一種氣體電磁閥的製作方法

2023-10-10 09:34:14

專利名稱：一種氣體電磁閥的製作方法
技術領域：
本發明屬於電磁閥的技術領域。更具體地說，本發明涉及一種氣體電磁閥。
背景技術：
電磁閥在液、氣等流體的供給、傳輸、控制和動力系統中廣泛應用，電磁閥通常依靠電磁吸引力、氣體壓力及彈簧力來實現對閥門導通和截止控制的目的，是整個系統的關鍵零部件。額定流量和功率損耗是衡量電磁閥的重要指標。電磁閥額定流量主要取決於電磁閥的機械結構。增加閥芯的移動位移、提高閥體的流通係數等都可以增大額定流量。電磁閥功率損耗主要依託電磁線圈的改進，包括線圈的驅動電壓、電流、線圈匝數、線圈電感、電阻、磁阻和軟磁材料的導磁率等；同時還取決於電磁閥閥門的開啟力的大小，開啟力越小， 則電磁閥的功率要求越小。針對壓強較高、流量較大的應用場合，則要求電磁閥的開啟磁力很高，對密封彈簧的勁度系統(倔強係數)、密封閥體的密封性均有很高要求。現有電磁閥容易出現以下問題首先，高壓氣體控制系統的電磁閥在氣體從入口中進入後，氣體將對閥芯產生壓力，壓力值與氣體壓強和閥芯面積相關，例如20Mpa的氣體，閥芯直徑5mm，高壓氣體對閥芯的壓力達392. 5N，這對線圈的電磁力要求很高。影響電磁閥額定流量的最關鍵因素是流體的進、出口流通面積和閥芯的行程，流通面積越大，閥芯的行程越大，則電磁閥流量越大。其次，在特定工作條件下，電磁閥會出現工作不穩定現象，閥芯頻繁開啟敲擊閥座，且閥芯因振動，造成閥前後管路內流體壓力波動；當關閉閥門時，閥芯對閥座的嚴重衝擊，將降低電磁閥的使用壽命。

發明內容
本發明提供一種氣體電磁閥，其目的是降低開啟電磁的功率，提高額定流量並加強閥芯的穩定性。為了實現上述目的，本發明採取的技術方案為本發明所提供的氣體電磁閥，包括閥芯殼體、電磁線圈、電磁鐵、主閥芯、主閥芯軸及主閥復位彈簧，所述的氣體電磁閥設有先導閥芯、先導鐵及先飛彈簧；所述的先導鐵設在所述的閥芯殼體內、朝向所述的電磁鐵的一端。在所述的主閥芯軸與先導鐵之間，設固定塊，所述的固定塊中設密封環；所述的主閥芯軸中設貫通的中心氣孔；所述的固定塊設先導氣孔及通氣孔；所述的中心氣孔與先導氣孔連通；所述的主閥芯軸上設環形的槽，在槽內設環形的密封圈，所述的密封圈將電磁閥型腔分隔為先導閥腔及主閥腔；所述的主閥芯軸上設平衡氣孔，所述的平衡氣孔將所述的先導閥腔及主閥腔連ο所述的通氣孔將固定塊兩端的先導閥腔連通。所述先導氣孔的直徑大於平衡氣孔的直徑。所述固定塊以螺紋連接的形式固定在所述的閥芯殼體上。所述的主閥芯以過盈配合的方式固定在所述的主閥芯軸內。所述的先導閥芯以間隙配合的方式固定在先導鐵內。所述的電磁鐵與先導鐵之間的最大距離為0. 6 0. 8mm ；所述的主閥芯軸與固定塊之間的最大間隙為4 6mm ；所述的主閥芯的位移最大值為4 6mm。本發明的上述技術方案，採用獨立先導式結構，即先導閥與主閥分開，無直接的聯動或連接機構，使得電磁閥在採用低功率電磁線圈的狀態下，容易打開先導閥，同時獨立的主閥可根據閥體空間情況獲得較大的閥芯行程，較高的電磁閥流量，使電磁閥滿足30Mpa 以下的高、低壓氣體使用要求；主閥芯軸和密封環的尺寸可根據實際工作壓力、出口通徑而調整，以減小並平衡主閥芯由於閥門關閉後所承受的流體的壓力，以保證主閥芯的使用壽命，不因受壓、衝擊而損壞，從而提高了電磁閥的穩定性和抗衝擊性。


下面對本說明書各幅附圖所表達的內容及圖中的標記作簡要說明圖1為本發明中的電磁閥關閉狀態示意圖；圖2為本發明中的電磁閥完全開啟狀態示意圖。圖中標記為1、閥芯殼體，2、電磁鐵，3、先導鐵，4、先導閥芯，5、先飛彈簧，6、電磁線圈，7、主閥芯，8、主閥芯軸，9、密封環，10、固定塊，11、主閥復位彈簧，12、密封圈，13,0型密封圈，14、防塵圈，15、出氣口，16、先導閥腔，17、主閥腔，18、先導氣孔，19、通氣孔，20、平衡氣孔，21、進氣口。
具體實施例方式下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本發明的具體實施方式
作進一步詳細的說明，以幫助本領域的技術人員對本發明的發明構思、技術方案有更完整、準確和深入的理解。如圖1、圖2所表達的本發明的結構，為一種氣體電磁閥，包括進氣口 21、出氣口 15、閥芯殼體1、電磁線圈6、電磁鐵2 ；可沿軸向滑移的主閥芯軸8及安裝在主閥芯軸8上的主閥芯7 ；還有主閥復位彈簧11，主閥復位彈簧11在電磁閥關閉時，通過其彈力將主閥芯 7與出氣口封堵。該氣體電磁閥是一種獨立先導式、大流量、低功率氣體專用電磁閥。一、本發明的總體構思為了解決在本說明書背景技術部分所述的目前公知技術存在的問題並克服其缺陷，實現在高壓氣體的條件下，降低開啟電磁的功率，提高額定流量並加強閥芯的穩定性的發明目的，本發明採取的技術方案為如圖1、圖2所示，本發明所提供的氣體電磁閥設有先導閥芯4、先導鐵3及先飛彈簧5;所述的先導鐵3設在所述的閥芯殼體1內、朝向所述的電磁鐵2的一端。主閥芯7安裝於主閥芯軸8內。本發明採用獨立先導式結構，即先導閥與主閥分開，無直接的聯動或連接機構，先飛彈簧5的彈力比主閥彈簧的彈力小很多，使得電磁閥在採用低功率電磁線圈的狀態下， 容易打開先導閥；同時獨立的主閥可根據閥體空間情況獲得較大的閥芯行程，較高的電磁閥流量，並提高了電磁閥的穩定性和抗衝擊性。因為主閥的開啟不是通過電磁的直接作用， 產生的衝擊力大大減小了。與現有技術比較20Mpa的氣體，主閥芯直徑5mm，當密封環內徑為4mm，即主閥芯軸軸徑為4mm時，則高壓氣體對閥芯的壓力將由392. 5N減小到141. 3N。二、本發明的氣體電磁閥的具體結構為在所述的主閥芯軸8與先導鐵3之間，設固定塊10，所述的固定塊10中設密封環 9 ；所述的主閥芯軸8中設貫通的中心氣孔；所述的固定塊10設先導氣孔18及通氣孔19 ； 所述的中心氣孔與先導氣孔18連通。本發明創造性還在於主閥芯軸8和密封環9的尺寸可根據實際工作壓力、出口通徑而調整，以減小並平衡主閥芯7由於閥門關閉後所承受的流體的壓力，使主閥芯7不因受壓、衝擊而損壞，以保證主閥芯7的使用壽命。從而提高了電磁閥的穩定性和抗衝擊性。所述的主閥芯軸8上設環形的槽，在槽內設環形的密封圈12，所述的密封圈12將電磁閥型腔分隔為先導閥腔16及主閥腔17。先導閥芯4與高壓氣體的接觸面積較小，從而受到的壓力較小，在電磁閥的開啟過程中，先導鐵3由於電磁鐵2的磁力吸引，克服了先飛彈簧5的較小的彈力，使先導鐵3 與電磁鐵2貼合，從而帶動先導閥芯4先行開啟，使先導閥腔16與出氣口 15形成通路，先導閥腔16的高壓氣體通過出氣口 15排出，此時，主閥芯軸8受到的壓力失去平衡而產生壓差，即主閥腔17的壓力大於先導閥腔16的壓力。該壓差產生的壓力作用在密封圈12的主閥腔17 —側，從而克服主閥復位彈簧11 的阻力而帶動主閥芯7開啟，使電磁閥完全開啟。在上述結構中，先導閥芯4、先導鐵3及先飛彈簧5為獨立安裝空間，與主閥芯7及主閥芯軸8分開，分步作用，其間沒有聯動機構，實現了氣體獨立先導功能，使得在低功率電磁線圈的情況下，只要控制好先導鐵3與電磁鐵2 的間隙距離以及先導閥芯4與先導氣孔18的接觸面積，就能很容易打開先導閥芯4 ；與此同時，主閥芯軸8、主閥芯7及主閥復位彈簧11也為獨立安裝，只要閥芯殼體1具有足夠的長度，主閥芯7就能打開足夠大，以此增加主閥芯7的行程，滿足高壓、大流量氣體控制系統的要求，提高了閥體的流通係數，增大了電磁閥的流量。固定塊10上設有先導氣孔18，以保證先導閥芯4開啟後，先導閥腔16的高壓氣體從先導氣孔18流入出氣口 15。所述的主閥芯軸8上設平衡氣孔20，所述的平衡氣孔20將所述的先導閥腔16及主閥腔17連通。平衡氣孔20用於將進氣口 21的高壓氣體導入到閥芯殼體1的先導閥腔16內部， 使得在電磁閥關閉時，主閥腔17與先導閥腔16的壓力能夠很快平衡，並通過主閥復位彈簧 11關閉主閥芯7。原因是此時氣體不流動，不產生壓差。本發明還可以不設置平衡氣孔20，通過以下方式實施因閥芯殼體1內的零部件
5為可滑動結構，具有縫隙，高壓氣體也可經由該縫隙進入先導閥腔16。所述的通氣孔19將固定塊10兩端的先導閥腔16連通。固定塊10上設有固定塊通氣孔19，以保證先導閥腔16的三個空間相連，各處壓力相等。所述先導氣孔18的直徑大於平衡氣孔20的直徑。由於先導氣孔18直徑大於平衡氣孔20直徑，以保證先導閥芯4開啟後，先導閥腔 16的壓力始終低於主閥腔17的壓力。即平衡氣孔20的孔徑應小一些。實際上，在先導閥芯4開啟前，平衡氣孔20兩端的氣壓是相等的，起到了平衡的作用。但是，先導閥芯4開啟後，平衡氣孔20由於孔徑較小，在氣體流動時，即起到了減壓的作用。所述固定塊10以螺紋連接的形式固定在所述的閥芯殼體1上。固定塊10與閥芯殼體1採用螺紋連接。固定塊10與閥芯殼體1也可採用鍵或者其他方式固定，並不限於採用螺紋連接。所述的主閥芯7以過盈配合的方式固定在所述的主閥芯軸8內。主閥芯軸8與主閥芯7採用過盈配合的方式固定。主閥芯軸8與主閥芯7也可採用螺紋或者鍵及其他的方式固定。所述的先導閥芯4以間隙配合的方式固定在先導鐵3內。先導閥芯4與先導鐵3採用間隙配合的方式固定。先導閥芯4與先導鐵3也可以採用膠結或其他的方式固定。密封環9與主閥芯軸8採用過盈配合的活塞式結構。密封環9與主閥芯軸8也可以採用膜片或其他的方式連接。此外，密封環9也可以設在主閥芯軸8內，而主閥芯軸8的小軸芯可以設在固定塊10上。主閥芯軸8和密封環9的配合，其作用是配合尺寸可根據實際工作壓力、出口通徑而調整，以減小並平衡主閥芯7由於閥門關閉後所承受的流體的壓力，以保證主閥芯7的使用壽命，不因受壓、衝擊而損壞。三、本發明提供的上述氣體電磁閥滿足以下任一或多個條件1、所述的電磁鐵2與先導鐵3之間的最大距離為0. 6 0. 8mm ；2、所述的主閥芯軸8與固定塊10之間的最大間隙為4 6mm ；3、所述的主閥芯7的位移最大值為4 6mm。四、本發明的密封和防護結構電磁閥在閥芯殼體1軸向外側，還設有防塵帽14和0型密封圈13。防塵帽14可以配合密封圈一塊使用，主要用於保護閥芯殼體及電磁線圈，起到防塵防水的作用。0型密封圈13主要起到密封作用，保證高壓氣體不外洩。當然，也可以不採用防塵帽14和0型密封圈13，而採用其他形式密封。五、本發明的上述電磁閥的工作原理如下如圖1——電磁閥關閉狀態的示意圖所示當電磁線圈6處於斷電狀態，電磁閥關閉，氣體由進氣口 21進入主閥腔17，然後通過平衡氣孔20進入先導閥腔16，此時，進氣口 21的壓力大於出氣口 15的壓力，在先飛彈簧5的作用下，先導閥芯4將先導氣孔18封堵， 主閥芯軸8的右端位於先導閥腔16的端面比左端的面積大的多，主閥芯7與先導閥芯4被閥芯殼體1內的先導閥腔16的高壓氣體壓緊而密封。
如圖2——電磁閥開啟狀態的示意圖所示電磁線圈6通電後，電磁鐵2與先導鐵 3之間產生電磁力而相互吸附，克服先飛彈簧5的較小的壓力後，先導鐵3帶動先導閥芯4 產生位移，進而開啟先導閥芯4，通過先導氣孔18釋放氣體到出氣口 15;當先導閥芯4開啟後，則先導閥腔16在平衡氣孔作用下壓力減小，主閥腔17的壓力相對增大，二者產生壓差。 該壓差產生的壓力作用在密封圈12的主閥腔17 —側，從而克服主閥復位彈簧11的阻力而帶動主閥芯7開啟，使進氣口 21與出氣口 15完全貫通，電磁閥完全開啟。以上結合附圖對本發明進行了示例性描述，顯然本發明具體實現並不受上述方式的限制，還可以將上述技術方案進行不同的組合併加以改進。只要採用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用於其它場合的，均在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種氣體電磁閥，包括閥芯殼體(1)、電磁線圈(6)、電磁鐵(2)、主閥芯(7)、主閥芯軸(8)及主閥復位彈簧(11)，其特徵在於所述的氣體電磁閥設有先導閥芯(4)、先導鐵(3)及先飛彈簧(5)；所述的先導鐵(3) 設在所述的閥芯殼體(1)內、朝向所述的電磁鐵(2)的一端。
2.按照權利要求1所述的氣體電磁閥，其特徵在於在所述的主閥芯軸⑶與先導鐵⑶之間，設固定塊(10)，所述的固定塊(10)中設密封環(9)；所述的主閥芯軸⑶中設貫通的中心氣孔；所述的固定塊(10)設先導氣孔(18) 及通氣孔(19)；所述的中心氣孔與先導氣孔(18)連通；所述的主閥芯軸(8)上設環形的槽，在槽內設環形的密封圈(12)，所述的密封圈(12) 將電磁閥型腔分隔為先導閥腔(16)及主閥腔(17)；所述的通氣孔(19)將固定塊(10)兩端的先導閥腔(16)連通。
3.按照權利要求2所述的氣體電磁閥，其特徵在於所述的主閥芯軸(8)上設平衡氣孔(20)，所述的平衡氣孔(20)將所述的先導閥腔(16)及主閥腔(17)連通；
4.按照權利要求2所述的氣體電磁閥，其特徵在於所述先導氣孔(18)的直徑大於平衡氣孔(20)的直徑。
5.按照權利要求2所述的氣體電磁閥，其特徵在於所述固定塊(10)以螺紋連接的形式固定在所述的閥芯殼體(1)上。
6.按照權利要求2所述的氣體電磁閥，其特徵在於所述的主閥芯(7)以過盈配合的方式固定在所述的主閥芯軸(8)內。
7.按照權利要求2所述的氣體電磁閥，其特徵在於所述的先導閥芯(4)以間隙配合的方式固定在先導鐵(3)內。
8.按照權利要求2所述的氣體電磁閥，其特徵在於所述的電磁鐵(2)與先導鐵(3)之間的最大距離為0. 6 0. 8mm ；
9.按照權利要求2所述的氣體電磁閥，其特徵在於所述的主閥芯軸(8)與固定塊 (10)之間的最大間隙為4 6mm ；
10.按照權利要求2所述的氣體電磁閥，其特徵在於所述的主閥芯(7)的位移最大值為4 6mm。
全文摘要
本發明公開了一種氣體電磁閥，包括閥芯殼體(1)、電磁線圈(6)、電磁鐵(2)、主閥芯(7)、主閥芯軸(8)及主閥復位彈簧(11)，氣體電磁閥設有先導閥芯(4)、先導鐵(3)及先飛彈簧(5)；先導鐵(3)設在閥芯殼體(1)內、朝向電磁鐵(2)的一端。本發明採用獨立先導式結構，即先導閥與主閥分開，無直接的聯動或連接機構，使得電磁閥在採用低功率電磁線圈的狀態下，容易打開先導閥，同時獨立的主閥可根據閥體空間情況獲得較大的閥芯行程，較高的電磁閥流量，以減小並平衡主閥芯由於閥門關閉後所承受的流體的壓力，以保證主閥芯的使用壽命，不因受壓、衝擊而損壞，從而提高了電磁閥的穩定性和抗衝擊性。
文檔編號F16K31/06GK102506208SQ20111042635
公開日2012年6月20日 申請日期2011年12月19日 優先權日2011年12月19日
發明者曹廣濱 申請人:銅陵市三圓特種鑄造有限責任公司