CN1272599A - 具有压敏隔膜的导向控制电磁阀 - Google Patents

具有压敏隔膜的导向控制电磁阀 Download PDF

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Abstract

一种导向控制阀,它具有一带有一入口和一出口的本体。一主阀提动头可在本体内移动而选择性地控制入口与出口之间的流体流量。该主阀提动头具有一挠性隔膜,该隔膜贯通有一控制通道,该控制通道由一控制提动头的移动而打开和关闭。该隔膜因作用于控制提动头上的压差而挠曲,这种挠曲补偿了压差对控制提动头操作的不利影响。

Description

具有压敏隔膜的导向控制电磁阀
本发明涉及导向控制液压阀以及受压力平衡的控制阀。
建筑和农用设备具有由一液压缸和活塞装置操作的可动部件。液压流体往液压缸的施加在传统上是由一手动阀控制的，诸如美国专利5,579,642中所描述的那种。在这种类型的阀中，手动操作柄机械地连接于阀内的阀柱。阀柱相对于阀体中的诸空腔移动到不同的位置可以使压力液压流体从泵流到一个液压缸内腔并从另一个液压缸内腔排出。通过改变阀柱运动的程度，可以改变流体流入相应液压缸内腔的流率，从而使活塞按比例以不同的速度移动。
目前，对于建筑和农用设备，有从手动操作液压阀向电气控制和使用电磁阀的方向发展的趋势。这种类型的控制可以简化液压管路，这是因为控制阀不一定要设置在操作室内。这种在技术上的改变也便于对不同的机器功能进行计算机控制。
众所周知，电磁操作液压阀是用于控制液压流体的流动，它采用一电磁线圈，该线圈使一衔铁沿一个方向移动而打开一阀。衔铁作用于一控制提动头上，该提升阀控制流体流过一主阀提动头中的一控制通道。阀打开的程度与施加于电磁线圈的电流大小直接相关，因而可实现液压流体流动的比例控制。当电流从电磁线圈上消失时，衔铁或是另一阀件受弹簧作用而关闭此阀。
传统的电磁操作液压阀的一个缺点源于在关闭状态下阀上的压差所产生的影响。该压差随着作用于由来自阀的液压流体操作的设备部件上负载的变化而改变。负载和供给压力的变化会影响阀出口处的压力，造成阀上的压差。在关闭状态下，该压差会影响打开阀所需和产生预定液压流体流量所需的力的大小。因此，在电磁操作阀中，这种压差的变化会影响操作阀所需的电流的大小。
这个问题可通过在液压阀通道中提供一压力平衡杆来解决，如美国专利5,878,647中所揭示的。这样可以平衡压力，使得作用于控制提动头上的力仅仅是来自复位弹簧和电磁线圈的力。尽管这在其它设计中消除了因压力不平衡造成的影响，但沿着平衡杆经常会发生流体泄漏。试图提供防止这种泄漏的更好密封会增大作用于平衡杆上的摩擦力，造成粘附问题，这对平稳的阀操作有不良的影响。
本发明的一个目的在于提供一种按比例控制液压流体流量的电磁操作导阀。
另一个目的在于提供一种导阀内的压差的补偿机构。
以上和其它的目的由一导向操作控制阀来实现，它具有一本体，该本体限定一进入通道和一排出通道。一主阀提动头与一阀座配合，以控制进入和排出通道之间的流体流量。本体内在主阀提动头远离阀座的一侧上形成一控制腔。
一通道在进入通道和控制腔之间延伸通过主阀提动头。一隔膜可操作地连接于主阀提动头，并具有相对的第一和第二侧，控制通道延伸于它们之间。控制腔中的一第一压力作用于隔膜的第一侧，排出通道中的一第二压力作用于第二侧。第一压力与第二压力之间的差使隔膜产生挠曲。
一控制提动头可相对于隔膜移动，以选择性地打开和关闭控制通道，并且，设有一致动件(最好是螺线管)，以使控制提动头相对于隔膜移动。
隔膜可以形成为与主阀提动头成一体的整体片，也可以是机械地连接于主阀提动头的单独的一片。揭示了用于隔膜的各种不同类型的材料。
下面参照附图来详细描述本发明的实施例，附图中：
图1是本发明的电磁操作导阀的剖视图；以及
图2是图1的阀中所使用的主阀提动头的另一实施例。
首先参见图1，电磁阀10包括一安装在阀本体12的纵向孔16中的圆柱形阀芯14。阀本体12具有一与纵向孔16相通的横向进入通道18。一排出通道20延伸通过阀本体12并与纵向孔16的内端相通。进入和排出通道18和20之间形成有一阀座22。
一主阀提动头24在纵向孔16内相对于阀座22滑动，以选择性地控制液压流体在进入和排出通道之间的流动。主阀提动头24最好由一种用玻璃纤维增强的热塑性塑料制成，诸如Torlon(BPAmoco Plc的商标)。主阀提动头24中形成一中心空腔26，它从位于排出通道20处的一开口延伸到一封闭端27。封闭端27处的壁厚形成一挠性隔膜29，并有一控制通道延伸通过该隔膜。主阀提动头24在纵向孔16中于隔膜29远离中心空腔26的一侧限定控制腔28。隔膜29的两个相对侧暴露于控制腔28和提动头中心空腔26中的压力。一供给通道32从供给通道18通过主阀提动头24延伸到控制腔28。
主阀提动头24的移动由一螺线管36控制，该螺线管包括一电磁线圈38、一衔铁42和一控制提动头44。衔铁42设置在一通过阀芯14的孔40内，并有一第一弹簧45朝离开衔铁方向偏压主阀提动头24。控制提动头44设置在管状衔铁42的一孔46内，并由一第二弹簧48朝衔铁方向偏压，该第二弹簧与一拧入阀芯孔40中的调节螺钉50接合。电磁线圈38围绕并固定于阀芯14。衔铁42响应激励电磁线圈38的电流所产生的电磁场而在阀芯孔40内朝离开主阀提动头24的方向滑动。
在电磁线圈38的不激励的状态，第二弹簧48将控制提动头44压靠于衔铁42的端部52，从而将衔铁和控制提动头朝主阀提动头24推。这使得控制提动头44的圆锥形尖端54进入并封闭主阀提动头中的控制通道30，从而终止控制腔28与排出通道20之间的连通。
电磁阀10按比例控制液压流体在进入和排出通道18和20之间的流量。液压流体流过阀的流率与施加于线圈38的电流大小成正比。电流产生一电磁场，该电磁场将衔铁42拉入电磁线圈38内并离开主阀提动头24。由于衔铁42的端部52与控制提动头44上的一台肩56相接合，因而该控制提动头也朝离开主阀提动头24的方向移动，从而允许液压流体从进入通道18流过控制腔28、控制通道30和排出通道20。
液压流体流过控制通道30将控制腔28中的压力降低到排出通道中的压力大小。这样，进入通道中作用于表面58的较高压力将主阀提动头24压离阀座22，从而打开进入通道18和排出通道20之间的直接连通。主阀提动头24继续移动，直到与控制提动头44的圆锥形尖端54相接触。因此，阀的该开口尺寸以及通过它的液压流体的流率由衔铁42和控制提动头44的位置决定。这些位置进而又由流过电磁线圈38的电流大小控制。
压差对控制提动头44的影响由主阀提动头24的隔膜29响应该压差的弯曲而得到平衡。这种移动可有效改变控制通道30的位置，从而抵销导阀上的压力变化。隔膜的设计挠性可根据控制弹簧系数而定。
本隔膜补偿技术相对于平衡杆技术有若干优点。由于制造性能提高，零件的加工成本得以降低。阀操作的可控性更好。在平衡杆的操作中可能成问题的磁滞现象也得以减小。
图2示出了主阀提动头的另一个实施例。该第二种主阀提动头60具有一钢本体62，该本体具有一从排出通道端66完全通过该本体而延伸到控制腔端68的中心空腔64。一供给通道70从一与供给通道18相通的横向开口72延伸到位于控制腔端68处的另一开口74。
中心空腔64在控制腔端68处的开口具有一扩大直径，因而在主阀提动头60的该端形成一凹槽。该凹槽中容纳有一单独的圆盘形隔膜76，隔膜与本体62之间有一弹性材料的圆环78，以提供流体密封。例如，隔膜76可以由铜铍合金或热塑性塑料制成，诸如用玻璃纤维增强的热塑性塑料。本体62在中心空腔开口处的边缘围绕隔膜76而弯边，如位置80处所示，以保持隔膜定位并与密封环78接触。一控制通道82延伸通过隔膜，用于在该主阀提动头60装配入阀本体12中时接纳控制提动头44的截头圆锥形尖端54。

Claims (18)

1.一种导向控制阀，它具有一限定一进入通道和一排出通道的本体、一选择性地与本体内的一阀座接合而控制进入和排出通道之间的流体流量的主阀提动头、以及一位于主阀提动头远离阀座的一侧上的控制腔，其改进的特征在于：
一在主阀提动头中延伸于进入通道与控制腔之间的通道；
一可操作地连接于主阀提动头的隔膜，它具有一作用有控制腔中的一第一压力的第一侧、一作用有排出通道中的一第二压力的第二侧、以及一位于第一与第二侧之间的控制通道，其中，第一压力与第二压力之间的差使隔膜产生挠曲；
一可相对于隔膜移动而选择性地打开和关闭控制通道的控制提动头；以及
一可操作地连接而使控制提动头相对于隔膜移动的致动件。
2.如权利要求1所述的导向控制阀，其特征在于，该致动件是一螺线管，它具有一操作控制提动头的衔铁。
3.如权利要求1所述的导向控制阀，其特征在于，该致动件是一螺线管，它包括：
一电磁线圈；
一位于电磁线圈内的衔铁，它具有一有控制提动头延伸通过的孔；以及
一将控制提动头偏压抵靠于衔铁的弹簧。
4.如权利要求1所述的导向控制阀，其特征在于，该主阀提动头包括一空腔，该空腔具有：一第一端，该第一端具有一进入控制腔和排出通道中的一个的开口；以及一由隔膜封闭的第二端。
5.如权利要求1所述的导向控制阀，其特征在于，该隔膜与主阀提动头形成一个整体构件。
6.如权利要求5所述的导向控制阀，其特征在于，该隔膜与主阀提动头由一热塑性塑料制成。
7.如权利要求1所述的导向控制阀，其特征在于，该隔膜设置在主阀提动头中的一位于空腔第二端处的凹槽内。
8.如权利要求1所述的导向控制阀，其特征在于，它还包括一位于隔膜与主阀提动头之间的弹性密封件。
9.如权利要求1所述的导向控制阀，其特征在于，该隔膜由包括热塑性塑料和铜铍合金的一组材料中选出的一种材料制成。
10.一种控制阀，它具有一带有一进入通道和一排出通道的本体、一通过选择性地与本体内的一阀座接合而控制进入和排出通道之间的流体流量的主阀提动头、以及一位于主阀提动头远离阀座的一侧上的控制腔，其改进包括：
一在主阀提动头中延伸于进入通道与控制腔之间的通道；
一与主阀提动头接合的平衡件，它具有一作用有控制腔中的一第一压力的第一侧、一作用有排出通道中的一第二压力的第二侧、以及一位于第一与第二侧之间的控制通道，其中，第一压力与第二压力之间的压差变化使平衡件相对于主阀提动头移动；
一可相对于平衡件移动而选择性地打开和关闭控制通道的控制提动头；以及
一可操作地连接而使控制提动头相对于平衡件移动的致动件。
11.如权利要求10所述的导向控制阀，其特征在于，该致动件是一螺线管，它具有一操作控制提动头的衔铁。
12.如权利要求10所述的导向控制阀，其特征在于，该致动件是一螺线管，它包括：
一电磁线圈；
一位于电磁线圈内的衔铁，它具有一有控制提动头延伸通过的孔；以及
一将控制提动头偏压抵靠于衔铁的弹簧。
13.如权利要求10所述的导向控制阀，其特征在于，该主阀提动头包括一空腔，该空腔具有：一第一端，该第一端具有一进入控制腔和排出通道中的一个的开口；以及一由平衡件封闭的第二端。
14.如权利要求10所述的导向控制阀，其特征在于，该平衡件与主阀提动头形成一个整体构件。
15.如权利要求5所述的导向控制阀，其特征在于，该平衡件与主阀提动头由一热塑性塑料制成。
16.如权利要求10所述的导向控制阀，其特征在于，该平衡件设置在主阀提动头中的一位于空腔第二端处的凹槽内。
17.如权利要求10所述的导向控制阀，其特征在于，它还包括一位于平衡件与主阀提动头之间的弹性密封件。
18.如权利要求10所述的导向控制阀，其特征在于，该平衡件由包括热塑性塑料和铜铍合金的一组材料中选出的一种材料制成。
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