CN113803514B - 一种废气放气控制比例先导头及比例电磁阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废气放气控制比例先导头及比例电磁阀，比例先导头包括套静铁芯，静铁芯内部经弹簧连接有动铁芯，动铁芯在径向与静铁芯之间设有固定于静铁芯内壁上的隔磁耐磨垫，隔磁耐磨垫的外侧设有将静铁芯上下分隔开的隔磁环；隔磁环的外环面为第一圆柱面，隔磁环的内环面包括与第一圆柱面同轴的第二圆柱面，第二圆柱面上端拼接有第一圆台面；隔磁耐磨垫的外侧面为第三圆柱面，隔磁耐磨垫的内侧面包括与第三圆柱面同轴的第四圆柱面，第四圆柱面上端拼接有第二圆台面；第一圆台面由上至下内径逐渐缩小，第二圆台面由上至下内径逐渐扩大。本发明具有在控制过程中通电电流与输出气压之间的线性关联度高，稳定性好的优点。

Description

一种废气放气控制比例先导头及比例电磁阀

技术领域

本发明涉及比例电磁阀技术领域，特别是一种废气放气控制比例先导头及比例电磁阀。

背景技术

比例先导头是比例电磁阀中最为重要的部件，主要由静铁芯、动铁芯、弹簧等部件构成，当比例电磁阀的线圈通电后，比例先导头的动铁芯就会向静铁芯端移动，通过调节通电电流的大小，动铁芯实现位移量的调节，从而实现比例电磁阀开度的调节，实现比例控制的目的。目前的比例先导头普遍是套筒状的静铁芯内部套着动铁芯，当动铁芯朝静铁芯方向运动时，由于两者之间存在一定的间隙，运动过程中很难避免碰撞与摩擦，动铁芯与静铁芯之间的碰撞和摩擦会导致比例阀控制精度的下降，现有的比例先导头结构很难满足一些具有高精密度要求的电控场合。比例电磁阀在合格性检测时，需要测试电流与输出气压的数据关系，两组数据之间的线性关联度越高说明气压输出越平稳，产品品控也就越好，但由于动铁芯与静铁芯之间碰撞与摩擦的存在，加上静铁芯对动铁芯的电磁力为非线性力，动铁芯受力情况更加复杂化，长期使用后动铁芯和静铁芯还会产生磨损，使动铁芯运动的直线性也无法保障，比例电磁阀控制的线性度就更加难以保障。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种废气放气控制比例先导头及比例电磁阀。本发明能将动铁芯与静铁芯之间作用的影响降低，在控制过程中通电电流与输出气压之间的线性关联度高，稳定性好。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种废气放气控制比例先导头，包括套筒状的静铁芯，所述静铁芯内部经弹簧连接有可沿静铁芯轴向位移的动铁芯，所述动铁芯在径向与静铁芯之间设有固定于静铁芯内壁上的隔磁耐磨垫，所述隔磁耐磨垫的外侧设有将所述静铁芯上下分隔开的隔磁环；所述隔磁环呈环状，隔磁环的外环面为第一圆柱面，隔磁环的内环面包括与第一圆柱面同轴的第二圆柱面，第二圆柱面上端拼接有第一圆台面；所述隔磁耐磨垫呈套筒状，隔磁耐磨垫的外侧面为第三圆柱面，隔磁耐磨垫的内侧面包括与第三圆柱面同轴的第四圆柱面，第四圆柱面上端拼接有第二圆台面；所述第一圆台面由上至下内径逐渐缩小，所述第二圆台面由上至下内径逐渐扩大，第二圆柱面与第三圆柱面相互贴合，第一圆台面与第二圆台面在动铁芯的径向方向上部分重叠。

与现有技术相比，本发明比例先导头的有益效果体现在：本发明套筒状的静铁芯通过隔磁环上下分隔开，降低通电时下半部分静铁芯对动铁芯运动的影响，本发明在静铁芯内壁上设置了隔磁耐磨垫，可以有效降低动铁芯与静铁芯之间的碰撞与摩擦，使动铁芯运动时的直线性更好，同时可以起辅助隔磁作用，进一步降低通电时下半部分静铁芯对动铁芯运动的影响；更进一步的是，本发明对隔磁环以及隔磁耐磨垫的形状都做了特殊设计，两者的内衬面都包括了上下拼接的圆台面和圆柱面，两者的圆台面分别为缩口和扩口结构且在动铁芯的径向方向上部分重叠，形成一个互补的结构，充分利用了静铁芯与动铁芯之间空间，同时起到较好的隔磁作用，使得本发明能将动铁芯与下半部静铁芯以及静铁芯内壁之间作用的影响降低，提高控制过程中通电电流与输出气压之间的线性关联度，使得出气控制比例线性更加稳定。

前述的一种废气放气控制比例先导头及比例电磁阀中，所述第一圆台面的母线与中轴线之间成5.0°-45.0°的夹角，第二圆台面的母线与中轴线之间成1.0°-5.0°的夹角。

前述的一种废气放气控制比例先导头及比例电磁阀中，所述第一圆台面的母线与中轴线之间的夹角大小为12.5°，第二圆台面的母线与中轴线之间的夹角大小为3.0°。

前述的一种废气放气控制比例先导头及比例电磁阀中，所述隔磁环的顶端高于隔磁耐磨垫的顶端，所述隔磁耐磨垫的底端低于隔磁环的底端。

前述的一种废气放气控制比例先导头及比例电磁阀中，所述隔磁耐磨垫的材料为特氟龙高温布。

前述的一种废气放气控制比例先导头及比例电磁阀中，所述静铁芯包括上铁芯和下铁芯，上铁芯和下铁芯之间经隔磁环相连接，隔磁环的第二圆柱面上端拼接有第一圆台面，下端拼接有第三圆台面，第一圆台面与上铁芯相焊接，第三圆台面与下铁芯相焊接。

前述的一种废气放气控制比例先导头及比例电磁阀中，所述静铁芯内部沿轴向设有调节杆，所述调节杆顶端经胶水与静铁芯固定连接，所述调节杆的底端经弹簧与动铁芯相连接。

前述的一种废气放气控制比例先导头及比例电磁阀中，所述动铁芯的顶端设有盲孔，所述盲孔的上端为扩口结构，所述弹簧与调节杆的底端均伸入到盲孔内。

前述的一种废气放气控制比例先导头及比例电磁阀中，所述动铁芯在径向与隔磁耐磨垫之间的最大距离小于等于0.1mm。

本发明的第二方面，提供一种废气放气控制比例电磁阀，包括上述的比例先导头。

本发明比例电磁阀的有益效果体现在：应用上述比例先导头结构的比例电磁阀，其通电电流与输出气压之间的数据关系线性度更好，比例控制线性稳定，输出气压波动小，适用于高精度的气动控制场合。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1在A处的局部放大图；

图3是实施例1条件下通电电流与输出气压之间的数据关系图；

图4是实施例2条件下通电电流与输出气压之间的数据关系图；

图5是实施例3条件下通电电流与输出气压之间的数据关系图；

图6是实施例4条件下通电电流与输出气压之间的数据关系图；

图7是实施例5条件下通电电流与输出气压之间的数据关系图；

图8是实施例6条件下通电电流与输出气压之间的数据关系图；

图9是实施例7条件下通电电流与输出气压之间的数据关系图；

图10是实施例8条件下通电电流与输出气压之间的数据关系图。

附图标记：1-静铁芯，2-弹簧，3-动铁芯，4-隔磁耐磨垫，5-隔磁环，6-调节杆，7-胶水，8-盲孔，11-上铁芯，12-下铁芯，41-第三圆柱面，42-第四圆柱面，43-第二圆台面，51-第一圆柱面，52-第二圆柱面，53-第一圆台面，54-第三圆台面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例1：一种废气放气控制比例先导头，结构如图1和图2所示，包括套筒状的静铁芯1，静铁芯1内部经弹簧2连接有可沿静铁芯1轴向位移的动铁芯3，动铁芯3在径向与静铁芯1之间设有固定于静铁芯1内壁上的隔磁耐磨垫4，隔磁耐磨垫4的外侧设有将静铁芯1上下分隔开的隔磁环5；隔磁环5呈环状，隔磁环5的外环面为第一圆柱面51，隔磁环5的内环面包括与第一圆柱面51同轴的第二圆柱面52，第二圆柱面52上端拼接有第一圆台面53；隔磁耐磨垫4呈套筒状，隔磁耐磨垫4的外侧面为第三圆柱面41，隔磁耐磨垫4的内侧面包括与第三圆柱面41同轴的第四圆柱面42，第四圆柱面42上端拼接有第二圆台面43；第一圆台面53由上至下内径逐渐缩小，第二圆台面43由上至下内径逐渐扩大，第二圆柱面52与第三圆柱面41相互贴合，第一圆台面53与第二圆台面43在动铁芯3的径向方向上部分重叠。

隔磁环5为一个梯形沿静铁芯1的中心轴旋转360°后形成的回转体结构，梯形的上底和下底在回转后分别构成静铁芯1内壁和外壁的一部分。

作为优选，动铁芯3在径向与隔磁耐磨垫4之间的最大距离小于等于0.1mm。

作为优选，第一圆台面53的母线与中轴线之间的夹角大小为12.5°，该夹角的选择需要统筹隔磁环5的隔磁能力以及静铁芯1的制造难度，综合实验后得出12.5°为最佳选择；第二圆台面43的母线与中轴线之间的夹角大小为3.0°，由于第二圆台面43是向上缩口的结构，而动铁芯3在径向与隔磁耐磨垫4之间的距离有限，夹角过大则会影响动铁芯3的运动，在第一圆台面53的母线与中轴线之间的夹角选择12.5°后，第二圆台面43的母线与中轴线之间的夹角大小为3.0°是最佳选择。

作为优选，隔磁环5的顶端高于隔磁耐磨垫4的顶端，隔磁耐磨垫4的底端低于隔磁环5的底端，两者上下错位分布，有助于提升隔磁效果。

作为优选，隔磁耐磨垫4的材料为特氟龙高温布，兼顾隔磁、耐磨等属性。

作为优选，静铁芯1包括上铁芯11和下铁芯12，上铁芯11和下铁芯12之间经隔磁环5相连接，隔磁环5的第二圆柱面52上端拼接有第一圆台面53，下端拼接有第三圆台面54，第一圆台面53与上铁芯11相焊接，第三圆台面54与下铁芯12相焊接，焊接后的静铁芯1相当于一体式结构，整体性好，这里需要保证隔磁环5在焊接后隔磁环5所在的静铁芯1内壁处和外壁处都为圆柱面。

作为优选，静铁芯1内部沿轴向设有调节杆6，调节杆6顶端经胶水7与静铁芯1固定连接，调节杆6的底端经弹簧2与动铁芯3相连接，调节杆6可作为动铁芯3运动的导向杆，使其运动的直线性更好。

作为优选，动铁芯3的顶端设有盲孔8，盲孔8的上端为扩口结构，弹簧2与调节杆6的底端均伸入到盲孔8内，该结构设计进一步提高了动铁芯3运动的直线性，使得输出气压波动小。

作为优选，调节杆6的直径小于动铁芯3的直径，调节杆6与静铁芯1内壁之间设有O型圈，下铁芯12底部也设有O型圈。

本发明的比例先导头应用于比例电磁阀，比例电磁阀还包括线圈、线圈套筒、线圈导磁架、阀芯、封堵件、气门等常规部件，在使用时起关键作用的结构为比例先导头。

实施例2：整体上与实施例1的结构相同，不同之处是第二圆台面43的母线与中轴线之间的夹角大小为0°，也即隔磁耐磨垫4内外侧面均为圆柱面。

实施例3：整体上与实施例1的结构相同，不同之处是第一圆台面53的母线与中轴线之间的夹角大小为15°，第二圆台面43的母线与中轴线之间的夹角大小为0°，也即隔磁耐磨垫4内外侧面均为圆柱面。

实施例4：整体上与实施例1的结构相同，不同之处是第一圆台面53的母线与中轴线之间的夹角大小为20°，第二圆台面43的母线与中轴线之间的夹角大小为0°，也即隔磁耐磨垫4内外侧面均为圆柱面。

实施例5：整体上与实施例1的结构相同，不同之处是第一圆台面53的母线与中轴线之间的夹角大小为30°，第二圆台面43的母线与中轴线之间的夹角大小为0°，也即隔磁耐磨垫4内外侧面均为圆柱面。

实施例6：整体上与实施例1的结构相同，不同之处是第一圆台面53的母线与中轴线之间的夹角大小为45°，第二圆台面43的母线与中轴线之间的夹角大小为0°，也即隔磁耐磨垫4内外侧面均为圆柱面。

实施例7：整体上与实施例1的结构相同，不同之处是无隔磁耐磨垫4结构。

实施例8：整体上与实施例1的结构相同，不同之处是第二圆台面43的母线与中轴线之间的夹角大小为1°。

对实施例1-实施例8的比例先导头均应用于其余部件结构相同的比例电磁阀，对该比例电磁阀测试通电电流与输出气压之间的数据关系，均在输入气压为2.5bar、频率300Hz、DC12V、矩形波的条件下进行。

测试结果如下：

实施例1：

实施例2：

实施例3：

实施例4：

实施例5：

实施例6：

实施例7：

实施例8：

实施例1-实施例8测试通电电流与输出气压之间的数据关系图分别如图3-图10所示，其中实施例1、2、8通电电流每增加20mA做一次数据记录，其余实施例通电电流每增加50mA做一次数据记录。

实施例2与实施例7相比，比例先导头结构中多了隔磁耐磨垫4结构，可见结构上加上隔磁耐磨垫4的比例先导头通电电流与输出气压之间的关系更接近线性，可见增加隔磁耐磨垫4后的作用明显。

实施例2-实施例6相比，比例先导头结构中第一圆台面53的母线与中轴线之间的夹角大小逐渐变大，可见当第一圆台面53的母线与中轴线之间的夹角大小为12.5°时，比例先导头通电电流与输出气压之间的关系更接近线性。

实施例1、2、8相比，控制第一圆台面53的母线与中轴线之间的夹角大小为12.5°，改变第二圆台面43的母线与中轴线之间的夹角大小，可见当第二圆台面43的母线与中轴线之间的夹角大小为3°时，比例先导头通电电流与输出气压之间的关系更接近线性。

对于实施例1、2、8，区别是隔磁耐磨垫4中第二圆台面43的母线与中轴线的夹角分别为3°、0°和1°，实施例2、8在前段比例线性还是比较好，但是电流到了370mA-500mA区间时线性表现明显不如实施例1。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种废气放气控制比例先导头，其特征在于：包括套筒状的静铁芯（1），所述静铁芯（1）内部经弹簧（2）连接有可沿静铁芯（1）轴向位移的动铁芯（3），所述动铁芯（3）在径向与静铁芯（1）之间设有固定于静铁芯（1）内壁上的隔磁耐磨垫（4），所述隔磁耐磨垫（4）的外侧设有将所述静铁芯（1）上下分隔开的隔磁环（5）；所述隔磁环（5）呈环状，隔磁环（5）的外环面为第一圆柱面（51），隔磁环（5）的内环面包括与第一圆柱面（51）同轴的第二圆柱面（52），第二圆柱面（52）上端拼接有第一圆台面（53）；所述隔磁耐磨垫（4）呈套筒状，隔磁耐磨垫（4）的外侧面为第三圆柱面（41），隔磁耐磨垫（4）的内侧面包括与第三圆柱面（41）同轴的第四圆柱面（42），第四圆柱面（42）上端拼接有第二圆台面（43）；所述第一圆台面（53）由上至下内径逐渐缩小，所述第二圆台面（43）由上至下内径逐渐扩大，第二圆柱面（52）与第三圆柱面（41）相互贴合，第一圆台面（53）与第二圆台面（43）在动铁芯（3）的径向方向上部分重叠；所述第一圆台面（53）的母线与中轴线之间成5.0°-45.0°的夹角，第二圆台面（43）的母线与中轴线之间成1.0°-5.0°的夹角。

2.根据权利要求1所述的一种废气放气控制比例先导头，其特征在于：所述第一圆台面（53）的母线与中轴线之间的夹角大小为12.5°，第二圆台面（43）的母线与中轴线之间的夹角大小为3.0°。

3.根据权利要求1所述的一种废气放气控制比例先导头，其特征在于：所述隔磁环（5）的顶端高于隔磁耐磨垫（4）的顶端，所述隔磁耐磨垫（4）的底端低于隔磁环（5）的底端。

4.根据权利要求1所述的一种废气放气控制比例先导头，其特征在于：所述隔磁耐磨垫（4）的材料为特氟龙高温布。

5.根据权利要求1所述的一种废气放气控制比例先导头，其特征在于：所述静铁芯（1）包括上铁芯（11）和下铁芯（12），上铁芯（11）和下铁芯（12）之间经隔磁环（5）相连接，隔磁环（5）的第二圆柱面（52）上端拼接有第一圆台面（53），下端拼接有第三圆台面（54），第一圆台面（53）与上铁芯（11）相焊接，第三圆台面（54）与下铁芯（12）相焊接。

6.根据权利要求1所述的一种废气放气控制比例先导头，其特征在于：所述静铁芯（1）内部沿轴向设有调节杆（6），所述调节杆（6）顶端经胶水（7）与静铁芯（1）固定连接，所述调节杆（6）的底端经弹簧（2）与动铁芯（3）相连接。

7.根据权利要求6所述的一种废气放气控制比例先导头，其特征在于：所述动铁芯（3）的顶端设有盲孔（8），所述盲孔（8）的上端为扩口结构，所述弹簧（2）与调节杆（6）的底端均伸入到盲孔（8）内。

8.根据权利要求1所述的一种废气放气控制比例先导头，其特征在于：所述动铁芯（3）在径向与隔磁耐磨垫（4）之间的最大距离小于等于0.1mm。

9.一种废气放气控制比例电磁阀，其特征在于：包括权利要求1至8中任一项所述的比例先导头。

Images