TWI777613B - 高響應迷你電磁閥 - Google Patents

Abstract

一種高響應迷你電磁閥，係由本體配合導氣閥組成，其內部配置有一導氣閥橡膠，且於該導氣閥橡膠的兩側，其一側安裝可透過線圈通電激磁而移動的可動鐵心與彈力可減少至最小且能密封進氣孔的可動鐵彈簧，另一側則安裝同樣彈力可減少至最小且能密封排氣孔的導氣閥橡膠彈簧，能讓經加熱壓製複合具雙材質硬度的該導氣閥橡膠進行往復軸向運動，基於原有磁場的磁能驅動下，讓該導氣閥橡膠的作動頻率提升至倍數，達到高響應作動特性，且因雙材質不同硬度配合彈力可減少至最小，能徹底改善原導氣閥橡膠受可動鐵彈簧彈力形成的凹陷處耗損，進而延長使用壽命。

Description

高響應迷你電磁閥

本創作係關於一種高響應迷你電磁閥，其內部設置的導氣閥橡膠，主要係採不同硬度的雙材質以加熱壓製構成，透過相對應修改彈力至最小的導氣閥橡膠彈簧和可動鐵彈簧，能在原有的線圈於通電激磁狀態下，使該導氣閥橡膠的作動頻率能有效提升。

一般工業加工設備中，電磁閥係為一種常見的流體流路控制器件，請參閱如第1圖所示，其詳細運作過程為本領域者皆均知悉，故不加以贅述，其中，僅針對於本創作改良處的習用結構進行簡單講述；

請參閱如第1圖中所示，可見習用導氣閥橡膠(90)所設位置，其左右兩端分別都有對應不同尺寸的彈簧，左邊為導氣閥橡膠彈簧(92)、右邊為透過線圈(91)通電激磁配合可動鐵彈簧(911)驅動的可動鐵心(912)；當線圈(91)通電激磁後，其左右兩側的彈簧將會推動該習用導氣閥橡膠(90)進行位移，藉以讓流體透過進氣孔(P)、工作孔(A)、排氣孔(R)進行流動， 使電磁閥得以驅動進行應用。

通常前述習用導氣閥橡膠(90)係採用一種材料製作，故而整體硬度均同，由於該習用導氣閥橡膠(90)的左、右兩端需對應不同尺寸的彈簧，故兩端承受的彈力並不相同，當經過一段時間使用後，其兩端形成的凹陷程度並不相同，且承受彈力比較大的一端容易耗損；

最終，勢必導致該習用導氣閥橡膠(90)對應彈力較大的右端表面呈現內凹狀態，此一凹陷處(901)也取決於該習用導氣閥橡膠(90)的整體硬度，故於第1圖中的局部放大處，各別標示左、右兩端的凹陷處(901)供理解其形成，除了造成進氣孔(P)、排氣孔(R)密合不完全，此凹陷處(901)太深也會影響位移作動時的流暢度。

是故，創作者憑藉前述習用結構於實際應用與研究後知悉，其仍存在有必須改善之缺點。

有鑑於現今電磁閥於實際使用時，由於內部習用導氣閥橡膠的材質硬度相同，透過兩端不同大小的彈簧連動，當進行一段時間的往復軸向運動後，該習用導氣閥橡膠之表面將會產生凹陷處，進而影響軸向運動的流暢度，且前述可動鐵心的動能主要依靠線圈通電激磁產出能量才得以達成，而可動鐵彈簧被壓縮後所儲存能量稱之為位能，故本創作透過改善導氣閥橡膠的材料特質，使對應的彈簧配合縮減彈力後，讓通電激磁的原能量能驅動該可動鐵心動能不變，但是彈簧儲存的能量減少，使可動鐵心動能減少量變小，速度減少量也變小，進而使導氣閥橡膠的往復軸向運動得以更快響應，所以改良過的電磁閥相較於習用同級電磁閥的可動鐵心移動更為快速，可適用於線圈的作動頻率提升至更高的範圍內。

為達成上述目的，本發明之主要目的在於提供一種高響應迷你電磁閥，其具有一本體，內部配置有固定鐵心、可動鐵彈簧、以及可動鐵心，藉由同樣設置於該本體內部的線圈配合通電激磁後，使該可動鐵心受該固定於同軸心的固定鐵心磁力吸引而以同軸推動；

而一導氣閥，連結該本體，該導氣閥的內部具有一進氣孔、一工作孔、一排氣孔、以及套設導氣閥橡膠彈簧的導氣閥橡膠，該導氣閥橡膠於兩端分別設置有第一側面和第二側面，且該導氣閥橡膠與該可動鐵心之間更配置有一導氣閥橡膠座，藉由可動鐵心、可動鐵彈簧和導氣閥橡膠彈簧各別對應該第一側面和第二側面頂抵連動，能使該導氣閥橡膠往復軸向移動，讓工作孔產生切換進氣孔與排氣孔做不同的流路，使流體得以配合流路進行流動；

其主要特徵在於：該導氣閥橡膠係由第一材質和第二材質透過加熱壓製複合構成，其中該第一側面係由硬度80度至90度的該第一材質形成，且該第一材質的硬度能適配該該可動鐵彈簧且密封一進氣孔；而該第二側面則係由硬度為50度至70度的該第二材質形成，而該第二材質的硬度能適配該導氣閥橡膠彈簧且密封一排氣孔；該導氣閥橡膠彈簧和該可動鐵彈簧能藉改變原有彈簧長度，使預壓長度和預壓彈力均減小，維持原有的通電激磁狀態下，能夠有效的提升該導氣閥橡膠(22)的作動頻率。

本發明之再一目的，該導氣閥橡膠的作動頻率可提升至125Hz到200Hz之間。

本發明之再一目的，該導氣閥橡膠彈簧頂抵第一側面的第一材質已比原本的材質變軟，其所需的密封力可以減小，所以預壓彈力減少為原本彈力的40%至50%以內，而該可動鐵彈簧的預壓彈力受到導氣閥橡膠彈簧預壓彈力減少的影響，也可以同時減少其預壓彈力，減少的幅度約20%至30%以內。

本發明之再一目的，該導氣閥橡膠更包含有：一金屬材質，設置於該導氣閥橡膠的內部，能供第一材質和第二材質穩定結合，且減少平均厚度的變異，使導氣閥橡膠的凹陷量更為接近一致。

本發明之再一目的，該第一材質的硬度為80度至90度之間。

本發明之再一目的，該第二材質的硬度為50度至70度之間。

本發明之再一目的，該金屬材質係為一種銅材、或為不具引磁材質之任一種。

通常根據本發明最佳之可行之實施例，並配合圖式第1〜6圖詳細說明後，俾增加對本發明之瞭解，且本創作中的圖式係利用流體工作壓力為正壓通過電磁閥，當為實施例供理解用，此類電磁閥可為三口二位電磁閥、或是迷你電磁閥…等相似結構，且亦能適用於流體工作壓力為負壓，並不侷限於此；

本發明係一種高響應迷你電磁閥，其作動頻率一般受限於線圈(14)通電激磁的磁力、可動鐵彈簧(12)彈力、導氣閥橡膠彈簧(23)彈力這三種力量的總合作用，為使方便理解，故暫定其通電激磁原能量的作動頻率為10Hz至60Hz之間；

本發明高響應迷你電磁閥，其具有一本體(10)，其內部配置有一固定鐵心(11)、一可動鐵彈簧(12)、以及一可動鐵心(13)，藉由同樣設置於該本體(10)內部的一線圈(14) 配合通電激磁後，使該可動鐵心(13)受固定位於同軸心的該固定鐵心(11)磁力吸引而同軸推動；

一導氣閥(20)，連結該本體(10)，該導氣閥(20)的內部具有一進氣孔(P)、一工作孔(A)、一排氣孔(R)、及套設一導氣閥橡膠彈簧(23)的一導氣閥橡膠(22)，該導氣閥橡膠(22)於兩端分別設置有一第一側面(221)、及一第二側面(222)，且該導氣閥橡膠(22)與該可動鐵心(13)之間更配置有一導氣閥橡膠座(21)，藉由該可動鐵心(13)、可動鐵彈簧(12)和該導氣閥橡膠彈簧(23)各別對應該第一側面(221)和該第二側面(222)頂抵連動，能使該導氣閥橡膠(22)往復軸向移動，讓工作孔(A)產生切換該進氣孔(P)與排氣孔(R)做不同的流路，使流體得以配合流路進行流動；該導氣閥橡膠(22)等同一般市售電磁閥的作動步驟，故不再加以贅述，此時往復軸向運動的作動頻率為10Hz〜60Hz；由於該導氣閥橡膠(22)受到線圈(14)推動可動鐵心(13)的強制頻率(forced frequency)驅使其往復軸向作動，若僅以整體單一種硬度要分別對應兩種彈力，對於該導氣閥橡膠(22)會有一定程度的毀損。

承先所述，故而本發明中的該導氣閥橡膠(22)係由一第一材質(2211)和一第二材質(2221)透過加熱壓製複合構成，該第一側面係由硬度80度至90度的第一材質(2211)形成，且該第一材質(2211)的硬度能適配該可動鐵彈簧(12)且密封一進氣孔(P)；而該第二側面(222)則係由硬度為50度至70度的該第二材質(2221)形成，而該第二材質(2221)的硬度能適配該導氣閥橡膠彈簧(23) 且密封一排氣孔(R)，上述兩種材質的相關硬度調整，得以依照實際生產需求進行調整。

該導氣閥橡膠彈簧(23)，藉由改變原有彈簧長度，使其預壓彈力減少為原本彈力的40%至50%以內；並且讓該可動鐵彈簧(12)的預壓彈力減少20%至30%以內；經過前述預壓彈力減少後，配合維持原本的通電激磁狀態時所需要的能量下，能讓該導氣閥橡膠(22)的作動頻率大幅提升，該導氣閥橡膠(22)的作動頻率能夠提升為125Hz至200Hz之間，相較於前述舊有頻率10Hz至60Hz之間，係呈倍數成長。

再請參閱如第5〜6圖所示，可見該導氣閥橡膠(22)內部還包含有一金屬材質(223)，而該金屬材質(223)於本創作係採用銅材質，其係為不具引磁的材質，也能夠替換相似特性的材料，並不受限於此處揭露材質，藉此能夠避免於通電激磁的情況下造成影響；

係因為前述導氣閥橡膠(22)所採用的該第一材質(2211)和該第二材質(2221)，進行加熱壓製複合後，兩種材質的相接處會呈現不平整的痕跡，也使材質厚度產生變異，故針對此點，若是於兩者間透過添加金屬材質(223)能讓兩者相接處的不平整痕跡消失，且減少平均厚度的變異，使該導氣閥橡膠(22)的凹陷量更接近為一致。

本發明高響應迷你電磁閥，透過改善導氣閥橡膠(22)的材料特質，將可動鐵彈簧(12)和導氣閥橡膠彈簧(23)透過將彈簧長度減少後，使其預壓彈力達到縮減，並且通過保持原有通電激磁的所需能量加以驅動後，可進一步使該導氣閥橡膠(22)於往復軸向運動的響應速度加快，一口氣提高到125Hz至200Hz之間，相較原本初始10Hz至60Hz時的響應頻率，其提升效果相當明確，讓改良過的電磁閥相較習用同級電磁閥的響應頻率來的更加快速。

(10):本體 (11):固定鐵心 (12):可動鐵彈簧 (13):可動鐵心 (14):線圈 (20):導氣閥 (21):導氣閥橡膠座 (22):導氣閥橡膠 (221):第一側面 (2211):第一材質 (222):第二側面 (2221):第二材質 (223):金屬材質 (23):導氣閥橡膠彈簧 (P):進氣孔 (A):工作孔 (R):排氣孔 (90):習用導氣閥橡膠 (901):凹陷處 (91):線圈 (911):可動鐵彈簧 (912):可動鐵心 (92):導氣閥橡膠彈簧

[第1圖]係為習用導氣閥橡膠的示意圖。 [第2圖]係為本發明的示意圖；(A)雙材質示意剖面、 (B)雙材質附加金屬材質剖面。 [第3圖]係為本發明導氣閥橡膠於雙材質的使用示意圖(一)。 [第4圖]係為本發明導氣閥橡膠於雙材質的使用示意圖(二)。 [第5圖]係為本發明導氣閥橡膠於雙材質附加金屬材質的使用示意圖(一)。 [第6圖]係為本發明導氣閥橡膠於雙材質附加金屬材質的使用示意圖(二)。

(10):本體

(11):固定鐵心

(12):可動鐵彈簧

(13):可動鐵心

(14):線圈

(20):導氣閥

(21):導氣閥橡膠座

(22):導氣閥橡膠

(221):第一側面

(2211):第一材質

(222):第二側面

(2221):第二材質

(23):導氣閥橡膠彈簧

(P):進氣孔

(A):工作孔

(R):排氣孔

Claims (5)

1. 一種高響應迷你電磁閥，包含有：一本體(10)，內部配置有一固定鐵心(11)、一可動鐵彈簧(12)、以及一可動鐵心(13)，藉由同樣設置於該本體(10)內部的一線圈(14)配合通電激磁後，使該可動鐵心(13)受同軸的該固定鐵心(11)的磁力進行同軸推動；一導氣閥(20)，連結該本體(10)，該導氣閥(20)的內部具有一進氣孔(P)、一工作孔(A)、一排氣孔(R)、以及套設一導氣閥橡膠彈簧(23)的一導氣閥橡膠(22)，該導氣閥橡膠(22)於兩端分別設置有一第一側面(221)、及一第二側面(222)，且該導氣閥橡膠(22)與該可動鐵心(13)之間更配置有一導氣閥橡膠座(21)，藉由該可動鐵心(13)、該可動鐵彈簧(12)和該導氣閥橡膠彈簧(23)各別對應該第一側面(221)和該第二側面(222)頂抵連動，能使該導氣閥橡膠(22)往復軸向移動，讓該工作孔(A)產生切換該進氣孔(P)與該排氣孔(R)做不同的流路，使流體得以配合流路進行流動；其特徵在於：該導氣閥橡膠(22)，係由一第一材質(2211)和一第二材質(2221)透過加熱壓製複合構成，其中該第一側面(221)係由硬度為80度至90度的該第一材質(2211)形成，且該第一材質(2211)的硬度能適配該可動鐵彈簧(12)且密封該進氣孔(P)；而該第二側面(222)則係由硬度為50度至70度的該第二材質(2221)形成，而該第二材質(2221)的硬度能適配該導氣閥橡膠彈簧(23)且密封該排氣孔(R)；該導氣閥橡膠彈簧(23)和該可動鐵彈簧(12)能藉改變原有彈簧長度，使預壓長度和預壓彈力均減小，維持原有的通電激磁狀態下，能夠有效提升該導氣閥橡膠(22)的作動頻率。
2. 如請求項1所述之高響應迷你電磁閥，該導氣閥橡膠(22)的作動頻率能提升為125Hz至200Hz之間。
3. 如請求項1所述之高響應迷你電磁閥，該導氣閥橡膠彈簧(23)頂抵該第二側面(222)的該第二材質(2221)已比原本的材質變軟，其所需的密封力可以減小，所以預壓彈力減少為原本彈力的40%至50%以內，而該可動鐵彈簧(12)的預壓彈力受到該導氣閥橡膠彈簧(23)預壓彈力減少的影響，也可以同時減少其預壓彈力，其減少的幅度為20%至30%以內。
4. 如請求項1所述之高響應迷你電磁閥，該導氣閥橡膠(22)，更包含有：一金屬材質(223)，設置於該導氣閥橡膠(22)的內部，能供該第一材質(2211)和該第二材質(2221)以加熱壓製複合進行穩定結合，並讓兩材質原相接處的不平整痕跡消失，且減少平均厚度的變異，使該導氣閥橡膠(22)的凹陷量更接近為一致。
5. 如請求項4所述之高響應迷你電磁閥，該金屬材質(223)係為一種銅材、或為不具引磁材質之任一種。

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