一种开关阀

摘要

一种开关阀，其中磁闩式电磁铁由两个环形的永久磁铁与环形导磁体相对组合而成，环形永久磁铁的充磁方向为轴向，电磁铁的线圈为串联式，电流方向相同，由于采用磁闩式电磁铁，使得开关阀处于开或关的状态时由永久磁铁提供阀芯所需的保持力，不需要线圈中通有保持电流，减小了开关阀的能量消耗，减小了电磁铁的发热量；开关阀包括磁闩式电磁铁、锥阀式阀芯和阀体，其中磁闩式电磁铁为两个，对称分布在锥阀式阀芯两端，两个磁闩式电磁铁线圈得电，一个电磁铁吸阀芯，另一个电磁铁推阀芯，从而带动锥阀式阀芯运动控制A口与C口或B口与C口油路的开、关，从而控制通过A、B阀口的流量。

权利要求

1.一种开关阀，包括电磁铁、控制线圈、锥阀式两位三通阀，其特征在于磁闩式电磁铁安装在左、右导磁阀体(10、12)内，磁闩式电磁铁中的第二环形永久磁铁(4)、第一环形导磁体(3)和第一环形永久磁铁(2)叠合在一起，被固定在出油口导磁端盖(7)与左导磁阀体(10)之间，出油口导磁端盖(7)与阀芯(11)之间的气隙构成工作气隙，第一环形永久磁体(2)、第二环形永久磁体(4)的外面为线圈骨架(6)和驱动线圈(9)；锥阀式两位三通阀由引线孔导磁端盖(15)、出油口导磁端盖(7)、左导磁阀体(10)、右导磁阀体(12)和插装阀体(8)组成，左、右导磁阀体(10、12)通过十字槽沉头螺钉(21)和定位圆锥销(20)连接在一起，锥阀式阀芯(11)在左、右导磁阀体(10、12)构成的孔中滑动；驱动线圈(9)的引出导线穿过左、右导磁阀体(10、12)上的小孔(19)，从引线孔导磁端盖(15)上的异型孔(23)中引出；进、出油管分别与A、B、C口通过螺纹进行连接。

2.根据权利要求1所述的开关阀，其特征在于磁闩式电磁铁中的环形永磁铁的充磁方向为轴向，其中两个环形永磁铁(2、4)的N、S极相对并与第一环形导磁体(3)组合成一个磁闩式电磁铁，两个磁闩式电磁铁对称分布于阀的两端。

说明书

一种开关阀

技术领域

[0001] 本发明涉及电磁驱动的开关阀。

背景技术

[0002] 传统电磁铁由线圈、磁轭、衔铁组成，若线圈为浇注形式，还要有绝缘脂等填充，目前电磁铁的结构设计具有涡流损耗大、响应速度慢、发热量高的缺点。

[0003] 常规数字阀以提高响应频率来实现微量控制，尽管减小阀芯质量和液动力可以提高响应频率，但是开关阀响应频率的提高主要依靠增加驱动器作用力及缩小响应时间。 高速开关阀的驱动器主要是强力电磁铁，一般响应时间为几个毫秒；高电磁力需要较多的安匝数，导致电磁阀发热，而且结构复杂、体积较大。 由于受安装空间、电磁力、运动惯性等因素影响，进一步提高电磁阀的响应能力遇到了限制，此外，由于开关阀受开关时间的限制，阀芯行程不能太大，因此数字阀的额定流量受到限制，在相同驱动力下，增加阀的额定流量，将降低开关阀的响应速度。

[0004] 传统开关阀设计为一个电磁铁加复位弹簧的开关阀结构，开、关时电磁铁需要克服弹簧力，才能使阀芯打开，同时当阀芯保持在开(或关)位置时，也需要较大的保持电流，从而增加了电磁铁的能量消耗和发热量。

[0005] 传统开关阀的阀口形式多为锥阀式、球阀式和滑阀式，对于锥阀式开关阀一般为两位两通式，只能有两个油路相互沟通与断开，限制了它的应用范围。 而对球阀式开关阀虽然可以做成两位三通的形式，但是由于其阀芯上的静压力不平衡，因此限制了它只能用于低压小流量场合，用于高压大流量场合时，由于阀芯上静压力不平衡，故需要电磁铁提供很大的驱动力，故会降低阀的响应速度。 而对于滑阀式开关阀，可以做成两位三通式，阀芯上的静压力也平衡，但是滑阀式开关阀采用零开口方式时存在关闭时泄漏量大，而采用负开口时，又存在位移死区的矛盾，降低了阀的响应速度。

[0006] 同时随着高速开关阀工作压力的增加，导致阀芯液动力的增加，也将降低开关阀的响应速度。因此，高速开关阀存在高速响应与高压、大流量之间的矛盾。 目前国内外研制的高速电磁开关阀很难同时达到响应时间小于4ms、工作压力大于20Mpa、流量高于10L/Min；而使用先导阀控制的数字阀，尽管能够实现高压、大流量，但其频率响应却又大大降低。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种磁闩式电磁铁大流量高速开关阀，通过对电磁铁结构及其阀结构设计的改进，提高了电磁铁的响应速度，减小了电磁铁的能量消耗和发热量，进而提高了阀的响应速度。

[0008] 本发明是一种开关阀，包括电磁铁、控制线圈、锥阀式两位三通阀，磁闩式电磁铁安装在左、右导磁阀体10、12内，磁闩式电磁铁中的第二环形永久磁铁4、第一环形导磁体3和第一环形永久磁铁2叠合在一起，被固定在出油口导磁端盖7与左导磁阀体10之间，出油口导磁端盖7与阀芯11之间的气隙构成工作气隙，第一环形永久磁体2、第二环形永久磁体4的外面为线圈骨架6和驱动线圈9；锥阀式两位三通阀由引线孔导磁端盖15、出油口导磁端盖7、左导磁阀体10、右导磁阀体12和插装阀体8组成，左、右导磁阀体10、12通过十字槽沉头螺钉21和定位圆锥销20连接在一起，锥阀式阀芯11在左、右导磁阀体10、12构成的孔中滑动；驱动线圈9的引出导线穿过左、右导磁阀体
10、12上的小孔19，从引线孔导磁端盖15上的异型孔23中引出；进、出油管分别与A、B、C口通过螺纹进行连接。

[0009] 本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

[0010] 1、磁闩式电磁铁，由两个环形永磁铁、环形导磁体、引线孔导磁端盖、出油口导磁端盖和线圈组成，其中环形永磁铁的充磁方向为轴向，其中两个环形永磁铁的N、S极相对并与一个环形导磁体组合成一个磁闩式电磁铁。 同时由于电磁铁采用软磁不锈钢高饱和软磁合金，材料具有电阻率高，磁导率高等特点，减小了涡流损耗，提高了电磁铁的响应速度，减小了发热量。

[0011] 2、由于磁闩式电磁铁采用了两个环形永磁铁的N、S极相对并与一个环形导磁体组合成一个磁闩式电磁铁，使得阀处于开、关状态时，不需要线圈中通保持电流，进一步减小了能量消耗，降低了电磁铁的温升。

[0012] 3、采用上述结构、对称布置的两个磁闩式电磁铁来实现阀芯的运动，与传统开关阀相比，取消了阀芯的复位弹簧，从而开(或关)时不用克服弹簧力，提高了阀的响应速度；同时由于阀芯保持在开(或关)位置时，不用克服复位弹簧力进行保持，仅仅依靠永磁体产生的吸力就可以保持阀芯的位置不变，所以不需要线圈中有保持电流。

[0013] 4、阀芯采用两位三通锥阀形式，保证了阀在关闭时的零泄漏要求，同时又不会影响阀的开、关速度，可以替代两位三通滑阀或球阀的应用。

附图说明

[0014] 图1为本发明磁闩式电磁铁局部放大示意图；

[0015] 图2为本发明开关阀主剖面三视图；

[0016] 图3为本发明开关阀右视图；

[0017] 图4为本发明开关阀左视图；

[0018] 图5为本发明阀口处的局部放大示意图。

具体实施方式

[0019] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

[0020] 如图1所示，本发明是一种开关阀，包括电磁铁、控制线圈、锥阀式两位三通阀，磁闩式电磁铁安装在左、右导磁阀体10、12内，磁闩式电磁铁中的第二环形永久磁铁4、第一环形导磁体3和第一环形永久磁铁2叠合在一起，被固定在出油口导磁端盖7与左导磁阀体10之间，出油口导磁端盖7与阀芯11之间的气隙构成工作气隙，第一环形永久磁体2、第二环形永久磁体4的外面为线圈骨架6和驱动线圈9；锥阀式两位三通阀由引线孔导磁端盖15、出油口导磁端盖7、左导磁阀体10、右导磁阀体12和插装阀体8组成，左、右导磁阀体10、12通过十字槽沉头螺钉21和定位圆锥销20连接在一起，锥阀式阀芯11在左、右导磁阀体10、12构成的孔中滑动；驱动线圈9的引出导线穿过左、右导磁阀体10、12上的小孔19，从引线孔导磁端盖15上的异型孔23中引出；进、出油管分别与A、B、C口通过螺纹进行连接。

[0021] 如图1所示，当驱动线圈中的电流产生的磁场方向为沿出油口导磁端盖7的轴向向右时，阀芯11受到吸力作用，向左运动；反之当线圈中的电流反向，产生的磁场方向为沿出油口导磁端盖7的轴向向左时，阀芯11受到推力作用，向右运动；对称布置在阀芯另一端的磁闩式电磁铁实现相同的作用，因此阀芯在两个磁闩式电磁铁的作用下实现往复运动，实现阀口的开、关，控制阀口流量。

[0022] 如图2所示为本发明开关阀结构剖面图，包括2个具有上述结构的磁闩式电磁铁、插装阀体8、锥阀式阀芯11和左、右导磁阀体10、12，其中左右导磁阀体通过十字槽沉头螺钉21和定位圆锥销20连接在一起，锥阀式阀芯11在左、右导磁阀体10、12构成的孔中滑动；驱动线圈9的引出导线穿过左、右导磁阀体10、12上的小孔19，从引线孔导磁端盖15上的异型孔23中引出；进、出油管分别与A、B、C口通过螺纹进行连接，并有密封圈5进行密封，防止油液外泄；A、B、C口之间的相互密封靠密封圈1来实现；当给驱动线圈9、右线圈13通过相同方向的电流，产生的磁场方向向左时，阀芯11向右运动，使得右边阀口关闭，左边阀口打开，从而使得B口与C口断开，A口与C口接通；反之当驱动线圈9、右线圈13电流反向，产生的磁场方向向右时，阀芯11向左运动，使得左边阀口关闭，右边阀口打开，从而使得A口与C口断开，B口与C口接通；
如此反复，则可以控制进入或流出每个阀口的流量。

[0023] 本发明磁闩式高速开关阀的工作原理如下：

[0024] 如图1所示，当给驱动线圈9、右线圈13通过相同方向的脉冲电流，产生的磁场方向同时向左时，左边的磁闩式电磁铁推动阀芯11向右运动，同时右边的磁闩式电磁铁也吸引阀芯11向右运动，使得右边阀口关闭，左边阀口打开，从而使得B口与C口断开，A口与C口接通，当阀芯11到达右边终点位置时，断开驱动线圈9、右线圈13，阀芯11在右边磁闩式电磁铁中的环形永久磁体16、18产生的吸力作用下保持在右端位置；反之当给驱动线圈9、右线圈13一个反向脉冲电流，产生的磁场方向同时向右时，左边的磁闩式电磁铁吸引阀芯11向左运动，同时右边的磁闩式电磁铁也推动阀芯11向左运动，使得左边阀口关闭，右边阀口大开，从而使得A口与C口断开，B口与C口接通；
如此反复，则可以控制进入或流出每个阀口的流量。

[0025] 以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

[0026] 在上述电磁铁中，环形永磁铁采用高剩余磁感应强度硬磁合金，为NdFe380/80。

[0027] 在上述电磁铁中，环形导磁体、引线孔导磁端盖和出油口导磁端盖采用高电阻率、高饱和磁感应强度的软磁不锈钢，为Y1Cr17，导磁体的电阻率高，从而可以减小电磁铁的涡流损耗，减小能量消耗，降低电磁铁的发热。

[0028] 本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。