CN114901528A

CN114901528A - 电磁阀

Info

Publication number: CN114901528A
Application number: CN202080081874.8A
Authority: CN
Inventors: 尤里·巴斯; 丹尼尔·弗雷斯; 托马斯·查斯特劳; 迈克尔·艾哈德
Original assignee: Thomas Magnete GmbH
Current assignee: Thomas Magnete GmbH
Priority date: 2019-12-09
Filing date: 2020-10-28
Publication date: 2022-08-12
Also published as: WO2021115679A1; US20230003310A1; DE102019133479A1; US12072038B2; EP4072915A1

Abstract

本发明涉及一种电磁阀(1)，该电磁阀包括：电磁体(2)，该电磁体包括磁线圈(3)、磁衔铁(4)、磁极铁心(5)、磁轭(6)和将磁路闭合的壳体(7)；以及阀组件(10)，该阀组件包括阀套筒(11)、阀滑动件(12)和复位弹簧(13)，其中，阀组件(10)在其轴向范围内被壳体(6)包围。根据本发明，磁极铁心由外部的磁极(8)和被磁极包围的阀套筒组成，其中，两个流体管道(14，15)在轴向方向上、在阀套筒与磁极之间、在流体密封的相邻区域中在阀套筒的圆周上和/或磁极内延伸，并且其中，阀套筒具有两个横向孔(17，18)，这些横向孔流体连接至流体管道并且根据阀滑动件的轴向位置与阀滑动件的控制边缘配合。

Description

电磁阀

本发明涉及一种电磁阀，该电磁阀具有：电磁体，该电磁体包括至少一个磁线圈、磁衔铁、磁极铁心、磁轭和将磁路闭合的壳体；以及阀组件，该阀组件包括至少一个阀套筒、阀滑动件和复位弹簧，该阀组件完全被壳体包围。

例如，从现有技术中已知文件DE 10 2012 010 986 A1和DE 10 2014 015 559A1，这些文件描述了电磁阀，这些电磁阀的阀组件被电磁体的壳体包围。这些电磁阀的生产是复杂的，并且在操作电磁体期间发生的固态摩擦降低了关于由电磁阀产生的功能链的准确性。

本发明的目的是简化电磁阀的生产并且使其更加便宜，以及在本发明的一种发展中减少可移动部件之间的固态摩擦。

这些目的通过第一专利权利要求的特征来解决；从属权利要求发展了该解决方案。

本发明包括如下技术教导：磁极铁心由外部的磁极和被磁极包围的阀套筒组成，至少两个流体管道在上述部件的轴向方向上、在阀套筒与磁极之间、在以流体密封的方式界定的区域中在阀套筒的圆周上延伸。

在此，阀套筒具有至少两个腔室、优选具有横向孔，这些腔室或横向孔相对于阀套筒的中心轴线成直角地延伸并且流体连接至上述流体管道，并且与阀滑动件的控制边缘相互作用、以取决于阀滑动件的轴向位置的方式确定阀组件的功能。

通过布置在阀套筒与磁极之间的流体管道，在阀套筒中的横向孔与流体连接器之间提供了可以极其廉价地生产的流体连接，并且横向孔廉价地产生控制边缘，这些控制边缘以打开或关闭阀的方式与阀滑动件的控制边缘相互作用。以这种方式，压力控制功能、节流功能或切换功能可以以已知的方式作为阀功能而被产生，节流功能和切换功能以已知的方式通过阀滑动件的行程起作用，该行程通过电磁体对复位弹簧的力的对抗而产生，而压力控制功能是以已知的方式通过如下实现的：对作用在阀滑动件上的压力与同样作用在阀滑动件上的电磁体的力进行机械比较，并且由力差异造成的阀滑动件的行程释放从P连接器到A连接器或从连接器A到T连接器的流体通流。

从属权利要求包含本发明的有利发展。

在第一实施例中，用于连接器P和T的至少两个流体管道有利地在磁极的腔室中延伸，确定腔室的轴向长度的大小的方式为使得首先存在与在各自情况下的凸缘面的一个密封凸缘区域的流体连接，并且其次在各自情况下存在与阀套筒中的横向孔的流体连接，并且此外连接器P与电磁体的衔铁腔的流体连接被关闭。

在此，连接器P和T连接至凸缘面的凸缘区域，并且电磁体的衔铁腔通过源自连接器T的流体管道或经由另一个流体连接优选地连接至连接器T。

如果通过烧结工艺生产磁极，则可以以特别廉价的方式产生流体管道在磁极的腔室中的走向；在此，流体管道是通过压制工具来产生的。在此实施例的情况下，用于连接器A的第三流体管道通过阀套筒中的中心孔来产生，该孔还接纳阀滑动件。在此实施例中，第三流体管道无需另外的腔室。

在有利的第二实施例中，用于连接器P和T的流体管道在阀套筒的平坦部分和/或凹槽中延伸，确定同样平坦部分和/或凹槽的轴向长度的大小的方式为使得首先存在与在各自情况下的凸缘面的一个密封凸缘区域的流体连接，并且其次在各自情况下存在与阀套筒中的横向孔的流体连接，并且此外连接器P与衔铁腔的流体连接被关闭。

在该第二实施例的情况下，也不需要用于流体管道P和T的轴向或倾斜延伸的孔。

上述轴向延伸的流体管道优选地被配置为平坦部分；然而，如果需要更大的横截面，或者出于生产原因要排除平坦部分，则将这些流体管道配置为凹槽，或提供平坦部分和凹槽这两者。

在第一实施例的一个变体中，不仅仅是两个、而是用于连接器P、T和A的三个流体管道在磁极的腔室中延伸，确定腔室的长度的大小的方式为使得首先存在与在各自情况下的凸缘面的一个密封凸缘区域的流体连接，并且其次在各自情况下存在与阀套筒中的第一横向孔和第二横向孔以及第三横向孔的流体连接，并且此外在各自情况下，连接器P和A与电磁体的衔铁腔的流体连接被关闭。

在第一实施例的该变体的情况下，凸缘面上的所有三个凸缘区域被布置成与凸缘面的中心的间距相同；因此，连接器A有更多的可用空间。在此，取决于阀滑动件的实施例和阀的任务，设计者自由地用连接器A的压力加载或不加载阀滑动件的端面。

在第二实施例的一个变体中，用于连接器P、T和A的三个流体管道在阀套筒的平坦部分中延伸，确定平坦部分的长度的大小的方式为使得首先存在与在各自情况下的凸缘面的一个密封凸缘区域的流体连接，并且其次在各自情况下存在与阀套筒中的第一横向孔和第二横向孔以及第三横向孔的流体连接，并且此外在各自情况下，连接器P和A与衔铁腔的流体连接被关闭。

在一个有利的实施例中，磁衔铁首先被径向地安装在支承件中，并且其次通过阀滑动件的滑动头部件被径向地安装，磁衔铁以圆锥面与滑动头部件相接触，并且径向力可以从磁衔铁传输到滑动头部件。在该实施例的情况下，可以廉价地产生磁衔铁的相对于磁极的相对径向位置的较高精度，并且无需在磁极中额外安装磁衔铁。在该实施例的情况下，磁衔铁上的固态摩擦特别低。

在另一有利的实施例中，支承件的用于安装磁衔铁的有效长度至少对应于磁衔铁的长度的三分之一，优选是该长度的一半，并且此外优选是该长度的70％，磁衔铁以平坦面与阀滑动件的滑动头部件相接触，并且阀滑动件具有平坦的滑动头部件，该平坦的滑动头部件仅允许轴向压力从磁衔铁到滑动头部件的传输。

此实施例涉及磁衔铁的经证实的俯卧式安装；平坦的滑动头部件防止径向作用力传输至阀滑动件，阀滑动件由于其相对于阀套筒的小直径间隙，如果阀滑动件的固态摩擦保持较低，则只能吸收较低的径向力。

在电磁阀的第一实施例的情况下，凸缘面具有三个凸缘区域，第三凸缘区域流体连接至阀套筒中的中心孔，该孔接纳阀滑动件，并且三个凸缘区域通过成形密封件相对于彼此并且相对于周围环境被密封。

使用成形密封件简化了电磁阀与支撑电磁阀并且包含上述流体线路的另一设备的连接。

在电磁阀的第二实施例的情况下，三个凸缘区域也通过成形密封件相对于彼此并且相对于周围环境被密封，但是在此未提供用于连接器A的中心凸缘区域。与在第一实施例的情况下相比，在该第二实施例的情况下的用于连接器A的凸缘区域可以具有更大的构型。

成形密封件有利地包括三个过滤垫，这些过滤垫布置在凸缘区域中并且以非强制锁定、强制锁定或一体结合的方式连接至成形密封件的材料。在成形密封件中将过滤器布置为过滤垫简化了组装并且因此降低了生产成本。

例如，根据本发明的电磁阀可以用作三通压力控制阀设计中的压力控制阀，即，要控制的流体压力下的第一体积连接至连接器A，供应压力下的第二体积连接至连接器P，以及通向供应罐的线路连接至连接器T。

在此，在电磁阀中，在阀滑动件处实现了电磁体的力与连接器A处的流体的压力之间的力平衡，在电磁体的力占优势的情况下，在阀组件中实现连接器P与连接器A之间的流体连接，并且在上述压力占优势的情况下，实现连接器A与连接器T之间的流体连接。

根据本发明的电磁阀还可以在阀组件的部件的适当设计的情况下通过以下以已知的方式用作流体切换阀(也称作方向阀)：在电磁体未被激磁的情况下，在阀组件中的连接器A与连接器T之间存在流体连接，并且/或者在电磁体被充分激磁的情况下，在阀组件中的连接器P与连接器A之间存在流体连接。

本发明的应用也是可能的，在电磁体未被激磁的情况下，在阀组件中的连接器P与连接器A之间产生流体连接，并且/或者在电磁体被充分激磁的情况下，在阀组件中的连接器A与连接器T之间产生流体连接。

当由激励产生的磁力足以在所有适当的操作条件下抵抗复位弹簧的力、抵抗已连接的流体体积的作用压力、以及抵抗阀滑动件上的摩擦力将阀滑动件从休止位置移动至工作位置时，在此存在电磁体的充分激励，连接器P与连接器A之间的流体连接存在于工作位置。

在设计合适的情况下，方向阀也可以以已知的方式用比例作用进行操作；阀滑动件的比例行程就其本身而言确定经过阀组件的流体连接，然后对应于经过磁线圈的电流。在此，将阀滑动件配置成使得其不具有用于连接器A和P的连接压力的作用面。

本发明的其他细节、特征和优点从基于附图的以下说明中得出，在附图中：

图1示出了电磁阀的第一实施例的截面图示，

图2示出了电磁阀的第二实施例的截面图示，

图3示出了电磁阀的第三实施例的截面图示，

图4示出了第一实施例的具有过滤垫的成形密封件的视图，

图5示出了第二实施例的成形密封件的视图，以及

图6示出了电磁阀的第四实施例的截面图示。

图1示出了根据本发明的电磁阀1，该电磁阀具有电磁体2，该电磁体包括磁线圈3、磁衔铁4、磁极铁心5、磁轭6和将磁路闭合的壳体7。此外，电磁阀1具有阀组件10，该阀组件包括阀套筒11、阀滑动件12和复位弹簧13，阀组件10完全被壳体7包围。

磁极铁心5由外部的磁极8和被磁极8包围的阀套筒11组成，至少两个流体管道14、15在轴向方向上、在阀套筒11与磁极8之间、在以流体密封的方式界定的区域中在阀套筒11的圆周上延伸。

在此，阀套筒11具有至少两个横向孔17、18，该至少两个横向孔流体连接至流体管道14、15，并且与阀滑动件12的控制边缘相互作用、以取决于阀滑动件12的轴向位置的方式执行阀功能。

在根据图1的电磁阀1的实施例中，用于连接器P和T的至少两个流体管道14、15在磁极8的腔室28、29中延伸，确定腔室28、29的轴向长度的大小的方式为使得首先存在与在各自情况下的凸缘面20的一个密封凸缘区域21、22的流体连接，并且其次在各自情况下存在与阀套筒11中的横向孔17、18的流体连接，并且此外连接器P与衔铁腔24的流体连接被关闭。

在根据图2的电磁阀1的实施例中，用于连接器P和T的流体管道14、15在阀套筒11的平坦部分25、26中延伸，确定平坦部分25、26的轴向长度的大小的方式为使得首先存在与在各自情况下的凸缘面20的一个密封凸缘区域21、22的流体连接，并且其次在各自情况下存在与横向孔17、18以及阀套筒11的流体连接，并且此外连接器P与衔铁腔24的流体连接被关闭。

在根据图3的电磁阀1的实施例中，用于连接器P、T和A的三个流体管道14、15、16在磁极8的腔室28、29、30中延伸，确定腔室28、29、30的轴向长度的大小的方式为使得首先存在与在各自情况下的凸缘面20的一个密封凸缘区域21、22、23的流体连接，并且其次在各自情况下存在与阀套筒11中的第一横向孔17和第二横向孔18以及第三横向孔19的流体连接，并且此外在各自情况下连接器P和A与衔铁腔24的流体连接被关闭。

在另一实施例(未示出)中，用于连接器P、T和A的三个流体管道14、15、16在阀套筒11的平坦部分25、26、27中延伸，确定平坦部分25、26、27的长度的大小的方式为使得首先存在与在各自情况下的凸缘面20的一个密封凸缘区域21、22、23的流体连接，并且其次在各自情况下存在与阀套筒11中的第一横向孔17和第二横向孔18以及第三横向孔19的流体连接，并且此外在各自情况下连接器P和A与衔铁腔24的流体连接被关闭。

在根据图1的电磁阀1的实施例中，磁衔铁4首先被径向地安装在支承件32中，并且其次通过阀滑动件12的滑动头部件9被径向地安装，磁衔铁4以圆锥面与滑动头部件9相接触，并且径向力可以从磁衔铁4传输到滑动头部件9。

在根据图6的电磁阀1的实施例中，支承件32的用于安装磁衔铁4的有效长度至少对应于磁衔铁4的长度的三分之一，优选是该长度的一半，并且此外优选是该长度的70％，磁衔铁4以平坦面与阀滑动件12的滑动头部件9相接触，并且阀滑动件12具有平坦的滑动头部件9，该平坦的滑动头部件仅允许轴向压力从磁衔铁4到滑动头部件9的传输。

在根据图1和图2的电磁阀1的实施例中，凸缘面20具有三个凸缘区域21、22、23，第三凸缘区域23流体连接至阀套筒11的中心孔31，该孔31接纳阀滑动件12，并且三个凸缘区域21、22、23通过图4所示的成形密封件35相对于彼此并且相对于周围环境被密封。

图5示出了用于根据图3的实施例中的电磁阀的成形密封件，在此，三个凸缘区域21、22、23也通过成形密封件35相对于彼此并且相对于周围环境被密封。

在根据图4和图5的成形密封件35的实施例中，成形密封件35在各自情况下包括三个过滤垫36、37、38，这些过滤垫布置在凸缘区域21、22、23中并且以非强制锁定、强制锁定或一体结合的方式连接至成形密封件35的材料。

根据本发明的上述描述仅用于说明目的，而不用于限制本发明的目的。在本发明的背景下，在不脱离本发明及其等同物的范围的情况下可以进行各种修改和变动。

标记清单

1 电磁阀

2 电磁体

3 磁线圈

4 磁衔铁

5 磁极铁心

6 磁轭

7 壳体

8 磁极

9 滑动头部件

10 阀组件

11 阀套筒

12 阀滑动件

13 复位弹簧

14 第一流体管道

15 第二流体管道

16 第三流体管道

17 第一横向孔

18 第二横向孔

19 第三横向孔

20 凸缘面

21 第一凸缘区域

22 第二凸缘区域

23 第三凸缘区域

24 衔铁腔

25 第一平坦部分

26 第二平坦部分

27 第三平坦部分

28 第一腔室

29 第二腔室

30 第三腔室

31 孔

32 支承件

35 成形密封件

36 过滤垫

37 过滤垫

38 过滤垫

Claims

1.一种电磁阀(1)，该电磁阀具有：电磁体(2)，该电磁体包括至少一个磁线圈(3)、磁衔铁(4)、磁极铁心(5)、磁轭(6)和将磁路闭合的壳体(7)；以及阀组件(10)，该阀组件包括至少一个阀套筒(11)、阀滑动件(12)和复位弹簧(13)，该阀组件(10)在其轴向范围内被该壳体(7)包围，

其特征在于，

该磁极铁心(5)由外部的磁极(8)和被该磁极(8)包围的阀套筒(11)组成，至少两个流体管道(14，15)在轴向方向上、在该阀套筒(11)与该磁极(8)之间、在以流体密封的方式界定的区域中在该阀套筒(11)的圆周上和/或在该磁极(8)内延伸，

并且该阀套筒(11)具有至少两个横向孔(17，18)或其他腔室，这些横向孔或腔室相对于该阀套筒(11)的中心轴线垂直地延伸并且流体连接至这些流体管道(14，15)，并且这些横向孔或腔室以取决于该阀滑动件(12)的轴向位置的方式与该阀滑动件(12)的控制边缘相互作用。

2.如权利要求1所述的电磁阀(1)，其特征在于，用于连接器P和T的该至少两个流体管道(14，15)在该磁极(8)的腔室(28，29)中延伸，确定该腔室(28，29)的轴向长度的大小的方式为使得首先存在与在各自情况下的凸缘面(20)的一个密封凸缘区域(21，22)的流体连接，并且其次在各自情况下存在与该阀套筒(11)中的这些横向孔(17，18)的流体连接，并且此外该连接器P与衔铁腔(24)的流体连接被关闭。

3.如权利要求1所述的电磁阀(1)，其特征在于，用于连接器P和T的这些流体管道(14，15)在该阀套筒(11)的平坦部分(25，26)和/或凹槽中延伸，确定这些平坦部分(25，26)和/或凹槽的轴向长度的大小的方式为使得首先存在与在各自情况下的凸缘面(20)的一个密封凸缘区域(21，22)的流体连接，并且其次在各自情况下存在与该阀套筒(11)中的这些横向孔(17，18)的流体连接，并且此外该连接器P与衔铁腔(24)的流体连接被关闭。

4.如权利要求1所述的电磁阀(1)，其特征在于，用于连接器P、T和A的三个流体管道(14，15，16)在该磁极(8)的腔室(28，29，30)中延伸，确定这些腔室(28，29，30)的长度的大小的方式为使得首先存在与在各自情况下的凸缘面(20)的一个密封凸缘区域(21，22，23)的流体连接，并且其次在各自情况下存在与该阀套筒(11)中的该第一横向孔和该第二横向孔(17，18)以及第三横向孔(19)的流体连接，并且此外在各自情况下这些连接器P和A与衔铁腔(24)的流体连接被关闭。

5.如权利要求1所述的电磁阀(1)，其特征在于，用于连接器P、T和A的三个流体管道(14，15，16)在该阀套筒(11)的平坦部分(25，26，27)和/或凹槽中延伸，确定这些平坦部分(25，26，27)和/或凹槽的长度的大小的方式为使得首先存在与在各自情况下的凸缘面(20)的一个密封凸缘区域(21，22，23)的流体连接，并且其次在各自情况下存在与该阀套筒(11)中的第一横向孔和第二横向孔(17，18)以及第三横向孔(19)的流体连接，并且此外在各自情况这些连接器P和A与衔铁腔(24)的流体连接被关闭。

6.如前述权利要求之一所述的电磁阀(1)，其特征在于，该磁衔铁(4)首先被径向地安装在支承件(32)中，并且其次通过该阀滑动件(12)的滑动头部件(9)被径向地安装，该磁衔铁(4)以圆锥面与该滑动头部件(9)相接触，并且径向力能够从该磁衔铁(4)传输到该滑动头部件(9)。

7.如权利要求1至5之一所述的电磁阀(1)，其特征在于，该支承件(32)的用于安装该磁衔铁(4)的有效长度至少对应于该磁衔铁(4)的长度的三分之一，优选是该长度的一半，并且此外优选是该长度的70％，该磁衔铁(4)以平坦面与该阀滑动件(12)的滑动头部件(9)相接触，并且该阀滑动件(12)具有平坦的滑动头部件(9)，该平坦的滑动头部件仅允许轴向压力从该磁衔铁(4)到该滑动头部件(9)的传输。

8.如权利要求2或3中任一项所述的电磁阀(1)，其特征在于，该凸缘面(20)具有三个凸缘区域(21，22，23)，第三凸缘区域(23)流体连接至该阀套筒(11)的中心孔(31)，该孔(31)接纳该阀滑动件(12)，并且该三个凸缘区域(21，22，23)通过成形密封件(35)相对于彼此并且相对于周围环境被密封。

9.如权利要求4或5中任一项所述的电磁阀(1)，其特征在于，该三个凸缘区域(21，22，23)通过成形密封件(35)相对于彼此并且相对于周围环境被密封。

10.如权利要求8或9中任一项所述的电磁阀(1)，其特征在于，该成形密封件(35)包括三个过滤垫(36，37，38)，该三个过滤垫布置在这些凸缘区域(21，22，23)中并且以非强制锁定、强制锁定或一体结合的方式连接至该成形密封件(35)的材料。

11.一种压力控制阀，该压力控制阀具有如前述权利要求之一所述的电磁阀(1)，其特征在于，要控制的流体压力下的第一加压体积连接至连接器A，供应压力下的第二体积连接至连接器P，并且通向供应罐的线路连接至连接器T，在该电磁阀(1)中，在该阀滑动件(12)处实现了该电磁体(2)的力与该连接器A处的流体的压力之间的力平衡，并且在该电磁体的力占优势的情况下，在该阀组件(10)中实现该连接器P与该连接器A之间的流体连接，并且在该压力占优势的情况下，实现该连接器A与该连接器T之间的流体连接。

12.一种流体切换阀，该流体切换阀具有如权利要求1至10之一所述的电磁阀(1)，其特征在于，在电磁体(2)未被激磁的情况下，在该阀组件(10)中的连接器A与连接器T之间存在流体连接，并且/或者在电磁体(1)被充分激磁的情况下，在该阀组件(10)中的连接器P与该连接器A之间存在流体连接。

13.一种流体切换阀，该流体切换阀具有如权利要求1至10之一所述的电磁阀(1)，其特征在于，在电磁体(2)未被激磁的情况下，在该阀组件(10)中的连接器P与连接器A之间存在流体连接，并且/或者在电磁体(1)被充分激磁的情况下，在该阀组件(10)中的该连接器A与连接器T之间存在流体连接。