CN1904427A - 一种双稳态电磁阀 - Google Patents

Abstract

一种双稳态电磁阀，连接在冷冻、冷藏等制冷机组上用于控制介质的流向，它包括阀体部件和控制线圈，所述阀体部件具有一个阀芯腔，与阀芯腔相通设置有进口和两个出口，所述阀芯腔内置一由所述控制线圈改变其位置而选择性的对所述两个出口进行密封并由永磁体将其保持在相应密封位置的感磁球体阀芯。它结构简单，动作灵活，使用寿命长，节约能耗；而且由于其制造材料单一，从而增强其岁多种制冷剂的适应性。

Description

一种双稳态电磁阀

                      技术领域

本发明是一种双稳态电磁阀。

                      背景技术

传统的电磁阀均为电流保持方式控制，即一直在控制线圈内通过要求的保持电流以产生磁场将阀芯保持在要求的工作位置，不仅耗能大，而且产生很大的热量容易烧毁控制线圈，或使控制线圈骨架变形，致使阀体不能工作。目前国际较流行使用的双稳态电磁阀，其工作原理是将电磁力与永磁力相结合，以脉冲电流产生的电磁力改变阀芯的工作位置而改变电磁阀在两种工作状态之间的转换，依靠永磁力将阀芯保持在该工作位置而维持工作，不需保持电流维持，它不仅大大地节约了能耗，提高了电磁阀的寿命和可靠性，实现了无需维持电流的双稳状态——即不需要维持电流就能够稳定保持电磁阀工作在两种工作状态的任一工作状态。

随着对家庭用冷冻、冷藏制冷机组的性能和节能的要求越来越高，对电磁阀的使用寿命、对制冷剂的全面适用性、制造成本等要求也在不断提高。在中国ZL03271725.3号专利中公开了一种电磁阀，设置有阀腔，通过设置在阀套管外的两个永久磁铁维持阀芯(即阀体)在阀腔左右两个位置的稳定状态，阀芯外部为软磁不锈钢，内部为橡胶块，通过橡胶件和阀座的阀口密封。这种结构的电磁阀，其阀芯所用橡胶件强度不高，总是以相同的部位与阀口撞击，使得电磁阀的使用寿命不是很长；阀芯因为零部件较多，制造复杂，制造成本较高；阀芯在电磁力作用下以滑动方式动作，且由于与阀芯腔内壁接触多，需要较大的冲击电流才可灵活动作，仍存在损耗能源的情况；此外还因为橡胶件和制冷介质的兼容性问题，橡胶件的选择也较为麻烦，对制冷剂的适用也很单一。

                      发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有产品所存在的上述寿命短、阀芯结构复杂、能耗大等缺陷，提供一种新的双稳态电磁阀，以延长使用寿命、简化阀芯结构、降低能耗；并进一步的增强阀芯对多种制冷剂的适应性。为此，本发明采取下述技术方案：

一种双稳态电磁阀，包括阀体部件和控制线圈，所述阀体部件具有一个阀芯腔，与阀芯腔相通设置有进口和两个出口，所述阀芯腔内置一由所述控制线圈改变其位置而选择性的对所述两个出口进行密封并由永磁体将其保持在相应密封位置的阀芯，其特征是所述的阀芯为一感磁球体。本方案通过将阀芯制为感磁球体，使得其结构得以简化，便于制造而利于节约制造成本；基于其特殊的结构，在电磁力作用下以滚动的方式动作而改变工作位置，在动作过程中与阀芯腔内壁接触少，所需的电磁力比较小，利于节约能耗；而且由于整个感磁球体的任何位置均可以与两个出口配合，球体结构使得阀芯在阀芯腔内可以良好地定心，且由于球形阀芯的质量小，还可以减小阀体对阀座的冲击量，从而可以延长其使用寿命。

作为对上述技术方案的进一步完善和补充，使其结构更趋于合理，简化制造工艺，本发明还包括以下附加技术特征：

所述的球体为钢球。增强阀芯对多种制冷剂的适应性。

所述的阀芯腔是对管状物两端进行封堵形成。以便加工装配。

所述的管状物两端分别封堵一个阀座，所述的两个出口分别开设在两个阀座上。

所述管状物的管壁外表面具有凹陷部位，所述的永磁体固定在该凹陷部位。使得永磁体与管状物外壁形状相吻合，以利装配。

所述的凹陷部位具有环形突起，所述的永磁体为两片，呈扇环状，二者通过一片扇环状的隔离块定位在所述的环形突起上，从而在永磁体与所述管状物的管壁之间形成间隙。一块隔离块可以保证两片永磁体恒定的相对位置，由此形成的磁场相对于阀的中心线旋转对称，从而得到与轴线十分平行的对作为阀芯的钢球吸引力。

所述的进口直接开设在其中一个阀座而与该阀座上的出口并列设置。结构紧凑。

控制线圈套装在所述的管状物和永磁体上。以得到较强的能够作用在作为阀芯的钢球上的电磁场。

所述的进口开设所述的凹陷部位上；且在所述管状物和永磁体的外侧设置有另一封闭结构形成通过该进口与所述的阀芯腔相通的第二腔体，第二腔体与外部的进口接管相通。这种结构有利于减小阀芯的体积，进而降低驱使其动作的电磁力，从而降低能耗。

所述的进口为开设在所述凹陷部位上的若干个通孔。从而使得来自外部的介质经第二腔体、凹陷部位的裸露部分、间隙和进口(若干通孔)进入阀芯腔后作用在球体阀芯上的压力趋于平衡，增强球体阀芯的灵活性，且有利于降低球体阀芯动作所需的电磁力。

所述的封闭结构为一套管，所述的管状物两端的两个阀座与该套管两端封闭连接，从而将所述的管状物和永磁体封闭在该套管内。这种一物二用的结构，减少了电磁阀产品的构成构件，使得产品结构更紧凑合理。

所述的控制线圈套装在所述的套管上。

所述的阀座上设置有与所述套管过盈配合的突起或利于滚压所述套管的凹槽。用于对管状物和永磁体进行轴向定位，利于装配的精确性。

所述的永磁体的磁场方向沿所述管状物的轴向分布。利于钢球阀芯获得较强的永磁力而保持在要求的工作位置。

本发明通过将阀芯改造成感磁球体，结构简单，动作灵活，使用寿命长，节约能耗；而且由于其制造材料单一，从而增强其岁多种制冷剂的适应性。

                     附图说明

图1是本发明的一种具体结构示意图。

图2是图1所示结构中的阀体部件结构放大图。

图3是图2的A-A截面图。

图4是用于装配本发明控制线圈的壳体的结构示意图(相对图1的俯视角度)。

图中：1.阀体部件、11.隔套、12.磁钢、13.隔离块、14.钢球、15a.阀座、15b.阀座、16.套管、17.进口、18a.出口、18b.出口；2.控制线圈、3.壳体、31.侧面、32.侧面、3a.定位孔、3b.定位孔、3A.壳体内腔；4.进口接管；5.出口接管；6.出口接管。

                    具体实施方式

实施例一：

如图1所示的电磁阀，由阀体部件1、一进口接管4、两出口接管5和6、控制线圈2以及线圈壳体3等构成，其中：

控制线圈2制成具有中间通孔的结构，其外部形状便于装配在图3所示的线圈壳体3内。

阀体部件1包括作为封闭结构的套管16、作为管状物的隔套11、两个扇环形磁钢12、一个隔离块13、两个阀座15a、15b和一个作为阀芯的钢球14：套管16为圆管；隔套11也为圆管，其外径略小于套管内径，且在其管壁外表面中间部位具有环槽状凹陷部位11a，凹陷部位11a的中部设置环形突起11b，在环形突起11b两侧开设若干通孔作为进口17与隔套内部相通；两扇环形磁钢12由扇环状的隔离块13隔离后以其磁场方向沿隔套轴向分布对称固定(比如粘接)在该凹陷部位的环形突起11b上(隔离块也固定在该凹陷部位的环形突起上)，从而在该凹陷部位11a形成裸露部分11c，而在永磁体12与所述管状物11的管壁之间形成间隙11d，从而使得下文述及的阀芯腔1A通过进口17(若干通孔)、间隙11d以及凹陷部位的裸露部分11c与下文述及的第二腔体1B贯通；两个阀座15a、15b均具有两个与所述套管16、隔套11相互配合的大小外圆面，在它们的中心位置各开设一个出口18a、18b；将钢球14置于隔套11内，并通过阀座15a、15b的较小外圆面焊接封堵在隔套11两端，形成容纳钢球阀芯的阀芯腔1A，在磁钢12磁场作用下，钢球14总是位于阀芯腔1A的一端而将一个出口密封，即实现电磁阀的双稳状态；之后将形成一体的隔套11、阀座15a和15b以及磁钢12、隔离块13(包括钢球14在内称它们为芯部组件)一起置于套管16内，再通过两个阀座15a、15b的较大外圆面焊接封堵在套管16两端(关于实现芯部组件在套管内的轴向定位，将在下文述及)，从而在套管16、隔套11以及两个阀座15a、15b之间形成第二腔体1B，且第二腔体1B通过进口17与容纳钢球的阀芯腔1A相通；在其中一个阀座15a上连接与第二腔体1B相通的进口接管4。至此，阀体部件1具备了从进口接管4向阀芯腔1A内导入介质并选择性的从两个出口向外导出介质的结构基础，因此，通过下文述及的由控制线圈1向钢球14施加电磁力即可以改变钢球的位置而切换阀体部件的工作状态。

将套管16装入控制线圈2的中间通孔，然后将控制线圈2与阀体部件1一起装入壳体3的内腔3A之内，阀体部件1及控制线圈2的两个端面都和内腔3A的两个侧面31和32相配合，因此总能保证阀体部件1在控制线圈2之内，提高阀体部件内的磁通；将出口接管5、6和进口接管4穿过相应位置的定位孔3a和3b后焊接在对应的阀座上与对应的出口和进口相通。至此，即具备一个完整的可供使用的具有双稳状态的电磁阀结构。使用时，将该电磁阀的相应接管连接在冷冻、冷藏等制冷机组的相应介质管路上，用不同方向的直流电源向控制线圈施加脉冲，即可产生相反方向的电磁场，电磁场作用在钢球上而施加给钢球相反方向的电磁力，克服磁钢对钢球的磁力而改变钢球位置，实现电磁阀工作状态的切换。可见，在电磁阀内部，制冷介质需要通过的地方没有塑料和橡胶件，因此本发明可以适用更多的制冷介质。

对于实现芯部组件在套管内的轴向定位有两种方式：

一是滚压方式：即在阀座的外圆面与套管内壁松配合，在阀座外圆面上开设环槽(图中未示)，将芯部组件装入套管内，在套管上与环槽对应的部位向内进行环状滚压，可以轻松达到轴向固定并阻止异物进入内部腔体，最后用焊接密封。

二是采用紧配方式来轴向固定芯部组件：即两阀座的外圆面设有环形突起(图中未示)，采用压入套管的方法，将芯部组件轴向固定。

该实施例，重在描述专利要求保护方案产品的结构和构造，而其中述及的各构成部分之间的连接关系以及连接方式，根据实际生产工艺，是可以改变的；尤其是文中各构成部分的述及顺序，是为了清楚描述结构和构造而采用，并不代表产品的实际装配过程。

实施例二：

可以省缺实施例一的套管，不在隔套的凹陷部位上开设通孔作为进口，而将进口直接开设在其中一个阀座而与该阀座上的出口并列设置，而控制线圈则直接套装在实施例一所述的芯部组件上，形成如ZL03271725.3号专利中公开的结构，同样可以达到方案的技术效果，在此不再赘述。

Claims (14)

1、一种双稳态电磁阀，包括阀体部件(1)和控制线圈(2)，所述阀体部件(1)具有一个阀芯腔(1A)，与阀芯腔(1A)相通设置有进口(17)和两个出(18a)(18b)，所述阀芯腔(1A)内置一由所述控制线圈(2)改变其位置而选择性的对所述两个出口(18a)(18b)进行密封并由永磁体(12)将其保持在相应密封位置的阀芯(14)，其特征是所述的阀芯(14)为一感磁球体。

2、根据权利要求1所述的双稳态电磁阀，其特征是所述的球体(14)为钢球。

3、根据权利要求1或2所述的双稳态电磁阀，其特征是所述的阀芯腔(1A)是对管状物(11)两端进行封堵形成。

4、根据权利要求3所述的双稳态电磁阀，其特征是所述的管状物(11)两端分别封堵一个阀座(15a)(15b)，所述的两个出口(18a)(18b)分别开设在两个阀座(15a)(15b)上。

5、根据权利要求4所述的双稳态电磁阀，其特征是所述管状物(11)的管壁外表面具有凹陷部位(11a)，所述的永磁体(12)固定在该凹陷部位(11a)。

6、根据权利要求5所述的双稳态电磁阀，其特征是所述的凹陷部位(11a)具有环形突起(11b)，所述的永磁体(12)为两片，呈扇环状，二者通过一片扇环状的隔离块(13)定位在所述的环形突起(11b)上，从而在永磁体(12)与所述管状物(11)的管壁之间形成间隙。

7、根据权利要求4、5或6所述的双稳态电磁阀，其特征是所述的进口(17)直接开设在其中一个阀座(15a)上而与该阀座上的出口(18a)并列设置。

8、根据权利要求7所述的双稳态电磁阀，其特征是所述的控制线圈(2)套装在所述的管状物(11)和永磁体(12)上。

9、根据权利要求5或6所述的双稳态电磁阀，其特征是在所述的进口(17)开设所述的凹陷部位(11a)上；且在所述管状物(11)和永磁体(12)的外侧设置有另一封闭结构(16)形成通过该进口(17)与所述的阀芯腔(1A)相通的第二腔体(1B)，第二腔体(1B)与外部的进口接管(4)相通。

10、根据权利要求9所述的双稳态电磁阀，其特征是所述的进口(17)为开设在所述凹陷部位(11a)上的若干个通孔。

11、根据权利要求9所述的双稳态电磁阀，其特征是所述的封闭结构(16)为一套管，所述的管状物(11)两端的两个阀座(15a)(15b)与该套管两端封闭连接，从而将所述的管状物(11)和永磁体(12)封闭在该套管内。

12、根据权利要求11所述的双稳态电磁阀，其特征是所述的控制线圈(2)套装在所述的套管(16)上。

13、根据权利要求11所述的双稳态电磁阀，其特征是所述的阀座上设置有与所述套管过盈配合的突起或利于滚压所述套管的凹槽。

14、根据权利要求4所述的双稳态电磁阀，其特征是所述的永磁体(12)的磁场方向沿所述管状物的轴向分布。

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