CN1439833A - 双稳态电磁阀 - Google Patents

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Abstract

推荐一种双稳态电磁阀(1)，它具有一设置在两个极靴(5、6)之间的阀腔(15)和一在阀腔内可在两个端位置之间移动的阀体(12)，此阀体做成用于至少一个永久磁体(9、10)和用于至少一个控制线圈(3)的衔铁，这种阀的特征是特别紧凑的结构和少的制造费用。按照本发明这通过这样的方法达到，即至少一个永久磁体(9、10)设置在阀壳体(2)内部。

Description

双稳态电磁阀
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1前序部分的双稳态电磁阀。
背景技术
这种类型的阀例如用在制冷剂循环回路中，正如在资料DE3718490或EP1054200中所述。
在这种阀中通过这样的方法达到双稳状态，即在阀壳体外在阀腔旁或极靴旁设置永久磁体，使得阀体在极靴上具有两个端位置，并通过这些永久磁体保持在极靴上。
已知类型的阀在一种实施形式中具有一控制线圈，它设置在一个极的轴向延长线上，使得在操作控制线圈时对于阀体的两个端位置产生不同的吸力。控制线圈的另一种同样是已知的结构位于阀腔侧面，由此虽然得到控制线圈对阀体的吸力在两个端位置上的均匀分配，但是由于缺少或至少不封闭的导磁板永久磁体的尺寸必须选择得比较大，这意味着相应的制造费用。
发明内容
鉴于所提到的现有技术本发明的目的是，推荐一种阀，它结构紧凑且可以用少的费用制造。
这个目的通过在按权利要求1的阀中所表示的特征来实现。
通过在从属权利要求中所述的措施可以得到本发明优良的实施方案和改进结构。
因此按本发明的阀的特征为：在阀腔的内腔内设置至少一个永久磁体。这里永久磁体与流过阀的流体接触。但是这种结构的优点在于，永久磁体直接设置在阀体或极靴附近，因此尺寸可以选得小一些。
这里在本发明的一种特别的实施形式中可以达到一种如此紧凑的结构，使得阀腔完全设置在控制线圈内部。由此除了沿阀腔的轴向方便地引入磁力线之外还得到其它的优点。
例如整个阀可以用反正要用的控制线圈的固定元件固定在当时的使用位置上。
在本发明一种改进结构中设有至少两块永久磁体，它们在轴向相互离开一定距离地设置。由此阀体的两个端位置可以通过永久磁体较大的吸力做得比较稳固，从而改善在多个位置上阀的密封性。
在本发明的一种特别的实施形式中永久磁体的极化方向选择得平行于阀体的运动方向。通过这种极化方向进一步改善阀体端位置的稳定性。
此外在这种极化方向时在本发明的一种改进结构中可以采用环形磁体，它们包围各个阀座，并以多个同性的极对准阀腔。这种实施形式可以特别紧凑地实现。此外这种结构形式提供这样的优点，即由此形成的磁场相对于阀的中心线做得旋转对称，从而得到做成衔铁的阀体的与轴线十分平行的吸力。
在本发明的一种改进结构中这种类型的环形磁体可以套在各个极靴上，为此极靴在密封配合区域内最好具有一环形轴肩。由此各环形磁体可以通过方便地套在所属极靴上直至与环形轴肩相贴合进行装配。
此外最好设一隔圈，它确定永久磁体之间，从而也就是极靴之间的距离。因此极靴和永久磁体可以借助于隔圈通过方便的相互拼接准确地相互定位，接着固定在阀壳体之内。
阀体最好做成球形。球形阀体可以直接密封地贴合在所属的密封座上，例如圆锥阀座上，而在阀体上不需要其它封闭元件。
在按照迄今为止现有的技术的结构中在相应地尺寸较大的阀体上装一作为密封元件的单独的球体。作为球形的阀体造型不仅减小阀体的结构形状，而且用于阀体在阀腔上的带尽可能小的摩擦的很好的运动性，并且用于在一例如圆锥形的密封阀座内良好地定心。
由于球形阀体质量小此外还减小阀体在阀座上的冲击冲量(Aufprallimpuls)，由此一方面产生的噪音较小，另一方面使阀具有长得多的使用寿命。由于阀座的负荷较小降低了对它的要求，从而减少在其制造时的费用。在某些情况下阀座或包围阀座的极靴甚至可以不必淬硬。
为了阀体，特别是如上所述的球形阀体的导向最好在阀腔内部设一导向环，它给阀体规定一外导向。在本发明一种特别的改进结构中导向环可以同时设计成永久磁体的隔圈。
其次最好设一过滤元件，以便使污物颗粒不与密封阀座接触，污物颗粒最终会导致功能差错。尤其是在制冷剂循环回路中一方面对密封性提出高的要求，而另一方面在这种制冷剂循环回路装配时不可完全避免会有污物颗粒进入，例如通过焊接过程或其它加工工序。因为污物进入仅仅由加工工序引起，可以通过一对于处于封闭的循环回路中的流体的一次净化具有足够能力(容量)的过滤元件持续地防止阀座的污染。
在本发明一种特别优良的实施形式中过滤元件同时设计成阀体的导向环。此外过滤元件也可以做成永久磁体之间的隔圈。在这两种结构形式中都减少了必要的阀元件的数量。
在本发明一种特别优良的改进结构中唯一的一个构件同时设计成隔圈、导向环和过滤元件，使得所有三个功能通过唯一的一个构件提供，由此减少用于这些功能的元件的数量。
阀壳体最好做成圆管。圆管可以特别方便地装入通常具有一圆柱形孔的控制线圈的内部。此外在某些情况下可以在外侧上设置适配套，以便使圆管壳体配合精确并且无间隙地在控制线圈内部定心，并改善也就是说提高控制线圈的磁通。
此外圆管壳体提供圆柱形内壁，在此内壁上可以建立例如与极靴或其它构件的大面积的密封连接。
此外阀壳体最好做成整体的，使得消除了连接部位和由此产生的密封性问题以及测试。与圆管壳体一起得到一种特别简单的整体结构形式，在这里例如仅仅还只需在末端装上连接管。这里连接管可以焊在或通过相应的已知的其它连接方法例如挤压/压紧而装在阀壳体上。
最好在阀轴线之外或阀体作用区之外设置至少一个带一个或几个流体通道的极靴，使得在阀体所在的阀腔内部和该极靴一侧的相应的阀管接头之间产生固定的连接。所属管接头和阀腔之间的这种连接不受阀体运动的影响始终保持不变。这里所述流体通道可以设置在极靴之外或之内(例如通过孔等等)。
最好设置多条沿圆周分布的流体通道，以便达到阀腔均匀的迎流/入流，从而使阀达到确定的流动特性和确定的流动阻力。
在这种实施形式的一种改进结构中极靴设一非圆形横截面，使得通过由此在极靴和阀壳体内壁之间产生的中间空腔形成流体通道。
这种流体通道一种可能的实施形式例如是，一起先是圆柱形的极靴设置外侧的(铣)削平平面，使得在由此得到的流体通道之间仍然还产生这样的区域，使极靴在该区域内配合精确地贴合在阀壳体的内壁上，从而得到极靴在阀壳体内中心的配合。
本发明另一种优良的实施形式设想，流体通道在永久磁体旁穿过。这特别是在这样一种实施形式中得到保证，在这种实施形式中设有一个或几个环形磁体以及一个外侧的流体通道的导向。流体正面流向一个或几个永久磁体提供了附加的过滤作用，即通过使磁性颗粒吸滤在永久磁体上。
特别是按上述结构方式带有磁性环和隔圈的阀的装配可以例如通过这样的方法完成，即整个装置由两个极靴、隔圈和球形阀体组成，它们共同安装在一个管子内部，并且压紧和/或(钎)焊接。这里压紧和/或焊接可以同时形成极靴和壳体之间的密封作用，其中特别是在压紧的情况下最好在壳体和待密封安装的极靴之间设置大的接触面。
此外在某些情况下也可以设置例如由弹性体、聚四氟乙烯(Teflon)等等制成的密封件。
通过压制一外压槽可以带来另一些优点。例如可以通过一个或几个这种压槽给内部构件配合精确的轴向固定。
导向环、过滤环和/或隔圈最好做得既在轴向又在径向可以流通。这里特别是与沿壳体内壁的流体通道相结合产生不同的优点。
一方面保证，尽管单个环圈构件配合精确地相互拼接，阀腔仍然完全和均匀地通入流体。另一方面在两个环形磁体的情况下两个环形磁体都由流体入流，因此改善对于磁性污物颗粒的磁性过滤作用。其次使过滤环良好和均匀地流通，从而保证污物颗粒对过滤环的均匀的负载。
在本发明的一种改进结构中可以附加地设置一外部的粗过滤器，例如通过一筛网组件，它装在管状壳体内。
按本发明的阀可以做成所谓的二位二通(2/2)阀。这时仅仅在一个极靴内设置通道孔，它在阀腔一侧通入密封阀座。该极靴最好在外侧与阀壳体密封连接，例如挤压或焊接。另一个极靴具有上面提到的流体通道，使得阀体可以通过此极靴的侧面不断地流入流体。球形阀体具有两个分别在两个极靴之一上的稳定的端位置，其中一个极靴的通道孔的阀座要不是封闭的要不是开启的。
为了达到对称布局和即使在阀开启时达到球形阀体良好的定心位置，可以在密封阀座相对的极靴内加工一带有相应于密封阀座的圆锥形阀座的相应盲孔。
本发明也可以设计成所谓的二位三通(3/2)(换向)阀。为此两个极靴都配备一相应的通道孔和各一个阀座。这里在带有外侧流体通道的极靴的侧面最好在极靴的位于通道孔延长线上的孔内装入一中心管，并在那里密封连接。例如通过挤压或焊接。在某些情况下也可以在这个部位在中心管和极靴之间设一密封件。
在上述实施形式中中心管在管接头一侧从阀壳体中伸出，并在那里与壳体密封连接，例如通过挤压或焊接。然后这个中心管可以直接用作用于流体循环回路例如制冷循环回路的连接管。这个中心管可以同时在一个装配工序中，例如通过挤压或焊接既在径向又在轴向相对于阀壳体固定。
在相应地设计直径的情况下中心管外壁和阀壳体内壁之间有一中间空腔，它通过相应极靴的外部流体通道与阀腔连通。该中间空腔在二位三通阀的情况下连接在一输入管上，例如通过将一管道装入阀壳体的相应孔内并在那里密封连接，例如焊接。
在本发明一种特别的实施形式中从一开始在安装内部构件之前设一个形成T形成Y形的管状壳体。这时两个极靴连同环形磁体和导向环、隔圈或过滤环，以及在某些情况下加上密封件与中心管一起装在管状壳体内，并在唯一一个装配工序中加以固定。接着只需将线圈套在管状阀壳体的直线贯通的部分上，阀便制作完成。
附图的简要说明
在附图中表示本发明的一个实施例，下面借助于图形加以详细说明。
具体表示
图1按本发明的二位二通2/2(换向)阀的纵剖面，和
图2相应的二位三通3/2(换向)阀的纵剖面。
具体实施方式的描述
按图1阀1的包括一管状阀壳体，它穿过一控制线圈3。这里适配件在阀壳体2的外径不同于控制线圈3内径的情况下提供良好的配合并提高在控制线圈3内的阀壳体2的控制线圈的磁通。
在阀壳体2的内部控制线圈3的区域内设置阀1的内部构件。
具体来说这是两个极靴5、6，它们在其内端上分别具有一环形轴肩7、8。两个做成环形磁体的永久磁体9、10套在极靴5、6上，直至靠上环形轴肩7、8。在永久磁体9、10之间放入一隔圈11，它同时用作过滤元件和球形阀体12的导向环。阀体12由磁性的或可磁化的材料制成从而直接用作阀芯。
在一个极靴5内加工一通道孔13，此通道孔在所示的球形阀座14内通入阀腔15的内部，但是阀座也可以做成其它的形状，例如圆锥形阀座。对面的极靴6仅仅具有一带有用于阀体12的端侧的球形阀座17的盲孔16，阀座也可以做成其它形状，例如圆锥形阀座。
极靴6在外侧设有(铣)削平平面18，使得在这个部位形成极靴6和阀壳体2之间的流体通道19。
阀1的全部内部构件在阀壳体2上两个圆环形凹槽20、21之间挤压从而在轴向固定。
阀壳体2在末端处安装两个连接管22、23，阀可以用这些连接管连接在当时的流体循环回路内。在所述实施例中连接管22、23一体生成在阀壳体2上，从而不存在连接部位，因此在这个部位也不存在密封问题。
按图1的阀1的流体输入通过连接管23进行。流体通过极靴6和阀壳体2之间的流体通道19到达阀腔15区域内。在这里流体首先在外侧沿永久磁体10流动，然后到达既在径向又在轴向流通的隔圈11。由此也正面流向对面的永久磁体9。永久磁体9、10具有比闭壳体2的内径小的外径，使得在永久磁体9、10和阀壳体2之间留出用于流体流动和磁性污物颗粒堆积的足够位置。此外隔圈11用作机械式过滤元件，以便在流体进入阀腔15内部之前从其中滤掉非磁性污物颗粒。隔圈11同时对球形阀体12提供导向。
在阀1的所示开关位置二位二通阀是关闭的，也就是说阀体12贴合在阀座14上并封闭通道孔13。通过给控制线圈3通电阀体12可以转换到相对的位置上，在这个位置阀体贴合在球形阀座17上，从而打开通向阀腔15内腔的通道孔13。在这个开关位置流体可以通过通道孔13一直流到连接管22处。
永久磁体9、10的磁极这样选择，使它们各自的同性磁极朝内，亦即朝向隔圈11，并以相应的另一极朝向连接管22、23。因此永久磁体9、10的极化方向平行于阀轴线分布。由此在阀座14或球形阀座17区域内产生一永久磁场，阀体12通过此永久磁场保持在各个端位置上。用这种方法实现阀1的双稳态结构。
由于永久磁体9、10在阀壳体2内紧靠阀体12设置，永久磁体可以设计得非常小。此外在阀座14或球形阀座17区域内，亦即在阀体12的端位置区域内的设置，使永久磁体特别好地发挥其作用力，使得即使在磁体尺寸选择得比较小时也能保证良好的密封功能或者说稳定的开关位置。
按图2的阀结构基本上相当于上述实施例。其区别在于，按图2的阀做成二位三通3/2阀。
为此在连接管23内装入一中心管24，它一直延伸到极靴6，极靴6设有一安装孔25，以安装中心管24。
极靴6内的安装孔25通过一通道孔26一直延长到阀腔15内部。在出口区域内在极靴6内加工一例如球形或圆锥形阀座27，此阀座与阀座14根据阀的开关位置的不同交替地开启或关闭。
在壳体区域28和中心管24之间形成一中间空腔29，它通过孔30连接在输入管31上。
其次在所示实施形式中在极靴5的一环形槽33中装入一密封元件32，并且-如可通过一外压槽34可知的那样一压紧或焊接。
按图2的二位三通阀具有一输入管31以及两个输出管。输出管之一就像在上述实施例中那样由连接管22构成，但是另一输出管现在由连接管23构成，它在二位二通阀中用作输入管。
输入通过中间空腔29向流体通道19进行。如在上述实施例中一样永久磁体9、10和隔圈及导向环11是迎流的，这里永久磁体9和10也起磁性过滤元件作用，以便吸滤磁性污物颗粒，而隔圈和导向环11做成过滤环，它在径向和轴向都是可流通的。流体用这种方法到达阀腔15内部。
现在流体要不通过通道孔13、要不根据阀的开关位置通过通道孔26排出。在所示的开关位置阀座14通过阀体12关闭，而阀座27开启。因此在这个开关位置流体流向输出管23。
在借助于通过控制线圈3的控制脉冲切换以后阀座27被关闭，同时阀座14打开，因此流体经过通道孔13向输出管22流动。这里控制线圈3以及永久磁体9和10的工作原理完全相当于上述实施例。
如借助于密封件32所示，考虑极靴5和阀壳体2之间尽可能密封的封闭。这仅仅是举例借助于一环形密封件实现。也可以设置大面积的挤压(verpressung)或焊接(部分)。这种结构相应于借助于图1表示的实施例。
中心管24可以用相应的方法相对于极靴6密封。这里在必要时也可以用未详细画出的方式装入一密封件。在按图2的结构中中心管24整个表面贴合，使得通过挤压/压紧或焊接得到密封的封闭。
如由图2可见，中心管24可通过挤压或焊接既在轴向又在径向固定，这由贴合在中心管24上的凹槽20可清楚看出。在这种情况下可以考虑，凹槽20非整圆地贴合，使得在中间空腔29和流体通道19之间始终留出足够的通道。
所示实施形式是一种特别紧凑的结构形式，它可以用特别少的加工费用制造，并且在高的密封性的情况下保证可靠的持续稳定性。特别是由于阀体12质量减小也可以减小每次在阀座14、27上的冲击冲量，使得除了较小的运行噪声外还得到与迄今为止已知的阀相比更好的耐磨性。
               图形标记表
1    阀                         2    阀壳体
3    控制线圈                   4    适配件
5    极靴                       6    极靴
7    环形轴肩                   8    环形轴肩
9    永久磁体                   10   永久磁体
11   隔圈                       12   阀体
13   通道孔                     14   阀座
15   阀腔                       16   盲孔
17   球形阀座                   18   (铣)削平平面
19   流体通道                   20   凹槽
21   凹槽                       22   连接管
23   连接管                     24   中心管
25   安装孔                     26   通道孔
27   阀座                       28   壳体区域
29   中间空腔                   30   孔
31   输入管                     32   密封件
33   环形槽                     34   压槽

Claims (31)

1.双稳态电磁阀，具有一设置在两个极靴之间的阀腔和一个可在阀腔内在两端位置之间移动的阀体，此阀体做成用于至少一个永久磁体和用于至少一个控制线圈的衔铁，其特征为：永久磁体(9、10)设置在阀壳体(2)的内腔内。
2.按权利要求1所述的阀，其特征为：阀腔(15)设置在控制线圈(3)之内。
3.按上述权利要求之任一项所述的阀，其特征为：设有至少两个永久磁体(9、10)。
4.按上述权利要求之任一项所述的阀，其特征为：永久磁体(9、10)设置在阀座(17、27)旁。
5.按上述权利要求之任一项所述的阀，其特征为：永久磁体(9、10)的极化方向沿轴向分布。
6.按上述权利要求之任一项所述的阀，其特征为：永久磁体或这些永久磁体(9、10)做成环形磁体。
7.按上述权利要求之任一项所述的阀，其特征为：隔圈(11)设置在两个环形磁体(9、10)之间。
8.按上述权利要求之任一项所述的阀，其特征为：做成衔铁的阀体(12)是球形的。
9.按上述权利要求之任一项所述的阀，其特征为：设有一用于阀体(12)的导向环(11)。
10.按上述权利要求之任一项所述的阀，其特征为：阀体(12)的导向环作为隔圈(11)设置在环形磁体(9、10)之间。
11.按上述权利要求之任一项所述的阀，其特征为：设有一过滤元件(11)。
12.按上述权利要求之任一项所述的阀，其特征为：过滤元件(11)做成阀体(12)的导向环。
13.按上述权利要求之任一项所述的阀，其特征为：过滤元件(11)做成环形磁体(9、10)之间的隔圈。
14.按上述权利要求之任一项所述的阀，其特征为：阀壳体(2)由一圆管构成。
15.按上述权利要求之任一项所述的阀，其特征为：壳体(2)做成整体的。
16.按上述权利要求之任一项所述的阀，其特征为：在一个极靴(6)上阀轴线之外设置一条或几条流体通道(19)。
17.按上述权利要求之任一项所述的阀，其特征为：在一个极靴(6)上阀轴线之外设置多条沿周向分布的流体通道(19)。
18.按上述权利要求之任一项所述的阀，其特征为：极靴(6)具有一非圆形外横截面。
19.按上述权利要求之任一项所述的阀，其特征为：位于阀轴线之外的流体通道(19)经过至少一个永久磁体(9、10)。
20.按上述权利要求之任一项所述的阀，其特征为：至少一个极靴(5、6)与壳体压紧或焊接。
21.按上述权利要求之任一项所述的阀，其特征为：在极靴(5)和阀壳体(23)之间设置至少一个密封件(32)。
22.按上述权利要求之任一项所述的阀，其特征为：在阀壳体(2)上设有一个凹槽(20、21)，以固定内部构件。
23.按上述权利要求之任一项所述的阀，其特征为：导向环和/或过滤环和/或隔圈(11)做得可在轴向和径向液体流通。
24.按上述权利要求之任一项所述的阀，其特征为：设有一外部的粗过滤器。
25.按上述权利要求之任一项所述的阀，其特征为：该阀做成二位二通阀。
26.按上述权利要求之任一项所述的阀，其特征为：该阀做成二位三通阀。
27.按上述权利要求之任一项所述的阀，其特征为：流体密封地装在阀壳体(2)之内的中心管与一极靴(6)连接。
28.按上述权利要求之任一项所述的阀，其特征为：在中心管(24)和所属极靴(6)之间设一密封件。
29.按上述权利要求之任一项所述的阀，其特征为：管状阀壳体做成T形件或Y形件。
30.用于特别是具有多个冷却室的制冷设备的制冷回路，带有一个压缩机、一个冷凝器、多个分别配设于一个冷却室的蒸发器，还具有至少一个电控制阀，以使冷凝器按规定的工作方式与一个或几个蒸发器连接，其特征为：控制阀(1)按上述权利要求之任一项设计。
31.带有一制冷回路的家用电器，特别是冰箱或冰柜，其特征为：制冷回路按权利要求30设计。
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