CN116892625A - 电磁阀 - Google Patents

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CN116892625A CN202310321838.XA CN202310321838A CN116892625A CN 116892625 A CN116892625 A CN 116892625A CN 202310321838 A CN202310321838 A CN 202310321838A CN 116892625 A CN116892625 A CN 116892625A
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霍尔格·施瓦布
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Abstract

一种电磁阀(10)，该电磁阀(10)具有：壳体(12)，该壳体(12)包括流体室(16)和驱动室(20)；膜片(44)，该膜片(44)将流体室(16)与驱动室(20)分隔开；致动器(76)；以及定位元件(36)，该定位元件(36)安装在壳体(12)中，以用于借助于致动器(76)在电磁阀(10)的阀座(30)关闭的第一位置与阀座(30)打开的第二位置之间绕旋转轴线(D)进行枢转运动。膜片(44)具有紧固部分(46)，该紧固部分(46)被夹持在两个壳体部分(14，18)之间，并且膜片(44)借助于该紧固部分(46)紧固到壳体(12)。膜片(44)由热塑性塑料形成，并且旋转轴线(D)延伸穿过紧固部分(46)。

Description

电磁阀
技术领域
本发明涉及电磁阀，该电磁阀具有：壳体，该壳体包括流体室和驱动室；膜片，该膜片将流体室与驱动室分隔开；致动器；以及定位元件，该定位元件安装在壳体中，以用于借助于致动器在电磁阀的阀座关闭的第一位置与阀座打开的第二位置之间绕旋转轴线进行枢转运动。
背景技术
具有膜片的电磁阀是已知的。
这样的电磁阀具有流体室和驱动室，流体通道通向流体室，致动器布置在驱动室中以用于驱动可枢转的定位元件，以便根据定位元件的位置关闭通向流体室的流体通道中的一个流体通道。膜片以流体密封的方式将流体室与驱动室分隔开，并且确保定位元件能够枢转。为了该目的，膜片通常由诸如氟橡胶(FKM)或三元乙丙橡胶(EPDM)之类的柔性弹性体形成。
然而，由柔性弹性体制成的已知的膜片不适合在低温下、即刚好高于冰点或约4℃下使用，因为柔性弹性体在这些条件下会变脆并且在较短时间之后破裂。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种在低温下具有较长有效寿命或使用寿命的电磁阀。
该目的通过一种电磁阀来实现，该电磁阀具有：壳体，该壳体包括流体室和驱动室；膜片，该膜片将流体室与驱动室分隔开；致动器；以及定位元件，该定位元件安装在壳体中，以用于借助于致动器在第一位置与第二位置之间绕旋转轴线进行枢转运动，在第一位置，电磁阀的阀座关闭，在第二位置，阀座打开。膜片具有紧固部分，该紧固部分被夹持在两个壳体部分之间，并且膜片借助于该紧固部分紧固至壳体。此外，膜片由热塑性塑料形成，并且旋转轴线延伸穿过该紧固部分。
根据本发明，已经认识到的是，由热塑性塑料制成的膜片具有高的耐介质性和耐温性，并且因此对于在4℃的范围内的低温下使用特别有利。此外，根据本发明已经认识到的是，如果旋转轴线穿过膜片的紧固部分，则膜片可以承受特别高数目的切换周期而不破裂。因此，尽管热塑性塑料的柔性与FKM或EPDM相比较低，但是仍可以确保特别地在低温下的特别长的使用寿命。以这种方式，根据本发明的电磁阀利用了膜片材料和旋转轴线布置的协同效应。
在一个实施方式中，膜片由聚醚醚酮(PEEK)形成。
特别地，定位元件形成电磁阀的摇臂，即电磁阀是摇臂电磁阀。与其他类型的电磁阀、比如摇杆阀不同，摇臂电磁阀中由热塑性塑料制成的膜片具有特别长的使用寿命。
在一个实施方式中，定位元件形成摇臂，该摇臂与膜片一起形成电磁阀的闩锁舌状件。
为了确保阀座的良好密封，一个实施方式中的电磁阀具有由弹性体、特别地全氟化碳橡胶(FFKM)制成的密封元件，该密封元件形成用于阀座的密封表面。
在此，密封元件可以具有环形形状并且绕膜片的一部分周向地延伸，因此密封元件特别有效且精确地附接至膜片。
根据一个实施方式，膜片还具有定位部分和柔性部分，膜片借助于定位部分联接至定位元件，柔性部分将紧固部分连接至定位部分。柔性部分具有介于0.15mm与0.35mm之间、特别地介于0.2mm与0.3mm之间的壁厚。特别地，柔性部分是膜片的在定位元件移动时弹性地变形的部分。因此，柔性部分一方面足够薄，以允许以很小的力使定位元件移动，并且另一方面足够厚，以促进长的使用寿命。
另外，定位部分可以具有至少0.4mm、特别地至少0.5mm的壁厚，使得定位部分具有足够的刚性，以将力从定位元件有效地传递至膜片，并且因此可靠地密封阀座。
还可以设置成使得柔性部分具有弯曲部分，该弯曲部分特别地在膜片的未加载状态下具有弓形横截面。未加载状态在此是指膜片未被安装并且没有因为外力而明显变形的状态。这种设计的优点在于，膜片可以承受特别高数目的切换周期，使得电磁阀具有较长的使用寿命。
在此，当在横截面中观察时，弯曲部分可以至少部分地沿朝向致动器的方向延伸超过旋转轴线，以促进膜片的弹性变形，这确保了较长的使用寿命。
在一个实施方式中，紧固部分是周向的凸缘。旋转轴线特别地延伸穿过凸缘的相反的部分、或者平行于凸缘沿周向方向延伸所在的平面延伸。以这种方式，可以进一步增加切换周期的数目—膜片针对该切换周期数目而设计。
根据另一实施方式，壳体具有两个相对的夹持表面，膜片经由紧固部分借助于所述夹持表面附接至壳体。电磁阀具有布置在其中一个夹持表面与紧固部分之间的密封环。这确保了流体室以流体密封的方式与驱动室分隔。
附加地或替代性地，壳体可以具有保持板，夹持表面中的一个夹持表面至少部分地由保持板形成。这种设计的优点在于，可以以较低成本制造电磁阀。
此外，可以设置成使得电磁阀具有定位元件支承件，定位元件附接至该定位元件支承件，并且该定位元件支承件安装在壳体中，以用于绕旋转轴线进行枢转运动。特别地，定位元件支承件具有第一支承轴颈和第二支承轴颈，膜片在旋转轴线的轴向方向上布置在第一支承轴颈与第二支承轴颈之间。以这种方式，定位元件支承件以特别稳定的方式安装，并且因此在切换周期期间沿一路径非常精确地移位。因此，膜片在切换周期期间以明确限定的方式变形，从而可以可靠地确保较长的使用寿命。
附图说明
从以下描述和附图中其他优点和特征将变得明显，在附图中：
-图1示出了根据本发明的电磁阀的截面图，该电磁阀处于电磁阀的阀座关闭的位置，
-图2示出了图1的电磁阀的截面图，该电磁阀处于电磁阀的阀座打开的位置，
-图3示出了图2的电磁阀的截面图，相对于图2的截面图，该图旋转了90°，
-图4示出了图1的电磁阀的膜片的剖视图，
-图5示出了图1的电磁阀的带有密封元件的膜片的分解图，以及
-图6以另一实施方式示出了根据本发明的电磁阀的截面图。
具体实施方式
图1示出了具有壳体12的电磁阀10，壳体12包括具有内部流体室16的下壳体部分14和具有内部驱动室20的上壳体部分18。
下部壳体部分14具有第一流体通道22，该第一流体通道22从电磁阀10的第一流体端口24延伸到流体室16中并且形成用于流体室16的入口或出口。
此外，下壳体部分14具有第二流体通道26，该第二流体通道26从电磁阀10的第二流体端口28延伸到流体室16中。
在第二流体通道26通向流体室16的位置处形成有包围第二流体通道26的口部的环形的阀座30。
在所图示的实施方式中，阀座30与下壳体部分14一体地形成，更具体地，形成为突出的环。
因此，电磁阀10是二位二通(2/2-way)阀。
在驱动室20中布置有摇臂32，该摇臂32安装成相对于壳体12绕旋转轴线D进行枢转运动并且具有定位元件支承件34和附接至定位元件支承件34的定位元件(settingelement)36。
为了该目的，定位元件支承件34具有第一支承轴颈38(参见图3)和第二支承轴颈40，第一支承轴颈38和第二支承轴颈40安装在壳体12中的对应互补地定形状的支承凹部42中，以用于绕旋转轴线D进行枢转运动。
流体室16通过膜片44以流体密封的方式与驱动室20分隔，使得流动穿过流体通道22、26和流体室16的流体无法进入驱动室20。
膜片44由热塑性塑料、特别地聚醚醚酮(PEEK)形成。
如图4中所示，膜片44具有呈凸缘形状的紧固部分46、中央定位部分(settingportion)48以及将定位部分48连接至紧固部分46的柔性部分50。
膜片44经由定位部分48联接至定位元件36。
为了该目的，定位部分48具有凹部52，在凹部52中，定位元件36以形状配合的方式连接至膜片44。
以这种方式，定位元件36与定位部分48一起形成电磁阀10的闩锁舌状件68。
在替代性实施方式中，定位元件36可以与膜片44一体地形成。
定位部分48具有0.55mm的壁厚W1。
在替代性实施方式中，定位部分48可以具有至少0.4mm、特别地至少0.5mm的壁厚W1。
柔性部分50形成动态部分，当电磁阀10在不同位置之间移动时该动态部分弹性地变形，如将在下面解释的。
在本文的背景下，柔性部分50具有0.25mm的壁厚W2。
在替代性实施方式中，柔性部分50可以具有介于0.15mm与0.35mm之间、特别地介于0.2mm与0.3mm之间的壁厚W2。
此外，柔性部分50具有弯曲部分54，弯曲部分54在膜片44处于未加载状态时具有弓形横截面56。
紧固部分46形成为凸缘，该凸缘绕柔性部分50和定位部分48以带的形式以环形的方式延伸。
在所图示的实施方式中，紧固部分46形成具有倒圆拐角的矩形的形状。
当然，紧固部分46可以具有不同的几何形状、比如圆形的或椭圆形的几何形状。
紧固部分46是大致平坦的，也就是，紧固部分46在一平面中延伸。
膜片44经由紧固部分46紧固至壳体12。
在所图示的实施方式中，紧固部分46夹持或锁定在第一夹持表面58与第二夹持表面60之间，第一夹持表面58和第二夹持表面60布置成在竖向方向z上彼此相对。
第一夹持表面58在此由下壳体部分14形成，而第二夹持表面60由固定在下壳体部分14与上壳体部分18之间的保持板62形成。
在替代性实施方式中，第二夹持表面60可以至少部分地由上壳体部分18形成。
为了确保高密封效果，在第一夹持表面58与紧固部分46之间布置有呈O形环形式的密封环64。
膜片44定位成使得紧固部分46在旋转轴线D所在的平面中延伸，该平面在此为X-Y平面。也就是，旋转轴线D沿Y方向(参见图3)延伸穿过定位元件36并且穿过定位元件36的两侧的紧固部分46。
为此，定位元件支承件34在Y-Z平面中具有U形形状的横截面，使得膜片44在旋转轴线D的轴向方向上或者在Y方向上布置在第一支承轴颈38与第二支承轴颈40之间。
此外，如在横截面中观察到的，弯曲部分54沿竖向方向Z远离阀座30并且朝向定位元件支承件34延伸超过旋转轴线D。
在替代性实施方式中，当在横截面中观察时，弯曲部分54沿与竖向方向Z相反的方向朝向阀座30并且远离定位元件支承件34延伸超过旋转轴线D。
在所有实施方式中，当在横截面中观察时，定位部分48沿与竖向方向Z相反的方向远离定位元件支承件34延伸超过旋转轴线D，使得闩锁舌状件68的密封表面66面向阀座30，以根据电磁阀10的位置打开或关闭阀座30。
密封表面66在此通过由全氟化碳橡胶(FFKM)制成的环形密封元件70形成，该环形密封元件70绕定位部分48周向地延伸。密封元件70仅承受静态载荷而不承受动态载荷，这对于FFKM来说即使在较低温度下也是可能的。
在本实施方式中，密封元件70经由闩锁元件72、74(参见图3和图5)以形状配合的方式连接至膜片44并且通过闩锁元件72、74锁住。
原则上，密封元件70可以由任何材料、特别地任何弹性体形成。
附加地或替代性地，密封元件70可以是任何形状，并且/或者可以以任何方式、例如通过材料间结合的方式附接至膜片44。
在替代性实施方式中，闩锁舌状件68并不具有密封元件70，即，密封表面66由膜片44形成，更具体地由定位部分48本身形成。
在这种情况下，阀座30可以具有适当的密封元件，以确保高密封效果。
摇臂32因此能够绕旋转轴线D在第一位置(参见图1)与第二位置(参见图2)之间枢转，在第一位置中，密封表面66使阀座30紧密地关闭，在第二位置中，密封表面66使阀座30打开，使得流体可以经由阀座30从第二流体通道26流出并流入流体室16，反之亦然。
以这种方式，电磁阀10的定位元件由摇臂32形成。换句话说，电磁阀10是摇臂电磁阀。
电磁阀10具有作为驱动器的致动器76，该致动器76设定成借助于致动元件78经由止挡部80沿致动方向B(参见图1)按压摇臂32。
在与止挡部80相反的位置处，在壳体12与摇臂32之间布置有弹簧元件82，并且弹簧元件82沿与致动方向B相反的方向作用在摇臂32上或使摇臂32偏置。
在本实施方式中，电磁阀10通过弹簧元件82偏置至第一位置或关闭位置，并且可以通过对致动器76致动移位至第二位置或打开位置。换句话说，电磁阀10是常闭(NC)阀。
当然，在替代性实施方式中，电磁阀10可以构造为常开(NO)阀。
参照图6，现在将描述根据第二实施方式的电磁阀。相同的附图标记用于从上述实施方式中已知的部件，并且在这方面参照前面的解释。
与图1至图5中所示的实施方式相比，电磁阀10具有第三流体通道84，该第三流体通道84从电磁阀10的第三流体端口86延伸到流体室16中。
在第三流体通道84通向流体室16的位置形成有包围第三流体通道84的口部的环形的第二阀座88。
阀座30、88彼此相对地布置，使得每个阀座30、88均可以借助于闩锁舌状件68关闭。
在此，密封元件70的表面90—其与阀座30的密封表面66相对地布置—形成阀座88的密封表面。
因此，电磁阀10是三位二通(3/2-way)阀。
以这种方式，提供了一种电磁阀10，在所有实施方式中，该电磁阀10适于在4℃的范围内的低温下使用并且在这些条件下具有较长的使用寿命。
此外，由于具有薄壁型柔性部分50，因此仅需要较小的力使电磁阀10在打开位置与关闭位置之间移动。
本发明不限于所示的实施方式。特别地，一个实施方式的各个特征可以根据需要与其他实施方式的特征、尤其是独立于对应实施方式的其他特征组合。

Claims (15)

1.一种电磁阀(10)，所述电磁阀(10)具有：壳体(12)，所述壳体(12)包括流体室(16)和驱动室(20)；膜片(44)，所述膜片(44)将所述流体室(16)与所述驱动室(20)分隔开；致动器(76)；以及定位元件(36)，所述定位元件(36)安装在所述壳体(12)中，以用于借助于所述致动器(76)在第一位置与第二位置之间绕旋转轴线(D)进行枢转运动，在所述第一位置，所述电磁阀(10)的阀座(30)关闭，在所述第二位置，所述阀座(30)打开，所述膜片(44)具有紧固部分(46)，所述紧固部分(46)被夹持在两个壳体部分(14，18)之间，并且所述膜片(44)借助于所述紧固部分(46)紧固至所述壳体(12)，其特征在于，所述膜片(44)由热塑性塑料形成，并且所述旋转轴线(D)延伸穿过所述紧固部分(46)。
2.根据权利要求1所述的电磁阀(10)，其特征在于，所述电磁阀(10)包括由弹性体制成的密封元件(70)，所述密封元件(70)形成用于所述阀座(30)的密封表面(66)。
3.根据权利要求2所述的电磁阀(10)，其特征在于，所述密封元件(70)具有环形形状并且绕所述膜片(44)的一部分周向地延伸。
4.根据权利要求1所述的电磁阀(10)，其特征在于，所述膜片(44)还具有定位部分(48)和柔性部分(50)，所述膜片(44)借助于所述定位部分(48)联接至所述定位元件(36)，所述柔性部分(50)将所述紧固部分(46)连接至所述定位部分(48)，所述柔性部分(50)具有介于0.15mm与0.35mm之间的壁厚(W2)。
5.根据权利要求4所述的电磁阀(10)，其特征在于，所述柔性部分(50)具有介于0.2mm与0.3mm之间的壁厚(W2)。
6.根据权利要求4所述的电磁阀(10)，其特征在于，所述定位部分(48)具有至少0.4mm的壁厚(W1)。
7.根据权利要求4所述的电磁阀(10)，其特征在于，所述柔性部分(50)具有弯曲部分(54)，所述弯曲部分(54)具有弓形横截面(56)。
8.根据权利要求7所述的电磁阀(10)，其特征在于，所述柔性部分(50)具有弯曲部分(54)，所述弯曲部分(54)在所述膜片(44)的未加载状态下具有弓形横截面(56)。
9.根据权利要求7所述的电磁阀(10)，其特征在于，当在横截面中观察时，所述弯曲部分(54)至少部分地沿朝向所述致动器(76)的方向(Z)延伸超过所述旋转轴线(D)。
10.根据权利要求4所述的电磁阀(10)，其特征在于，所述紧固部分(46)是周向的凸缘。
11.根据权利要求1所述的电磁阀(10)，其特征在于，所述壳体(12)具有两个相对的夹持表面(58、60)，所述膜片(44)经由所述紧固部分(46)借助于所述夹持表面(58、60)固定至所述壳体(12)，所述电磁阀(10)具有布置在所述夹持表面(58、60)中的一者与所述紧固部分(46)之间的密封环(64)。
12.根据权利要求1所述的电磁阀(10)，其特征在于，所述壳体(12)具有保持板(62)，所述夹持表面(58、60)中的一者至少部分地由所述保持板(62)形成。
13.根据权利要求1所述的电磁阀(10)，其特征在于，所述电磁阀(10)具有定位元件支承件(34)，所述定位元件(36)附接至所述定位元件支承件(34)，并且所述定位元件支承件(34)安装在所述壳体(12)中，以用于绕所述旋转轴线(D)进行枢转运动。
14.根据权利要求13所述的电磁阀(10)，其特征在于，所述定位元件支承件(34)具有第一支承轴颈(38)和第二支承轴颈(40)，所述膜片(44)在所述旋转轴线(D)的轴向方向上布置在所述第一支承轴颈(38)与所述第二支承轴颈(40)之间。
15.根据权利要求1所述的电磁阀(10)，其特征在于，所述定位元件(36)形成摇臂(32)，所述摇臂(32)与所述膜片(44)一起形成所述电磁阀(10)的闩锁舌状件(68)。
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