供熱熔粘合劑用的電磁閥及其使用方法
2023-09-16 15:54:55
專利名稱：供熱熔粘合劑用的電磁閥及其使用方法
技術領域：
本發明一般涉及控制流體間歇流動用的電磁閥及其使用方法，特別涉及用來間歇分配粘性較高的流體包括熱熔粘合劑的電磁閥。
用帶有一個裝在殼體內可往復運動的磁舌的電磁閥對粘性流體進行間歇分配，已廣為人知並且用途廣泛。例如，在裝配線作業中，可用熱熔粘合劑密封紙板箱和其他包裝箱，這裡一般稱作粘合對象(即基體)。在裝配線上通常都有許多個單個起動的電磁閥聯接在一個共用總管上，形成一個模塊化粘合劑分配組件。採取從每個電磁閥閥殼的一個外側部分(大體上橫對磁舌軸而不是沿著磁舌的一個軸端方向)供給流體，使許多模塊組件的緊湊性有所提高。
熱熔粘合劑和其他加熱粘合性流體存在著一種傾向，即在允許流體滯止時，其粘合效果會迅速下降，這種現象在間歇分配用途中經常出現，尤其在電磁閥中存在非線性流體流動路徑時更是如此；這種傾嚮往往生成流體流動的旋渦和流體很少流動或根本不流動的區域。因此，許多模塊組件上橫向配置的流體入口特別容易出現不希望有的流體滯流。
1992年12月22日在向FaulknerⅢ頒發的題為「帶有一個防止滯流區的單獨流動迴路的模塊化敷貼器」的第5,172,833號美國專利，公開了一種電磁閥模件，該模件有一個配置在導管中的可往復運動的磁舌。激勵螺線管，將磁舌中的球形端從座上移下，流體即從該模件的出口孔分配出去。位於模件頂邊的流體入口向繞磁舌安裝的粘合劑室徑向地向內供應流體；流體在粘合劑室，在相反方向的高容量流動路徑和低容量流動路徑內擴散流動。高容量流動路徑使流體沿磁舌方向朝靠近模件出口孔的球形端段流動，而低容量流動路徑則使流體沿磁舌的逆方向靠近螺線管磁極片的另一端流動。低容量流動路徑使流體環流徑過磁舌的孔腔，返回到球形端段；在這裡，它與高容量流動路徑的流體重新匯合，這樣，使流體循環流動就可減少滯流。
在某些熱熔粘合劑分配用途中，流體是連續不斷地分配的。在需要粘合的基體(即粘合對象)上形成連續的粘合劑小球；而在其他用途中，流體是間歇分配的，在基體上形成一系列粘合劑小顆粒。除其他優點外，間歇式流體分配作業還具有可經濟地使用粘合劑和減少向基體傳熱的優點。但是，間歇式流體分配作業要求閥的開與關的時間很短暫，並要求加大激勵響應度，尤其在需要形成更小的粘合劑顆粒以及在基體與流體分配閥之間要求有較高速度的用途中更是如此。
1990年8月28日在向FaulknerⅢ頒發的題為「電磁閥的動態響應時間」的第4,951,917號美國專利，公開了一種磁舌，它有一個帶「C」字形凸緣的前端，凸緣被安置在一個凹槽區的周圍。當螺線管受激勵時，凸緣緊貼螺線管的磁極片，壓住兩者之間的壓縮彈簧。據說，磁舌中的這種「C」字形凸緣可減少閥關閉的響應時間，基辦法是，當螺線管解除激勵時，促使在磁舌與磁極片之間的粘性流體流動；使流體沿著配置在磁舌周圍的縱向空心槽流回磁舌端。但是，磁舌端的凹槽區和沿磁舌周邊的縱向空心槽都會減少磁舌端的截面積，從而減少磁極片與磁舌之間的磁力；當螺線管受激勵時，這將對閥門打開的響應時間產生不利影響。
本發明旨在促進電磁閥技術，尤其是用於間歇分配粘性效高流體(其中包括熱熔粘合劑)的電磁閥。
因此，本發明的目的是提供新的電磁閥及其使用方法，以克服現有電磁閥存在的技術問題。
本發明還有一個目的是提供具有如下特點的新的電磁閥及其使用方法這些電磁閥可減少流體的滯流，提高激勵的響應度，尤其在間歇分配流體的作業期間；這些電磁閥可與流體分配系統組合成一整體，可對現有流體分配組件進行改裝，它們既經濟又可靠。
本發明的另一個目的是提供具有如下特點的新的電磁閥及其使用方法電磁閥通常包括一個磁舌配置在閥殼軸向孔腔內，可往復運動；閥殼有一個流體入口和一個流體出口，與閥殼第一端上的軸向孔腔相接。該磁舌包含一個配置在第一端段的閥以及一個能產生磁力的第二端段，後者構成磁舌的第二端，該磁舌裝在朝向螺線管較固定磁心段。該磁舌還包括一個帶有流體入口的流體內通道，位於閥殼流體入口與磁舌第二端之間，以使流體內通道與閥殼的流體入口相連。流體出口位於靠近磁舌的閥件附近；並在閥件離開閥座時，可與閥殼的流體出口相連。閥座配置在沿軸向孔腔靠近閥殼的流體出口處。
本發明更為特定的目的是提供具有如下特點的新電磁閥及其使用方法通過使來自閥殼軸向孔腔的流體環流到磁舌的流體入口(介於閥殼流體入口與磁舌第二端之間)、並使來自磁舌內通道的流體朝磁舌的流體出口(靠近閥件附近)環流的辦法，來減少流體的滯流。磁舌的閥件座落在閥殼的閥座上，以阻止流體從閥殼的流體出口流出；當磁舌的閥件離開閥座時，流體則從閥殼的流體出口流出。
本發明的另一個更為特定的目的是提供具有如下特點的新電磁閥及其使用方法，通過下列辦法來減少流體的滯流在磁舌的第一端部分與閥殼之間形成一個流體實際上無法透過的密封層，使磁舌的流體出口與閥殼的軸向孔腔隔開，這樣，從閥殼的流體入口來的流體被引向磁舌的流體入口；使流體沿著磁舌第二端周圍的一個輔助流體流動路徑循環流入其流體內通道。
本發明的另一個更為特定的目的是提供具有如下特點的新電磁閥及其使用方法，通過下面任何一種或多種辦法來提高間歇流體分配作業過程中的激勵響應度加大面向螺線管磁心段的磁舌第二端的端面積；通過將磁舌的流體入口設置在遠離磁舌第二端的位置來增加磁舌與螺線管固定磁心段之間的磁力；對磁舌形成一個無磁力的管狀中段，其重量要比帶有磁力的磁舌第二端段輕；在螺線管的固定磁心段與磁舌第二端之間裝有一個無磁性的墊片，以利於在螺線管解除激勵狀態時，使磁舌從固定磁心段分開。
本發明的這些和其他一些目的、特點、特徵和優點，在仔細研究下面本發明的詳細說明及附圖之後，就變得十分明顯；為便於理解，附圖是不成比例的，圖中相同的結構件和步驟用同樣的標號表示。
圖1是本發明示範性實施例中分配熱熔粘合劑用的電磁閥的部分剖視圖。
圖2a是圖1所示電磁閥沿a-a線截斷顯示磁舌一個分段的部分剖視圖。
圖2b是圖1所示電磁閥沿b-b線截斷顯示磁舌另一個分段的部分剖視圖。
圖2c是圖1所示電磁閥沿c-c線截斷顯示磁舌的再一分段的部分剖視圖。
圖2d是圖1所示電磁閥沿d-d線截斷顯示磁舌的又一分段的部分剖視圖。
圖3是圖1所示電磁閥沿e-e線截斷顯示磁舌支座部分的部分端視圖。
圖4a是圖3所示電磁閥沿a-a線的部分剖視4b是圖3所示電磁閥沿b-b線的部分剖視圖。
圖1是一種分配粘性流體、尤其是熱熔粘合劑用的電磁閥10。本實施例中所述的是磁閥10是與共用總管或輔助斷流閥(圖中未示出)相連的許多個電磁閥中的一個，它把熱熔粘合劑分配給許多個閥。
電磁閥10通常包括一個帶軸向孔腔110的閥殼100；軸向孔腔110的第一端與流體入口112和流體出口114相連。閥座116配置在沿軸向孔腔110方向靠近流體出口114的地方。在閥殼的軸向孔腔110內裝有一個往復運動的磁舌200。磁舌200有一個裝在第一端段上的閥210和一個能產生磁力的第二端段220，後者構成了一個朝向相對固定的磁心段20配置的第二端面222，磁心段周圍是一螺線管30。
磁舌200通常包括一個帶有流體入口的流體內通道230，位於閥殼100流體入口112與磁舌200的第二端面222之間，將流體內通道230與閥殼100的流體入口112連在一起。磁舌200還包括一個靠近閥件210處的流體出口，該出口可與閥殼100的流體出口114相接。來自閥殼100流體入口112的流體沿著磁舌200外壁環流到磁舌的流體入口，然後沿磁舌的流體內通道230流向磁舌200的流體出口；這樣可減少從閥殼100的流體入口112供給閥殼件100流體出口114的流體的滯流。
繞磁舌200的第一端段裝有一個第一密封件40，在磁舌第一端段與閥殼100之間形成流體基本上無法透過的密封層，把磁舌200的流體出口與閥殼100的軸向孔腔110隔開。根據本發明的這一特點，從閥殼100流體入口112供給的所有流體實際上都被引向磁舌200的流體入口。閥殼100的流體入口112位於閥殼100的第一端段104的側面部分102，靠近第一密封件40處，以消除或大大減少流體的滯流和通常生成的渦流，特別是在流體入口112和第一密封件40之間的滯流和渦流。出於對電磁閥10和輔助斷流閥(圖中未示出)之間的安裝和對準問題的考慮，流體入口112在閥殼上的精確定位受到某些限制。一般情況下，流體入口112位於靠近第一密封件40處，以減少最好是消除流體入口和第一密封件之間流體通路的死角(圖1中X表示處)，從而減少在閥殼100的流體入口112與磁舌200第一端段之間產生流體滯流和渦流。在本示範性實施例中，流體入口112與輔助斷流閥的粘合劑出口安裝在一條直線上。
本示範性實施例中的閥殼100包括一個管件120，管件有一個帶螺紋齒端124的圓柱部分122和一個居其間的徑向凸緣126，還包括一個實體130，實體有一第一端面132靠螺紋齒與螺紋齒端124嚙合，起到對管件120的凸緣126的密封作用；軸向孔腔110貫穿管件120和實體130。兩個流體入口112並列(圖中只示出一個)，安裝在實體130內，與軸向孔腔110相通。一個帶有軸向孔腔部分142(界定閥座116並與流體出口114相連)的端板140密閉地與實體130的第二端面134相接，第一密封件40在磁舌200第一端段與端板140的軸向孔腔部分142之間形成流體實際上無法透過的密封層。
通常，閥殼100以及在本示範性實施例中的實體130，包括一個或更多個安裝螺栓139，用於固定總管或輔助斷漢閥(圖中未示出)。此外，來自總管或別的途徑的電信號通過導線或引線(圖中未示出，但從技術角度是眾所周知的)傳送給電磁閥10，尤其是傳送給螺線管30。在本示範性實施例中，管件120和端板140是用304不鏽鋼製成的，實體130是用2024-T3鋁材製成的。
圖1示出了構成磁舌200的流體入口的一組流體流動主路徑224，這些路徑224向內通到流體的內通道230(圖2a部分剖視圖也示出)。流體向內流動的主路徑224配置在遠離磁舌第二端面222的地方，以使靠近螺線管固定磁心部分20的第二端面222的截面積達到最大，一旦激勵螺線管30，可相應地增加磁舌200與磁心部分20之間的磁力，從而增加磁舌200的激勵響應度。在圖1的示範性實施例中，磁舌200的流體入口還進一步被沿第二端段220縱向配置的一組流體流動路徑226所界定(見圖2b和2c)，在這裡，每一縱向流體流動路徑226使閥殼100的流體入口112與相對應向內流的流體流動主路徑224相接。因此，根據本發明的這一特點，來自閥殼100流體入口112的流體沿著軸向孔腔110並進而沿著磁舌200的外通道環流，進入內通道230，流向靠近閥210處的磁舌的流體出口。
在圖1所示的本示範性實施例中，磁舌200包括一個安裝在閥210與第二端段220之間的中間管段240。中間管段240的截面直徑要比第二端段220的截面直徑減少很多，因此，從閥殼100流體入口112進來的流體可以暢通地沿著中間管段240外壁流到磁舌200的流體入口，尤其流到縱向流體流動路徑226，然後進入磁舌200的流體內通道230，並向閥殼100的流體出口114方向流動，以供間歇分配之用(前面已提到，下面還將進一步談及)。磁舌200中已減小尺寸的中間管段240，其重量要比磁力的第二端段220輕；最好它是無磁力的，這樣，可降低磁舌200的總重量，並增加磁舌200的激勵響應度。在本示範性實施例中，磁心段20和磁舌200帶有磁性引力的第二端段220都是用釩/鐵鈷磁性合金製造的，中間管段240是用304不鏽鋼管材壓裝在或用其他方法固定在第二端段220上。
根據圖1和2d所示的本發明的另一特點，磁舌200的流體內通道230貫穿到第二端面222；磁舌200包含一個從磁舌流體入口到第二端面222的流體流動輔助路徑；流體沿著流體流動輔助路徑環流進入磁舌200的流體內通道。介於第二端面222與向內引導流體流動路徑224之間的磁舌200第二端段220的一部分的截面直徑要比第二端段220其餘部分的截面直徑略有減小。減小直徑的部分228形成磁舌200與閥殼100之間的間隙，這一間隙部份地界定了沿著閥殼100軸向孔腔110的流體流動輔助路徑。這樣沿著輔助路徑流動的流體被環流進入磁舌的內通道230，以便防止磁舌200在作往復運動時在磁舌200第二端面222與磁心段20之間出現流體的滯流(下面還要進一步論述)。
磁舌200被減小直徑的部分228減小了它的截面積，尤其是減小了第二端面222的面積，從而相應地減小了被激勵的螺線管30作用於磁舌200的力。不過，部分228的直徑只略為減小，使不利的影響減到最低限度。在本示範性熱熔粘合劑分配用途中，磁舌200減小直徑部分228的直徑與貫穿閥殼100軸向孔腔110的直徑之比率約為0.948毫米，這根本不會對磁舌200上的磁感應引力產生不利影響。通常，這一比率有可能再高一點或者低一點，這取決於流體的粘性和其他因素。第二端面222截面積的減小，可以解決因減小截面積而減少作用於磁舌上的力的傾向。
圖1中，閥210是一個球形件，通過一個有許多孔口310的支座300與磁舌200的中間管段240相接；當球形件210從閥座116移位時，孔口310使磁舌200的流體內通道230與閥殼100的流體出口114相接。圖3是支座300的部分端視圖，圖中沒有閥210，而是示出了安置在支撐件320之間的眾多孔口310。圖4a和4b示出的每一個支撐件320都有斜削的外邊322和弧形的內邊324；兩個支撐件320的弧形內邊324合在一起形成託住閥210的弧形閥座。在本示範性實施例中，球形件210是用硬質合金材料製作的，支座300是用304不鏽鋼。硬質合金球形件210採用釺焊方法或其他方法固定在支座300的座上，而支座採用加壓或其他方法固定在磁舌200的管件240中。根據本發明的這一特點，採用支座300和球形閥210，可不必在磁舌200內鑽孔以形成流體出口。在磁舌200內鑽孔形成流體出口是一種變通的辦法，但這種辦法的製造成本可能更高，並有可能出現使第一密封件40因磨損而降低密封效果的問題。把磁舌200的流體出口定位在支座300的斜削外邊322之間，可消除可能的磨損問題。
圖1中的一個彈簧件50，至少部分地裝在磁舌200第二端段220的凹座236內，在這裡，彈簧件50觸動固定磁心段20的末端22，使磁舌200的閥210移動與閥殼100的閥座116相嚙合，藉此阻止來自流體出口114的流動；從而激勵螺線管30使閥210從閥座116中移位壓迫彈簧件50，使流體從閥殼100的流體出口114流出。彈簧件50和凹座236的截面直徑最好有所減小，以求第二端面222的截面積最大。這樣做的目的在於希望受激螺線管30作用於磁舌的激勵力達到最大值。
圖1中，一個無磁性引力的墊片60裝在固定磁心段20的末端22和磁舌200的第二端面222之間，以利於在螺線管30處於非激勵狀態時，使磁舌200的第二端段220與固定磁心段20分開或鬆脫，從而提高磁舌200的激勵響應度。在本示範性實施例中，墊片60是用黃銅材料製作的，其厚度大約在0.0762毫米(0.003英寸)和0.127毫米(0.005英寸)之間；在本實施例中，墊片60的厚度約為0.1016毫米(0.004英寸)。該墊片60可以用粘結方法或別的其他方法固定在磁心段20的末端22。根據這種結構方式，彈簧件50對墊片60起作用；在另一種實施例中，墊片60是一種無磁性的塗層，它或者塗敷在磁舌200的第二端面222上，或者塗敷在固定磁心段20的末端22，或者同時塗敷在兩者上。
螺線管30的固定磁心段20可調地沿閥殼100軸向孔腔110安裝，在本示範性實施例中，它是沿管件120的圓柱段122安裝，以調整已離座的閥210和閥殼100的閥座116之間的間隙，從而調節來自流體出口114的流體流量。這種調節是人們所希望的，以便對不同流體的粘性加以補償。為此目的，固定磁心段20裝有一個帶有螺紋齒的末端段24，後者有一個可與末端25嚙合的附件；帶有螺紋齒的末端24可與穿過閥殼100的軸向孔腔110的螺紋齒段128相嚙合；在本示範性實施例中，這種嚙合朝向管件120的末端。轉動磁心段20使其相對於磁舌200軸向前移或後移，調節已離座的閥210與閥座116之間的間隙。
圖1中，螺線管30靠一個帶有螺紋齒孔腔72的頂蓋70安裝並保持在管件120的圓柱段122周圍，頂蓋件70通過螺紋齒與磁心段20中帶有螺紋齒的末端段24相嚙合。磁心段帶螺紋齒的末端段24座落在頂蓋70的凹槽段74中；由此，螺線管30被卡在頂蓋70的內表面76和管件120的凸緣126之間。
由於本發明的上述詳細說明可使本技術領域的技術人員製造和使用目前被認為是本發明最佳模式的電磁閥，而且他們知道並懂得，在這裡公開的特定示範性實施例的精神和範圍內，可以做出各種變異、組合、改進和等同的電磁閥，因此本發明不限於這裡公開的特定示範性實施例，而是限制在權利要求範圍內的所有實施例。
權利要求
1.一種供間歇分配包括熱熔粘合劑的粘性流體用的電磁閥，其特徵在於該電磁閥包括一個帶有軸向孔腔的閥殼，該閥殼有一個與軸向孔腔相接的流體入口和一個在閥殼第一端面與軸向孔腔相接的流體出口；一個閥座，配置在沿軸向孔腔方向靠近流體出口處；一個磁舌，配置在軸向孔腔內可往復運動，該磁舌包括一個配置在磁舌第一端段處的閥，和一個能產生磁力的第二端段，後者構成朝向螺線管相對固定磁心段配置的第二端面；該磁舌有一個帶有流體入口和流體出口的流體內通道，磁舌的流體入口位於閥殼的流體入口與磁舌第二端面之間，將流體內通道與閥殼的流體入口相接；磁舌的流體出口位於靠近磁舌的閥附近，並可與閥殼的流體出口相接；這樣，可減少從閥殼的流體入口流向閥殼的流體出口流體的滯流。
2.根據權利要求1所述的電磁閥，其特徵在於它還包括一個配置在磁舌第一端段周圍的第一密封件，在磁舌第一端段與閥殼之間形成流體實際上無法透過的密封層，該第一密封件將磁舌的流體出口與閥殼的軸向孔腔隔開，這樣從閥殼的流體入口供給的流體便被引向磁舌的流體入口。
3.根據權利要求2所述的電磁閥，其特徵在於閥殼的流體入口位於磁舌第一端段的閥殼的側邊部分，這樣，可減少閥殼的流體入口和磁舌第一端段之間的流體滯流。
4.根據權利要求1所述的電磁閥，其特徵在於磁舌的流體內通道貫穿到磁舌的第二端面，該磁舌有一個從磁舌的流體入口(介於磁舌第二端段與閥殼之間)到磁舌的第二端面的輔助流體流動路徑，這樣，沿輔助路徑流動的流體被環流進入磁舌的流體內通道。
5.根據權利要求1所述的電磁閥，其特徵在於由多個流體流動主路徑界定的磁舌的流體入口被向內引導到流體的內通道，這些向內引導的流體流動主路徑被配置在遠離磁舌第二端面的位置，以增加磁舌與螺線管固定磁心段之間的磁力，從而提高了磁舌的激勵響應度。
6.根據權利要求5所述的電磁閥，其特徵在於磁舌的流體內通道貫穿到磁舌的第二端面，介於第二端面與向內引導流體流體路徑之間的磁舌第二端段的截面直徑要比磁舌第二端段其餘部分的截面直徑略有減小，在磁舌減小直徑的部分與閥殼之間形成間隙，該間隙構成了從磁舌的流體入口到磁舌的第二端面的輔助流體流動路徑，這樣，沿輔助路徑流動的流體被環流進入磁舌的流體內通道。
7.根據權利要求5所述的電磁閥，其特徵在於磁舌有一個安裝在閥與第二端段之間的中間管段，該中間管段的截面直徑比第二端段的截面直徑減少很多，這樣，從閥殼流體入口來的流體沿著中間管段的外壁流向磁舌的流體入口，然後沿磁舌的流體內通道流向閥殼的流體出口。
8.根據權利要求7所述的電磁閥，其特徵在於磁舌的中間管段是無磁引力的，其重量比有磁性引力的第二端段要輕，從而提高了磁舌的激勵響應度。
9.根據權利要求7所述的電磁閥，其特徵在於磁舌的流體入口還進一步由沿磁舌第二端段縱向配置的多個流體流動路徑所界定，每一個縱向流體流動路徑使閥殼的流體入口與相應的向內引導的流體流動路徑相接。
10.根據權利要求7所述的電磁閥，其特徵在於閥是一個球形件，通過一個支座與中間管段(即管件)相連，支座上有許多孔口，當球形件從閥座移位時，孔口使磁舌的流體內通道與閥殼的流體出口相接。
全文摘要
一種電磁閥及其使用方法,電磁閥設有置於閥殼軸向孔腔內、可往復運動的磁舌,磁舌有流體入口和流體出口,在第一端面與軸向孔腔相連。磁舌設有:置於第一端段的閥和有磁性引力的第二端段,後者構成朝向螺線管固定磁心段配置的第二端面;帶有流體入口的流體內通道,流體入口位於閥殼的流體入口和磁舌第二端面之間。流體出口置於靠近磁舌的閥處。閥座置於沿軸向孔腔靠近閥殼流體出口處,可減少電磁閥流體滯流,提高激勵響應度。
文檔編號B05C5/02GK1210952SQ9811770
公開日1999年3月17日 申請日期1998年8月27日 優先權日1997年9月10日
發明者佩裡·丹尼斯·埃裡克森, 克裡斯·馬克·賈米森 申請人:伊利諾斯工具工程有限公司