CN2881234Y - 一种快速电磁阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种快速电磁阀，包括阀座、进气管、出气管、由导磁材料构成的磁罩和位于其内部的磁钢(永磁铁)，动圈阀芯的一端置于磁钢和磁罩共同构成的磁隙内，另一端为向外凸出的结构，凸出部分的内腔设置有分别与磁钢和动圈阀芯相接触的弹簧，凸出部分外端与出气管的管口相接触，在磁隙内的动圈阀芯上固定连接电磁线圈，电磁线圈与电极相连，阀座和磁罩通过连接环相连，其密封面上分别设有密封圈。本实用新型通过带电流的电磁线圈在磁场中受力，实现阀芯的打开或关闭，该动作不受剩磁的影响，不需要使用昂贵的高频电磁材料，不会产生磁滞现象，能实时响应控制信号，实现快速通断，又具有制造成本低、能耗低、使用寿命长的优点。

Description

一种快速电磁阀

                      技术领域

本实用新型涉及一种电磁阀，特别是涉及一种无磁滞现象的快速电磁阀。

                      背景技术

现有直动式电磁阀由线圈、定铁芯、动铁芯、阀体组成，当线圈通电时，在管状线圈中心轴线方向产生磁场，管状线圈中前后排列的、有一定间隙的定铁芯、动铁芯被同向磁化，其相邻的端面磁极相反，因而产生吸引力；由于定铁芯是固定的，所以动铁芯即产生位移与定铁芯吸合，动作前由动铁芯另一端封闭的阀口打开，介质流通；当线圈断电时，磁场消失，定铁芯和动铁芯同时去磁，吸力消失，动铁芯靠弹簧复位，阀口关闭，介质被切断，从而完成一次通断动作过程。这种电磁阀要求定铁芯、动铁芯必须采用剩磁尽可能小的软磁材料制成，即当其处于磁场中时易被磁化，当外磁场消失时能随之去磁。软磁材料的剩磁特性决定了现有直动型电磁阀的工作频率，工作于较高频率的电磁阀需要频繁通断，极易使软磁材料产生较常规使用时更大的剩磁，剩磁和磁滞的影响会导致电磁阀闭合不到位甚至不能继续响应开关信号，从而中断工作。所以工作频率要求越高，对软磁材料要求剩磁越小，而要达到开关速度小于2毫秒的快速通断要求，要求现有直动型电磁阀必须使用昂贵的高频电磁材料，目前这类材料需进口，成本较高，来源有限，不宜广泛使用。同时，现有直动型电磁阀从电磁动作方面而言是动铁式结构，要使重量相对较大的动铁芯克服弹簧张力产生位移，要求有相对较大的电磁吸合力，从而要求产生磁场的线圈工作电流也相对较大，既加大了能耗，也降低了线圈的工作寿命。

                    实用新型内容

本实用新型技术针对现有技术不足，提供了一种使用常规材料、制造成本低的、能耗低、使用寿命长的的一种快速电磁阀，其开关速度可以小于1毫秒。

为到达上述目的，本实用新型采用动圈式结构，包括阀座、安装于阀座上的进气管和出气管，该电磁阀还包括由导磁材料构成的磁罩和位于其内部的磁钢(永磁铁)，它们共同构成了磁力线垂直穿过磁隙的永磁场，动圈阀芯的一端置于磁钢和磁罩共同构成的磁隙内，另一端为向外凸出的结构，凸出部分的内腔设置有分别与磁钢和动圈阀芯相接触的弹簧，在弹簧张力的作用下凸出部分外端与出气管的管口相接触，在磁隙内的动圈阀芯上固定连接有用于产生电磁力的电磁线圈，电磁线圈与电极相连，阀座和磁罩通过连接环相连，组成阀内的介质通道，其密封面上分别设有密封圈，防止流体介质泄露；

本实用新型的工作原理为：当电极上通以电流的时候，动圈阀芯上的电磁线圈有电流通过，根据安培法则，与磁钢产生的水磁场共同作用，将动圈阀芯向磁钢方向吸拢，此时阀口打开，进气管内的流体介质向出气管方向流动；当电磁线圈上获得反相电流或没有电流时，在弹簧或反向磁力的推动下，动圈阀芯被推向出气管，此时阀口关闭，介质停止流动；这样完成电磁阀的一个开关动作，当向其通以脉冲电压，本电磁阀将工作在脉动状态，调节脉冲频率或脉冲宽度，就能改变阀口的开关时间，从而实现流量的精确控制。

作为本实用新型的进一步改进，上述出气管通过螺纹安装于阀座上，出气管上设置有用于调节出气管轴向位置的调节螺母，可以轴向调节出气管的位置，即调节出气管端口与动圈阀芯的间距，也就实现了对动圈阀芯的行程调节，从而实现了对动圈阀芯通断的机械响应时间的调节；

作为本实用新型的进一步改进，动圈阀芯靠近出气管的端面上设置有数个泄压孔，在动圈动作过程中，可以有效克服充满磁隙的流体介质压力，从而使动圈更加可靠地响应电信号进行快速动作；

作为本实用新型的进一步改进，包括动圈阀芯和线圈在内的动圈整体外围包覆有聚四氟乙烯等耐磨耐温材料，提高了动圈的耐磨、耐高温性能，进一步解决了动圈式电磁阀的可靠性，延长了使用寿命；

作为本实用新型的进一步改进，动圈阀芯的外沿设有凹槽，电磁线圈置于凹槽中，且电磁线圈的外沿小于动圈阀芯两个端面的外沿，在动圈阀芯往复运动的过程中，可保证电磁线圈不受磨损。

本实用新型采用了动圈式结构，用永磁铁提供磁场，控制电流接入线圈，根据安培法则，通过电流与磁场作用，使线圈随控制信号可靠动作，从而实现与线圈相连的阀芯打开或关闭阀口，该动作不受剩磁现象的影响，不需要使用昂贵的高频电磁材料制造的动铁芯，从而在工作频率较高时也不会产生磁滞影响，能实时响应控制信号，实现快速通断；同时，由于动作部件是重量相对较轻的动圈，对电磁力的要求相对较小，从而对工作电流也要求较小，节约了能耗，也延长了线圈的工作寿命。

                      附图说明

图1是本实用新型的主视图。

图2是本实用新型的动圈阀芯结构示意图。

                    具体实施方式

以下根据该实用新型应用于机动车燃气喷射系统中的实施例，结合附图，对该电磁阀的结构和动作过程作进一步的描述。

本实施例中控制燃气通断的动圈式快速电磁阀，由图1所示，包括阀座10、安装于阀座10上的进气管4和出气管8、磁罩1(电工纯铁)和位于其内部的磁钢2(永磁铁)，磁钢2和磁罩1共同构成了磁力线垂直穿过磁隙的永磁场，动圈阀芯5的一端置于磁钢2和磁罩1共同构成的磁隙内，另一端为向外凸出的结构，凸出部分的内腔设置有分别与磁钢2和出气管8的管口相接触的弹簧6，在磁隙内的动圈阀芯5的外沿设有凹槽，电磁线圈14缠绕并紧固于凹槽中，电磁线圈14与设置在连接环11上电极12相连，出气管8通过螺纹安装于阀座10上，出气管8上设置有用于调节出气管轴向位置的调节螺母9，可以轴向调节出气管8的位置，即调节出气管8端口与动圈阀芯5的间距，也就实现了对动圈阀芯5的行程调节，从而实现了对动圈阀芯5通断的机械响应时间的调节，在阀座10与磁罩1之间设置有连接环11，通过连接环11把磁罩1和阀座10连接为整体，组成阀内的介质通道，其密封面上分别设有密封圈3，防止介质泄露，通过拆卸连接环11可以方便地对该电磁阀进行装配和维修；由图2所示，动圈阀芯5靠近出气管8的端面上设置有四个泄压孔16，在动圈阀芯5动作过程中，可以有效克服充满磁隙的流介质压力，从而使动圈阀芯5更加可靠地响应电信号进行快速动作，在动圈阀芯5和电磁线圈14外围包覆有聚四氟乙烯等耐磨耐温材料15。

当电极上通以电流的时候，动圈阀芯5上的电磁线圈14有电流通过，根据安培法则，磁场与电流共同作用，将动圈阀芯5向磁钢2方向吸拢，此时阀口打开，进气管4端的燃气向出气管8方向流动；当动圈阀芯5上获得反相电流或没有电流时，在弹簧6或反向磁力的推动下，动圈阀芯5被推向出气管8，此时阀口关闭，燃气停止流动。这样完成动圈式电磁阀的一个开关动作。当向其通以脉冲电压，本电磁阀将工作在脉动状态，调节脉冲频率或脉冲宽度，就能改变阀口的开关时间，从而实现燃气流量的精确控制。

由于动圈阀芯5在电信号的控制下，在磁钢2和磁罩1形成的磁隙里进行具有一定行程的往复动作；在电磁阀控制流体介质的通断过程中，动圈阀芯5会受到与中心轴线方向不一致的负载作用力；同时，在该电磁阀的实际装配应用中，复位弹簧产生的弹簧力方向与动圈阀芯5中心轴线方向也存在一定的偏差，由于要获得较强的电磁力要求磁钢2和磁罩1形成的磁隙较小，导致动圈阀芯5在动作过程中与磁钢2和磁罩1存在一定程度的摩擦。因此本实用新型在实施例中采用了铜合金等耐磨性能较强的材料来制作动圈阀芯5，同时包括动圈阀芯5和电磁线圈14在内的动圈整体覆盖有聚四氟乙烯等耐磨材料15，缠绕在动圈阀芯5上的电磁线圈14外沿小于动圈阀芯5两个端面的外沿，这样与磁钢2和磁罩1产生摩擦的实际上是动圈阀芯5的两个端面，较好地解决了动圈式结构所固有的摩擦问题。本实用新型在实施例中是应用于机动车燃气喷射系统，控制燃气的高速通断，工作环境温度较高，因此动圈整体覆盖有聚四氟乙烯等耐温材料，进一步解决了动圈式电磁阀的可靠性，延长了使用寿命。

本实用新型作为快速通断控制系统的执行元件，还可广泛应用于机动车燃油喷射系统、工业缝纫机、精密机械等领域，实现对流体介质进行快速通断控制。

Claims (8)

1、一种快速电磁阀，包括阀座(10)、进气管(4)、出气管(8)、电极(12)，其特征在于：该电磁阀还包括磁罩(1)和位于其内部的磁钢(2)，它们共同构成了磁力线垂直穿过磁隙的永磁场，动圈阀芯(5)的一端置于磁钢(2)和磁罩(1)共同构成的磁隙内，另一端为向外凸出的结构，凸出部分的内腔设置有分别与磁钢(2)和动圈阀芯(5)相接触的弹簧(6)，凸出部分的外端与安装在阀座(10)上的出气管(8)的管口相接触，在磁隙内的动圈阀芯(5)上固定连接有用于产生电磁力的电磁线圈(14)，电磁线圈(14)与电极(12)相连，阀座(10)和磁罩(1)通过连接环(11)相连，其密封面上分别设有密封圈(3)。

2、如权利要求1所述的一种快速电磁阀，其特征在于：出气管(8)通过螺纹安装于阀座(10)上，出气管(8)上设置有用于调节出气管(8)轴向位置的调节螺母(9)。

3、如权利要求1或2所述的一种快速电磁阀，其特征在于：动圈阀芯(5)靠近出气管(8)的端面上设置有数个泄压孔(16)。

4、如权利要求1或2所述的一种快速电磁阀，其特征在于：包括动圈阀芯(5)和线圈(14)在内的动圈整体外围包覆有耐磨耐温材料(15)。

5、如权利要求3所述的一种快速电磁阀，其特征在于：包括动圈阀芯(5)和线圈(14)在内的动圈整体外围包覆有耐磨耐温材料(15)。

6、如权利要求1或2所述的一种快速电磁阀，其特征在于：动圈阀芯(5)的外沿设有凹槽，电磁线圈(14)置于凹槽中，且电磁线圈(14)的外沿小于动圈阀芯(5)两个端面的外沿。

7、如权利要求3所述的一种快速电磁阀，其特征在于：动圈阀芯(5)的外沿设有凹槽，电磁线圈(14)置于凹槽中，且电磁线圈(14)的外沿小于动圈阀芯(5)两个端面的外沿。

8、如权利要求4所述的一种快速电磁阀，其特征在于：动圈阀芯(5)的外沿设有凹槽，电磁线圈(14)置于凹槽中，且电磁线圈(14)的外沿小于动圈阀芯(5)两个端面的外沿。

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