CN116066439B - 一种阀芯推杆分体式微型高速数字阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阀芯推杆分体式微型高速数字阀，包括阀座、阀芯组件、电磁致动器组件以及阀套；本发明采用分体式弹性运动阀芯，使密封阀口的阀芯在开启以及复位工作过程中，受到两个弹簧的对中约束力，阀芯在高速运动过程中，当与阀座锥形坡口为点接触而不能有效密封时，两个弹簧可以调整阀芯位置的自由度，并反馈施加恰当的调整力；同时，在高速数字阀高频启闭而造成阀芯与阀座坡口硬接触时，通过压缩弹簧，有效缓冲阀芯高速动作所带来的冲击；本发明通过阀芯推杆分体，并利用两个弹簧，有效解决了高速数字阀阀芯不对中所造成的密封性差，以及高频启闭冲击所造成的可靠性不高的问题。

Description

一种阀芯推杆分体式微型高速数字阀
技术领域
本发明涉及数字液压领域，具体涉及一种阀芯推杆分体式微型高速数字阀。
背景技术
电液数字阀作为数字液压控制关键元件，具备控制能耗低、可维护性高、抗污染能力强等优点，可满足现代工业发展对液压阀的可维护性、可靠性、智能化的更高要求，被广泛应用于汽车、航天和工业领域。当前数字阀还存在许多的缺点，如为了实现密封，防止数字阀泄露，需要很高的加工和装配精度，以及阀芯的高频启闭，阀芯与阀口经常硬接触，数字阀可靠性不高。
中国发明专利CN104913099B公开了一种锥面密封型液压大流量高速数字阀，通过阀芯与锥体结合处的倾角不等的锥面提高密封效果，但在阀芯高速运动产生碰撞时，锥面及易产生破坏，影响密封效果。中国发明专利CN108302242A公开了一种微型高速数字阀，通过锥形阀芯与阀口面接触密封，但当阀芯对中性差时，数字阀密封性差，极易发生泄露。
发明内容
针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种阀芯推杆分体式微型高速数字阀，其通过阀芯分体，并安装复位与对中弹簧，有效解决了高速数字阀阀芯不对中所造成的密封性差以及高频启闭冲击所造成的可靠性不高问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种阀芯推杆分体式微型高速数字阀，包括阀座组件、阀芯组件以及电磁致动器组件；
所述阀座组件包括固定在阀套下端且设有下阀盖的阀座，所述阀座的侧面设有用于连接阀块的外螺纹和若干连通下阀盖上方空间的出油通孔；所述下阀盖设有进油通孔，
所述阀芯组件包括阀芯和阀芯导向环，所述阀芯导向环固定在阀座内腔，所述阀芯的下端能够抵在进油通孔上端口形成密封，所述阀芯的上端穿过阀芯导向环后抵住阀芯推杆，所述阀芯导向环下端与阀芯下端的凸台之间连接有定位弹簧；所述阀芯导向环设有若干上下贯通的充油通孔；
所述电磁致动器组件包括固定在阀套上端的静铁芯和能够上下滑动的动铁芯，所述静铁芯与阀套上端的台阶面相配合并通过紧固阀盖压紧固定，所述动铁芯下端与阀芯推杆固定连接，所述动铁芯上端面空间以及侧面空间油路连通阀座内腔；
所述静铁芯中部贯穿有弹簧推杆，所述弹簧推杆上端与紧固阀盖之间连接有压紧弹簧，所述弹簧推杆下端顶住动铁芯上端并能够控制阀芯移动，所述静铁芯外嵌套的线圈骨架与阀座之间压紧有导磁环，所述动铁芯、静铁芯、导磁环与阀套均采用软磁材料电工纯铁，在线圈骨架上线圈的激励下形成封闭的磁通回路。
优选地，所述紧固阀盖与阀套上端面之间设有密封圈I，所述线圈骨架的上端面与阀套之间、所述线圈骨架的下端面导磁环之间、所述导磁环与阀座之间均设有密封圈II，所述阀座的侧面设有两个对称布置在出油通孔上下方的密封圈III，所述下阀盖底面设有密封圈IV。
优选地，所述下阀盖、阀座、阀芯导向环、阀芯、阀芯推杆均采用非导磁、高硬度材料。
优选地，所述动铁芯内设有连通其两侧面空间的充油孔，所述阀芯推杆内开有连通充油孔和阀座内腔的通油孔，使得整个数字阀内部充满油液。
优选地，所述动铁芯内设有若干贯穿其上下端面的第二充油孔。
优选地，数字阀关闭状态下，所述压紧弹簧压紧力大于定位弹簧拉伸力与阀口液压力。
优选地，数字阀开启状态下，所述电磁致动器组件提供的电磁力大于阀芯液压力、液动力与压紧弹簧压紧力的合力。
优选地，所述弹簧推杆上端设有与静铁芯上端面适配的凸形端，紧固阀盖下端面开有供压紧弹簧嵌入的沉孔，压紧弹簧下端嵌入弹簧推杆上端的凸形端。
优选地，所述阀芯导向环与阀座内壁设置的凸台过盈配合并固定，所述阀芯导向环下端面开有供定位弹簧伸入的沉孔。
优选地，所述进油通孔连接阀座内腔的一端设有坡口，所述阀芯的下端为球头并且与坡口相匹配并能够形成密封。
本发明的有益效果在于：
(1)采用双弹簧结构，阀芯在定位弹簧的作用下，在阀芯开启以及复位移动过程中，受到两个弹簧的对中约束力，当阀芯出现不对中时，两个弹簧反馈给予对中作用力，使其更好的对中压紧阀口，具有更好的密封性。
(2)在数字阀高频启闭导致阀芯与阀座坡口硬接触时，通过两个弹簧的压缩与伸长，能有效缓冲阀芯高速动作所带来的冲击，减缓阀芯、阀座的磨损，提升高速数字阀的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明实施例1提供的一种阀芯推杆分体式微型高速数字阀在关闭状态下结构示意图；
图2为本发明实施例1提供的在关闭状态下阀芯位置示意图；
图3为本发明实施例2提供的一种阀芯推杆分体式微型高速数字阀在关闭状态下结构示意图；
图4为本发明实施例2提供的在关闭状态下阀芯位置示意图；
图5为本发明实施例2提供的第二下阀盖的结构示意图；
图6为本发明实施例2提供的一种阀芯推杆分体式微型高速数字阀的外形示意图。
附图标记说明：
1-1、下阀盖；1-1a、进油通孔；1-1b、坡口；1-2、第二下阀盖；1-2a、第二进油通孔；2-1、阀芯；2-1a、凸台；2-2、第二阀芯；2-2-1、上阀芯；2-2-2、下阀芯；3、阀芯导向环；3a、充油通孔；3b、沉头孔；3c、凸台；4-1、阀芯推杆；4-1a、通油孔；4-2、第二阀芯推杆；5-1、阀座；5-1a、出油通孔；5-1b、六角凸台；5-2、第二阀座；5-2a、出油通孔；5-2b、第二进油通孔；5-2c、第二坡口；5-2d、油口阶梯；5-2e、第二六角凸台；6-1、动铁芯；6-1a、充油孔；6-2、第二动铁芯；6-2a、第二充油孔；7、导磁环；8、线圈骨架；9、阀套；10、线圈；11、弹簧推杆；12、定铁芯；13、压紧弹簧；14、紧固阀盖；15、密封圈I；16、密封圈II；18、密封圈III；19、密封圈IV。
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。
实施例1，如图1至图2所示，一种阀芯推杆分体式微型高速数字阀，
包括阀座组件、阀芯组件以及电磁致动器组件；
所述阀座组件包括螺纹固定在阀套9下端且设有下阀盖1-1的阀座5-1，所述阀座5-1一体成型，所述阀座5-1的侧面设有用于连接阀块的外螺纹和4个连通下阀盖1-1上方空间的出油通孔5-1a；所述下阀盖1-1设有进油通孔1-1a，所述阀座5-1外壁设有用于紧固螺纹的六角凸台5-1b，所述下阀盖1-1与阀座5-1过盈配合后固接。
所述阀芯组件包括阀芯2-1和阀芯导向环3，所述阀芯导向环3固定在阀座5-1内腔，所述阀芯2-1的下端能够抵在进油通孔1-1a上端口形成密封，所述阀芯2-1的上端穿过阀芯导向环3后抵住阀芯推杆4-1，所述阀芯导向环3下端的沉头孔3b与阀芯2-1下端的凸台2-1a之间连接有定位弹簧17；所述阀芯导向环3设有若干上下贯通的充油通孔3a；
所述电磁致动器组件包括固定在阀套9上端的静铁芯12和能够上下滑动的动铁芯6-1，所述静铁芯12与阀套9上端的台阶面相配合并通过紧固阀盖14压紧固定，所述动铁芯6-1下端与阀芯推杆4-1固定连接，所述动铁芯6-1上端面空间以及侧面空间油路连通阀座5-1内腔；
所述静铁芯12中部贯穿有弹簧推杆11，所述弹簧推杆11上端与紧固阀盖14之间连接有压紧弹簧13，所述弹簧推杆11下端顶住动铁芯6-1上端并能够控制阀芯2-1移动，所述静铁芯12外嵌套的线圈骨架8与阀座5-1之间压紧有导磁环7，所述动铁芯6-1、静铁芯12、导磁环7与阀套9均采用软磁材料电工纯铁，在线圈骨架8上线圈10的激励下形成封闭的磁通回路。
所述紧固阀盖14与阀套9上端面之间设有密封圈I15，所述线圈骨架8的上端面与阀套9之间、所述线圈骨架8的下端面导磁环7之间、所述导磁环7与阀座5-1之间均设有密封圈II16，所述阀座5-1的侧面设有两个对称布置在出油通孔5-1a上下方的密封圈III18，所述下阀盖1-1底面设有密封圈IV19。
所述下阀盖1-1、阀座5-1、阀芯导向环3、阀芯2-1、阀芯推杆4-1均采用非导磁、高硬度材料。
所述动铁芯6-1内设有连通其两侧面空间的充油孔6-1a，所述阀芯推杆4-1内开有连通充油孔6-1a和阀座5-1内腔的通油孔4-1a，使得整个数字阀内部充满油液。
数字阀关闭状态下，所述压紧弹簧13压紧力大于定位弹簧17拉伸力与阀口液压力。
数字阀开启状态下，所述电磁致动器组件提供的电磁力大于阀芯液压力、液动力与压紧弹簧3压紧力的合力。
所述弹簧推杆11上端设有与静铁芯12上端面适配的凸形端，紧固阀盖14下端面开有供压紧弹簧13嵌入的沉孔，压紧弹簧13下端嵌入弹簧推杆11上端的凸形端。
所述阀芯导向环3与阀座5内壁设置的凸台3c过盈配合并固定，所述阀芯导向环3下端面开有供定位弹簧17伸入的沉孔。
所述进油通孔1-1a连接阀座5-1内腔的一端设有坡口1-1b，所述阀芯2-1的下端为球头并且与坡口1-1b相匹配并能够形成密封。
工作原理，参照图1-图2，数字阀关闭过程中线圈10失电，阀芯2-1、阀芯推杆4-1、动铁芯6-1、弹簧推杆11在压紧弹簧13压紧力的作用下推动阀芯2-1关闭,由于定位弹簧17此时处在拉伸过程中，在定位弹簧17的对中约束力下，阀芯2-1更好的形成密封；此时，阀芯组件整体受力向下，在阀芯2-1与坡口1-1b硬接触的过程中，定位弹簧17的收缩力可缓冲阀芯对阀座的冲击。
开启过程中，如图2所示，线圈10得电，动铁芯6-1往静铁芯12方向吸合，阀芯2-1在定位弹簧17收缩力以及液压力的共同作用下，阀芯开启；此时电磁致动器组件提供的电磁力和定位弹簧17的收缩力以及阀芯液压力的合力应大于液动力与压紧弹簧3压紧力的合力。
实施例二，参照图3-图6，一种阀芯推杆分体式微型高速数字阀，包括阀套9、第二阀芯2-2、第二阀座5-2、阀芯导向环3、第二阀芯推杆4-2、第二动铁芯6-2、导磁环7、线圈骨架8、弹簧推杆11、定铁芯12，相较于实施例1，本实施例中，
阀芯推杆4-1替换为第二阀芯推杆4-2，动铁芯6-1替换为第二动铁芯6-2，阀座5-1替换为第二阀座5-2，阀芯2-1替换为第二阀芯2-2，第二阀芯2-2包括上阀芯2-2-1和下阀芯2-2-2；
所述第二动铁芯6-2内设有若干贯穿其上下端面的第二充油孔6-2a，第二阀座5-2下部设有进油口5-2b，第二阀座5-2侧面设4个连通其内腔的第二出油通孔5-2a，第二阀座5-2底面设有第二下阀盖1-2；第二阀座5-2外壁设第二六角凸台5-2e；
上阀芯2-2-1为球头杆形式，上阀芯2-2-1上端穿过进油口5-2b并设有球头，球头抵住第二阀芯推杆4-2并且与进油口5-2b上端的第二坡口5-2c相匹配，球头外径大于第二坡口5-2c最小内径，上阀芯2-2-1上嵌套有定位弹簧17，定位弹簧17上端固接在进油口5-2b下端扩展的油口阶梯5-2d上，定位弹簧17下端固定在第二阀芯2-2底部设置的下阀芯2-2-2上；第二下阀盖1-2上开设有第二进油通孔1-2a，连通外部与进油口5-2b。
第二动铁芯6-2下端与第二阀芯推杆4-2过盈固定连接；压紧弹簧13推动弹簧推杆11并最终带动第二阀芯推杆4-2，第二阀芯推杆4-2下压上阀芯2-2-1球头与坡口5-2c紧贴；上阀芯2-2-1、下阀芯2-2-2、第二阀芯推杆4-2均采用非导磁、高硬度材料；第二动铁芯6-2采用软磁材料电工纯铁。
工作原理：关闭过程中，线圈10失电，上阀芯2-2-1与下阀芯2-2-2、第二阀芯推杆4-2、第二动铁芯6-2、弹簧推杆11、在压紧弹簧13压紧力的作用下推动整个阀芯关闭,由于定位弹簧17此时处在拉伸过程中，在定位弹簧17的对中约束力下，阀芯更好的形成密封；此时，阀芯组件整体受力向下，在第二阀芯2-2-1与坡口5-2c硬接触的过程中，定位弹簧17的收缩力可缓冲阀芯对阀座的冲击。
开启过程中，如图4所示，线圈10得电，第二动铁芯6-2往静铁芯12方向吸合，阀芯在定位弹簧17收缩力以及液压力的共同作用下，阀芯开启；此时电磁致动器组件提供的电磁力和定位弹簧17的收缩力以及与阀芯液压力的合力应大于液动力、与压紧弹簧3压紧力的合力。
本发明采用分体式弹性运动阀芯，使密封阀口的阀芯在开启以及复位工作过程中，受到两个弹簧的对中约束力，阀芯在高速运动过程中，当与阀座锥形坡口为点接触而不能有效密封时，两个弹簧可以调整阀芯位置的自由度，并反馈施加恰当的调整力；同时，在高速数字阀高频启闭而造成阀芯与阀座坡口硬接触时，通过压缩弹簧，有效缓冲阀芯高速动作所带来的冲击；本发明通过阀芯推杆分体，并利用两个弹簧，有效解决了高速数字阀阀芯不对中所造成的密封性差，以及高频启闭冲击所造成的可靠性不高的问题。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种阀芯推杆分体式微型高速数字阀，其特征在于：包括阀座组件、阀芯组件以及电磁致动器组件；
所述阀座组件包括固定在阀套下端且设有下阀盖(1-1)的阀座(5-1)，所述阀座(5-1)的侧面设有若干连通下阀盖(1-1)上方空间的出油通孔(5-1a)；所述下阀盖(1-1)设有进油通孔(1-1a)，所述阀芯组件包括阀芯(2-1)和阀芯导向环(3)，所述阀芯导向环(3)固定在阀座(5-1)内腔，所述阀芯(2-1)的下端能够抵在进油通孔(1-1a)上端口形成密封，所述阀芯(2-1)的上端穿过阀芯导向环(3)后抵住阀芯推杆(4-1)，所述阀芯导向环(3)下端与阀芯(2-1)下端的凸台(2-1a)之间连接有定位弹簧(17)；所述阀芯导向环(3)设有若干上下贯通的充油通孔(3a)；
所述电磁致动器组件包括固定在阀套(9)上端的静铁芯(12)和能够上下滑动的动铁芯(6-1)，所述静铁芯(12)与阀套(9)上端的台阶面相配合并通过紧固阀盖(14)压紧固定，所述动铁芯(6-1)下端与阀芯推杆(4-1)固定连接，所述动铁芯(6-1)上端面空间以及侧面空间油路连通阀座(5-1)内腔；
所述静铁芯(12)中部贯穿有弹簧推杆(11)，所述弹簧推杆(11)上端与紧固阀盖(14)之间连接有压紧弹簧(13)，所述弹簧推杆(11)下端顶住动铁芯(6-1)上端并能够控制阀芯(2-1)移动，所述静铁芯(12)外嵌套的线圈骨架(8)与阀座(5-1)之间压紧有导磁环(7)，所述动铁芯(6-1)、静铁芯(12)、导磁环(7)与阀套(9)均采用软磁材料电工纯铁，在线圈骨架(8)上线圈(10)的激励下形成封闭的磁通回路。
2.如权利要求1所述的一种阀芯推杆分体式微型高速数字阀，其特征在于：所述紧固阀盖(14)与阀套(9)上端面之间设有密封圈I(15)，所述线圈骨架(8)的上端面与阀套(9)之间、所述线圈骨架(8)的下端面导磁环(7)之间、所述导磁环(7)与阀座(5-1)之间均设有密封圈II(16)，所述阀座(5-1)的侧面设有两个对称布置在出油通孔(5-1a)上下方的密封圈III(18)，所述下阀盖(1-1)底面设有密封圈IV(19)。
3.如权利要求1所述的一种阀芯推杆分体式微型高速数字阀，其特征在于：所述下阀盖(1-1)、阀座(5-1)、阀芯导向环(3)、阀芯(2-1)、阀芯推杆(4-1)均采用非导磁、高硬度材料。
4.如权利要求1所述的一种阀芯推杆分体式微型高速数字阀，其特征在于：所述动铁芯(6-1)内设有连通其两侧面空间的充油孔(6-1a)，所述阀芯推杆(4-1)内开有连通充油孔(6-1a)和阀座(5-1)内腔的通油孔(4-1a)，使得整个数字阀内部充满油液。
5.如权利要求1所述的一种阀芯推杆分体式微型高速数字阀，其特征在于：所述动铁芯(6-1)内设有若干贯穿其上下端面的第二充油孔(6-2a)。
6.如权利要求1所述的一种阀芯推杆分体式微型高速数字阀，其特征在于：数字阀关闭状态下，所述压紧弹簧(13)压紧力大于定位弹簧(17)拉伸力与阀口液压力。
7.如权利要求1所述的一种阀芯推杆分体式微型高速数字阀，其特征在于：数字阀开启状态下，所述电磁致动器组件提供的电磁力大于阀芯液压力、液动力与压紧弹簧(13)压紧力的合力。
8.如权利要求1所述的一种阀芯推杆分体式微型高速数字阀，其特征在于：所述弹簧推杆(11)上端设有与静铁芯(12)上端面适配的凸形端，紧固阀盖(14)下端面开有供压紧弹簧(13)嵌入的沉孔，压紧弹簧(13)下端嵌入弹簧推杆(11)上端的凸形端。
9.如权利要求1所述的一种阀芯推杆分体式微型高速数字阀，其特征在于：所述阀芯导向环(3)与阀座(5-1)内壁设置的凸台(3c)过盈配合并固定，所述阀芯导向环(3)下端面开有供定位弹簧(17)伸入的沉孔。
10.如权利要求1所述的一种阀芯推杆分体式微型高速数字阀，其特征在于：所述进油通孔(1-1a)连接阀座(5-1)内腔的一端设有坡口(1-1b)，所述阀芯(2-1)的下端为球头并且与坡口(1-1b)相匹配并能够形成密封。
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