CN207777747U - 一种先导式高速大流量电磁阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种先导式高速大流量电磁阀，包括先导阀和主阀，所述主阀的进油口和主阀控制口分别与先导阀的进油孔和回油孔连通，主阀阀腔与先导阀的控制孔连通，主阀的阀腔设置有活塞和阀杆，所述先导阀包括左锥阀芯和右锥阀芯以及外阀芯，本实用新型通过先导阀的外阀芯的左右移动与左锥阀芯和右锥阀芯之间的配合从而控制进油孔和回油孔的开启和关闭，进油孔开启时回油孔关闭，主阀的活塞和阀杆向下运动，主阀关闭；进油孔关闭时回油孔开启，主阀的活塞和阀杆在液压力的作用下向上运动，主阀开启。本实用新型结构合理，通过采用先导阀与主阀相连接的方式，以小流量控制大流量，提高了精度和响应速度，具有很好的实用性。

Description

一种先导式高速大流量电磁阀

技术领域

本实用新型涉及电磁阀技术领域，具体地讲涉及一种先导式高速大流量电磁阀。

背景技术

目前，船用柴油机电控燃油喷射系统对高速大流量电磁阀有非常高的要求：首先是必须同时满足大流量、快速响应、控制精度高和发热量少等要求；同时，还要能在高压、高温、高湿和振动等恶劣条件下，按系统的控制要求以较高的频率稳定可靠地工作。然而，高速电磁阀的高压燃油大流量和快速响应是相互矛盾的，同时，由于大流量需要更大的复位力，这也就导致了通过线圈的电流的增加，从而发热量增大。因此，开发高速大流量电磁阀，使其响应速度、流通能力、控制精度和减少发热量都能满足电控喷油器燃油喷射控制要求，是船用柴油机电控燃油喷射系统实用化所必须解决的关键技术。

中国专利 00115916.X 公开了双自由内锥阀芯二位三通式电磁阀，该电磁阀虽然具有高速动态响应性能和大流量特性，但实际使用时存在以下问题：由于该电磁阀的外阀芯依靠复位弹簧的弹力复位，在大流量的要求下外阀芯的行程较大，初始气息较大，弹簧所需的复位力很大，通电电流很大需要较大的触发电流来驱动电磁阀开启，长时间工作后线圈发热严重。而同时，为了保证复位的快速性，加了刚度较大的弹簧，使得维持电流也较大，也进一步恶化了线圈的发热问题。此外，同型号的弹簧特别是刚度较大的弹簧很难保证一致性，所以这种电磁阀在生产时，很难保证同型号的电磁阀具备相同的响应速度，从而导致该电磁阀的控制精度不高。

中国专利201410111135.5公开了一种高速大流量自复位电磁阀，该电磁阀虽然具有高速动态响应性能和大流量特性，但实际使用时存在以下问题 ：由于该电磁阀的外阀芯独特的设计结构使得外阀芯可以仅仅依靠液压力复位，但同时也导致了开启电磁阀需要的电磁力很大，触发电流很大，长时间工作发热严重，而且液压力在电磁阀开启和关闭变化复杂，具体大小具有变化性，工作过程中出现的较小的液压力不能控制电磁阀的启闭。所以这种电磁阀很难具备相同的响应速度，从而导致该电磁阀的控制精度不高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述背景技术存在的不足，提出一种控制精度高的先导式高速大流量电磁阀。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种先导式高速大流量电磁阀，包括先导阀和主阀，所述先导阀包括外阀芯、左锥阀芯、右锥阀芯、阀盖、先导阀阀体、静铁芯和衔铁，所述先导阀和主阀通过连接螺钉连接，所述主阀包括主阀阀体、主阀阀腔、锥形阀杆、活塞、主阀进油口和主阀控制口，所述外阀芯上设有进油孔、控制孔和回油孔，主阀进油口、进油通道、先导阀进油口和进油孔依次连通，主阀阀腔与控制孔通过先导阀控制口连通，先导阀回油口一侧与回油孔连通，另一侧通过回油通道与位于活塞下部的主阀阀腔连通,所述主阀阀腔内设有活塞，所述活塞与锥形阀杆为一体结构，锥形阀杆中下部设有球体，底部为锥形，所述主阀阀腔中设有向阀腔中部突出的阀块，所述阀块与所述球体相配合可形成球面密封，所述主阀进油口与所述锥形阀杆的锥形结构对应的位置开有倒锥形通孔，所述通孔与阀杆的下锥面相配合，所述主阀进油口与所述主阀控制口可通过所述通孔连通。

所述外阀芯和衔铁分别轴向安装在所述阀盖和阀体所形成的阀腔内，所述外阀芯内沿轴向一次设有第一通孔、第二通孔、第三通孔，所述左锥阀芯和右锥阀芯分别安装在第一通孔和第三通孔内，所述外阀芯上对应所述第二通孔两端的位置分别设置有进油通道和回油通道，通孔的特征是：第一通孔和第三通孔的直径均大于第二通孔的直径，所述左锥阀芯和第二通孔的两端分别设有左密封锥面和左配合密封锥面。所述左配合密封锥面大头端的直径小于左密封锥面大头端的直径，所述右锥阀芯和第二通孔一端设有右密封锥面和右配合密封锥面；所述第二通孔朝向所述右内阀芯的一端内壁上沿轴向设有第四通孔，所述第四通孔的直径大于所述第二通孔的直径，且所述第四通孔的直径小于所述第三通孔的直径；所述右配合密封锥面的大头端的直径小于所述右密封锥面的大头端的直径。

所述进油孔、控制孔和回油孔分别对应与第一通孔、第四通孔和第三通孔连通，所述先导阀控制口和先导阀回油口均设置于先导阀阀体的侧壁上，所述先导阀阀体上设有与所述衔铁的安装腔体相连通的泄油阀组件，所述泄油阀组件为单向阀、包括单向阀弹簧和单向阀钢珠，所述泄油阀组件与所述先导阀回油口通过泄油通道连通。

进一步地，所述衔铁红套在所述外阀芯上，且激光焊接在一起。

进一步地，所述静铁芯上设有复位弹簧。

进一步地，所述先导阀阀体侧壁上设有温度传感器和用于检测所述衔铁运动位置的位移传感器。

进一步地，所述先导阀和主阀的连接处安装有O型密封圈。

进一步地，所述主阀进油口内侧设计成引流弧形结构。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1.通过采用先导阀与主阀相连接的方式，采用“以小流量控制大流量”的方法，减少了先导阀的流量要求，而与之相配合的主阀依然可以通过大流量的高压油。当先导阀流量减少时，可以降低先导阀的行程和质量要求，提高精度和响应速度。

2、通过减少进入先导阀中高压油的流量，使弹簧的复位力减小，阀芯行程减小，通电电流降低，从而可以大大降低电磁阀长时间工作的发热量，提高了电磁阀的寿命。

3. 主阀中的活塞和阀杆设计成一体结构，降低连接件数量，通过设计活塞的面积比阀杆最下部的锥面密封大的结构，在活塞上方和阀杆下方都有高压油的条件下，活塞上方液压力远大于阀杆下方的液压力，通过上下液压力的不同控制活塞和阀杆的运动可以避免弹簧的使用，从而提高了先导式电磁阀的响应速度，同时主阀活塞与阀杆采用一体结构，便于安装，也降低了成本。

4.通过在阀体上加装位移传感器和温度传感器实现了本先导式电磁阀的自动控制工作过程的监测。

5.主阀通过螺钉与先导阀连接起来，同时控制口直接相连通，通过O型密封圈密封，大大的降低了结构的复杂性。

6. 主阀阀杆下侧为倒锥结构，与主阀阀体的锥面形成的锥面密封方式比平板密封可靠很多。

7. 主阀进油口内侧设计成引流弧形结构，把原本的向右的液压力方向调整为向上，这样就能采用液压的方式推动活塞阀杆运动，从而避免在主阀上使用弹簧复位，加快响应速度。

综上所述，本实用新型具有发热量低，结构简单，控制精度高，流量大，响应速度快，使用寿命长，拥有随时切换的实施方式，使用时管路连接简单，加工简单和成本低等特点。

附图说明

图1为先导式电磁阀处于闭合状态时的结构示意图；

图2为先导式电磁阀处于开启状态时的结构示意图；

图3为图一中B部的局部放大示意图；

图4为图二中C部的局部放大示意图；

图5为沿图一中A-A线剖面结构示意图；

图6为图1中D向示意图；

其中， 外阀芯1，第一通孔1a，第二通孔1b，左配合密封锥面1b1，右配合密封锥面1b2，第三通孔1c，第四通孔1d，左锥阀芯2，左密封锥面2a，右锥阀芯3，右密封锥面3a，阀盖4，先导阀阀体5，静铁芯6，衔铁7，复位弹簧8，进油孔9，控制孔10，回油孔11，先导阀进油口12，先导阀控制口13，先导阀回油口14，主阀阀体15，主阀阀腔16，锥形阀杆17，活塞18，主阀进油口19，主阀控制口20，进油通道21，球体22，阀块23，通孔24，回油通道25，温度传感器26，位移传感器27，连接螺钉28，O型密封圈29，单向阀30，单向阀弹簧31，单向阀钢珠32，泄油通道33。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

如图1和图2所示，本实用新型为一种先导式高速大流量电磁阀，包括先导阀和主阀，所述先导阀包括外阀芯1、左锥阀芯2、右锥阀芯3、阀盖4、先导阀阀体5、静铁芯6和衔铁，所述先导阀和主阀通过连接螺钉28连接，所述主阀包括主阀阀体15、主阀阀腔16、锥形阀杆17、活塞18、主阀进油口19和主阀控制口20，所述外阀芯1上设有进油孔9、控制孔10和回油孔11，主阀进油口19、进油通道21、先导阀进油口12和进油孔9依次连通，主阀阀腔16与控制孔10通过先导阀控制口13连通，先导阀回油口14一侧与回油孔11连通，另一侧通过回油通道25与位于活塞18下部的主阀阀腔16连通,所述主阀阀腔16内设有活塞18，所述活塞18与锥形阀杆17为一体结构，锥形阀杆17中下部分设有球体22，底部为锥形，所述主阀阀腔16中设有向阀腔中部突出的阀块23，所述阀块23与所述球体22相配合可形成球面密封，所述主阀进油口19与所述锥形阀杆17的锥形结构对应的位置开有倒锥形通孔24，所述通孔24与阀杆17的下锥面相配合，所述主阀进油口19与所述主阀控制口可通过所述通孔24连通。

所述外阀芯1和衔铁7分别轴向安装在所述阀盖4和先导阀阀体5所形成的阀腔内，所述外阀芯1内沿轴向依次设有第一通孔1a、第二通孔1b、第三通孔1c，所述左锥阀芯2和右锥阀芯3分别安装在第一通孔1a和第三通孔1c内，所述第一通孔1a和第三通孔1c的直径均大于第二通孔1b的直径，所述左锥阀芯2和第二通孔1b的两端分别设有左密封锥面2a和左配合密封锥面1b1，所述左配合密封锥面1b1大端的直径小于左密封锥面2a较大端的直径，所述右锥阀芯3和第二通孔1b一端设有右密封锥面3a和右配合密封锥面1b2；所述第二通孔1b朝向所述右锥阀芯3的一端内壁上沿轴向设有第四通孔1d，所述第四通孔1d的直径大于所述第二通孔1b的直径，且所述第四通孔1d的直径小于所述第三通孔1c的直径；所述右配合密封锥面1b2的大头端的直径小于所述右密封锥面3a的大头端的直径。

所述进油孔9、控制孔10和回油孔11分别对应与第一通孔1a、第四通孔1d和第三通孔1c连通。所述先导阀控制口13和先导阀回油口14均设置于先导阀阀体5的侧壁上；所述静铁芯6上设有复位弹簧8；先导阀阀体5侧壁上设有温度传感器26和用于检测所述衔铁7运动位置的位移传感器27；所述先导阀和主阀的连接处安装有O型密封圈29。

如图5所示，所述先导阀阀体5上设有与所述衔铁7的安装腔体相连通的泄油阀组件，所述泄油阀组件为单向阀30、包括单向阀弹簧31和单向阀钢珠32，所述泄油阀组件与所述先导阀回油口14连通。

本先导式高度大流量电磁阀的工作过程如下：

先导阀为常开状态，主阀为常闭状态，当先导阀未通电时，如图1和图3所示高压油从主阀进油口19进入，通过进油通道21进入先导阀进油口12从而进入进油孔9，进油孔9朝向第二通孔1b的的面积大于进油孔9背向第二通孔1b的面积，进油孔9内的高压油会对外阀芯1产生很大的向右的液压力作用，驱动外阀芯1快速向右移动，直至右配合密封锥面1b2与右锥阀芯3的右密封锥面3a紧密贴合，当高压油充满整个先导阀阀腔时，高压油会对第二通孔1b和第四通孔1d结合处的台阶面产生向左的液压力，外阀芯1的左配合密封锥面1b1与左锥阀芯2的左密封锥面2a分离，回油孔11被右配合密封锥面1b2与右密封锥面3a密封，先导阀处于开启状态，高压油通过先导阀控制口13进入主阀阀腔内，通过对活塞18和锥形阀杆17的压缩，使活塞18和锥形阀杆17一起向下运动，锥形阀杆17底部的倒锥形结构与阀体锥面接触形成锥面密封，阻止主阀进油口19和主阀控制口20相通，主阀处于关闭状态，主阀控制口20中的高压油通过回油通道25进入回油口14。当先导阀通电时，如图2和图4所示，电磁铁的线圈通较大电流，产生足够大的电磁力，衔铁7带动外阀芯1克服液压力向左运动，直至左配合密封锥面1b1和左锥阀芯2的左密封锥面2a紧密贴合，外阀芯1的右配合密封锥面1b2和右锥阀芯3的右密封锥面3a分离，先导阀进油口12被左配合密封锥面1b1和左密封锥面2a密封，先导阀控制口13与回油通道25连通控制回油，先导阀快速关闭，由于先导阀控制口13中的高压油被泄掉，高压油产生的对于活塞18的巨大压力消失，此时主阀进油口19内的高压油通过弧形结构所产生的向上的液压力远远大于活塞上部，因此活塞18和锥形阀杆17向上运动，主阀进油口19和主阀控制口20连通，高压油可以通过弧形结构进入主阀控制口20，主阀快速开启。

当高压油进入先导阀后，如果先导阀有密封不好的地方，高压油会在压差的作用下进入泄油通道33中，高压油挤压单向阀钢珠32，使得单向阀钢珠32在压力作用下向下压缩单向阀弹簧31，这时先导阀回油口14与右侧的单向阀泄油组件由通道相连通，高压油进入先导阀回油口14中，而高压油有30Mpa，先导阀回油口14一端与外部大气压连通，另端与回油通道25连通，回油通道25和主阀阀腔16里面也是有油的，高压油在压差的作用下即会进入先导阀回油口14排到外部，也会进入回油通道25，有少量的高压油会往下流，但是高压油进入回油通道进入主阀中并不影响，当锥形阀杆17下行关闭时，主阀控制口20会和回油通道25连通，里面的油会通过回油通道25进入先导阀回油口14排出，而且这是一个连续的过程，主阀阀腔中会一直都有油进出。主阀控制口20中的少量的油比外部大气压的压力大，通过压差将这些残余的油卸走。

以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为其中的一种实施例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本实用新型进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。

Claims (9)

1.一种先导式高速大流量电磁阀，包括先导阀和主阀，所述先导阀包括外阀芯（1）、左锥阀芯（2）、右锥阀芯（3）、阀盖（4）、先导阀阀体（5）、静铁芯（6）和衔铁（7），其特征在于：所述先导阀和主阀通过连接螺钉（28）连接，所述主阀包括主阀阀体（15）、主阀阀腔（16）、锥形阀杆（17）、活塞（18）、主阀进油口（19）和主阀控制口（20），所述外阀芯（1）上设有进油孔（9）、控制孔（10）和回油孔（11），主阀进油口（19）、进油通道（21）、先导阀进油口（12）和进油孔（9）依次连通，主阀阀腔（16）与控制孔（10）通过先导阀控制口（13）连通，先导阀回油口（14）一侧与回油孔（11）连通，另一侧通过回油通道（25）与位于活塞（18）下部的主阀阀腔（16）连通,所述主阀阀腔（16）内设有活塞（18），所述活塞（18）与锥形阀杆（17）为一体结构，锥形阀杆（17）中下部设有球体（22），底部为锥形，所述主阀阀腔（16）中设有向阀腔中部突出的阀块（23），所述阀块（23）与所述球体（22）相配合可形成球面密封，所述主阀进油口（19）与所述锥形阀杆（17）的锥形结构对应的位置开有倒锥形通孔（24），所述通孔（24）与阀杆（17）的下锥面相配合，所述主阀进油口（19）与所述主阀控制口可通过所述通孔（24）连通。

2.根据权利要求1所述的一种先导式高速大流量电磁阀，其特征在于：所述外阀芯（1）和衔铁（7）分别轴向安装在所述阀盖（4）和先导阀阀体（5）所形成的阀腔内，所述外阀芯（1）内沿轴向依次设有第一通孔（1a）、第二通孔（1b）、第三通孔（1c），所述左锥阀芯（2）和右锥阀芯（3）分别安装在第一通孔（1a）和第三通孔（1c）内，所述第一通孔（1a）和第三通孔（1c）的直径均大于第二通孔（1b）的直径，所述左锥阀芯（2）和第二通孔（1b）的两端分别设有左密封锥面（2a）和左配合密封锥面（1b1），所述左配合密封锥面（1b1）大头端的直径小于左密封锥面（2a）大头端的直径，所述右锥阀芯（3）和第二通孔（1b）一端设有右密封锥面（3a）和右配合密封锥面（1b2）；所述第二通孔( 1b )朝向所述右锥阀芯（3）的一端内壁上沿轴向设有第四通孔(1d)，所述第四通孔( 1d )的直径大于所述第二通孔(1b)的直径，且所述第四通孔(1d)的直径小于所述第三通孔(1c)的直径；所述右配合密封锥面（1b2）的大头端的直径小于所述右密封锥面（3a）的大头端的直径。

3.根据权利要求1所述的一种先导式高速大流量电磁阀，其特征在于：所述进油孔（9）、控制孔（10）和回油孔（11）分别对应与第一通孔（1a）、第四通孔（1d）和第三通孔（1c）连通。

4.根据权利要求1所述的一种先导式高速大流量电磁阀，其特征在于：所述先导阀控制口（13）和先导阀回油口（14）均设置于先导阀阀体（5）的侧壁上。

5.根据权利要求1所述的一种先导式高速大流量电磁阀，其特征在于：所述先导阀阀体（5）上设有与所述衔铁（7）的安装腔体相连通的泄油阀组件，所述泄油阀组件为单向阀（30）,所述单向阀（30）包括单向阀弹簧（31）和单向阀钢珠（32），所述泄油阀组件（30、31、32）与所述先导阀回油口（14）通过泄油通道（33）连通。

6.根据权利要求1所述的一种先导式高速大流量电磁阀，其特征在于：所述衔铁（7）红套在所述外阀芯（1）上，且激光焊接在一起。

7.根据权利要求1所述的一种先导式高速大流量电磁阀，其特征在于：所述静铁芯（6）上设有复位弹簧（8）。

8.根据权利要求1所述的一种先导式高速大流量电磁阀，其特征在于：所述先导阀阀体（5）侧壁上设有温度传感器（26）和用于检测所述衔铁（7）运动位置的位移传感器（27）。

9.根据权利要求1所述的一种先导式高速大流量电磁阀，其特征在于：所述先导阀和主阀的连接处安装有O型密封圈（29）。