CN220416335U - 一种单向球阀非接触可控使能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种单向球阀非接触可控使能装置，至少包括球座(1)、球体(2)、球罩(3)和磁吸组件(4)，球体(2)设置在由球座(1)和球罩(3)构成的空间内；至少一个磁吸组件(4)按照贯穿球罩(3)的方式设置以在通电的情况下在球罩(3)内形成空间磁场；在未通电的情况下，所述球体(2)与所述球座(1)构成单向阀；在通电的情况下，球体(2)在磁吸组件(4)产生的电磁吸力的作用下离开球座(1)以使得单向阀失效。针对现有技术中单向球阀无法被控失效的缺陷，本实用新型通过对单向球阀的结构进行改进，能够以非接触的方式控制单向限流作用失效。

Description

一种单向球阀非接触可控使能装置

技术领域

本实用新型涉及球阀技术领域，尤其涉及一种单向球阀非接触可控使能装置。

背景技术

在液压或介质流动系统中，单向阀是结构最简单、应用最多的流体控制模块。在液体输送过程中，经常出现液体倒流的现象，在影响生产效率的同时还容易损害设备。单向阀属于止回阀，用于控制流体单向流动且不能反向流动。单向阀常与节流阀、顺序阀等组合成单向节流阀、单向顺序阀使用。单向阀具有液流正向流动、反向阻断功能，而其中以球体作为运动部件的单向球阀更为常见。

单向球阀是限定流向的球阀，其单侧阀座起密封作用，正向安装可以密封而反向安装则不能密封。单向球阀具有球体磨损小、易反向关断、通径大等优点。但是，单向球阀没有可控部件，一旦接入流程中，其单向功能即刻生效，难以使其失效或加以控制。单向球阀的单性功能在越来越多的智能流动控制系统中表现出一定的局限性，限制了智能流动控制系统的灵活性的提高。

因此，如何改进单向球阀的结构，使得单向球阀能够在需要时可控并且能够使得单向球阀失效，是当前智能工业系统的需求。现有的单向阀尤其是单向球阀，均不能够满足该需求。

例如，公开号为CN 218094458 U的中国专利公开了一种电磁单向阀，阀管组件内部设置有控制套管组件和阀芯组件，控制套管组件设置在阀芯组件顶部。在实际使用时，通过线圈通电带动控制滑套管上移动，此时驱动轴杆底部通过轴承座与固定内台转动连接，球型阀芯在调节阀管内转动，同时控制滑套管套设在驱动轴杆上并在驱动轴杆上上下滑动，内侧壁凸杆插入环形滑槽内。通过该结构的设置，其可实现驱动轴杆带动球型阀芯转动，此时球型阀芯在调节阀管内转动，通孔正对横向阀管时形成阀体通道结构。

再例如，公开号为CN 106641351A的中国专利公开了一种先导控制水压单向阀，包括阀套、主阀芯、主弹簧，主阀芯上开设有径向孔，阀套上设有出水口，阀套顶端设有盖板，主弹簧与盖板的底面固定，盖板内设有若干个上端封堵的通孔，盖板中间开有环形槽将通孔连通形成容腔，盖板上设有排水口，盖板顶部连接先导阀体，先导阀体内设有先导阀芯，先导阀芯上套有先导弹簧，先导阀芯底端延伸至容腔内，先导阀体顶端设有电磁线圈，且两者之间设有极靴，电磁线圈内设有衔铁，衔铁端部穿过极靴与先导阀芯的顶端点接触。

上述两种单向阀，均是通过电磁控制来实现流液方向的组合控制。但是，通过电磁控制的单向阀的缺陷在于：对电压波动比较敏感性。例如，在电压馈送不恒定且速率不正确的情况下，磁场可能会受到影响，阀门将无法可靠运行。例如，不正确的电压会导致线圈的额外磨损，从而导致更快的劣化和需要更换。因此，如何减少在使用过程中对电磁的依赖，在正常使用时不需要通电，在需要改变单向阀功能时再通电是现有技术中的单向阀还无法实现的功能。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本实用新型时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本实用新型不具备这些现有技术的特征，相反本实用新型已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

实用新型内容

针对现有技术之不足，本实用新型提供了一种单向球阀非接触可控使能装置，至少包括球座、球体、球罩和磁吸组件，所述球体设置在由所述球座和所述球罩构成的空间内；至少一个所述磁吸组件按照贯穿所述球罩的方式设置以在通电的情况下在所述球罩内形成空间磁场；在未通电的情况下，所述球体与所述球座构成单向阀在通电的情况下，所述球体在所述磁吸组件产生的电磁吸力的作用下离开所述球座以使得单向阀失效。

与现有技术中需要持续通过电磁来实现单向阀效果和单向阀失效效果的方式不同，本实用新型在需要单向阀功能时不需要通电，仅当需要将单向阀控制为失效情况时进行通电，使得阀体中的球体移位即可。因此，本实用新型不具有传统电磁阀门的缺陷。

优选地，装置还包括电磁线圈，所述电磁线圈嵌套位于所述球罩外的所述磁吸组件的第一端部；在通电的情况下，所述电磁线圈产生电磁场以使得所述磁吸组件产生电磁吸力。通过嵌套方式的设置将电磁线圈设置在球罩外部，节省了球罩内部空间，也避免了电磁线圈与流体的直接接触，降低了密封成本。

优选地，装置还包括磁环，在所述电磁线圈与所述球罩的表面贴合的情况下，所述磁环以与所述磁吸组件的第一端部接触的方式套设在所述电磁线圈的外侧。通过设置磁环，能够闭合磁路，减少磁阻。

优选地，所述球罩的内壁设置有间隔分布的至少两个限位结构，在所述球体离开所述球座的情况下，至少两个所述限位结构之间的间隔构成流体通道。限位结构的设置，使得球体只能沿球罩的轴向移动，避免球体与球罩之间缝隙太小导致的堵塞现象。

优选地，至少两个所述磁吸组件以轴对称的方式贯穿所述球罩，至少两个所述磁吸组件的吸合结构相对设置，在通电的情况下，至少两个所述磁吸组件的吸合结构对所述球体产生电磁吸力。磁吸组件的轴对称设置，能够增强对球体的洗礼，避免球体轻易脱落。

优选地，所述磁吸组件的第一端部与吸合结构之间设置有至少一个阶梯结构，所述磁吸组件的吸合结构与球罩上的第一类孔通过所述阶梯结构互相卡固，使得吸合结构被限位在球罩内。设置阶梯结构，使得磁吸组件不容易在球罩的径向方向移位，维持电磁吸力的稳定性。

优选地，所述吸合结构设置有弧形凹槽，所述磁吸组件按照所述吸合结构的弧形凹槽的凹面朝向所述球体的方式设置。如此设置，使得磁吸组件能够在吸引球体后牢固地限定球体的位置，避免球体与磁吸组件之间的接触不稳定，即避免球体在离开球座后转动。

优选地，所述电磁线圈中的线圈以第二类孔为中心且按照表面呈曲面的方式绕制，所述曲面的弯曲度与所述球罩的弯曲度相匹配。将电磁线圈设置为曲面结构，使得线圈槽满率更高，漏磁更少。

优选地，所述球体为由导磁金属形成的导磁球，在通电的情况下，所述球体与所述磁吸组件之间产生电磁吸力。设置磁性的球体，才能够使得磁吸组件对球体产生吸力并促使球体离开球座。

优选地，所述磁吸组件的吸合结构的边沿的轮廓为弧形轮廓。如此设置，在球体与磁吸组件的吸合结构接触时，使得球体与磁吸组件的吸合结构之间的相对位移减小。

优选地，所述磁吸组件的第一端部与吸合结构之间的阶梯结构的弯折角的角度不小于90度。如此设置，能够减少不必要的空间。

附图说明

图1是本实用新型提供的单向球阀非接触可控使能装置的爆炸图及组合示意图；

图2是本实用新型提供的单向球阀非接触可控使能装置的球罩的简化结构示意图；

图3是本实用新型提供的单向球阀非接触可控使能装置的磁吸组件的简化结构示意图；

图4是本实用新型提供的单向球阀非接触可控使能装置的电磁线圈的简化结构示意图。

附图标记列表

1：球座；2：球体；3：球罩；4：磁吸组件；5：电磁线圈；6：磁环；31：第一类孔；32：限位结构；41：第一端部；42：阶梯结构；43：吸合结构；44：弯折角；45：凸出部；46：边沿；51：第二类孔。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

现有技术中的单向阀，其存在的缺陷包括：

第一，在被安装后，只能实现单向控制，难以失效，在需要取消单向控制的情况下难以取消该功能，或者难以通过控制取消单向流向的设置；

第二，即使部分单向阀是通过电磁来控制单向和组合流向控制的，但是需要一直通电。依赖电磁持续通电有诸多缺陷，电磁控制效果与电压相关。当电压异常时，阀门将无法可靠运行。

因此，如何取消单向阀门对电磁的持续性通电的依赖是需要解决的问题。本实用新型通过对球阀结构的改进，取消在单向流通时对电磁的需求，仅在需要改变单向流通状态时才启动电磁，能够保证电磁的调节作用。

针对现有技术之不足，本实用新型提供了一种单向球阀非接触可控使能装置，如图1所示。

一种单向球阀非接触可控使能装置，至少包括球座1、球体2、球罩3、磁吸组件4和电磁线圈5。图1示出了各个部件的组合结构图和各个部件的爆炸图。各个部件彼此之间密封连接，避免流体在单向球阀失效的情况下泄漏。

球座1与进液口密封连接。球罩3优选为圆柱形结构。球座1与球罩3连接。球体2设置在由球座1和球罩3构成的空间内。球座1呈环形，当球体2落入球座1时，球座1与球体2形成线或面密封。球座1的制作材料不限。

优选地，球体2为由导磁金属形成的导磁球。导磁金属的磁导率越高越好，剩磁越低越好。考虑到球体的防腐、机械强度、耐磨性能等因素，导磁金属的磁性能可适当降低。本实施例中导磁金属选择9Cr18Mo不锈钢作为球体2的制作材料。

如图2所示，球罩3优选为中空管。球罩3的表面设置有至少一个第一类孔31。第一类孔31的形状轮廓与磁吸组件4的第一端部41的轮廓一致，以使得磁吸组件4的第一端部41在贯穿球罩3的时候不容易转动。

优选地，如图2所示，球罩3的内壁设置有间隔分布的至少两个限位结构32。优选地，限位结构32之间的间隔大小可以是均等的，也可以不均等。

在球体2离开球座1的情况下，至少两个限位结构32之间的间隔构成流体通道。在设置限位结构32后，球体2能够刚好通过球罩3。即球罩3内能够允许球体2通过。限位结构32可以是长方体、立方体、颗粒等等。图2中示出了长方体的限位结构32。两个限位结构32之间存在间隔，既能够将球体2约束在比球体的直径稍大的圆柱形空间里，防止球体沿径向随意移动，又能够在限位结构32之间形成流体通道。在离开球座1后，球体2的外侧可通过流体。

如图2所示，限位结构32的长度可以不一致。在限位结构32与第一类孔31相邻的情况下，该限位结构32的长度延伸至第一类孔31的边沿即可。优选地，球罩3采用非导磁材料制作，能够防止磁场畸变、漏磁或短路。优选地，选择316L不锈钢作为球罩3的制作材料。

至少一个磁吸组件4通过第一类孔31贯穿球罩3。在通电的情况下，球体2与磁吸组件4之间产生电磁吸力。在通电的情况下，至少一个磁吸组件4在球罩3内形成空间磁场。将磁吸组件4由球罩3外侧伸入球罩3的内部，从而实现在球罩3外激励磁场、在球罩3内使磁场与球体2产生作用。优选地，球罩3与磁吸组件4之间进行密封焊接，防止流体介质外漏。

优选地，至少两个磁吸组件4以轴对称的方式贯穿球罩3。至少两个磁吸组件4的吸合结构相对设置。在通电的情况下，至少两个磁吸组件4的吸合结构对球体2产生电磁吸力。在未通电的情况下，球体2与球座1构成单向阀。在通电的情况下，球体2在磁吸组件4产生的电磁吸力的作用下离开球座1以使得单向阀失效。

球罩3上的第一类孔31的数量与磁吸组件4的数量相匹配。磁吸组件4的数量还可以是三个、四个甚至更多个。多个磁吸组件4能够以球罩3的轴线为中心周向分布。优选地，多个磁吸组件4能够沿球罩3的周向均匀分布。增加磁吸组件4的数量，能够增大磁吸组件4对球体2的吸力，使得球体2更容易离开球座1。

如图3所示，磁吸组件4的第一端部41和第二端部的结构完全不同。磁吸组件4的第一端部41和第二端部为一体式结构。磁吸组件4的第一端部41呈立方体结构，例如立方体、矩形。第一端部41的周向轮廓与第二类孔51的轮廓近似或者一致，这使得磁吸组件4不容易转动。

优选地，磁吸组件4的第二端部设置有吸合结构43。吸合结构43设置有弧形凹槽。优选地，弧形凹槽的弧形轮廓与球体2的球形轮廓相匹配。即弧形凹槽的弧形轮廓与球体2的球形轮廓是相似或者一致的。优选地，弧形凹槽的曲面为球体2的圆形曲面的一部分。磁吸组件4按照吸合结构43的弧形凹槽的凹面朝向球体2的方式设置。设置弧形凹槽，有利于球体2被电磁吸力移动且与弧形凹槽接触时，球体2与吸合结构43的弧形凹槽接触面积大，撞击力度会被降低。同时，球体2落在弧形凹槽内，也容易被吸合结构43限制移动。

如图3所示，弧形凹槽被设置在两个阶梯结构42的边部区域。弧形凹槽为开放式草，其仅在与阶梯结构42接触部分有边，弧形凹槽直接延伸至第二切面和边沿46。将阶梯结构42沿弧形凹槽的径向切割形成凸出部45。弯折角44与凸出部45之间为第一切面。凸出部45与吸合结构43的边沿46之间的切面为第二切面。弧形凹槽的中心与对称的两个第一切面之间的距离相等。如此切割，使得两个第二切面之间的距离逐渐缩小。优选地，两个凸出部45之间的距离大于第一类孔31的最大孔径，使得吸合结构43能够被第一类孔31卡住。

优选地，磁吸组件4的第一端部41与吸合结构43之间设置有至少一个阶梯结构42。如图3所示，阶梯结构42的弯折角44可以形成在第一端部41的一侧，也可以以对称的方式形成在第一端部41的两侧。本实施例中，由阶梯结构42形成两个对称的弯折角44，有利于形成均匀的空间磁场。

优选地，吸合结构43的轮廓宽度大于第一端部41的轮廓宽度。磁吸组件4的吸合结构43与球罩3上的第一类孔31通过阶梯结构42互相卡固，使得吸合结构43被限位在球罩3内。如此设置，将磁吸组件4的第一端部41从球罩3内向外穿过第一类孔31，吸合结构43被阶梯结构42卡住且不能通过第一类孔31。吸合结构43被限位在球罩3内，使得磁吸组件4与球罩3在径向上不容易移位。

优选地，磁吸组件4的吸合结构43的边沿46的轮廓为弧形轮廓。多个磁吸组件4的吸合结构43的边沿轮廓能够与球体2的轮廓相适配以抓住球体2，更容易限制球体2的移动。

在通电的情况下，吸合结构43对球体2产生吸力，使得球体2的吸力随着与球座1的距离增大而增大。最终吸合结构43将球体2吸合并提供很大的吸力，使球体2不会轻易脱落且不能够自由移动，使得单向阀良好打开。

优选地，磁吸组件4的制作材料应具有很高的磁导率，并且具有非常低的剩磁。磁吸组件4与球罩3密封焊接。本实施例中，磁吸组件4的制作材料选择DT4C电工纯铁。

如图4和图1所示，电磁线圈5嵌套位于球罩3外的磁吸组件4的第一端部41。电磁线圈5与磁吸组件4接触并在通电时产生空间磁场。

如图4所示，电磁线圈5被缠绕为马鞍形。电磁线圈5的边缘为弧形轮廓，同时电磁线圈5的面为曲面。优选地，电磁线圈5中的线圈以第二类孔51为中心且按照表面呈曲面的方式绕制。曲面的弯曲度与球罩3的弯曲度相匹配。如此绕制使得线圈槽满率更高，漏磁更少。电磁线圈5的内侧曲面弧度与球罩3的外侧弧度一致。电磁线圈5的外侧曲面弧度与磁环6的内侧弧度一致。

优选地，磁吸组件4的第一端部41与吸合结构43之间的阶梯结构42的弯折角44的角度不小于90度。如图3所示，阶梯结构42的弯折角44的角度大于90度，呈钝角结构。如此设置，在磁吸组件4的吸合结构43从球罩3的内侧进入第一类孔31时，凸出部45能够卡住第一类孔31。同时，吸合结构43更靠近球罩3的内侧面，避免吸合结构43占据球罩3内更多的空间。

若阶梯结构42的弯折角44的角度小于90度，毫无疑问使得吸合结构43远离球罩3的内侧面，吸合结构43会占据球罩3内更多的空间。同时第一端部41需要设计的更长才能够与电磁线圈5接触。这明显会增加耗材，同时也使得多个吸合结构43在球罩3内部更容易碰撞，不好安装。

因此，第一端部41与吸合结构43之间的阶梯结构42的弯折角44的角度大于90度，使得阶梯结构42的倾斜趋势与球罩3的弯曲的朝向变化趋势接近，也有利于电磁线圈5与磁吸组件4之间的距离进一步缩小。

如图4所示，第二类孔51设置在电磁线圈5的中央区域。电磁线圈5的第二类孔51的轮廓与磁吸组件4的第一端部41的轮廓相似或一致，使得电磁线圈5与磁吸组件4的第一端部41彼此。

优选地，单向球阀非接触可控使能装置还包括磁环6。在电磁线圈5与球罩3的表面贴合的情况下，磁环6以与磁吸组件4的第一端部41接触的方式套设在电磁线圈5的外侧。磁环6不仅具有对磁吸组件4的限位作用，即限制磁吸组件4从球罩3内向外移位，同时还具有闭合磁路、减少磁阻的作用，使空间磁通集中在对称的吸合结构之间，从而对球体产生更大磁力。优选地，磁环6的制作材料选择DT4C电工纯铁。

本实用新型的各个部件的装配方式如下所述。

将球座1的外径与球罩3的内径配合并连接，实现反向密封。球体2位于由球座1与球罩3形成的空间内且自由运动。将磁吸组件4由内向外穿出球罩3上的第一类孔31并通过焊接工艺固定且密封。将电磁线圈5套在由球罩3外壁穿出的磁吸组件4的第一端部41，并且与球罩3外表面贴合。将磁环6套在两个磁吸组件4外侧并通过螺钉固定。

本实用新型的运行原理如下所述。

将单向球阀非接触可控使能装置在管道上安装好。在不通电的情况下，若流体从球座1所在的方向进液，那么流体冲击球体2离开球座1，实现流体的流动。若流体从球座1所在的方向的反方向进液，那么流体冲击球体2落在球座1内并且与球座1彼此紧靠，球体2在流体压力的作用下与球座1组合形成密封部件，使得流体不能流动。如此实现了单向球阀的作用。

在通电的情况下，磁吸组件4的吸合结构43对球体2产生电磁吸力，吸引球体2离开球座1并落入吸合结构43的弧形凹槽内。在没有球体2与球座1配合密封的情况下，若流体从球座1所在的方向的反方向进液，球座1无法实现单向限流。此时，单向球阀非接触可控使能装置失去了单向球阀的功能。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。本实用新型说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。

Claims (10)

1.一种单向球阀非接触可控使能装置，其特征在于，至少包括球座(1)、球体(2)、球罩(3)和磁吸组件(4)，

所述球体(2)设置在由所述球座(1)和所述球罩(3)构成的空间内；

至少一个所述磁吸组件(4)按照贯穿所述球罩(3)的方式设置，以在通电的情况下在所述球罩(3)内形成空间磁场；

在未通电的情况下，所述球体(2)与所述球座(1)构成单向阀；

在通电的情况下，所述球体(2)在所述磁吸组件(4)产生的电磁吸力的作用下离开所述球座(1)以使得单向阀失效。

2.根据权利要求1所述的单向球阀非接触可控使能装置，其特征在于，还包括电磁线圈(5)，

所述电磁线圈(5)嵌套位于所述球罩(3)外的所述磁吸组件(4)的第一端部(41)；

在通电的情况下，所述电磁线圈(5)产生电磁场以使得所述磁吸组件(4)产生电磁吸力。

3.根据权利要求2所述的单向球阀非接触可控使能装置，其特征在于，还包括磁环(6)，

在所述电磁线圈(5)与所述球罩(3)的表面贴合的情况下，所述磁环(6)以与所述磁吸组件(4)的所述第一端部(41)接触的方式套设在所述电磁线圈(5)的外侧。

4.根据权利要求3所述的单向球阀非接触可控使能装置，其特征在于，所述球罩(3)的内壁设置有间隔分布的至少两个限位结构(32)，

在所述球体(2)离开所述球座(1)的情况下，至少两个所述限位结构(32)之间的间隔构成流体通道。

5.根据权利要求4所述的单向球阀非接触可控使能装置，其特征在于，

至少两个所述磁吸组件(4)以轴对称的方式贯穿所述球罩(3)，至少两个所述磁吸组件(4)的吸合结构(43)相对设置，

在通电的情况下，所述吸合结构(43)对所述球体(2)产生电磁吸力。

6.根据权利要求5所述的单向球阀非接触可控使能装置，其特征在于，所述磁吸组件(4)的所述第一端部(41)与所述吸合结构(43)之间设置有至少一个阶梯结构(42)，所述磁吸组件(4)的吸合结构(43)与所述球罩(3)上的第一类孔(31)通过所述阶梯结构(42)互相卡固，使得所述吸合结构(43)被限位在所述球罩(3)内。

7.根据权利要求5所述的单向球阀非接触可控使能装置，其特征在于，所述吸合结构(43)设置有弧形凹槽，

所述磁吸组件(4)按照所述吸合结构(43)的弧形凹槽的凹面朝向所述球体(2)的方式设置。

8.根据权利要求2所述的单向球阀非接触可控使能装置，其特征在于，所述电磁线圈(5)中的线圈以第二类孔(51)为中心且按照表面呈曲面的方式绕制，

所述曲面的弯曲度与所述球罩(3)的弯曲度相匹配。

9.根据权利要求1所述的单向球阀非接触可控使能装置，其特征在于，所述球体(2)为由导磁金属形成的导磁球，

在通电的情况下，所述球体(2)与所述磁吸组件(4)之间产生电磁吸力。

10.根据权利要求5所述的单向球阀非接触可控使能装置，其特征在于，所述磁吸组件(4)的所述吸合结构(43)的边沿(46)的轮廓为弧形轮廓。