CN113202659B - 一种用于小流量微型电磁阀的衔铁组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于小流量微型电磁阀的衔铁组件，包括套筒、线圈组件、衔铁，衔铁的下端设置有阀座，衔铁的顶部设置有将衔铁压在阀座上的弹簧，阀座与衔铁之间通过至少两个间隔设置的环形凸起及环形橡胶垫密封配合，环形橡胶垫压接在各个环形凸起的顶部之间，衔铁上设置有过气孔，过气孔位于环形橡胶垫的外侧或/和环形橡胶垫的内环部，阀座上设置有位于相邻环形凸起之间的通气孔。本发明能根据需求调整不同的出口流量，无需持续处于高电流供电状态，即能实现电磁阀保持在打开或关闭状态，且能达到实现对燃气喷射量的精准计量控制，及时响应CPU的指令需求，从而达到最佳空燃比，满足排放要求，设计寿命达由1.5亿次提高到6亿次。

Description

一种用于小流量微型电磁阀的衔铁组件

技术领域

本发明涉及燃气喷射电磁阀技术领域，特别是指一种用于小流量微型电磁阀的衔铁组件。

背景技术

电磁阀是用电磁控制的工业设备，是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器。用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性都能够保证。目前国内多数应用在发动机上的燃气计量电磁阀，燃气计量控制不准确，流量不稳定，存在泄漏等问题，从而无法达到最佳空燃比，无法满足排放要求；而且现有的燃气计量电磁阀的电磁铁长时间处于工作状态时，易引起严重发热，影响电磁铁的寿命，进而影响电磁阀的使用寿命。

如授权公告号为CN1945002、授权公告日为20070411的发明专利公开了一种燃气高精度喷射阀，属于燃气汽车电喷喷射阀，在阀体内压入顶杆导向座，左端压入极靴，其内孔动配合用于小流量微型电磁阀的衔铁组件，右端安装阀座，弹簧和弹簧座组件，在阀座内孔放入钢球，衔铁管组件与极靴焊接，衔铁管组件外安装线圈组件，通过弹性垫和螺钉固定，阀体右端有进气孔，左端有喷气孔，本发明是将气体燃料分配、计量、定时喷射到正在进入气缸内的空气流中，可以调节阀座、弹簧座组件及衔铁管组件的位置。

首先，上述专利的技术方案中采用钢球与阀座来实现启闭，燃气计量控制不准确，流量不稳定，存在泄漏等问题，从而无法达到最佳空燃比，无法满足排放要求；其次，上述专利的技术方案中需要先装线圈组件再注塑外形，注塑压力及温度会对线圈组件造成的冲击损坏，存在断路、短路的风险；而且先装线圈组件再注塑外形的结构形式，会占用较大空间，线圈组件中的绕线直径受到限制，无法增大漆包线的线径，限制了容许电流及热容量，限制了线圈的散热性能，存在线圈过热问题。另外，上述专利的技术方案中，通过调整阀座的装配位置来控制喷射阀的行程，阀的反向行程由衔铁管组件的装配位置确定，但是喷射阀的行程、阀的反向行程及弹簧座组件的受力是相互关联的，既无法在开度一定情况下调整阀芯组件的受力情况，也无法在阀芯组件受力一定的情况下来调整开度。因此，上述专利所公开的技术方案在控制精度、调节方式及使用寿命方面均存在不足。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种用于小流量微型电磁阀的衔铁组件及使用该用于小流量微型电磁阀的衔铁组件的微型电磁阀，解决了现有燃气电磁阀控制精度低、调节方式不便的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种用于小流量微型电磁阀的衔铁组件，包括设置在阀体内可磁化的套筒，套筒外部设置有线圈组件，套筒的一端设置有衔铁，衔铁在线圈组件的磁化作用下能够做相应地轴向运动。衔铁的下端设置有阀座，衔铁的顶部设置有将衔铁压在阀座上的弹簧，当线圈组件未通电时，在弹簧的弹力作用下，衔铁与阀座压接配合。阀座与衔铁之间通过至少两个间隔设置的环形凸起及环形橡胶垫密封配合，环形橡胶垫压接在各个环形凸起的顶部之间，衔铁的外周空间为通气空间和/或衔铁上设置有过气孔，过气孔位于环形橡胶垫的外侧或/和环形橡胶垫的内环部，阀座上设置有位于相邻环形凸起之间的通气孔。当衔铁与阀座压接配合时，通气孔无法与过气孔连通，则无法通气。所述线圈组件通电后产生磁场，将衔铁和套筒进行磁化，使相互之间产生吸力后吸合，衔铁克服弹簧的弹力而移动，衔铁与阀座分离后过气孔便可与环形凸起之间的通气孔连通，则阀出口打开。

进一步地，所述过气孔包括位于环形橡胶垫外侧的若干个外围过气孔和/或位于环形橡胶垫内壁所围绕的中部过气孔，所述套筒上设置有连通中部过气孔与套筒外部的第一进气小孔。电磁阀进气口的气体可以通过外围过气孔和中部过气孔穿过衔铁，进而到达阀座的中部和边缘部，既能够保证衔铁常闭和打开状态时的稳定性，又能够保证衔铁打开过程的响应的及时性。同时，衔铁上的外围过气孔和中部过气孔为多个小孔结构，小孔结构不仅能够均匀通气，而且小孔加工精度高、一致性好，是流量精准控制的基础前提。

进一步地，所述环形凸起设置在阀座的端面上，所述环形橡胶垫镶嵌在衔铁的端面上，最小的环形凸起与环形橡胶垫的环面中部对应。则在衔铁常闭时，通过中部过气孔的气体能够达到环形橡胶垫的下侧，保证环形橡胶垫与衔铁贴合的稳定性、可靠性；另外，在衔铁与阀座脱离的过程中，通过中部过气孔达到环形橡胶垫下侧的气体能够起到辅助作用，有助于衔铁与阀座快速分离，避免粘滞、缩短延迟。

进一步地，所述套筒内设置有调整销，所述弹簧设置在调整销与衔铁之间，通过改变调整销与套筒的相对位置，能够改变弹簧对衔铁施加的预紧力，进而调整衔铁动作时的出口流量。衔铁背离阀座的端面上设置有安装槽，弹簧的一端设置在安装槽内、另一端插入套筒内且与调整销的端部顶接。

进一步地，所述通气孔与环形橡胶垫的外缘部相对，则在衔铁与阀座分离后的通气过程中，从衔铁外周及外围过气孔来的气流直接经过环形橡胶垫进入通气孔，从衔铁中部的中部过气孔流来的气流虽然会流经环形橡胶垫的内壁，但是环形橡胶垫与阀座之间的气流会对环形橡胶垫起到托举作用。

进一步地，所述调整销与套筒紧配合或螺纹配合，通过旋拧或轴向抽拉调整销即可便捷地改变调整销与套筒的相对位置，进而改变弹簧的预紧力。

更进一步地，所述环形凸起按直径从小到大依次设置有第一环形凸起、第二环形凸起和第三环形凸起，所述通气孔设置在第一环形凸起、第二环形凸起之间，第三环形凸起与衔铁的外缘部相对，第三环形凸起的高度小于第一环形凸起和第二环形凸起的高度。第三环形凸起既可以避免在弹簧的压力下第一环形凸起、第二环形凸起对环形橡胶垫造成深度压痕，又可以保证开度行程不受环形橡胶垫影响，不会导致行程变化从而影响到流量精度和响应速度。所述外围过气孔对应设置在第二环形凸起和第三环形凸起之间，保证衔铁脱离阀座之前，阀体进口处的气体就可以达到阀座的端面处，进一步提高了响应速度和可靠性。

进一步地，所述第三环形凸起的顶部与外侧的阀座端面的间距小于第三环形凸起的顶部与内侧的阀座端面的间距。这样的结构设计，既能使得阀座除了通气孔处外，整个端面都能直接与将要流通的气体接触，又能够避免阀座与衔铁间隙过小而发生黏连。

进一步地，所述外围过气孔的设置位置、中部过气孔及安装槽均以衔铁的中心为圆心设置，保证了衔铁动作的稳定性，从而保证了对流量精度的控制。

进一步地，所述套筒和/或衔铁和/或阀座和/或环形橡胶垫的横截面为圆形，套筒、衔铁、阀座、环形橡胶垫及弹簧均同轴设置。进一步保证了衔铁动作的稳定性，从而保证了对流量精度的控制。

进一步地，所述衔铁的横截面积大于套筒的横截面积，则可以通过控制衔铁与套筒端面之间的距离来控制开度行程，同时还能够与调整销对弹簧预紧力的调整相互独立。

更进一步地，衔铁端面和套筒端面均为平面，则在衔铁移动至最大开度后，衔铁与套筒的端面可以贴合，防止两者之间出现乱流而影响流量控制的稳定性和精确性。

更进一步地，所述环形橡胶垫为低压变丁腈橡胶。确保长时间开关后密封面的压痕深度微乎其微，不会导致行程变化从而影响到流量精度和响应速度，确保密封件与金属件的粘接牢固不会脱落导致阀门泄漏，通过多项试验验证满足天然气介质及高寿命性能要求。

更进一步地，所述环形凸起顶部与内外侧壁的过渡处设置有倒角过渡面，进一步增强衔铁与阀座的贴合精度，同时也提高了衔铁开启的响应速度。

本发明所公开的衔铁组件用于小流量微型电磁阀后，计量准确性高，主要通过控制流量精度实现，即阀门的开度及响应速度，同时采用多小孔结构均匀通气，小孔加工精度高、一致性好也是流量精准控制的基础前提，为保证开度的一致性采取了分体结构，实现开度行程可调及弹簧预紧力可调；同时，衔铁上的环形橡胶垫采用燃油机专用的低压变丁腈橡胶，避免了粘接剂引起的橡胶改性问题，提高了电磁阀的耐久性能，避免了因摩擦带来的阀芯磨损，引起的流量不稳定、泄露等问题，确保长时间开关动作后密封面的压痕深度甚微可忽略不计，不会改变行程，即不会影响流量控制精度和响应速度。确保及时、准确的响应CPU的指令需求，避免了因精度控制不准确或反应延迟而导致未达到最佳燃气空燃比问题，因此，环保意义重大。本发明能根据需求调整不同的出口流量，电磁铁无需持续处于高电流供电状态，即能实现电磁阀保持在打开或关闭状态，且能达到实现对燃气喷射量的精准计量控制，及时响应CPU的指令需求，从而达到最佳空燃比，满足排放要求，设计寿命达由1.5亿次提高到6亿次。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明与壳体装配后的剖视图；

图2为图1中A处的放大图；

图3为图1中衔铁的放大图；

图4为衔铁的仰视图；

图5为图1中阀座的放大图；

图6为阀座的立体图；

图7为阀座的俯视图；

图中序号：

1-套筒，101-第一进气小孔，103-第三进气孔；

2-挡铁；3-调整销；4-外壳体；5-线圈组件；6-调整垫；7-隔磁环；

8-衔铁，81-环形橡胶垫，82-过气孔，821-外围过气孔，822-中部过气孔，83-安装槽；

9-阀座，91-环形凸起，911-第一环形凸起，912-第二环形凸起，913-第三环形凸起，92-通气孔；

10-出气接头；11-第一密封圈，12-第二密封圈，13-第三密封圈，14-第四密封圈，15-第五密封圈；

16-弹簧；17-台阶面；18-端部壳体；19-阶梯台；20-密封端盖。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种用于小流量微型电磁阀的衔铁组件，与其他组件装配后如图1所示，包括设置在阀体内的套筒1，套筒1外部设置有线圈组件5，所述阀体内设置有可磁化的套筒1，套筒1与阀体之间设置有线圈组件5，套筒1上依次设置线圈组件5和挡铁2，挡铁2通过套筒1外部的阶梯台19轴向固定。套筒1的一端设置有衔铁8，衔铁8在线圈组件5的磁化作用下能够做相应地轴向运动。衔铁8的下端设置有阀座9，衔铁8的顶部设置有将衔铁8压在阀座9上的弹簧16，当线圈组件未通电时，在弹簧16的弹力作用下，衔铁8与阀座9压接配合。

所述阀座9与衔铁8之间通过至少两个间隔设置的环形凸起91及环形橡胶垫81密封配合，环形橡胶垫81压接在各个环形凸起91的顶部之间，衔铁8的外周空间为通气空间和/或衔铁8上设置有过气孔82，过气孔82位于环形橡胶垫81的外侧或/和环形橡胶垫81的内环部，阀座9上设置有位于相邻环形凸起91之间的通气孔92。如图5-图7所示，所述通气孔92为腰形孔，相邻的腰形孔之间为连接肋93。所述环形橡胶垫81为低压变丁腈橡胶，确保长时间开关后密封面的压痕深度微乎其微，不会导致行程变化从而影响到流量精度和响应速度，确保密封件与金属件的粘接牢固不会脱落导致阀门泄漏，通过多项试验验证满足天然气介质及高寿命性能要求。

当衔铁8与阀座9压接配合时，通气孔92无法与过气孔82连通，则无法通气。所述线圈组件5通电后产生磁场，将衔铁8和套筒1进行磁化，使相互之间产生吸力后吸合，衔铁8克服弹簧16的弹力而移动，衔铁8与阀座9分离后过气孔82便可与环形凸起91之间的通气孔92连通，则阀出口打开。

进一步地，所述套筒1内设置有调整销3，套筒1内设置有挡止调整销3端头的台阶面17。所述弹簧16设置在调整销3与衔铁8之间，通过改变调整销3与套筒的相对位置，能够改变弹簧16对衔铁8施加的预紧力，进而调整衔铁8动作时的出口流量。衔铁8背离阀座9的端面上设置有安装槽83，弹簧16的一端设置在安装槽83内、另一端插入套筒1内且与调整销3的端部顶接。所述调整销3与套筒1紧配合或螺纹配合，通过旋拧或轴向抽拉调整销3即可便捷地改变调整销3与套筒1的相对位置，进而改变弹簧16的预紧力。

具体地，如图2-图4所示，所述过气孔82包括位于环形橡胶垫81外侧的若干个外围过气孔821和/或位于环形橡胶垫81内壁所围绕的中部过气孔822，所述套筒1上设置有连通中部过气孔822与套筒1外部的第一进气小孔101。电磁阀进气口的气体可以通过外围过气孔821和中部过气孔822穿过衔铁8，进而到达阀座9的中部和边缘部，既能够保证衔铁8常闭和打开状态时的稳定性，又能够保证衔铁8打开过程的响应的及时性。同时，衔铁8上的外围过气孔821和中部过气孔822为多个小孔结构，小孔结构不仅能够均匀通气，而且小孔加工精度高、一致性好，是流量精准控制的基础前提。

如图5-图7所示，所述环形凸起91设置在阀座9的端面上，环形橡胶垫81镶嵌在衔铁8的端面上，最小的环形凸起91与环形橡胶垫81的环面中部对应。则在衔铁8常闭时，通过中部过气孔822的气体能够达到环形橡胶垫81的下侧，保证环形橡胶垫81与衔铁8贴合的稳定性、可靠性；另外，在衔铁8与阀座9脱离的过程中，通过中部过气孔822达到环形橡胶垫81下侧的气体能够起到辅助作用，有助于衔铁8与阀座9快速分离，避免粘滞、缩短延迟。所述环形凸起91顶部与内外侧壁的过渡处设置有倒角过渡面，进一步增强衔铁8与阀座9的贴合精度，同时也提高了衔铁8开启的响应速度。

所述通气孔92与环形橡胶垫81的外缘部相对，则在衔铁8与阀座9分离后的通气过程中，从衔铁8外周及外围过气孔821来的气流直接经过环形橡胶垫81进入通气孔92，从衔铁8中部的中部过气孔822流来的气流虽然会流经环形橡胶垫81的内壁，但是环形橡胶垫81与阀座9之间的气流会对环形橡胶垫81起到托举作用。

进一步地，所述环形凸起91按直径从小到大依次设置有第一环形凸起911、第二环形凸起912和第三环形凸起913，所述通气孔92设置在第一环形凸起911、第二环形凸起912之间，第三环形凸起213与衔铁8的外缘部相对，第三环形凸起913的高度小于第一环形凸起911和第二环形凸起912的高度。第三环形凸起913比第一环形凸起911和第二环形凸起912高度会偏低0.03mm，就是为了给密封面的变形留余量，如果一样高了密封面没有一点压变余量913凸起会有限位作用，既可以避免在弹簧16的压力下第一环形凸起911、第二环形凸起912对环形橡胶垫81造成深度压痕，又可以保证开度行程不受环形橡胶垫81影响，不会导致行程变化从而影响到流量精度和响应速度。所述外围过气孔821对应设置在第二环形凸起912和第三环形凸起913之间，保证衔铁8脱离阀座9之前，阀体进口处的气体就可以达到阀座9的端面处，进一步提高了响应速度和可靠性。

进一步地，所述第三环形凸起213的顶部与外侧的阀座9端面的间距小于第三环形凸起213的顶部与内侧的阀座9端面的间距。这样的结构设计，既能使得阀座9除了通气孔92处外，整个端面都能直接与将要流通的气体接触，又能够避免阀座9与衔铁8间隙过小而发生黏连。

进一步地，所述外围过气孔821的设置位置、中部过气孔822及安装槽83均以衔铁8的中心为圆心设置，保证了衔铁8动作的稳定性，从而保证了对流量精度的控制。

Claims (13)

1.一种用于小流量微型电磁阀的衔铁组件，其特征在于：包括设置在阀体内的可磁化的套筒（1），套筒（1）外部设置有线圈组件（5），套筒（1）的一端设置有衔铁（8），衔铁（8）的下端设置有阀座（9），衔铁（8）的顶部设置有将衔铁（8）压在阀座（9）上的弹簧（16），阀座（9）与衔铁（8）之间通过至少两个间隔设置的环形凸起（91）及环形橡胶垫（81）密封配合，环形橡胶垫（81）压接在各个环形凸起（91）的顶部之间，衔铁（8）的外周空间为通气空间和/或衔铁（8）上设置有过气孔（82），过气孔（82）位于环形橡胶垫（81）的外侧或/和环形橡胶垫（81）的内环部，阀座（9）上设置有位于相邻环形凸起（91）之间的通气孔（92）；

所述过气孔（82）包括位于环形橡胶垫（81）外侧的若干个外围过气孔（821）和/或位于环形橡胶垫（81）内壁所围绕的中部过气孔（822），所述套筒（1）上设置有连通中部过气孔（822）与套筒（1）外部的第一进气小孔（101）；

所述环形凸起（91）按直径从小到大依次设置有第一环形凸起（911）、第二环形凸起（912）和第三环形凸起（913），所述通气孔（92）设置在第一环形凸起（911）、第二环形凸起（912）之间，第三环形凸起（913）与衔铁（8）的外缘部相对，所述外围过气孔（821）对应设置在第二环形凸起（912）和第三环形凸起（913）之间，第三环形凸起（913）的高度小于第一环形凸起（911）和第二环形凸起（912）的高度。

2.根据权利要求1所述的用于小流量微型电磁阀的衔铁组件，其特征在于：所述环形凸起（91）设置在阀座（9）的端面上，所述环形橡胶垫（81）镶嵌在衔铁（8）的端面上，最小的环形凸起（91）与环形橡胶垫（81）的环面中部对应。

3.根据权利要求1或2所述的用于小流量微型电磁阀的衔铁组件，其特征在于：所述套筒（1）内设置有调整销（3），所述弹簧（16）设置在调整销（3）与衔铁（8）之间，衔铁（8）背离阀座（9）的端面上设置有安装槽（83），弹簧（16）的一端设置在安装槽（83）内、另一端插入套筒（1）内且与调整销（3）的端部顶接。

4.根据权利要求3所述的用于小流量微型电磁阀的衔铁组件，其特征在于：所述通气孔（92）与环形橡胶垫（81）的外缘部相对。

5.根据权利要求4所述的用于小流量微型电磁阀的衔铁组件，其特征在于：所述调整销（3）与套筒（1）紧配合。

6.根据权利要求4所述的用于小流量微型电磁阀的衔铁组件，其特征在于：所述调整销（3）与套筒（1）螺纹配合。

7.根据权利要求1-2、4-6任一项所述的用于小流量微型电磁阀的衔铁组件，其特征在于：所述第三环形凸起（913）的顶部与外侧的阀座（9）端面的间距小于第三环形凸起（913）的顶部与内侧的阀座（9）端面的间距。

8.根据权利要求7所述的用于小流量微型电磁阀的衔铁组件，其特征在于：所述外围过气孔（821）的设置位置、中部过气孔（822）及安装槽（83）均以衔铁（8）的中心为圆心设置。

9.根据权利要求8所述的用于小流量微型电磁阀的衔铁组件，其特征在于：所述套筒（1）和/或衔铁（8）和/或阀座（9）和/或环形橡胶垫（81）的横截面为圆形，套筒（1）、衔铁（8）、阀座（9）、环形橡胶垫（81）及弹簧（16）均同轴设置。

10.根据权利要求1-2、4-6、8-9任一项所述的用于小流量微型电磁阀的衔铁组件，其特征在于：所述衔铁（8）的横截面积大于套筒（1）的横截面积。

11.根据权利要求10所述的用于小流量微型电磁阀的衔铁组件，其特征在于：所述衔铁（8）的端面和套筒（1）的端面均为平面。

12.根据权利要求1-2、4-6、8-9、11任一项所述的用于小流量微型电磁阀的衔铁组件，其特征在于：所述环形橡胶垫（81）为低压变丁腈橡胶。

13.根据权利要求12所述的用于小流量微型电磁阀的衔铁组件，其特征在于：所述环形凸起（91）顶部与内外侧壁的过渡处设置有倒角过渡面。

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