CN114183577B - 直通式低功耗电磁开关阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直通式低功耗电磁开关阀，其包括壳体、阀座、导线、导线骨架、接线柱、铁芯、弹簧、挡板组件和环形永磁体；壳体与阀座连接形成空心柱结构，导线、导线骨架、绝缘套筒、铁芯、弹簧、挡板轴、第一挡板、第二挡板和环形永磁体均设于空心柱结构的内部；导线骨架第一端与壳体的第一端的内侧接触，导线骨架第二端与阀座连接。本发明流体从壳体中心孔流入，经由铁芯、挡板和阀座中心孔流出，通过控制施加在导线上电流的方向来控制铁芯的轴向位移以及挡板的旋转来控制电磁阀的开启和关闭，并且可以实现自保持功能，相比于传统电磁阀，本装置流量更大，压力损失更小，功耗更低，结构简单，易于加工和装配。

Description

直通式低功耗电磁开关阀

技术领域

本发明涉及电磁阀领域，特别是涉及一种直通式低功耗电磁开关阀。

背景技术

电磁阀广泛应用于液压系统控制回路，小型化、轻量化是电磁阀技术发展的一个趋势，电磁阀小型化的发展不能以牺牲流量为前提。传统电磁阀的通流面积由阀芯和阀座的机械结构以及阀口开度决定，通流面积十分有限，且压力损失大，当减小传统电磁阀的体积后，流量势必也会减少。

如实用新型专利201920534473.8 所公开的一种隔离式杠杆电磁阀，包括：主阀体、出口端盖、上阀盖、杠杆密封组件和电磁驱动装置，主阀体上设有进口和密封腔，出口端盖上设有出口和阀口，阀口伸入密封腔内，上阀盖上设有空置腔和电磁接口，杠杆密封组件包括阀口密封件、隔离密封件、杠杆支撑板和支杆。该实用新型专利结构复杂，不便于使用安装及操作。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供了一种直通式低功耗电磁开关阀，本发明流体从壳体中心孔流入，经由铁芯、挡板和阀座中心孔流出，通过控制施加在导线上电流的方向来控制铁芯的轴向位移以及挡板的旋转来控制电磁阀的开启和关闭。同时本发明与同等体积的传统电磁阀相比，其流量更大，压力损失更小，结构简单，易于加工和装配。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种直通式低功耗电磁开关阀，其包括壳体、阀座、导线、导线骨架、接线柱、铁芯、弹簧、挡板组件和环形永磁体；所述壳体与所述阀座连接形成空心柱结构，所述导线、导线骨架、绝缘套筒、铁芯、弹簧、挡板轴、第一挡板、第二挡板和环形永磁体均设于所述空心柱结构的内部；所述导线骨架第一端与所述壳体的第一端的内侧接触，所述导线骨架第二端与所述阀座连接，所述导线骨架的第一端的截面位置设置有多个通线孔，所述通线孔内设置有绝缘套筒，所述接线柱能通过所述绝缘套筒安装在所述通线孔内，所述导线骨架第一端的内部与所述环形永磁体连接，所述导线骨架第二端的内部与所述铁芯的弹簧接触，所述接线柱由接线柱头、接线柱轴和底座组合而成，所述接线柱轴的第一端与所述接线柱头连接，所述接线柱轴的第二端与所述底座连接，所述接线柱轴的侧壁上开设有螺纹结构，所述底座上开设有通线槽；所述壳体的第一端与所述阀座连接，所述壳体的第二端的截面位置开设有多个通孔，所述通孔的位置与所述导线骨架的通线孔同圆心设置；所述铁芯为空心结构，所述铁芯的侧壁上设有铁芯凸起，所述弹簧的第一端与所述铁芯凸起接触所述弹簧的第二端与所述导线骨架的第二端接触，所述铁芯能在所述导线骨架的内部进行移动，所述铁芯的第一端设置有挡板组件，所述挡板组件包括第一挡板、第二挡板和挡板轴，所述第一挡板与所述第二挡板通过所述挡板轴与所述铁芯连接，当所述弹簧处于松弛状态时，所述铁芯第一端的第一挡板与第二挡板处平行状态，所述铁芯的第二端与所述环形永磁体存在一定的空间，当所述弹簧处于压缩状态时，所述铁芯第一端的第一挡板与第二挡板处相交状态，所述铁芯的第二端与所述环形永磁体之间的空间距离缩短；所述导线首先与第一接线柱的接线柱头连接，然后缠绕第一接线柱的接线柱轴，穿过第一接线柱的底座的通线槽后缠绕导线骨架的中部的侧壁，最后穿过第二接线柱的底座与第二接线柱的接线轴缠绕，最后与第二接线柱的接线柱头连接。

优选的，所述环形永磁体、第一挡板和第二挡板均轴向充磁，所述环形永磁体的磁场强度大于所述第一挡板和第二挡板叠加的磁场强度，确保在不施加任何外力的情况下，两个挡板在受磁力后处于折叠状态，所述绝缘套筒包括第一空心柱和第二空心柱，所述第一空心柱与所述第二空心柱连接，所述第一空心柱的内部的侧壁上设有螺纹结构。

优选的，所述接线柱和外部电源相连，通过控制电流方向进而控制电磁阀的开启和关闭。

优选的，铁芯为软磁材料制成，所述铁芯下部设有两同轴心的孔，所述孔与所述挡板轴与所述两挡板的孔同轴心配合，给所述导线通电使其产生与所述环形永磁体同向的磁场，此时所述铁芯受到环形永磁体的吸引力沿轴向发生位移，所述第一挡板和第二挡板受到排斥力绕挡板轴旋转，电磁阀开始通流；当所述导线通电使其产生与所述环形永磁体反向的磁场，此时铁芯受到环形永磁体的排斥力沿轴向发生位移，所述第一挡板和第二挡板受到吸引力绕挡板轴旋转，直到两挡板和阀座面平行并紧密贴合，此时电磁阀处于关闭状态。

优选的，当导线施加电流使其产生的磁场方向与所述环形永磁体磁场方向相同，此时所述铁芯被磁化，铁芯的磁场方向与环形永磁体磁场方向相同，所述铁芯克服弹簧力被环形永磁体吸引发生轴向位移，所述弹簧处于压缩状态，此时铁芯受到环形永磁体向上的吸引力F1大于向下的弹簧力F2，所述挡板在磁场的作用下旋转一定角度，所述挡板组件处于开启状态，断电后铁芯仍受到环形永磁体的吸引力而静止不动，所述挡板组件仍受所述环形永磁体的排斥力而处于折叠状态；当所述导线施加电流使其产生的磁场方向与所述环形永磁体磁场方向相反，铁芯被磁化，铁芯受到永磁体的排斥力沿轴向向下发生位移，同时所述第一挡板与第二挡板在磁力的作用下绕挡板轴旋转，最终两挡板和所述阀座紧密贴合，此时铁芯受到永磁体向上的吸引力F3小于向下的弹簧力F4，断电后，在弹簧力的作用下，铁芯不会被环形永磁体吸引上去，实现关闭自保持。

优选的，所述导线缠绕在接线柱轴时，预留导线伸出绝缘套筒最顶面长度为l1，绝缘套筒的长度为l，所述绝缘套筒和接线柱轴的相邻螺纹之间的螺距为p，接线柱旋转n圈时接线柱底面和绝缘套筒内孔底面紧密贴合，n=l9/p，l1+l=nπd。

优选的，所述铁芯通流端的通流面积为S≈πD12/4πD2/4sin(θ/2)，D1为阀座孔内径。

优选的，所述第一挡板斜面，斜面倾角为α，斜面长度为l3，所述第二挡板斜面，斜面倾角为β，所述导线通电开启后所述第一挡板与所述第二挡板受到排斥力绕挡板轴旋转，此时两挡板夹角为θ，α=β=θ；所述导线断电后，所述第一挡板与所述第二挡板受到吸引力而展开并随铁芯沿轴向向下位移，直至所述第一挡板与第二挡板的挡板底面和所述阀座紧密贴合，为了保证挡板密封性，需使l5=l8，l6=l7，α=β，l3=l4。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

本发明通过设置壳体、阀座、导线、导线骨架、接线柱、铁芯、弹簧、挡板组件和环形永磁体，实现了改变对导线施加电流的方向来控制电磁阀的开启和关闭，改变了传统电磁阀的阀芯设置结构。而且本发明设置为直通式结构，流体能够从壳体的中心孔流入，流经铁芯、挡板和阀座中心孔最终流出，增大了通流面积，同时降低了流体对电磁阀的压力，且能够自保持电磁阀的启闭状态，降低整体的功耗。

附图说明

图1A为本发明直通式低功耗电磁开关阀的整体结构示意图；

图1B为本发明直通式低功耗电磁开关阀的整体结构剖视图；

图2为本发明直通式低功耗电磁开关阀的接线端子局部放大图；

图3A为本发明直通式低功耗电磁开关阀的接线柱的等轴测图；

图3B为本发明直通式低功耗电磁开关阀的接线柱的剖视图；

图4A为本发明的绝缘套筒的等轴测图；

图4B为本发明的绝缘套筒的剖视图；

图5为本发明的导线骨架的等轴测图；

图6为本发明的导线骨架的剖视图；

图7为本发明的铁芯的等轴测剖视图；

图8为本发明的电磁阀开启后挡板折叠状态图；

图9为本发明的电磁阀关闭后挡板平铺状态图；

图10为本发明的第一挡板的等轴测图；

图11为本发明的第二挡板的等轴测图；

图12为本发明的开关阀开启状态下俯视图。

附图标记说明：1-阀座、2-第一挡板、3-壳体、4-导线、5-绝缘套筒、6-接线柱、7-环形永磁体、8-导线骨架、9-铁芯、10-挡板轴、11-弹簧、12-挡板组件、31-接线柱头、32-接线柱轴、33-底座、51-通线孔、52-导线骨架侧壁、61-环形永磁体与铁芯之间的空间距离、62-导线骨架与铁芯凸起的接触面、71-铁芯凸起、81-第一挡板斜面、91-第二挡板斜面。

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。

如图1-图12所示，本发明的目的是提供一种直通式低功耗电磁开关阀，包括壳体3、阀座1、导线4、导线骨架8、接线柱6、铁芯9、弹簧11、挡板组件12和环形永磁体7；壳体3与阀座1连接形成空心柱结构，导线4、导线骨架8、绝缘套筒5、铁芯9、弹簧11、挡板轴10、第一挡板2、第二挡板和环形永磁体7均设于空心柱结构的内部。

导线骨架8第一端与壳体3的第一端的内侧接触，导线骨架8第二端与阀座1连接，导线骨架8的第一端的截面位置设置有多个通线孔51，通线孔51内设置有绝缘套筒5，接线柱6能通过绝缘套筒5安装在通线孔51内，导线骨架8第一端的内部与环形永磁体连接，导线骨架8第二端的内部与铁芯9的弹簧11接触，接线柱6由接线柱头31、接线柱轴32和底座33组合而成，接线柱轴32的第一端与接线柱头31连接，接线柱轴32的第二端与底座33连接，接线柱轴32的侧壁上开设有螺纹结构，底座33上开设有通线槽；壳体3的第一端与阀座1连接，壳体3的第二端的截面位置开设有多个通孔，通孔的位置与导线骨架8的通线孔51同圆心设置。

铁芯9为空心结构，铁芯9的侧壁上设有铁芯凸起71，弹簧11的第一端与铁芯凸起71接触弹簧11的第二端与导线骨架8的第二端，即导线骨架与铁芯凸起的接触面62接触，铁芯9能在导线骨架8的内部进行移动，铁芯9的第一端设置有挡板组件12，挡板组件12包括第一挡板2、第二挡板和挡板轴10，第一挡板2与第二挡板通过挡板轴10与铁芯9连接，当弹簧11处于松弛状态时，铁芯9第一端的第一挡板2与第二挡板处平行状态，当弹簧11处于压缩状态时，铁芯9的第二端与环形永磁体存在一定的空间（环形永磁体与铁芯之间的空间距离61），铁芯9第一端的第一挡板2与第二挡板处相交状态，铁芯9的第二端与环形永磁体之间的空间距离缩短；导线4首先与第一接线柱的接线柱头31连接，然后缠绕第一接线柱的接线柱轴32，穿过第一接线柱的底座33的通线槽后缠绕导线骨架的中部的侧壁，即导线骨架侧壁52，最后穿过第二接线柱的底座33与第二接线柱的接线轴缠绕，最后与第二接线柱的接线柱头31连接。

环形永磁体7、第一挡板2和第二挡板均轴向充磁，环形永磁体7的磁场强度大于第一挡板2和第二挡板叠加的磁场强度，确保在不施加任何外力的情况下，两个挡板在受磁力后处于折叠状态，绝缘套筒5包括第一空心柱和第二空心柱，第一空心柱与第二空心柱连接，第一空心柱的内部的侧壁上设有螺纹结构。

接线柱6和外部电源相连，通过控制电流方向进而控制电磁阀的开启和关闭。

铁芯9为软磁材料制成，铁芯9下部设有两同轴心的孔，孔与挡板轴10与两挡板的孔同轴心配合，给导线4通电使其产生与环形永磁体7同向的磁场，此时铁芯9受到环形永磁体7的吸引力沿轴向发生位移，第一挡板2和第二挡板受到排斥力绕挡板轴10旋转，电磁阀开始通流；当导线4通电使其产生与环形永磁体7反向的磁场，此时铁芯9受到环形永磁体7的排斥力沿轴向发生位移，第一挡板2和第二挡板受到吸引力绕挡板轴10旋转，直到两挡板和阀座1面平行并紧密贴合，此时电磁阀处于关闭状态。

当导线4施加电流使其产生的磁场方向与环形永磁体7磁场方向相同，此时铁芯9被磁化，铁芯9的磁场方向与环形永磁体7磁场方向相同，铁芯9克服弹簧11力被环形永磁体7吸引发生轴向位移，弹簧11处于压缩状态，此时铁芯9受到环形永磁体7向上的吸引力F ₁大于向下的弹簧11力F ₂，挡板在磁场的作用下旋转一定角度，挡板组件12处于开启状态，断电后铁芯9仍受到环形永磁体7的吸引力而静止不动，挡板组件12仍受环形永磁体7的排斥力而处于折叠状态；当导线4施加电流使其产生的磁场方向与环形永磁体7磁场方向相反，铁芯9被磁化，铁芯9受到永磁体的排斥力沿轴向向下发生位移，同时第一挡板2与第二挡板在磁力的作用下绕挡板轴10旋转，最终两挡板和阀座1紧密贴合，此时铁芯9受到永磁体向上的吸引力F ₃小于向下的弹簧11力F ₄，断电后，在弹簧11力的作用下，铁芯9不会被环形永磁体7吸引上去，实现关闭自保持。

导线4缠绕在接线柱轴32时，预留导线4伸出绝缘套筒5最顶面长度为l ₁，绝缘套筒5的长度为l，绝缘套筒5和接线柱轴32的相邻螺纹之间的螺距为p，接线柱6旋转n圈时接线柱底面和绝缘套筒5内孔底面紧密贴合，n=l ₉ /p，l ₁+l=nπd。

铁芯9通流端的通流面积为S≈πD ₁ ²/4-πD ² /4sin(θ/2)，D₁为阀座1中心孔的内径。

第一挡板斜面81，斜面倾角为α，斜面长度为l ₃，第二挡板斜面91，斜面倾角为β，导线4通电开启后第一挡板2与第二挡板受到排斥力绕挡板轴10旋转，此时两挡板夹角为θ，α= β=θ；导线4断电后，第一挡板2与第二挡板受到吸引力而展开并随铁芯9沿轴向向下位移，直至第一挡板2与第二挡板的挡板底面和阀座1紧密贴合，为了保证挡板密封性，需使l ₅=l ₈，l ₆=l ₇，α=β，l ₃=l ₄。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种直通式低功耗电磁开关阀，其特征在于：其包括壳体、阀座、导线、导线骨架、绝缘套筒、接线柱、铁芯、弹簧、挡板组件和环形永磁体，所述挡板组件包括挡板轴、第一挡板和第二挡板；

所述壳体与所述阀座连接形成空心柱结构，所述导线、导线骨架、绝缘套筒、铁芯、弹簧、挡板轴、第一挡板、第二挡板和环形永磁体均设于所述空心柱结构的内部；

所述导线骨架的第一端与所述壳体的第一端的内侧接触，所述导线骨架的第二端与所述阀座连接，所述导线骨架的第一端的截面位置设置有多个通线孔，所述通线孔内设置有绝缘套筒，所述接线柱能通过所述绝缘套筒安装在所述通线孔内，所述导线骨架第一端的内部与所述环形永磁体连接，所述导线骨架第二端的内部与所述铁芯的弹簧接触，所述接线柱由接线柱头、接线柱轴和底座组合而成，所述接线柱轴的第一端与所述接线柱头连接，所述接线柱轴的第二端与所述底座连接，所述接线柱轴的侧壁上开设有螺纹结构，所述底座上开设有通线槽；

所述壳体的第一端与所述阀座连接，所述壳体的第二端的截面位置开设有多个通孔，所述通孔与所述导线骨架的通线孔同圆心设置；

所述铁芯为空心结构，所述铁芯的侧壁上设有铁芯凸起，所述弹簧的第一端与所述铁芯凸起接触，所述弹簧的第二端与所述导线骨架的第二端接触，所述铁芯能在所述导线骨架的内部进行移动，所述铁芯的第一端设置所述挡板组件，所述第一挡板与所述第二挡板通过所述挡板轴与所述铁芯连接，当所述弹簧处于松弛状态时，所述铁芯第一端的第一挡板与第二挡板处于平行状态，所述铁芯的第二端与所述环形永磁体之间具有一定的空间距离，当所述弹簧处于压缩状态时，所述铁芯第一端的第一挡板与第二挡板处于相交状态，所述铁芯的第二端与所述环形永磁体之间的空间距离减小；

所述导线与第一接线柱的接线柱头连接后缠绕第一接线柱的接线柱轴，并穿过第一接线柱的底座的通线槽后缠绕导线骨架侧壁，之后穿过第二接线柱的底座与第二接线柱的接线轴缠绕后与第二接线柱的接线柱头连接。

2.根据权利要求1所述的直通式低功耗电磁开关阀，其特征在于：所述环形永磁体、第一挡板和第二挡板均轴向充磁，所述环形永磁体的磁场强度大于所述第一挡板和第二挡板叠加的磁场强度，所述绝缘套筒包括第一空心柱和第二空心柱，所述第一空心柱与所述第二空心柱连接，所述第一空心柱的内部的侧壁上设有螺纹结构。

3.根据权利要求1所述的直通式低功耗电磁开关阀，其特征在于；所述接线柱和外部电源相连，通过控制电流方向进而控制电磁开关阀的开启和关闭。

4.根据权利要求3所述的直通式低功耗电磁开关阀，其特征在于：铁芯为软磁材料制成，所述铁芯下部设有两同轴心的孔，所述孔与所述挡板轴、所述第一挡板和第二挡板的孔同轴心配合，给所述导线通电使其产生与所述环形永磁体同向的磁场，此时所述铁芯受到环形永磁体的吸引力沿轴向发生位移，所述第一挡板和第二挡板受到排斥力绕挡板轴旋转，电磁开关阀开始通流；当所述导线通电使其产生与所述环形永磁体反向的磁场，此时铁芯受到环形永磁体的排斥力沿轴向发生位移，所述第一挡板和第二挡板受到吸引力绕挡板轴旋转，直到两挡板和阀座面平行并紧密贴合，此时电磁开关阀处于关闭状态。

5.根据权利要求1所述的直通式低功耗电磁开关阀，其特征在于：当导线施加电流使其产生的磁场方向与所述环形永磁体磁场方向相同，此时所述铁芯被磁化，铁芯的磁场方向与环形永磁体磁场方向相同，所述铁芯克服弹簧力被环形永磁体吸引发生轴向位移，所述弹簧处于压缩状态，此时铁芯受到环形永磁体向上的吸引力F ₁大于向下的弹簧力F ₂，所述挡板在磁场的作用下旋转一定角度，所述挡板组件处于开启状态，断电后铁芯仍受到环形永磁体的吸引力而静止不动，所述挡板组件仍受所述环形永磁体的排斥力而处于折叠状态；当所述导线施加电流使其产生的磁场方向与所述环形永磁体磁场方向相反，铁芯被磁化，铁芯受到永磁体的排斥力沿轴向向下发生位移，同时所述第一挡板与第二挡板在磁力的作用下绕挡板轴旋转，最终两挡板和所述阀座紧密贴合，此时铁芯受到永磁体向上的吸引力F ₃小于向下的弹簧力F ₄，断电后，在弹簧力的作用下，铁芯不会被环形永磁体吸引上去，实现关闭自保持。

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