CN1928401B - 电磁阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电磁阀，包括入口、出口、在所述入口和出口之间的流路中的阀座、固定芯、以及用于相对所述阀座在一个打开位置和一个闭合位置之间移动的可移动部件。一个弹性衰减部件设置在所述可移动部件和所述固定芯之间，并且与所述固定芯和所述可移动部件分开。提供了一个弹簧，用于相对所述固定芯和所述可移动部件偏置所述弹性衰减部件。在用直流电压激励一个电磁线圈之后，所述可移动部件相对所述弹性衰减部件从所述闭合位置朝向所述固定芯到一个打开位置。所述弹性衰减部件衰减在所述可移动部件和所述固定芯之间的冲击力以减少与激励所述电磁线圈关联的噪声。

Description

电磁阀

相关申请的交叉参考

本申请要求于2005年8月31日提交的US60/713048号美国临时申请的权益。其全部公开内容被引用在此作为参考。

技术领域

本发明涉及电磁线圈，尤其涉及工作时不产生显著噪声的电磁线圈。

背景技术

由于交流电的实用性，交流电磁线圈经常应用于各种类型的交流供电装置中。在对电磁线圈供电时，典型的交流电电磁线圈在其励磁或激励位置会产生嗡嗡的噪声。这种嗡嗡的噪声是由交流电路在每秒60个周波的正、负电流之间的循环引起的。电磁线圈放置在由可以产生磁力的交流电路激励的位置，在交流电路在正、负电流之间循环时磁力减少并且允许轻微的移动，而这移动产生了嗡嗡的噪音。荫蔽环可以用来产生第二磁力，以帮助减少交流电磁线圈的嗡嗡噪声。由于在电磁线圈移动到它的全激励位置时会产生冲击，因此激励的电磁线圈会产生能听得到的咔嚓声。在对可以被数百万次的激励电磁线圈的流控制中，这种冲击能产生不期望的噪声以及电磁线圈不能经受的相当大的磨损。

发明内容

在本发明的各种实施例中，提供了一个电磁操作阀，其包括入口、出口、位于在入口和出口之间的流路中的阀座、固定芯以及用于在打开位置和关闭位置之间相对于阀座移动的可移动部件。该可移动部件具有在一端的中央通路和在相对端的腔开口，在所述腔开口中容纳被配置为接合所述阀座的阀元件。所述可移动部件包括在所述腔开口的开口处的环状环，所述环状环被构造为接合形成在所述阀元件上的肩部并且将所述阀元件保持在所述腔开口内。弹性衰减部件设置在可移动部件和固定芯之间，并且与固定芯和移动部件都是分开的。相对固定芯和可移动部件，弹簧相对于一阻挡件偏置弹性衰减部件远离固定芯到闭合位置，所述阻挡件阻止所述可移动部件的运动并且承受所述可移动部件的冲击力，以使冲击能量不被传送到所述阀元件和阀座。电磁线圈可使用直流电压或整流交流电路来激励，以使可移动部件相对弹性衰减部件从闭合位置朝向固定芯移动到打开位置。由此，电磁阀的一些实施例提供了弹性衰减部件，该部件能衰减在可移动部件和固定芯之间的冲击力，以减小与激励电磁线圈关联的噪声。

在本发明的另一方面中，在一些实施例中，电磁阀包括位于入口和出口之间的阀座，以及带有在一端的中央通路和在相对端的腔开口以及环状环的可移动部件，其中可移动部件在打开位置和关闭位置之间移动，在所述腔开口中容纳被配置为接合所述阀座的阀元件。在所述腔开口的开口处的所述环状环被配置为接合形成在所述阀元件上的肩部并将该阀元件保持在所述腔开口内。电磁阀包括固定芯、设置在可移动部件和固定芯之间的弹性衰减部件，以及用于相对固定芯偏置弹性衰减部件的弹簧。弹簧也能相对阻挡件偏置可移动部件到闭合位置，在该位置处阀元件相对阀座偏置并且可移动部件的环状环不接合阀元件，其中所述阻挡件阻止所述可移动部件的运动并且承受所述可移动部件的冲击力，以使冲击能量不被传送到所述阀元件和阀座。电磁线圈可以由直流电压或整流交流电路激励，以使可移动部件朝向弹性衰减部件移动到打开位置。在激励电磁线圈之后，在可移动部件上的环状环接合并且移动阀元件远离阀座，并且弹性衰减部件阻止可移动部件和固定芯之间的接触。在电磁线圈去激励(de-energizing)之后，用于偏置的弹簧使可移动部件和阀元件向阀座移动，其中在可移动部件接合阻挡件之前，环状环与阀元件不接合，以使可移动部件相对阻挡件的冲击力不会施加到阀元件上。由此，电磁阀的一些实施例可以充分减少阀元件相对阀座的冲击力以保持阀元件的寿命，并且还可以衰减可移动部件和固定芯之间的冲击力以减少与激励阀关联的噪声。

通过下文的详细描述，本发明的进一步的应用场合将变得清楚。可以理解，在对本发明的较佳实施例进行说明时，详细描述和具体实施例只为了示例并不用以限制本发明的范围。

附图说明

参照具体描述和附图，将更容易全面理解本发明，其中：

图1是根据本发明原理的电磁阀的一个实施例的底部截面透视图；

图2是电磁阀的一个实施例的侧视截面图；

图3是电磁阀的一个实施例的一部分的放大截面图；

图4是电磁阀的另一个实施例的放大截面图；

图5是在根据本发明原理的电磁线圈一个实施例中，和激励该电磁线圈关联的噪声降低的图形。

在附图中，对应的附图标记表示相应的部件。

具体实施方式

下面对较佳实施例的说明实际上仅为示例性的，并以任何方式限制本发明、其实施或应用。

根据本发明原理的电磁阀的一个实施例如图1中的20所示。电磁阀20包括一个阀罩22，其具有至少一个入口24和至少一个出口26。阀座28设置在入口24和出口26之间的流路中。与阀座28接合的是一个连接到阀部件30的阀元件38，其中阀部件30是可移动的以打开和关闭该阀。阀罩22包括限制可移动阀部件30的行程的阻挡件32。弹簧34将可移动的阀部件30向阻挡件32偏压，直至关闭位置。弹簧34是线圈弹簧，但也可以是施加弹力到阀元件30以使其向阻挡件32偏置的任何其它元件。在关闭位置，弹簧40将与阀部件30相连的阀部件38向与阀座28接合的密封件偏压。弹簧40是线圈弹簧，但也可以是施加弹力到阀元件38以使其向阀座28偏置的任何其它元件。从而，在关闭位置，弹簧34将可移动阀部件30偏压抵靠在阻挡件32上，弹簧40将阀元件38偏压抵靠在阀座28上。

在可移动阀部件30运动到打开位置时，在可移动阀部件上的环状环44与阀部件38接合并移动阀部件38远离阀座28。在可移动阀部件30的一端具有一个中央通路50，用于容纳弹簧34，弹簧34能使可移动阀部件30远离固定芯42并且朝向阻挡件32偏置。在阀部件30的相对端中的腔开口58用于容纳阀元件38。腔58的开口处具有与形成在阀元件38上的肩部48接合的环44，用于保持阀元件38在腔中。通路24从腔58向内部延伸，用于承接弹簧40，其一端接合阀部件30，其另一端接合阀元件38，以向阀座28偏置阀元件38。在一些实施例中，阀元件38可以由轻质氟代烃聚合物制成，例如TeflonTM，或由其它聚合体或弹性密封材料、或粘合在一起不同材料的组合物制成。

电磁线圈36设置在可移动部件30的周围。电磁线圈36用于使可移动部件30抵抗弹簧34的偏压作用，远离阻挡件32向固定芯42移动。在可移动阀部件30端部的环形环44用于推动阀部件38远离阀座28到打开位置。在闭合位置，在移动阀部件30上的环形环44不与阀部件38接合，其被弹簧40偏压抵靠在阀座28上。在电磁线圈36被激励时，它使可移动阀部件30抵抗弹簧34的偏压作用能够，远离阻挡件32。在与阀元件38结合之前，阀部件30的初始运动形成了动量，以向阀元件38施加一个力从而有助于阀部件的移位(unseat)。激励电磁线圈使得移动阀部件30和环形环44接合并且使阀部件38远离阀座28移动，以使该阀打开并且电流能通过阀流入到入口24并且从出口26流出。在电磁线圈36去激励时，弹簧34偏置可移动部件30朝向闭合位置。由于可移动部件30朝向闭合位置移动，阀元件38接触阀座28，并且停止移动。弹簧34会继续移动可移动部件30超出阀元件38的闭合点，直至可移动部件30接触阻挡件32。阻挡件32阻止阀部件30的进一步移动，并且承受动量的冲击力，以使冲击能量不被传送到阀部件38和阀座28。因此，阀部件38的动量不会导致阀部件38相对阀座28的冲击力，从而减少了对阀部件38和阀座28的损伤并且延长了阀20的寿命。

参照图2，电磁阀20较佳地包括一端固定在阀罩22的管46，以及固定在对立端中的固定芯42。可移动部件30滑动地设置在管46中，并且限制可移动部件30的移动的阻挡件42形成在管46的第一端和阀体22之间的连接处。围绕可移动部件30延伸的圆形弯曲件48用于接合阻挡件32。如图1所示，电磁线圈36的线圈50设置在管46和可移动部件30的周围。在线圈50被激励时，电磁线圈产生能移动可移动部件30和阀元件38到打开位置的磁力。在电磁线圈不再被激励时，弹簧34提供一个力以向阻挡件移动可移动部件30。由于可移动部件30朝向阻挡件移动，阀元件38接触阀座28。在阀部件30上的弯曲件48最终接合阻挡件32，停止阀部件的移动和承受冲击力。因此，在阀部件具有有效质量(effective mass)以由电磁线圈36操作并且在电磁线圈不再被激励下快速关闭阀时，阀部件38不受动量的冲击和使阀部件朝向闭合位置移动的冲击力，从而保护阀部件38和阀座28的寿命。对合并本发明的原理的电磁线圈的一个较佳实施例的各种样品的实验已经产生了在140帕斯卡下的百万循环的流控制操作。因此，通过充分减少在闭合位置下阀元件相对阀座的冲击力，电磁线圈提供了一个经济、稳定的阀设计，其能运行许多循环而不会失败。

在各个实施例中，提供的电磁阀包括一个线圈50，其在被电源激励时能产生磁场52。磁场52产生一个使可移动阀部件30向移动固定芯42移动的作用力。一些实施例中可以具有一个固定芯42，其进一步包括一个导电荫蔽环54，其用于建立第二磁场56，其中电磁线圈的实施例还可以用于交流电压的场合。各种实施例中包括一个电磁线圈50，其被适配以至少由直流电压或整流交流电路激励。用直流电压或整流交流电路激励的电磁线圈使电磁线圈的运转比用交流电压源的低很多的噪声，这是由于电源的非循环本性提供了一个由交流电磁线圈产生的更相容的电磁场。

参照图3，各种实施例进一步包括一个与固定芯42关联的弹性衰减部件70，用于阻止在可移动阀部件30和固定芯42之间的直接接触。弹性衰减部件70较佳地具有一个接近于固定芯42的直径。弹簧34的一端与弹性衰减部件70接触，弹簧34的另一端偏置可移动阀部件30远离弹性衰减部件70和固定芯42。在电磁线圈被激励以使可移动阀部件30向固定芯42移动，时弹性衰减部件70衰减可移动阀部件30和固定芯42之间的冲击力。由此弹性衰减部件把有关激励电磁线圈的噪声减少到一个小于预定分贝值。

在一些实施例中，固定芯42较佳地焊接或焖烧(braised)在管46以提供一个密封。弹性衰减部件70与固定芯42分开，并且不会预先组装、夹物模压、胶合或粘附到、或型模到固定芯42上。这使得固定芯42被焊接到管，而不会损伤弹性衰减部件70。同样地，弹性衰减部件70与可移动阀部件30分开，并且不会预先组装、夹物模压、胶合或粘附到、或型模到可移动阀部件30上。由此弹性衰减部件70不被夹物模压到或固定芯42或可移动阀部件30之内或之上。而且，弹性衰减部件70可以容易地放置在管46中，以被设置在固定芯42和可移动阀部件30之间，并且由弹簧34相对固定芯42偏置。由于弹簧34偏置弹性衰减部件70在相对的位置，简单的弹性衰减部件70提供在各种实施例中，其易于安装并且不需要对固定芯42或可移动阀部件30的任何胶合、粘附或粘贴。

在如图3所示的正常闭合的阀位置，对电磁线圈设计的所需的冲击力，通过一个预定尺寸的缝隙，可移动部件40与弹性衰减部件70分开。在电磁线圈被激励时，可移动部件向固定芯42移动。弹性衰减部件70提供一个垫子用于承受在可移动阀部件30移动到全开位置时，固定芯42和可移动阀部件30之间的震动和冲击力。弹性衰减部件由可移动阀部件30压缩以衰减冲击力并且承受震动。弹性衰减部件70较佳地由橡胶或含氟弹性体(flouroelastomer)制成，但也可以由能被压缩以适用于衰减或承受如本发明的电磁线圈实施例的冲击力的任何材料制成。静态的运转和延长的寿命，该阀特别适合用于压缩机，这是由于阀的长寿命使其能被连续运转以减少压缩机和发动机的磨损。

在如图4所示的电磁线圈的一个可选实施例中，可移动部件30’的端和固定芯42’的端形成一个总体截头圆锥形。弹性衰减部件70与固定芯42关联，用于阻止在可移动部件30’和固定芯42’之间的之间接触。弹簧34的一端与弹性衰减部件70’接触，弹簧34的另一端偏置可移动部件30’远离弹性衰减部件70’和固定芯42’。在电磁线圈被激励以使可移动部件30’向固定芯42’移动时，弹性衰减部件70’与固定芯42’分开，并且不会预先组装、夹物模压、胶合或粘附到、或型模到固定芯42’上、在本发明的各个实施例中，弹性衰减部件70’的至少一部分可以设置在弹簧34内部，如图4所示。由于弹簧34偏置弹性衰减部件70’在相对固定芯42’的位置，一个简单弹性衰减部件70被提供于各个实施例中，其易于安装并且不需要对固定芯42或可移动阀部件30的任何胶合、粘附或粘贴。由此，弹性衰减部件70’用于减少有关激励电磁线圈的噪声到一个小于预定分贝值。

参照图5是由本发明电磁线圈实施例实现的降低的噪声的图形。

本发明的说明实际上仅为示例性的，因此，不背离本发明的主旨的任何变化都在本发明的范围内。附加的设计考虑，例如电磁线圈70的应用电压的控制，可以被合并，而不背离本发明的精神和范围。这些变化不认为是背离本发明的精神和范围。由此，本发明并不限于上述的具体实施例，而是限于所附的权利要求。

Claims (20)

1.一种电磁操作阀，包括：入口；出口；位于所述入口与所述出口之间的流体通路中的阀座；用于以密封方式与所述阀座接合的阀元件；具有在一端的中央通路和在相对端的腔开口的可移动部件，在所述腔开口中容纳被配置为接合所述阀座的所述阀元件，所述可移动部件可以移动以打开或关闭所述阀；所述可移动部件包括在所述腔开口的开口处的环状环，所述环状环被构造为接合形成在所述阀元件上的肩部并且将所述阀元件保持在所述腔开口内；固定芯；与所述固定芯相连的弹性衰减部件；弹簧，其具有接合所述弹性衰减部件的第一端和相对于一阻挡件偏置所述可移动部件远离所述弹性衰减部件到一闭合位置的第二端，所述阻挡件阻止所述可移动部件的运动并且承受所述可移动部件的冲击力，以使冲击能量不被传送到所述阀元件和阀座；由直流电压激励的电磁线圈，其使得所述可移动部件抵抗与所述固定芯关联的弹性衰减部件，从所述闭合位置移动到一打开位置，其中所述弹性衰减部件阻止所述可移动部件和所述固定芯之间的直接接触。

2.如权利要求1所述的电磁操作阀，其中所述弹性衰减部件独立于所述可移动部件和所述固定芯。

3.如权利要求1所述的电磁操作阀，其中所述弹性衰减部件衰减所述可移动部件和所述固定芯之间的冲击力。

4.如权利要求3所述的电磁操作阀，其中所述弹性衰减部件由能被压缩的材料制成，以适于衰减所述可移动部件和所述固定芯之间的所述冲击力。

5.如权利要求1所述的电磁操作阀，其中所述弹性衰减部件使与激励所述电磁线圈相关的噪声减小到小于一个预定分贝值。

6.如权利要求5所述的电磁操作阀，其中所述预定分贝值为7分贝或小于7分贝。

7.一种电磁操作阀，包括：

入口；

出口；

位于所述入口与所述出口之间的流体通路中的阀座；

具有在一端的中央通路和在相对端的腔开口的可移动部件，在所述腔开口中容纳被配置为接合所述阀座的阀元件，所述可移动部件被配置为使所述阀元件相对于所述阀座在一打开位置和一关闭位置之间移动的可移动部件；所述可移动部件包括在所述腔开口的开口处的环状环，所述环状环被构造为接合形成在所述阀元件上的肩部并且将所述阀元件保持在所述腔开口内；

固定芯；

设置在所述可移动部件和所述固定芯之间的弹性衰减部件，该弹性衰减部件独立于所述固定芯；

用于相对于所述固定芯偏置所述弹性衰减部件并相对于一阻挡件偏置所述可移动部件远离所述固定芯至一闭合位置的弹簧，所述阻挡件阻止所述可移动部件的运动并且承受所述可移动部件的冲击力，以使冲击能量不被传送到所述阀元件和阀座；和

由直流电压激励的电磁线圈，该电磁线圈使得所述可移动部件对抗所述弹性衰减部件从所述闭合位置移动到一打开位置，其中所述弹性衰减部件衰减所述可移动部件和所述固定芯之间的冲击力，以把与激励所述电磁线圈相关的噪声减小到小于一个预定分贝值。

8.如权利要求7所述的电磁操作阀，其中所述弹性衰减部件衰减所述可移动部件和所述固定芯之间的冲击力。

9.如权利要求8所述的电磁操作阀，其中所述弹性衰减部件由能被压缩的材料制成，以适于衰减所述可移动部件和所述固定芯之间的所述冲击力。

10.如权利要求7所述的电磁操作阀，其中所述弹性衰减部件把与激励所述电磁线圈相关的噪声减小到小于一个预定分贝值。

11.一种电磁阀，包括：

具有入口和出口的阀罩；

位于所述入口与所述出口之间的流体通路中的阀座；

用于以密封方式接合所述阀座的阀元件；

具有在一端的中央通路和在相对端的腔开口以及环状环的可移动部件，在所述腔开口中容纳被配置为接合所述阀座的所述阀元件，在所述腔开口的开口处的所述环状环被配置为接合形成在所述阀元件上的肩部并将该阀元件保持在所述腔开口内，所述可移动部件相对一阻挡件在一打开位置和一关闭位置之间移动；

固定芯；

设置在所述可移动部件和所述固定芯之间的弹性衰减部件；

用于相对所述固定芯偏置所述弹性衰减部件以及相对所述阻挡件偏置所述可移动部件到所述闭合位置的弹簧，在该位置中所述阀元件相对所述阀座被偏置并且所述可移动部件的所述环状环不接合所述阀元件，其中所述阻挡件阻止所述可移动部件的运动并且承受所述可移动部件的冲击力，以使冲击能量不被传送到所述阀元件和阀座；

由直流电压激励的电磁线圈，该电磁线圈使得所述可移动部件相对于所述弹性衰减部件移动到一打开位置，在该位置中所述可移动部件上的环状环与所述阀元件接合并且移动所述阀元件远离所述阀座；其中所述弹性衰减部件阻止所述可移动部件和所述固定芯之间的直接接触，以衰减所述可移动部件和所述固定芯之间的冲击力。

12.如权利要求11所述的电磁阀，其中在所述可移动部件的所述环状环接合所述阀元件之前，激励所述电磁线圈使得所述可移动部件移动，以提供用于移动所述阀元件远离所述阀座的所述环状环相对所述阀元件的冲击力。

13.如权利要求12所述的电磁阀，其中在所述电磁线圈去激励之后，所述偏置弹簧使所述可移动部件和所述阀元件向所述阀座移动，其中在所述可移动部件接合所述阻挡件之前，所述环状环与所述阀元件脱开接合，以使所述可移动部件相对于所述阻挡件的冲击力不会施加到所述阀元件上。

14.如权利要求13所述的电磁阀，其中所述阀元件以一种允许所述阀元件相对所述可移动部件移动的方式安装在所述可移动部件的内部。

15.如权利要求11所述的电磁阀，其中所述弹性衰减部件独立于所述固定芯和所述可移动部件。

16.如权利要求15所述的电磁阀，其中所述弹性衰减部件衰减所述可移动部件和所述固定芯之间的冲击力。

17.如权利要求16所述的电磁阀，其中所述弹性衰减部件由能被压缩的材料制成，以适于衰减所述可移动部件和所述固定芯之间的所述冲击力。

18.如权利要求17所述的电磁阀，其中所述弹性衰减部件把与激励所述电磁线圈相关的噪声减小到小于一个预定分贝值。

19.如权利要求16所述的电磁阀，其中所述阀元件包括聚合材料。

20.如权利要求16所述的电磁阀，其中所述阀元件包括氟代烃聚合体。

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