CN104870874A - 具有安排在活塞内的电枢的磁阀 - Google Patents

Abstract

披露了一种磁阀(1)，该磁阀包括一个限定了入口开口(3)和出口开口(4)的阀外壳(2)、一个阀座(11)、一个闭阀元件以及一个电枢管(7)。一个活塞(6)可移动地安排在该电枢管(7)内，所述活塞(6)连接至该闭阀元件上，并且一个电枢(5)至少部分可移动地安排在该活塞(6)内。一个线圈(9)被安排在该电枢管(7)外部，其方式为使得至少该电枢(5)的被安排在该活塞(6)内的一部分被安排在该线圈(9)的绕组内。

Description

具有安排在活塞内的电枢的磁阀

发明领域

本发明涉及一种磁阀，例如螺线管阀。根据本发明的阀是紧凑型的并且对可移动地安排在该阀的内部部分中的活塞提供良好的引导。

发明背景

磁阀通常包括容纳一个可移动的电枢的一个电枢管，该电枢由一种软磁材料(即，在经受例如由通电的线圈提供的磁场时变得具有磁性的材料)制成。一个线圈被安排在电枢周围，其方式为使得当对该线圈通电(即，电流被供应至该线圈的绕组)时，在电枢中感生出磁场，从而导致该电枢在该电枢管内沿轴向方向移动。

磁阀进一步包括一个容纳了阀座和闭阀元件的阀外壳，该闭阀元件是在其邻接该阀座的一个位置与其不邻接该阀座的多个位置之间可移动的。该闭阀元件可以连接至可移动地安排在该阀的内部部分中的活塞上或形成该活塞的一部分，和/或可以连接至该电枢上，其方式为使得该活塞和/或该电枢因该线圈通电或断电造成的移动导致该闭阀元件在邻接位置与不邻接位置之间移动。当该闭阀元件未安排成与阀座邻接时，该阀是打开的，并且允许从入口开口穿过该阀到出口开口的流体流。当该闭阀元件被安排成顶靠阀座时，该阀是闭合的，并且阻止穿过该阀的流体流。因此，可以通过控制对线圈的电流供应来打开和闭合该阀。

US 6,021,997披露了一种比例功率控制阀，该阀包括控制着主活塞的一个螺线管。该主活塞与一个伺服控制活塞相协作以阻挡该阀从阀出口进气。该伺服控制活塞是可由该螺线管的电磁体控制的一个圆柱形电枢的一部分。被安排在主活塞内部的伺服控制活塞形成了附接至该电枢上的一个分开部件，即由该电磁体控制的部件。

发明的说明

本发明的多个实施例的一个目的在于提供一种沿着纵向方向紧凑的磁阀。

本发明的多个实施例的另外一个目的在于提供一种在不要求精细制造公差的情况下精确地操作的磁阀。

本发明提供了一种磁阀，该磁阀包括：

-一个阀外壳，该阀外壳限定了一个入口开口和一个出口开口，

-被安排在该阀外壳的内部部分中的一个阀座，

-被安排在该阀外壳的内部部分中的一个闭阀元件，所述闭阀元件是可相对于该阀座移动的，其方式为使得该闭阀元件相对于该阀座的位置决定了经由该阀座从该入口开口穿过该阀到该出口开口的流体流量，

-一个电枢管，

-可移动地安排在该电枢管内的一个活塞，所述活塞连接至该闭阀元件上，

-至少部分可移动地安排在该活塞内的一个电枢，以及

-一个线圈，该线圈被安排在该电枢管外部，其方式为使得至少该电枢的被安排在该活塞内的一部分被安排在该线圈的绕组内。

根据本发明的阀包括一个阀外壳。在本文中，术语‘阀外壳’应解释为是指限定阀的外边界和内部部分的一个基本上闭合的结构，在阀的正常操作期间、至少当该阀处于打开位置时，流体流过这个基本上闭合的结构。该阀外壳限定了一个入口开口和一个出口开口。在操作过程中，流体经由该入口开口进入该阀、流经该阀外壳的内部并且经由该出口开口离开该阀。这将在下文进一步描述。

该阀进一步包括一个阀座和一个闭阀元件。该阀座被安排在该阀外壳的一个内部部分中。闭阀元件是可相对于该阀座移动的，其方式为使得该闭阀元件相对于该阀座的位置决定了经由该阀座从该入口开口穿过该阀到该出口开口的流体流量。该闭阀元件可以是可在一个顶靠该阀座的位置与多个不顶靠该阀座从而打开该阀的位置之间移动的。在闭合位置，阻止流体从该入口开口穿过该阀到该出口开口。在打开位置，允许流体经由该阀座从该入口开口穿过该阀到该出口开口。该闭阀元件相对于该阀座的准确位置可以限定该阀的开度。

该阀进一步包括一个电枢管，并且一个活塞可移动地安排在该电枢管内。该活塞连接至该闭阀元件上。由此，该活塞的位置决定了该闭阀元件相对于该阀座的位置、并且因此决定了穿过该阀的流体流量。

一个电枢至少部分可移动地安排在该活塞内。在本文中，术语‘电枢’应解释为是指该阀的一个部件，该部件在该磁阀通电时传送磁通量、并且由于该磁阀通电时产生的磁场而是可移动的。因此，在该活塞内安排了一个传送磁通量的部件。

一个线圈被安排在该电枢管外部，其方式为使得至少该电枢的被安排在该活塞内的一部分被安排在该线圈的绕组内。因此，该电枢、该活塞和该线圈相对于彼此安排的方式使得该电枢的至少一部分是被该活塞的至少一部分环绕的，该活塞的至少一部分又被该线圈的至少一部分环绕。相应地，磁通量从该线圈经该活塞到达该电枢。该电枢、该活塞和该线圈的这种安排允许该阀以非常紧凑的方式来构造，这是因为该电枢和该活塞不需要相对于彼此首尾相连地安排。此外，不必增大该阀的大小就能够提供相对长的活塞，因为该活塞被简单地安排在该电枢与该电枢管之间。长活塞确保了该电枢管能够以精确的方式引导活塞，而不要求该阀的多个部件的精细制造公差。这确保了该阀的精确操作，同时使得制造成本低。

该活塞和电枢联合控制穿过该阀的流体流量。因此，当对线圈通电或断电从而导致电枢在活塞内移动时，该闭阀元件也移动。因此，该阀可以通过以下方式来打开和闭合：控制对线圈的能量供应，从而使得该线圈通电和断电。

该阀可以是螺线管阀。

替代地或额外地，该阀可以是比例阀。在本文中，术语‘比例阀’应解释为是指以下阀：其中经过电枢的磁通量取决于电枢的位置并且因此取决于该阀的开度。这可以例如通过以适合方式设计该电枢来获得。在比例阀中，防止了电枢的突然移动，并且获得了该阀在例如闭合位置与打开位置之间的顺畅操作。

该阀可以进一步包括被安排成用于封闭该电枢管的末端部分的一个电枢顶部。该电枢顶部可以例如借助于卡扣配合连接以密封方式装配在电枢管上、可以焊接至电枢管上、或者可以通过任何其他合适的方式进行安装。

该电枢顶部可以具有面向电枢的一个末端部分，所述末端部分具有被安排成接纳在电枢中所形成的匹配锥形凹陷中的一种基本上锥形形状。根据这个实施例，当电枢在操作过程中响应于线圈的通电而移动时，电枢顶部的锥形末端部分的逐渐增大部分被接纳在电枢的锥形凹陷中。因此，电枢的逐渐增厚部分移动进入线圈的绕组之中，并且被供应至电枢的磁通量因此取决于电枢的位置。相应地，电枢和电枢顶部的这种设计是使得该阀为比例阀的一个设计实例。

该电枢可以是被该活塞基本上包住的。根据这个实施例，整个电枢被安排在活塞内部。例如这可以的在该活塞的、面向电枢管内壁的侧壁比电枢更长的情况下获得的。由此获得了非常紧凑的阀。作为替代方案，可以将电枢的一部分安排在活塞之外、例如从活塞伸出。

该电枢可以由软磁材料制成。在本文中，术语‘软磁材料’应解释为是指仅在经受磁场时才变得具有磁性的一种材料。因此，线圈所产生的磁通量可以穿过电枢。

该活塞沿着电枢管轴向方向具有的长度可以比活塞的横向大小更长。根据这个实施例，该活塞的沿着电枢管的那部分与该活塞的沿着垂直于轴向方向的方向上的大小相比更长。这确保了在活塞沿着轴向方向移动的过程中电枢管对活塞的良好引导，这是因为活塞的倾斜和摆动被最小化。此外，能够以这种方式来设计活塞而不增大该阀的总大小，因为电枢至少部分地安排在该活塞内，如以上所描述的。

该阀可以进一步包括机械偏置装置，该机械偏置装置使该闭阀元件在朝向或背离阀座的方向上偏置。该机械偏置装置可以是或可以包括一个弹簧，如可压缩弹簧或扭簧。可替代地，该机械偏置装置可以是或可以包括能够将该闭阀元件朝向或背离阀座来偏置或推动的其他合适装置。

在该机械偏置装置使该闭阀元件在朝向阀座的方向上偏置的情况下，该闭阀元件在线圈断电时将被安排成顶靠阀座，并且该阀将处于闭合位置。在这种情况下，对线圈通电将导致该闭阀元件移动离开邻接位置，从而打开该阀。这样的阀有时称为‘常闭’或NC阀。

在该机械偏置装置使该闭阀元件在背离阀座的方向上偏置的情况下，该闭阀元件在线圈断电时将不被安排成顶靠阀座，并且该阀将处于打开位置。在这种情况下，对线圈通电将导致该闭阀元件朝向该阀座移动并移动成顶靠该阀座，从而闭合该阀。当然，这要求在线圈通电时施加到该闭阀元件上的力抵抗该偏置力起作用。这样的阀有时称为‘常开’或NO阀。

该活塞的、面向电枢管内壁的侧壁可以配备有一个或多个限流结构。在该阀的操作过程中，一些流体沿着活塞的外壁、在活塞与电枢管的内壁之间流动。通过向活塞的侧壁提供有一个或多个限流结构，在活塞与电枢管的内壁之间流动的流体交替地被加速和减速。因此引入了压降，并且减小了沿着活塞和电枢管内壁的流体流量。这在该活塞配备有先导孔的情况下是尤其有利的，如以下所描述的。为了确保该阀在先导孔被打开时打开，该先导孔的截面积与沿着活塞和电枢管内壁的流体流量相比必须足够大以在该先导孔被打开时获得所要求的压力均衡。因此，通过限制或制约沿着活塞和电枢管内壁的流体流量，该先导孔的截面积可以相应地减小。因此，需要较小的力来操作该阀，并且电枢、电枢顶部和线圈的大小也可以减小。

该(这些)限流结构可以由该活塞侧壁中形成的表面图案来提供。该表面图案可以包括形成该(这些)限流结构的多个突起的和凹入的表面部分。例如，该表面图案可以是螺旋形图案，例如像螺纹。

该活塞可以配备有先导孔以允许流体在该出口开口与该活塞的安排有电枢的部分之间穿过。根据这个实施例，该阀可以例如按以下方式来操作。该阀在线圈断电时处于闭合位置中，即该阀是常闭(NC)型。当希望打开该阀时，对线圈通电。由此电枢在活塞内移动，由此打开该先导孔并且允许流体在安排有电枢的活塞内部与该出口开口之间穿过。相应地，获得了这两个区域之间的压力均衡。因此，该入口开口处的较高压力致使活塞移动，由此使该闭阀元件移动到不顶靠阀座邻接、并且打开该阀。根据这个实施例，减小了操作该阀所需要的力，因为所需要的力是与在线圈通电时被打开的这个孔的截面积成比例的。因此，当替代该主孔而打开了一个小的先导孔时，需要较小的力。由此还能够减小该电枢、电枢顶部和线圈的大小。

附图的简要说明

现将参照附图更详细地描述了本发明，在附图中

图1和图2是根据本发明一个实施例的、处于闭合位置中的磁阀的截面视图，

图3和图4是图1和图2的磁阀处于闭合位置中并且先导孔打开时的截面视图，并且

图5和图6是图1至图4的磁阀处于打开位置中的截面视图。

附图详细说明

图1至图6是根据本发明一个实施例的磁阀1的截面视图。在图1和图2中，阀1被示为处于闭合位置中，在图3和图4中阀1被示为处于闭合位置中并且先导孔打开，并且在图5和图6中阀1被示为处于打开位置中。

阀1包括限定了入口开口3和出口开口4的一个阀外壳2。阀1进一步包括安排在活塞6内的一个电枢5，该活塞被安排在一个电枢管7内。一个电枢顶部8安装在电枢管7上，其方式为使得该电枢顶部封闭该电枢管的打开的末端部分。一个线圈9安排在电枢管7外部。一个弹簧10安排在电枢5内，用于使电枢5和活塞6在朝向阀座11的方向上偏置。一个先导孔12在活塞6中形成，从而在活塞6的内部与出口开口4之间提供了流体通路，在该活塞内部容纳了电枢5。

电枢5、活塞6和线圈9相对于彼此安排的方式使得线圈9的其中一些绕组包绕该活塞6的一部分以及电枢5的被安排在活塞6内的一部分。相应地，线圈9所产生的磁通量前进穿过活塞6的侧壁并且进入电枢5中。

阀1可以用以下方式来操作。

在图1中，阀1被示为处于闭合位置中并且线圈9断电。相应地，活塞6被安排成顶靠阀座11。由此，防止了经由阀座11从入口开口3到出口开口4的流体流动。此外，电枢5被安排成顶靠先导孔12，由此防止了在活塞6的容纳有电枢5的内部部分与出口开口4之间的流体流动。

图2是图1的放大部分，示出了电枢5和活塞6的细节。

当希望打开阀1时，对线圈9通电，由此在线圈9的绕组内产生磁场。该磁场致使电枢5抵抗弹簧10的偏置力在活塞6内沿向上的方向移动，即沿朝向电枢顶部8的方向移动，并且移动至图3和图4所示的位置中。图4是图3的放大部分、类似于图2。

电枢顶部8具有一个锥形的末端部分8a，该末端部分可以被接纳在电枢5中所形成的匹配锥形凹陷5a中。因此，如以上所描述的，当电枢5朝向电枢顶部8移动时，电枢顶部8的锥形末端部分8a被进一步接纳在电枢5的锥形凹陷5a中。这在图3和图4中是清楚可见的。其结果是，电枢5的被安排在线圈9的绕组内的那部分具有逐渐增大的壁厚度，并且由此增大了被供应至电枢5的磁通量。因此，如以上所描述的，阀1是比例阀。

当电枢5如以上所描述地移动时，该电枢移动到不顶靠先导孔12，如图3和图4所示。由此打开了容纳有电枢5的活塞6内部与出口开口4之间的流体通路，并且获得了这两个区域之间的压力均衡。于是入口开口3处的压力高于活塞6内部部分中的压力。这个压力差将在向上的方向上、即在朝向电枢顶部8的方向上推动活塞6并且将其推动至图5和图6所示的位置中。图6是图5的放大部分、类似于图2和图4。

当活塞6如以上所描述地移动时，该活塞移动到不顶靠阀座11。由此允许流体经由阀座11从入口开口3流到出口开口4，即，阀1被打开。

活塞6沿着轴向方向、即沿着如以上所描述的电枢5和活塞6的移动方向的长度明显长于活塞6沿着横向方向、即沿着垂直于该轴向方向的方向的大小。其结果是，在活塞6的移动过程中电枢管7对活塞6的引导是良好的，这是因为活塞6的倾斜和摆动被最小化。

活塞6的面向电枢管7内壁的壁部分(即，活塞6的外壁)配备有一种具有突起的和凹入的表面部分的表面图案13。表面图案13具有螺旋形形状并且类似于螺纹。在阀1的操作过程中，流体在电枢管7的内壁与活塞6的外壁之间流动。通过向活塞6的外壁提供表面图案13，在电枢管7的内壁与活塞6的外壁之间流动的流体在经过突起的表面部分时加速并且在经过凹入的表面部分时减速。因此，流体交替地加速和减速。由此引入了压降，这减小了沿着这个通路的流体流量。

Claims (12)

1.一种磁阀(1)，包括：

-一个阀外壳(2)，该阀外壳限定了一个入口开口(3)和一个出口开口(4)，

-被安排在该阀外壳(2)的内部部分中的一个阀座(11)，

-被安排在该阀外壳(2)的内部部分中的一个闭阀元件，所述闭阀元件是可相对于该阀座(11)移动的，其方式为使得该闭阀元件相对于该阀座(11)的位置决定了经由该阀座(11)从该入口开口(3)穿过该阀(1)到该出口开口(4)的流体流量，

-一个电枢管(7)，

-可移动地安排在该电枢管(7)内的一个活塞(6)，所述活塞(6)连接至该闭阀元件上，

-至少部分可移动地安排在该活塞(6)内的一个电枢(5)，以及

-一个线圈(9)，该线圈被安排在该电枢管(7)外部，其方式为使得至少该电枢(5)的被安排在该活塞(6)内的一部分被安排在该线圈(9)的绕组内。

2.根据权利要求1所述的阀(1)，其中该阀(1)是螺线管阀。

3.根据权利要求1或2所述的阀(1)，其中该阀(1)是比例阀。

4.根据以上权利要求中任一项所述的阀(1)，进一步包括被安排成用于封闭该电枢管(7)的一个末端部分的一个电枢顶部(8)。

5.根据权利要求4所述的阀(1)，其中该电枢顶部(8)具有面向该电枢(5)的一个末端部分(8a)，所述末端部分(8a)具有被安排成接纳在该电枢(5)中所形成的匹配锥形凹陷(5a)中的一种基本上锥形形状。

6.根据以上权利要求中任一项所述的阀(1)，其中该电枢(5)被该活塞(6)基本上包住。

7.根据以上权利要求中任一项所述的阀(1)，其中该电枢(5)是由软磁材料制成的。

8.根据以上权利要求中任一项所述的阀(1)，其中该活塞(6)沿着该电枢管(7)的轴向方向具有的长度比该活塞(6)的横向大小更长。

9.根据以上权利要求中任一项所述的阀(1)，进一步包括使该闭阀元件在朝向或背离该阀座(11)的方向上偏置的机械偏置装置(10)。

10.根据以上权利要求中任一项所述的阀(1)，其中该活塞(6)的、面向该电枢管(7)的内壁的一个侧壁配备有一个或多个限流结构。

11.根据权利要求10所述的阀(1)，其中该(这些)限流结构是由在该活塞(6)的侧壁中形成的一种表面图案(13)提供的。

12.根据以上权利要求中任一项所述的阀(1)，其中该活塞(6)配备有一个先导孔(12)，该先导孔允许流体在该出口开口(4)与该活塞(6)的、安排有该电枢(5)的部分之间穿过。