CN102338231B - 一种两位三通电磁阀 - Google Patents

Abstract

本发明属于化工、燃料电池发电***，具体公开了一种两位三通电磁阀。它包括上阀体、下阀体、导向套和线圈骨架；线圈骨架外设有壳体，两者之间设有骨架上端盖和上导磁体，线圈骨架内设有衔铁，在所述上阀体和下阀体的腔中设有阀芯和浮动连接的阀杆，所述的线圈骨架外侧中间位置设有磁钢，磁钢的上下方分别绕有线圈。通过在线圈骨架外设置圆环形的永磁材料制成的磁钢，通过磁钢、衔铁、外壳、上导磁体形成四个闭合的磁回路，可以实现介质流动方向的切换，使***能耗有效降低，提高了可靠性；另外，将原有的阀芯改为浮动连接的阀芯和阀杆结构，阀芯利用有限的摆动角度，靠阀体上的导向段自动对中密封，从而保证密封性能，阀门可靠性得到提高。

Description

一种两位三通电磁阀

技术领域

本发明属于化工、燃料电池发电***，具体涉及一种两位三通电磁阀。

背景技术

再生燃料电池发电***需要两位三通电磁阀，通过两个出口的切换分别为发电和电解分***供应冷却水；在二次冷却***回路中，也需要利用两位三通电磁阀来切换冷却介质(乙二醇)的流动方向，来满足发电和电解工况的不同需求。

普通的两位三通电磁阀，通过给线圈通电和断电来切换介质的流动方向。如图1所示，断电状态关闭的阀门出口，其密封力由阀体内部安装的复位弹簧提供；通电状态关闭的阀门出口，其密封力由载流线圈产生的电磁场对衔铁-阀芯组合体形成的吸力来提供。但是对于航天产品，能量损耗是必须解决的问题。燃料电池发电***的发电和电解工况时间基本对等，常规的电磁铁需要在其中某一种工况的整个过程中保持通电状态，其工作制为长时工作制。长期通电势必带来可观的能量损耗，会大大降低燃料电池发电***的电能净输出能力。另外，长期通电发热量大，如果散热能力不够，线圈温升会导致电磁铁吸力下降，从而降低阀门的可靠性。解决散热问题只能通过增大电磁铁体积来实现，而随之而来的问题就是重量的增加，这也是***所不能容许的。

另外，从图1可以看出阀芯与衔铁通过阀杆连接而共同运动，阀杆与阀芯一体加工，或者采用螺纹连接、焊接等等，但是当阀门整体轴向尺寸比较大的时候，容易出现对中不好的情况，严重的会影响密封性能。尤其对于两位三通阀，上下两个阀口处都要求很好的密封性，因此衔铁-阀杆-阀芯组合体的同轴度要求非常严格，即便阀杆与阀芯一体加工，在加工过程中或与衔铁螺接时也存在对中不好的隐患，最终还会影响密封性能，使阀门的可靠性大大降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够降低***能耗、密封性能好、并且可靠性较高的两位三通电磁阀。

本发明的技术方案如下：

一种两位三通电磁阀，它包括上阀体和下阀体，在上阀体上设有导向套，导向套上设有导向孔，导向套上方通过左右螺母固定设有线圈骨架，所述的线圈骨架外设有壳体，线圈骨架和壳体之间固定设有骨架上端盖和上导磁体，所述线圈骨架内设有衔铁，线圈骨架和衔铁的中心同轴地设有通孔，在所述上阀体和下阀体所形成的腔中设有阀芯，该阀芯顶端浮动连接有阀杆，该阀杆穿过所述导向套上的导向孔，同时穿过线圈骨架和衔铁中心通孔；所述的线圈骨架外侧中间位置设有圆环形的永磁材料制成的磁钢，在该磁钢的上下方的线圈骨架外分别绕有线圈。

在上述两位三通电磁阀中：所述阀芯的顶端为球头，所述阀杆的底部加工有圆孔，该阀芯的球头伸入到圆孔之中；所述的球头上横向的设有销孔，销钉穿过阀杆的下端和销孔，且销钉与销孔内壁设有一定的间隙，使阀芯顶端的球头与阀杆下端形成浮动连接。

在上述两位三通电磁阀中：所述的阀杆顶端设有锁紧螺杆，该锁紧螺杆位于衔铁的通孔内，该锁紧螺杆通过螺纹与衔铁连接。

在上述两位三通电磁阀中：所述的壳体上固定设有插座电源，壳体上设有孔，所述线圈的引线通过孔穿出壳体，连接在插座电源上。

在上述两位三通电磁阀中：所述衔铁的上方固定设有挡铁，该挡铁通过螺钉连接在上导磁体上。

本发明的显著效果在于：通过在线圈骨架外设置圆环形的永磁材料制成的磁钢，通过磁钢、衔铁、外壳、上导磁体形成四个闭合的磁回路，使得阀芯在上、下阀座处密封时，其密封力由永磁力提供，而不需要长期通电；另外将原有的阀芯改为阀芯和阀杆的结构，并将阀芯和阀杆浮动连接，使得阀芯在上、下阀座处密封时，阀芯可以自动对中，保证密封非金属材料与阀座完全对正压紧，密封性能不受阀杆加工、装配质量的影响。

附图说明

图1为现有两位三通电磁阀示意图；

图2为阀芯和阀杆连接结构示意图；

图3本发明的两位三通电磁阀结构示意图；

图4为磁钢示意图；

图5为关位磁路示意图；

图6为通电打开磁路示意图；

图7为开位磁路示意图；

图8通电关闭磁路示意图；

图中：1.上挡铁；2.上导磁体；3.骨架上端盖；4.线圈；5.衔铁；6.磁钢；7.壳体；8.线圈骨架；9.上阀体；10.下阀体；11.锁紧螺杆；12.插座电源；13.左右螺母；14.导向套；15.阀杆；16.销钉；17.阀芯。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图2所示，阀芯17的顶端为球头，阀杆15的底部加工有圆孔，阀芯17的球头伸入到圆孔之中，销钉16穿过阀杆15的下端和球头，并且销钉16与球头上销孔的内壁带有一定的间隙，使得阀芯17顶端的球头与阀杆15下端形成浮动连接。

如图3所示，所述的上阀体9包括两个内腔，A腔和B腔。下阀体10内为C腔。阀芯17的主***于上阀体9的A腔内，阀芯17上端的球头伸入到B腔内，下阀体10位于上阀体9之下，并且阀芯17的底部卡在下阀体10内部的凸台上，这样上阀体9的A腔和下阀体10的C腔就被阀芯17隔开。如果阀芯17向上抬起，则上阀体9的A腔和下阀体10的C腔就相通，如果阀芯17向下移动，则上阀体9的A腔和B腔就相通。阀杆15与阀芯17的球头在B腔内浮动连接。

在上阀体9上密封安装了导向套14，导向套14加工有导向孔，阀杆15穿过导向孔，并且在上阀体9的上端外侧套装了左右螺母13，通过左右螺母13在导向套14上方固定安装有线圈骨架8，该线圈骨架8同样套装在阀杆15上。在骨架8内部安装有同样套装在阀杆15上的衔铁5，并且在阀杆15的顶端安装锁紧螺杆11，衔铁5中心孔的内壁加工有内螺纹，锁紧螺杆11外壁加工有外螺纹，当阀杆15移动到合适的位置时，利用锁紧螺杆11和衔铁15中心孔内壁之间的螺纹连接，使得阀杆15位置锁紧。

在线圈骨架8的外侧中间位置套装有圆环形的磁钢6，如图4所示，所述的磁钢6的圆环内壁为N极，外壁为S极。该磁钢6为永磁元件。

在磁钢6的上下两段分别绕有线圈4，该线圈4为同一根漆包线在两个窗口内沿同一方向串联绕制，在线圈骨架8的上方套装有骨架上端盖3和上导磁体2，在整个骨架8、线圈4、上导磁体2和磁钢6外固定套装壳体7，壳体7固定安装一个电源插座12，再在壳体7上开孔将线圈4的线引出，连接在插座电源12上。为了形成闭合磁路来提供磁力，在衔铁5的上方固定安装上挡铁1，通过螺钉将上挡铁1固定安装在上导磁体2上。

工作时，A腔作为介质入口，B腔和C腔作为介质出口。

如图3、图5所示，当衔铁5、阀芯17处于下端位置时，A-B流道打开，A-C流道关闭，电磁铁当中的磁钢6在导磁材料中产生磁通，在衔铁5与上挡铁1、线圈骨架8大端头形成的两个气隙处产生吸力，由于下气隙比上气隙更小，所以吸力的合力向下，以此提供阀芯17在下阀座上的密封力。

如图3、图6所示，当给线圈4通以适当大小及方向的电流时，载流线圈4与磁钢6共同在导磁材料中产生磁通，在衔铁5与上挡铁1、线圈骨架8大端头形成的两个气隙处产生吸力，由于上气隙比下气隙磁通更大，所以吸力的合力向上，使衔铁5、阀芯17向上运动，直至A-B流道关闭，A-C流道完全打开，给线圈断电。

如图3、图7所示，当衔铁5、阀芯17处于上端位置时，A-C流道打开，A-B流道关闭，电磁铁当中的磁钢6在导磁材料中产生磁通，在衔铁5与上挡铁1、线圈骨架8大端头形成的两个气隙处产生吸力，由于上气隙比下气隙更小，所以吸力的合力向上，以此提供阀芯17在上阀座上的密封力。

如图3、图8所示，当给线圈4通以适当大小及相反方向的电流时，载流线圈4与磁钢6共同在导磁材料中产生磁通，在衔铁5与上挡铁1、线圈骨架8大端头形成的两个气隙处产生吸力，由于下气隙比上气隙磁通更大，所以吸力的合力向下，使衔铁5、阀芯17向下运动，直至A-C流道关闭，A-B流道完全打开，给线圈断电。

如图2、图3所示，阀芯17与阀杆15通过销钉16连接，阀芯17上的销钉孔与销钉16之间有较大的间隙，使得阀芯17能够在一个较小的角度范围内摆动。当衔铁5、阀杆15、阀芯17处于下端位置时，A-B流道打开，A-C流道关闭，阀芯17在下阀座上密封；当衔铁5、阀杆15、阀芯17处于上端位置时，A-C流道打开，A-B流道关闭，阀芯17在上阀座上密封。

如果衔铁5、阀杆15组合体与上阀体9、下阀体10的轴线由于某些原因而产生了一个微小的角度，那么当阀芯17坐在上、下阀座上时，会摆动至使密封面与上阀体9、下阀体10轴线垂直的位置，修正已形成的微小角度。再辅助以上阀体9、下阀体10的导向段，可以使阀芯17的轴线与上阀体9、下阀体10的轴线重合，保证密封非金属材料与阀座完全对正压紧，从而保证了密封性能。

Claims (5)

1.一种两位三通电磁阀，它包括上阀体(9)和下阀体(10)，在上阀体(9)上设有导向套(14)，导向套(14)上设有导向孔，导向套(14)上方通过左右螺母(13)固定设有线圈骨架(8)，所述的线圈骨架(8)外设有壳体(7)，线圈骨架(8)和壳体(7)之间固定设有骨架上端盖(3)和上导磁体(2)，所述线圈骨架(8)内设有衔铁(5)，线圈骨架(8)和衔铁(5)的中心同轴地设有通孔，其特征在于：在所述上阀体(9)和下阀体(10)所形成的腔中设有阀芯(17)，该阀芯(17)顶端浮动连接有阀杆(15)，该阀杆(15)穿过所述导向套(14)上的导向孔，同时穿过线圈骨架(8)和衔铁(5)中心通孔；所述的线圈骨架(8)外侧中间位置设有圆环形的永磁材料制成的磁钢(6)，在该磁钢(6)的上下方的线圈骨架(8)外分别绕有线圈(4)。

2.如权利要求1所述的两位三通电磁阀，其特征在于：所述阀芯(17)的顶端为球头，所述阀杆(15)的底部加工有圆孔，该阀芯(17)的球头伸入到圆孔之中；所述的球头上横向的设有销孔，销钉(16)穿过阀杆(15)的下端和销孔，且销钉(16)与销孔内壁设有一定的间隙，使阀芯(17)顶端的球头与阀杆(15)下端形成浮动连接。

3.如权利要求1或2所述的两位三通电磁阀，其特征在于：所述的阀杆(15)顶端设有锁紧螺杆(11)，该锁紧螺杆(11)位于衔铁(5)的通孔内，该锁紧螺杆(11)通过螺纹与衔铁(5)连接。

4.如权利要求1或2所述的两位三通电磁阀，其特征在于：所述的壳体(7)上固定设有插座电源(12)，壳体(7)上设有孔，所述线圈(4)的引线通过孔穿出壳体(7)，连接在插座电源(12)上。

5.如权利要求1或2所述的两位三通电磁阀，其特征在于：所述衔铁(5)的上方固定设有挡铁(1)，该挡铁(1)通过螺钉连接在上导磁体(2)上。

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