要限定磁场。

通过例如由进入管出口5处的密封连接形成的间隔的作用，可获得所述磁场限定。所述密封连接可以由瓣阀上的涂层(例如漆)构成。所述间隔也可以避免铁-铁摩擦，显著减小磨损。

图4示意性地示出本发明电磁阀在利用气动抽吸现象的按摩器械上的应用，特别是应用于欧洲专利224422的按摩装置。作为示例，对于这样的按摩装置来说，必须能够根据治疗情况调节流量，所述流量可以提高到每小时25立方米。

至今，特别是如欧洲专利224422(见图6)所述，为了调节流量，要使用许多电磁阀34，所述电磁阀组用单独一个本发明的电磁阀即可代替，不仅可以在电磁阀开启时的最大流量和电磁阀关闭时的流体环流停止之间获得全开或全闭动作，以及在上述两个极限之间获得先前要在装置中使用许多电磁阀才能获得的恒定可调流量，而且可以获得动态动作，产生在两个预定值之间加以控制的空气流可变流量，在所述两个值之间可进行调节。

因此，在这种应用中，电磁阀1间置在将按摩头(HP)连到真空泵20的管路上，这样限定高压(HP)进入管路3和低压管路4(BP)。在管路5上安装过滤器21，用于避免真空泵20抽吸灰尘。

该装置与程序设定构件相连，所述程序设定构件设定了按摩头入口的抽吸程度，维持抽吸在预定值及设定的抽吸时间。

这种构件基本上由一个调节和控制组件构成，它包括安装在管路3的支路上的压力传感器22，电磁阀1的控制管路包括比较器23(或差动放大器)，用以接收输入的两种信息，即：

-从控制板24上的程序设定值获得的用于压降值的设置信号；

-从安装在气动管路3上的压力传感器22传送的电信号获得的实际信号。

应该注意到，在本发明的电磁阀中，过滤器21实际上是在电磁阀体内部形成一体，传感器22也是感知进入管3中的压力。

由本发明电磁阀，可以对按摩操作编制程序，用来当使瓣阀8回动的电磁铁9未被激励，所述瓣阀因而与进入管3的出口5保持间隔的时候，在预定的时间获得具有预定值的抽吸。此时，空气通过瓣阀上的孔在管3和管4之间自由流动。

当希望改变按摩头入口的抽吸率时，电磁铁9被激励，瓣阀8趋向于堵住管3的出口5。这就会逐渐增大管3内的压力，直至数值趋向于接近器械外部存在的高压值(大气压)。当该压力达到相应于按摩头最小抽吸率的预定的最大阈值时(该压力由传感器22加以控制)，电磁铁被切断供电，瓣阀8在腔室7中被自动推回，这样可使空气流入整个管路。

根据特定的频率激励电磁铁9时，瓣阀8在进入管3的出口和它在腔室7内的极限位置之间进行有节奏的交替移动，在按摩头入口引起抽吸振动现象。

也可以由施加在瓣阀上的唯一的磁力使瓣阀8保持在特定的中间位置。

实际上，磁场越强，磁力越大。在相同的时间内，间隙越小，磁场越强。换句话说，瓣阀8越接近进入管的出口5，磁力越大。

另外，在气流通过的瓣阀8和管口5之间的表面，产生空气对壁的摩擦力，趋向于排斥瓣阀。因此，气流越细小，高压区和低压区之间的压差越大，因而空气的摩擦力越大。因此，这些现象可以使瓣阀保持在特定的中间位置，因为平衡的轻微干扰，例如瓣阀8的靠近，虽然导致吸引磁力的增大，但由于排斥流体力也增大从而被补偿。因此，这种可能性可以通过简单地调节由电磁铁9施加的回动力确保恒定的可调流量。

最后，在这种应用中，根据电磁源的作用频率和时间，可以获得流量两个阶段的交替变化，可以随意改变，在一个阶段，器械确保恒定的抽吸率保持在预定水平，在另一个阶段，当电磁铁9发生作用因而堵住与高压区(HP)相连的管3时，流量(抽吸率)逐渐减小，当管路达到外部压力(大气压)时可达到零阈值。当达到接近高压值的数值时，或者引起电磁铁作用停止，以便使堵塞圆盘再回到例如空气能在低压区的作用下正常流入整个管路中的位置，或者使电磁铁施加的回动力(FM)固定在一个数值，例如大于低压区施加的力，但小于高压区固定的力，这样可以使瓣阀在腔室中跳动和关闭电磁阀，获得动态作用。

本发明电磁阀构思特别简单，允许大流量，可获得很短的响应时间，可在希望根据可变频率非常迅速地改变具有不同压力的两个区域之间的流体流量的所有情况下使用。它可以在希望从高压区向低压区进行受控调节的所有情况下使用。同样，这种电磁阀可以用于用射流(水或空气)而不用抽吸进行治疗。在这种情况下，前面给出的应用实施例中所描述的抽吸按摩头，由总是沿相同方向输送流体(空气或水)的增压泵取代，阀以相同的方式进行调节，所述流体此时从低压区的侧面被排斥到其出口，在其出口配置一个治疗用喷嘴或头部。

Claims (8)

1.一种可调流量电磁阀，没有复位弹簧，可连通两个保持在不同压力的管路，以确保流体从高压区(HP)流向低压区(BP)，这种电磁阀包括：

-一个外壳(2)，它构成一个腔室(7)，与高压区(HP)相连的称之为“进入管”的管(3)以及与低压区(BP)相连的称之为“排出管”的管(4)通入所述腔室(7)；

-一个闭合件(8)，可在所述腔室中移动，并且：

·在电磁力的作用下，趋向于堵住进入管(3)的孔(5)，

·在没有电磁力的情况下，朝向排出管(4)(BP)的方向回动，而不堵住所述排出管(4)的入口，以便在该位置使流体以保持在预定水平的最大流量继续流动，该最大流量根据高压区(HP)和低压区(BP)之间的压差以及可能的压力损失确定；

其特征在于：

-闭合件由可在所述腔室(7)中自由移动的瓣阀(8)构成，所述瓣阀(8)呈扁平圆盘形状，重量轻，不变形，当进入管(5)(HP)内的压力趋向于接近预设压力的数值时，所述瓣阀(8)可自动进入可使流体流动的位置；

-流体经开在瓣阀(8)的厚度上的孔(10)流过所述瓣阀(8)，所述孔(10)布置在进入管(3)四周外部的中央区域，以便当瓣阀(8)在电磁力的作用下回动时，所述进入管(3)可被堵住；

-它具有调节由电磁铁施加的回动电磁力的构件，一方面，可使所述瓣阀(8)处于开启和关闭之间的预定点，以获得预定的恒定流量，另一方面，可根据预定频率，使所述瓣阀(8)交替移动，这样可以获得相同频率和可调振幅的交替流量，产生连续的、脉动的、有节奏的动作。

2.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，开在瓣阀的厚度上的孔(10)的整个截面基本上等于进入管(3)和排出管(4)的截面，所述进入管(3)和排出管(4)同轴布置在腔室的两侧，瓣阀可在该腔室中移动。

3.根据权利要求2所述的电磁阀，其特征在于，一假设表面由高压管(HP)的延长部分所限定，在瓣阀不受电磁力的作用时则终止于该瓣阀，并且为所有空气流所通过，所述假设表面的面积基本上等于管(4)或管(5)的截面。

4.根据权利要求1至3中之一所述的电磁阀，其特征在于，瓣阀(8)主要由非磁化材料例如软铁制成。

5.根据权利要求4所述的电磁阀，其特征在于，瓣阀(8)的有效表面覆盖以具有低导磁率的材料层，当瓣阀处于关闭位置时，形成间隔。

6.根据权利要求1至5中之一所述的电磁阀，其特征在于，它具有成一整体的过滤器(21)，流体先通过所述过滤器(21)再进入进入管(3)。

7.一种按摩器械，其头部由管路与真空泵(20)相连，这样可以对患者施加抽吸现象，其特征在于，根据权利要求1至6所制成的电磁阀(1)间置在所述管路上，这样不仅可以获得全开或全闭动作，流量可以以预定的固定值进行调节，而且可以获得在两个预定值之间的受控制的气体流量，在所述值之间可以进行调节，以便获得可变频率的两个阶段的交替变换，在一个阶段，流体流量保持在相应于预设压力的恒定值，因此，当瓣阀(8)不受电磁力作用时，形成恒定强度的抽吸，在另一个阶段，当瓣阀(8)在电磁力的作用下回动时，按摩头处的空气流量逐渐减少，直至最小值。

8.根据权利要求7所述的按摩器械，其特征在于，头部具有这样一种结构，它可以进行有节奏或无节奏的“揉捏-滚压”式按摩。

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