CN113324044A - 一种新型电磁阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型电磁阀，包括阀体，所述的阀体为圆柱形，所述的阀体包括依次排列的第一阀体、第二阀体、第三阀体，所述的第一阀体一端设有进气孔，所述的第一阀体另一端设有与进气孔连通的容气腔，所述的第三阀体一端设有环形电磁铁，所述的第三阀体另一端设有通过环形电磁铁中部与外部连通的磁体运动腔，所述的第二阀体位于第一阀体与第三阀体之间，所述的第二阀体设有连接容气腔与磁体运动腔的气孔，所述的第二阀体与第三阀体靠近的端面中部设有向内凹陷的磁铁安装槽，所述的磁体运动腔内设有圆环形磁铁。本发明能提高电磁阀的使用寿命，减少能耗并最大限度地缩小电磁阀的体积，在空间尺寸限制较大的小型流体控制系统中有非常大的应用前景。

Description

一种新型电磁阀
技术领域
本发明涉及电磁阀技术领域，具体为一种新型电磁阀。
背景技术
电磁阀因其结构、工作原理简单而被广泛应用于各种流体控制系统中。传统电磁阀的结构如图1所示，主要包括阀体、恢复弹簧、电磁线圈、顶杆、阀口以及衔铁组成；未通电时，电磁阀的顶杆在弹簧力的作用下顶向锥形阀口，使阀口关闭，电磁阀保持常开状态；通电时，线圈产生的磁力吸引衔铁克服弹簧力向上运动，使阀口打开。持续通电使电磁阀保持开启状态，直到断电时电磁吸力消失，顶杆在弹簧力的作用下再次压紧阀口，使阀关闭。
现有的电磁阀采用机械弹簧作为恢复机构，若要使阀保持开启状态，必须给线圈持续通电，使顶杆能够始终压紧弹簧，从而让阀口通畅。然而，机械弹簧带来了两个主要缺陷。其一，随着电磁阀开启次数的增加，机械弹簧不可避免地会发生失效，主要表现为弹簧刚度的变化，弹簧刚度随其伸缩次数的增加而逐渐降低，这将导致顶杆压紧阀口的力减小，使阀口密封不牢靠。其二，能量消耗大。持续通电才能使阀保持开启状态，在很多场合，阀的开启时间较长，能耗的缺点更为显著，而且长时间通电会导致铜损严重，使阀产生严重的发热现象。此外，弹簧与顶杆的结构很不利于电磁阀的小型化，在空间尺寸要求较高的场合，传统电磁阀明显不适用。
发明内容
本发明针对传统电磁阀可靠性低、能耗大和难以小型化的问题，提供一种将圆柱磁铁、环形磁铁与电磁铁结合，用磁弹簧取缔了机械弹簧与顶杆的组合，不仅提高了电磁阀的可靠性，同时也降低了电磁阀的能耗与尺寸的新型电磁阀。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种新型电磁阀，包括阀体，所述的阀体为圆柱形，所述的阀体包括依次排列的第一阀体、第二阀体、第三阀体，所述的第一阀体一端设有进气孔，所述的第一阀体另一端设有与进气孔连通的容气腔，所述的第三阀体一端设有环形电磁铁、出气孔，所述的第三阀体另一端设有通过环形电磁铁中部与外部连通的磁体运动腔，所述的第二阀体位于第一阀体与第三阀体之间，所述的第二阀体设有连接容气腔与磁体运动腔的气孔，所述的第二阀体与第三阀体靠近的端面中部设有向内凹陷的磁铁安装槽，所述的磁体运动腔内设有圆环形磁铁，所述的圆环形磁铁可在磁体运动腔内直线滑动，所述的磁铁安装槽内固定有吸引磁铁，所述的吸引磁体与圆环形磁铁的环状体设有重叠面积，所述的圆环形磁铁与第二阀体端面贴紧为第一工作位置，所述的圆环形磁铁与环形电磁铁端面贴紧为第二工作位置，所述的圆环形磁铁位于第一工作位置时所述的气孔被圆环形磁铁封闭。
本方案电磁阀的圆环形磁铁位于第一工作位置时，电磁阀处于关闭状态，圆环形磁铁位于第二工作位置时，电磁阀处于开通状态；圆环形磁铁受吸引磁铁吸附时保持第一工作位置，当环形电磁铁正向通电时产生远超吸引磁铁的磁力，可将圆环形磁铁吸附到第二工作位置，此时流体(气体)可从进气孔经过容气腔、气孔、圆环形磁铁中心孔、出气孔或环形电磁铁中心孔(出气孔和环形电磁铁中心孔可以是一体的，也可以是出气孔位于环形电磁铁中心孔内)排出；关闭电流，圆环形磁铁被吸引磁铁吸附回到第一工作位置，圆环形磁铁将气孔堵住，电磁阀关闭。
优选的，所述的气孔包括至少两条弧形通孔，所述的气孔在圆环形磁铁与第二阀体的环形接触面内均匀分布。
优选的，所述的阀体为非磁性材料，所述的阀体为一体制作件。
优选的，所述的磁铁安装槽、吸引磁铁均为圆柱形，所述的吸引磁铁与环形电磁铁同轴心，所述的吸引磁铁与圆环形磁铁的环状体部分重叠。
优选的，所述的环形电磁铁包括环形线圈体、圆筒形铁芯，所述的环形线圈体外侧面与第三阀体的内壁紧贴密闭，所述的环形线圈体内侧面与圆筒形铁芯外壁紧贴密闭。本方案为节约通电时间，即电磁阀在完成开启动作后即使断电也可以保持开启状态，设置了铁芯，断电时圆环形磁铁被铁芯吸附，保持第二工作位置不变，电磁阀持续开启；需要关闭电磁阀，则给环形电磁铁施加反向电流，环形电磁铁对圆环形磁铁产生斥力，使得圆环形磁铁回复到第一工作位置，堵住气孔，电磁阀被关闭。
优选的，所述的阀体两端分别设有向外延伸的进气管、出气管，所述的进气管与进气孔连通，所述的出气管与出气孔连通。
本发明采用磁弹簧取代了原有的机械弹簧恰好解决了传统电磁阀可靠性低、能耗大和难以小型化的缺陷，本发明采用了一个固定的圆柱磁铁、一个移动环形磁铁和一个固定的电磁铁，移动环形磁铁在固定圆柱磁铁的吸引下封住气孔，阀保持常闭状态；阀通电时，在电磁铁的吸引下，移动环形磁铁远离气孔而贴向电磁铁的圆筒铁芯，阀开启，一种方案是保持给电磁铁通电可保持阀开启，另一种方案是给电磁铁加铁芯，由于磁场的势阱作用，当环形磁铁贴上圆筒铁芯的时候即使断电，环形磁铁也将停留在圆筒铁芯上使阀仍然开启；而阀需要关闭时，只需给电磁铁施加一个反向电流，此时环形磁铁被排斥而回到初始位置，回到初始位置之后，环形磁铁在圆柱磁铁的吸引下即使电磁铁断电也能停在初始位置，使阀再次关闭。本发明针对传统电磁阀可靠性低、能耗大和难以小型化的问题，将圆柱磁铁、环形磁铁与电磁铁结合，用磁弹簧取缔了机械弹簧与顶杆的组合，不仅提高了电磁阀的可靠性，同时也降低了电磁阀的能耗与尺寸。在微小电子系统中，本发明具有极大的应用潜力。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明不需要长时间的供电就能实现阀的长期开启和关闭。
2、磁弹簧相较于机械弹簧有着变刚度的特性，即环形磁铁越靠近圆柱磁铁，它们之间的等效刚度越大，且当两者距离为0时其刚度远远大于机械弹簧，因此不容易发生失效。
3、环形磁铁取代了顶杆大大减小了电磁阀的尺寸，有利于电磁阀的小型化，在微小电子系统中，本发明具有极大的应用潜力。
附图说明
图1为现有产品的一种结构示意图。
图2为本发明的一种结构示意图。
图3为本发明的阀体剖面结构示意图。
图4为本发明电磁阀开启状态示意图。
图5为本发明电磁阀关闭状态示意图。
图中：1、阀体 2、第一阀体 3、第二阀体 4、第三阀体
5、进气孔 6、容气腔 7、环形电磁铁 8、磁体运动腔
9、气孔 10、磁铁安装槽 11、圆环形磁铁
12、吸引磁铁 13、环形线圈体 14、圆筒形铁芯
15、进气管 16、出气管 17、出气孔。
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做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。
请参阅图2-图5，本发明提供一种技术方案：
一种新型电磁阀，包括阀体1，阀体1为圆柱形，阀体1包括依次排列的第一阀体2、第二阀体3、第三阀体4，第一阀体2一端设有进气孔5，第一阀体2另一端设有与进气孔5连通的容气腔6，第三阀体4一端设有环形电磁铁7、出气孔17，第三阀体4另一端设有通过环形电磁铁7中部与外部连通的磁体运动腔8，第二阀体3位于第一阀体2与第三阀体4之间，第二阀体3设有连接容气腔6与磁体运动腔8的气孔9，第二阀体3与第三阀体4靠近的端面中部设有向内凹陷的磁铁安装槽10，磁体运动腔8内设有圆环形磁铁11，圆环形磁铁11可在磁体运动腔8内直线滑动，磁铁安装槽10内固定有吸引磁铁12，吸引磁体12与圆环形磁铁11的环状体表面设有重叠面积，圆环形磁铁11与第二阀体3端面贴紧为第一工作位置，圆环形磁铁11与环形电磁铁7端面贴紧为第二工作位置，圆环形磁铁11位于第一工作位置时气孔9被圆环形磁铁11封闭；
气孔9包括至少两条弧形通孔，气孔9在圆环形磁铁11与第二阀体3的环形接触面内均匀分布；
阀体1为非磁性材料，阀体1为一体制作件；
磁铁安装槽10、吸引磁铁12均为圆柱形，吸引磁铁12与环形电磁铁7同轴心，吸引磁铁12与圆环形磁铁11的环状体部分重叠；
环形电磁铁7包括环形线圈体13、圆筒形铁芯14，环形线圈体13外侧面与第三阀体4的内壁紧贴密闭，环形线圈体13内侧面与圆筒形铁芯14外壁紧贴密闭；
阀体1两端分别设有向外延伸的进气管15、出气管16，进气管15与进气孔5连通，出气管16与出气孔17连通。
具体使用过程是：圆环形磁铁11位于第一工作位置时，电磁阀处于关闭状态，圆环形磁铁11位于第二工作位置时，电磁阀处于开通状态；圆环形磁铁11受吸引磁铁12吸附时保持第一工作位置，当环形电磁铁7正向通电时产生远超吸引磁铁12的磁力，可将圆环形磁铁11吸附到第二工作位置，此时流体(气体)可从进气孔5经过容气腔6、气孔9、圆环形磁铁11中心孔、环形电磁铁7中心孔或出气孔17排出；
为节约通电时间，即电磁阀在完成开启动作后即使断电也可以保持开启状态，设置了圆筒形铁芯14，断电时圆环形磁铁11被圆筒形铁芯14吸附，由于圆环形磁铁11与圆筒形铁芯14距离很近，因此二者之间的吸附磁力远远超过吸引磁铁12对圆环形磁铁11的吸附磁力，因此圆环形磁铁11可以保持第二工作位置不变，电磁阀持续开启；
当环形电磁铁7反向通电时产生排斥圆环形磁铁11的磁力，圆环形磁铁11被排斥产生移动，直至被吸引磁铁12吸附回到第一工作位置，环形电磁铁7延时断电后，圆环形磁铁11与吸引磁铁12贴紧，因此二者之间吸附磁力远远超过圆筒形铁芯14对圆环形磁铁11的吸附磁力，圆环形磁铁11将气孔9堵住，流体(气体)无法通过电磁阀，电磁阀处于关闭状态。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种新型电磁阀，包括阀体，其特征在于，所述的阀体为圆柱形，所述的阀体包括依次排列的第一阀体、第二阀体、第三阀体，所述的第一阀体一端设有进气孔，所述的第一阀体另一端设有与进气孔连通的容气腔，所述的第三阀体一端设有环形电磁铁、出气孔，所述的第三阀体另一端设有通过环形电磁铁中部与外部连通的磁体运动腔，所述的第二阀体位于第一阀体与第三阀体之间，所述的第二阀体设有连接容气腔与磁体运动腔的气孔，所述的第二阀体与第三阀体靠近的端面中部设有向内凹陷的磁铁安装槽，所述的磁体运动腔内设有圆环形磁铁，所述的圆环形磁铁可在磁体运动腔内直线滑动，所述的磁铁安装槽内固定有吸引磁铁，所述的吸引磁体与圆环形磁铁的环状体设有重叠面积，所述的圆环形磁铁与第二阀体端面贴紧为第一工作位置，所述的圆环形磁铁与环形电磁铁端面贴紧为第二工作位置，所述的圆环形磁铁位于第一工作位置时所述的气孔被圆环形磁铁封闭。
2.根据权利要求1所述的一种新型电磁阀，其特征在于，所述的气孔包括至少两条弧形通孔，所述的气孔在圆环形磁铁与第二阀体的环形接触面内均匀分布。
3.根据权利要求1所述的一种新型电磁阀，其特征在于，所述的阀体为非磁性材料，所述的阀体为一体制作件。
4.根据权利要求1所述的一种新型电磁阀，其特征在于，所述的磁铁安装槽、吸引磁铁均为圆柱形，所述的吸引磁铁与环形电磁铁同轴心，所述的吸引磁铁与圆环形磁铁的环状体部分重叠。
5.根据权利要求1所述的一种新型电磁阀，其特征在于，所述的环形电磁铁包括环形线圈体、圆筒形铁芯，所述的环形线圈体外侧面与第三阀体的内壁紧贴密闭，所述的环形线圈体内侧面与圆筒形铁芯外壁紧贴密闭。
6.根据权利要求1所述的一种新型电磁阀，其特征在于，所述的阀体两端分别设有向外延伸的进气管、出气管，所述的进气管与进气孔连通，所述的出气管与出气孔连通。
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