CN121206224A - 一种隔膜式电磁阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到电磁阀技术领域，特别涉及一种隔膜式电磁阀，包括阀体、隔膜组件、外壳和电磁铁，阀体密封设于外壳的一端，电磁铁设在外壳内；隔膜组件设置在阀体的内部，以在阀体的内部限定出电磁阀的阀腔；隔膜组件包括隔膜和密封件，隔膜包括隔环、波纹管和连接套，波纹管的两端分别与隔环和连接套连接固定，波纹管在外力作用下能够沿隔膜的轴向伸缩，隔环密封安装固定在阀体内，密封件密封固定在连接套上；电磁铁的动铁芯沿隔膜的轴向穿设于隔环和波纹管并与连接套连接固定，电磁铁用于驱动连接套沿隔膜的轴向移动实现阀体的阀口开闭。本发明克服现有隔膜易发生塑性变形及隔膜与动铁芯之间的密封性能不稳定的技术缺陷。

Description

一种隔膜式电磁阀

技术领域

本发明涉及到电磁阀技术领域，特别涉及一种隔膜式电磁阀。

背景技术

目前，在化工、制药、医疗分析仪器等领域的具有腐蚀性流体控制中，通常采用耐腐蚀性能更好的直动隔膜式电磁阀。

在直动隔膜式电磁阀中，隔膜通常与电磁铁的动铁芯相连，在电磁力和弹簧力的交替作用下，隔膜沿动铁芯的轴向往复运动，实现阀口的开合，如现有专利（公告号为：CN207830564U）公开的一种直动隔膜式电磁阀，在使用时，当隔膜式电磁阀处于断电状态下，若有液体或气体从上阀体左侧管道通入，产生压力作用在密封膜片（隔膜）上，密封膜片所受轴向压力作用在刚性物体支撑环上，不能致使动铁产生向下位移，对密封垫与上阀体之间的密封影响微弱；当隔膜式电磁阀处于通电状态下，密封垫受到一个向上的轴向压力，该轴向压力有利于密封垫与上阀体之间的密封，并且外界通入的液体或气体压力越大，则所产生的辅助密封的轴向压力愈大，密封垫与上阀体之间的密封更加可靠，从而使隔膜式电磁阀达到可耐受更高压强的效果。

然而，上述隔膜式电磁阀的隔膜在使用过程中存在以下缺陷：

1、上述的密封膜片为圆盘式结构，需要精准控制密封膜片的厚度，密封膜片太薄容易变形破裂，导致泄漏；太厚不易变形，导致阀口无法开闭。

2、由于隔膜式电磁阀的阀口在开合过程中，密封膜片需要上下往复形变，而圆盘式的密封膜片在一定的压力下长期使用会演变成塑性变形而不可恢复形变，从而导致电磁阀内的阀腔体积发生变化，进而影响液量控制的精度。

3、上述圆盘式的密封膜片密封卡接在动铁芯的膜片骨架上实现密封，这样在长期使用下，密封膜片会发生松动，导致密封膜片与膜片骨架之间的过盈量越来越小，从而导致密封膜片与动铁芯之间的密封性能变差，甚至出现泄漏，进而导致隔膜与动铁芯之间的密封性能不稳定。

综上，现有隔膜式电磁阀的隔膜易发生塑性变形，导致电磁阀内的阀腔体积发生变化；以及隔膜与动铁芯之间的密封性能不稳定。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种隔膜式电磁阀，其旨在解决现有隔膜式电磁阀的隔膜易发生塑性变形导致电磁阀内的阀腔体积发生变化，以及膜片与动铁芯之间的密封性能不稳定的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种隔膜式电磁阀，包括阀体、隔膜组件、外壳和电磁铁，所述阀体设置在外壳的一端，所述电磁铁设置在所述外壳内；所述隔膜组件设置在所述阀体的内部，所述隔膜组件包括隔膜和密封件，所述隔膜包括隔环、波纹管和连接套，所述隔环密封安装固定在所述阀体的内腔，所述波纹管的两端分别与所述隔环和连接套连接固定，所述波纹管在外力作用下能够沿所述隔膜的轴向伸缩，所述密封件密封固定在连接套上并位于所述阀体的内腔，所述阀体的内腔、所述隔环、连接套、波纹管和密封件限定出所述电磁阀的阀腔，所述阀体的内部具有能够与所述阀腔相通的阀口；所述电磁铁的动铁芯沿所述隔膜的轴向穿设于所述隔环和波纹管并与所述连接套连接固定，所述电磁铁用于驱动所述连接套沿所述隔膜的轴向移动实现所述阀口的开闭。

进一步地，所述波纹管部波纹管为螺旋波纹管。

进一步地，所述螺旋波纹管的牙型截面呈三角形。

进一步地，所述所螺旋波纹管的牙型截面呈U形。

进一步地，本发明的隔膜式电磁阀还包括有支撑环，所述支撑环的一端密封安装固定在所述外壳和/或所述阀体上，所述支撑环的另一端封闭，所述隔环与所述支撑环的封闭端贴合。

进一步地，所述隔膜与所述动铁芯螺纹连接固定。

进一步地，所述隔环、波纹管和连接套一体连接。

进一步地，本发明的隔膜式电磁阀还包括支撑环，所述支撑环密封设置在外壳上，所述支撑环的一端密封安装固定在所述外壳和/或阀体上，所述支撑环的另一端为封闭端，所述隔环与所述支撑环的封闭端贴合，所述支撑环的封闭端上开设有供所述动铁芯穿设的穿口。

进一步地，所述隔膜的材质为聚四氟乙烯。

进一步地，所述电磁铁包括静铁芯、动铁芯、复位弹簧和电磁线圈，所述外壳内设有固定套，所述固定套与外壳同轴设置，所述静铁芯安装固定在固定套内，所述动铁芯设置在固定套内，所述固定套能够沿所述固定套的轴向滑动，所述复位弹簧设置在动铁芯与静铁芯之间，用于所述动铁芯的复位，所述电磁线圈绕设设在所述固定套外；其中，所述电磁线圈通电时，所述动铁芯驱动所述连接套带动所述密封件打开所述阀体的阀口；所述电磁线圈断电时，所述动铁芯在复位弹簧的作用下复位，使所述动铁芯带动密封件关闭所述阀体的阀口。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

1、本发明隔膜式电磁阀在使用时，在电磁铁通电状态下，电磁铁驱动隔膜的连接套带动与连接套连接的密封件沿隔膜的轴向下移，从而打开阀体的阀口；在电磁铁断电的状态下，连接套带动密封件复位，从而关闭阀体的阀口。其中，在隔膜实现阀体的阀口开闭过程中，隔膜的连接套沿隔膜的轴向上下移动过程中，在波纹管的可伸缩性能作用下，隔膜的连接套带动密封件沿隔膜的轴向伸缩，而隔膜的隔环安装固定在阀体上不会发生形变，也即隔膜的隔环不会沿隔膜的轴向发生形变，隔环是构成阀腔的一部分，因此隔膜带动密封件实现阀口开闭的过程中，不会导致阀腔的体积发生变化，使得进入阀腔内的液量和从阀腔内排出的液量恒定不变，进而提高了本发明的隔膜式电磁阀的控制精度，以适用于医疗血液透析控制等高精度液量控制场合。

2、由于电磁铁的动铁芯是沿隔膜的轴向穿设于隔膜的隔环和波纹管并与隔膜的连接套连接固定，且电磁铁的动铁芯沿隔膜的轴向移动，不会导致隔膜的隔环发生形变，因此可以避免因隔膜与动铁芯之间的装配不到位或者长时间使用导致隔膜出现松动，从而导致隔膜与动铁芯之间发生泄漏的风险，进而克服了现有隔膜与动铁芯之间的密封性能不稳定的技术缺陷。

3、本发明隔膜式电磁阀的隔膜采用圆柱体结构替代现有圆盘式膜片结构，如此可避免需要精准控制膜片的厚度而导致加工困难。

附图说明

图1为本发明隔膜式电磁阀的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图2中A-A处剖视图；

图4为本实施例涉及隔膜的剖视图；

图5为本实施例涉及外壳的剖视图；

图6为本实施例涉及固定套的结构示意图；

图7为本实施例涉及支撑环的结构示意图；

图8实施例二涉及波纹管的截面结构示意图。

附图中标号：

1、阀体；10、介质进口流道；11、介质出口流道；12、第一密封槽；120、第一密封圈；13、阀口；14、阀腔；2、外壳；20、第二密封槽；201、第二密封圈；21、定位槽；30、隔膜；301、隔环；302、波纹管；3021、内螺纹槽；3022、外螺纹槽；303、连接套；3031、环形槽；31、密封件；310、密封部；311、卡接部；4、支撑环；40、插口；41、穿口；42、封闭端；5、电磁铁；50、静铁芯；501、安装孔；51、动铁芯；52、复位弹簧；53、电磁线圈；6、固定套；60、定位环。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。另外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。

实施例一

请参照图1-图7，本发明提供一种隔膜式电磁阀，包括阀体1、外壳2、隔膜组件、支撑环4和电磁铁5。

参照图3,阀体1密封设置在所述外壳2的一端，隔膜组件设置在阀体1的内部，以在阀体1的内部限定出电磁阀的阀腔14。

参照图3，阀体1上具有介质进口流道10和介质出口流道11，本实施例的介质进口流道10和介质出口流道11相对错位设置在阀体1上，阀体1的内部具有能够与阀腔14相通的阀口13。。其中，阀体1的介质进口流道10与阀腔14连通，阀体1的介质出口流道11通过阀口13阀腔14连通。由此可知，当隔膜组件处于封闭阀口13的状态下，介质进口流道10和介质出口流道11之间断开不连通；当隔膜组件处于非封闭阀口13的状态下，介质进口流道10和介质出口流道11连通。

参照图3和图4，隔膜组件包括隔膜30和密封件31，隔膜30设置在阀体1内。隔膜30包括隔环301、波纹管302和连接套303，隔环301、波纹管302和连接套303一体连接形成隔膜30，从而便于隔膜30加工成型。所述波纹管302的两端分别与所述隔环301和连接套303连接固定。所述密封件31密封固定在连接套303上，所述波纹管302在外力作用下能够沿所述隔膜30的轴向伸缩。所述隔环301密封安装固定在阀体1内，具体地，阀体1内开设有第一密封槽12，所述第一密封槽12内安装固定有第一密封圈120，所述隔环301位于第一密封圈120的下方并与所述第一密封圈120相抵接，实现隔环301与阀体1之间的密封。

需要说明的是，阀体1的内腔、隔环301、连接套303、波纹管302和密封件31限定出电磁阀的阀腔14。

参照图3和图4，连接套303上背向所述波纹管302的一端封闭，如此可以提升连接套303与电磁铁5的动铁芯51之间的密封性能。此外，连接套303的外壁上沿其周向开设有环形槽3031，所述密封件31包括密封部310和卡接部311，所述密封部310用于密封所述阀体1的阀口。其中，所述密封部310和所述卡接部311一体成型，所述密封部310套设在所述连接套303上，且所述卡接部311与所述第一环形槽3031卡接适配，所述连接套303与密封件31采用此种连接结构，可以有效提升密封件31与连接套303之间的密封性能。

参照图3和图4，波纹管302为螺旋波纹管，螺旋波纹管302的内壁上和外壁上分别具有内螺纹槽3021和外螺纹槽3022，所述内螺纹槽3021与所述外螺纹槽3022在所述波纹管302的轴向上相互错位，从而使得波纹管302具备伸缩性能。本实施例的螺旋波纹管的牙型截面为三角形，三角形牙型可以使波纹管具有更大的轴向伸缩空间，同时可有效分散应力。

参照图3，所述隔膜30与所述电磁铁5的动铁芯51螺纹连接固定，如此可有效抑制电磁铁5的动铁芯51与隔膜30的相对滑动，避免松动导致的密封失效或密封性能下降；另外，隔膜30与所述电磁铁5的动铁芯51之间的螺纹连接，可使隔膜30承受较大的轴向拉力或压力，适配动铁芯51在电磁力的驱动下的频繁往复运动。

所述隔膜30的材质为聚四氟乙烯（PTFE），由于PTFE材料本身具有足够的韧性，而且在-200℃到260℃温度范围内几乎不会发生热胀冷缩，从而可以提升本发明的电磁阀使用寿命。

参照图3，所述电磁铁5设置在所述外壳2内，所述电磁铁5的动铁芯51沿所述隔膜30的轴向穿设于所述隔环301和波纹管302并与所述连接套303连接固定，所述电磁铁5用于驱动所述连接套303沿所述隔膜30的轴向移动实现所述阀体1的阀口的开闭。也即可以理解，当电磁铁5在通电的状态下，所述电磁铁5的动铁芯51驱动所述连接套303沿隔膜30的轴向下移，从而打开阀体1的阀口；当电磁铁5在断电的状态下，所述电磁铁5的动铁芯51复位驱动所述连接套303沿隔膜30的轴向上移，从而关闭阀体1的阀口。

参照图3，所述电磁铁5包括静铁芯50、动铁芯51、复位弹簧52和电磁线圈53，所述外壳2内设有固定套6，所述固定套6与所述外壳2、所述隔膜30同轴设置。所述静铁芯50安装固定在所述固定套6内，且静铁芯50封堵所述外壳2的下端口，所述动铁芯51设置在固定套6内，当然，所述固定套6能够沿所述固定套6的轴向滑动。所述复位弹簧52设置在动铁芯51与静铁芯50之间，所述复位弹簧52用于所述动铁芯51的复位。具体地，静铁芯50的轴向中心位置开设有安装孔501，复位弹簧52的一端安装在所述安装孔501内，复位弹簧52的另一端与所述动铁芯51连接。所述电磁线圈53绕设设在所述固定套6外，具体地，在所述固定套6的外壁上沿其周向开设有安装槽，电磁线圈53安装固定在所述安装槽内，从而便于电磁线圈53的安装固定，同时可以避免电磁线圈53占用固定套6外部的空间。由此可知，当所述电磁线圈53通电时，所述动铁芯51在电磁力的驱动下，驱动所述连接套303带动所述密封件31打开所述阀体1的阀口；当所述电磁线圈53断电时，所述动铁芯51在复位弹簧52的作用下复位，使所述动铁芯51带动密封件31关闭所述阀体1的阀口。

参照图3 -图7，所述固定套6的顶端一体连接有定位环60，定位环60沿固定套6的周向设置，当然，定位环60与固定套6同轴；外壳2内的顶端开设有与所述定位环60适配的定位槽21，定位槽21沿外壳2的周向设置，定位槽21与外壳2同轴。由此可知，在安装所述固定套6时，通过固定套6通过所述定位环60与定位槽21配合，使得所述固定套6快速安装定位的同时，确保所述固定套6与所述外壳2的同轴度。

参照图2、图5和图7，所述支撑环4的第一端密封安装固定在所述外壳2和/或所述阀体1上，所述支撑环4的第二端为封闭端42，所述隔环301与所述支撑环4的封闭端贴合，所述支撑环4的封闭端42上开设有供所述电磁铁5的动铁芯51穿设的穿口41，穿口41主要供动铁芯51穿进隔膜30内。也即可以理解，支撑环4起到支撑和定位所述隔膜30的作用。当电磁阀处于断电状态下，若有液体介质或气体介质从介质进口通道进入阀腔内后，产生压力作用在隔膜30的隔环301上，隔膜30的隔环301所受的轴向压力则作用在刚性的支撑环4上，不能致使隔膜30的隔环301发生轴向变形，从而使得阀腔内可耐受更高压力的介质。

参照图3和图5，所述外壳2的顶端开设有第二密封槽20，第二密封槽20内安装固定有第二密封圈201，第二密封圈201的顶端与阀体1抵压，从而实现阀体1与外壳2之间的密封连接。此外，支撑环4的第一端也与第二密封圈201的顶端抵压，实现支撑环4与外壳2和/或所述阀体1之间的密封。由此可知，采用一个密封圈即可实现外壳2、阀体1和支持环三者之间的密封，节约密封圈的数量。

参照图3和图7，所述支撑环4的第一端外壁上开设有插口40，所述插口40贯穿所述支撑环4的第一端端面，所述第二密封槽20为环形结构，所述插口40插接在所述第二密封槽20的内环上，使所述插口40内的顶端与所述第二密封圈201抵压，如此可以便于支撑环4的快速安装定位。

本发明隔膜式电磁阀的工作原理为：

当电磁线圈53通电时，所述动铁芯51在电磁力的驱动下，所述动铁芯51沿固定套6的轴向下移，此时复位弹簧52压缩，使得所述隔膜30的连接套303带动密封件31沿所述隔膜30的轴向下移脱离阀体1，从而打开阀体1的阀口；当电磁线圈53断电时，复位弹簧52复位，驱使动铁芯51驱使隔膜30的连接套303带动密封件31沿所述隔膜30的轴向上移封堵所述阀体1的阀口，从而关闭所述阀体1的阀口。

综上可知，本发明的隔膜30式电磁阀具备如下有益效果：

1、在隔膜30实现阀体1的阀口开闭过程中，由于隔膜30的连接套303沿隔膜30的轴向上下移动过程中，隔膜30的连接套303可带动隔膜30的波纹管302沿隔膜30的轴向伸缩，隔膜30的隔环301不会发生形变，也即隔膜30的隔环301不会沿隔膜30的轴向发生形变，且隔环是构成阀腔14的一部分，从而在隔膜带动密封件实现阀口开闭的过程中，不会导致阀腔的体积发生变化，使得进入阀腔内的液量和从阀腔内排出的液量恒定不变，进而提高了本发明的隔膜30式电磁阀的控制精度，以适用于医疗血液透析控制等高精度液量控制场合。

2、由于电磁铁5的动铁芯51是沿隔膜30的轴向穿设于隔膜30的隔环301和波纹管302并与隔膜30的连接套303连接固定，且电磁铁5的动铁芯51沿隔膜30的轴向移动，不会导致隔膜30的隔环301发生形变，因此可以避免因隔膜30与动铁芯51之间的装配不到位或者长时间使用导致隔膜30出现松动，从而导致隔膜30与动铁芯51之间发生泄漏的风险，进而克服了现有隔膜30与动铁芯51之间的密封性能不稳定的技术缺陷。

3、支撑环4起到支撑隔膜30的隔环301的作用，阀腔内的介质产生压力作用在隔膜30的隔环301上后，隔环301所受的轴向压力传递作用在刚性的支撑环4上，不能致使隔膜30的隔环301发生轴向变形，从而使得阀腔内可耐受更高压力的介质。

4、本发明隔膜30式电磁阀的隔膜30采用圆柱体结构替代现有圆盘式膜片结构，如此可避免需要精准控制膜片的厚度而导致加工困难。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于：螺旋波纹管302的牙型截面不同。

参照图8，螺旋波纹管的的牙型截面呈U形，U形的圆弧过渡可以减少尖锐应力点集中。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种隔膜式电磁阀，包括阀体、隔膜组件、外壳和电磁铁，所述阀体设置在外壳的一端，所述电磁铁设置在所述外壳内；所述隔膜组件包括隔膜和密封件，其特征在于，所述隔膜包括隔环、波纹管和连接套，所述隔环密封安装固定在所述阀体的内腔，所述波纹管的两端分别与所述隔环和连接套连接固定，所述波纹管在外力作用下能够沿所述隔膜的轴向伸缩，所述密封件密封固定在连接套上，且密封件位于所述阀体的内腔，所述阀体的内腔、所述隔环、连接套、波纹管和密封件限定出所述电磁阀的阀腔，所述阀体的内部具有能够与所述阀腔相通的阀口；所述电磁铁的动铁芯沿所述隔膜的轴向穿设于所述隔环和波纹管并与所述连接套连接固定，所述电磁铁用于驱动所述连接套沿所述隔膜的轴向移动实现所述阀口的开闭。

2.根据权利要求1所述的一种隔膜式电磁阀，其特征在于，所述波纹管为螺旋波纹管。

3.根据权利要求2所述的一种隔膜式电磁阀，其特征在于，所述螺旋波纹管的牙型截面呈三角形。

4.根据权利要求2所述的一种隔膜式电磁阀，其特征在于，所述螺旋波纹管的的牙型截面呈U形。

5.根据权利要求1所述的一种隔膜式电磁阀，其特征在于，还包括支撑环，所述支撑环的一端密封安装固定在所述外壳和/或所述阀体上，所述支撑环的另一端封闭，所述隔环与所述支撑环的封闭端贴合。

6.根据权利要求1所述的一种隔膜式电磁阀，其特征在于，所述连接套与所述动铁芯螺纹连接固定。

7.根据权利要求1所述的一种隔膜式电磁阀，其特征在于，所述隔环、波纹管和连接套一体连接。

8.根据权利要求1所述的一种隔膜式电磁阀，其特征在于，还包括支撑环，所述支撑环密封设置在外壳上，所述支撑环的一端密封安装固定在所述外壳和/或阀体上，所述支撑环的另一端为封闭端，所述隔环与所述支撑环的封闭端贴合，所述支撑环的封闭端上开设有供所述动铁芯穿设的穿口。

9.根据权利要求1所述的一种隔膜式电磁阀，其特征在于，所述隔膜的材质为聚四氟乙烯。

10.根据权利要求1所述的一种隔膜式电磁阀，其特征在于，所述电磁铁包括静铁芯、动铁芯、复位弹簧和电磁线圈，所述外壳内设有固定套，所述固定套与外壳同轴设置，所述静铁芯安装固定在固定套内，所述动铁芯设置在固定套内，所述固定套能够沿所述固定套的轴向滑动，所述复位弹簧设置在动铁芯与静铁芯之间，用于所述动铁芯的复位，所述电磁线圈绕设设在所述固定套外；其中，所述电磁线圈通电时，所述动铁芯驱动所述连接套带动所述密封件打开所述阀体的阀口；所述电磁线圈断电时，所述动铁芯在复位弹簧的作用下复位，使所述动铁芯带动密封件关闭所述阀体的阀口。