CN110242785B - 电磁阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁阀(10)，其包括：壳体(12)，该壳体具有流体进口(26)和流体出口(28)；电磁驱动装置(14)，该电磁驱动装置包括电磁线圈(16)，该电磁线圈具有固定的芯体(18)和可运动的衔铁(20)，其中，衔铁(20)与阀座(24)共同作用并且在该衔铁(20)中构造有压力补偿室(44)，该压力补偿室通过膜片(48)限定，其中，压力补偿室(44)通过压力补偿通道(46)与流体进口(26)流体流通地连接。

Description

电磁阀

技术领域

本发明涉及一种电磁阀。

背景技术

为了与存在的流体压力无关地、即使利用较小的驱动装置也能够实现阀的打开和关闭，已知的是：在阀中设置减压机构。

发明内容

本发明的目的是：实现一种节省空间的减压机构，该减压机构能够提供结构空间小的紧凑的电磁阀。

这个目的通过本发明的电磁阀得以实现。根据本发明的电磁阀包括：壳体，该壳体具有流体进口和流体出口；和电磁驱动装置，该电磁驱动装置拥有电磁线圈，该电磁线圈具有固定的芯体和可运动的衔铁，其中，衔铁与阀座共同作用。在衔铁中构造有压力补偿室，该压力补偿室通过膜片限定，其中，压力补偿室通过压力补偿通道而与流体进口流体流体流通地连接。

衔铁通过给电磁线圈通电流被拉向芯体的方向并且因此沿着行程方向运动，该行程方向通常与芯体的纵向方向重合，该纵向方向经常也是壳体的纵向方向。在衔铁的背向芯体的端部上通常设置有密封件，该密封件在阀关闭时靠置在阀座上并且然后将流体进口封闭。

由于流体进口上施加的压力传递到压力补偿室中，所以作用到衔铁上的力下降，为了使衔铁运动必须克服该力。为此有利的是：压力补偿通道是持续敞开的、亦即流体进口上存在的流体压力也持续地在压力补偿室中起作用。

由于整合在衔铁中，压力补偿室能够低成本、节省空间地与流体进口流体流动连接。

膜片完全安置在衔铁内部。

膜片可以用于将由于流体压力之故作用到衔铁上的力导入阀壳体中。

优选地，壳体构造为导磁的并且同时构成磁路的一部分。

通过流体压力施加到衔铁上的力例如能够经由固定的支撑构件导入壳体中，其中，所述支撑构件设置有支承面，膜片在其面朝芯体的一侧上的支撑面贴靠在该支承面上。优选地，膜片的支撑面不仅在阀的打开状态中、而且也在关闭状态中都贴靠在所述支承面上。

支承面、特别是其面法线有益地指向芯体的或者壳体的轴向方向，该轴向方向与衔铁的行程方向重合，使得经由流体压力作用到衔铁上的力能够尽可能完全抵消，以去掉衔铁的负荷。

优选地，支撑面设置在膜片的中心中。膜片的周向边缘可牢固和不透流体地固定在衔铁上。支撑面有益地与膜片的这个周向固定部(Umfangsfixierung)间隔开。

由阀座包围的面与流体进口上存在的流体的压力共同确定作用到衔铁上的力。优选如下地选择膜片的支撑面的以及支撑构件上的支承面的尺寸，即，它们基本上具有与流体进口的由阀座包围的面同样的尺寸或者略小。由此能够特别是在阀的关闭状态中几乎完全抵消通过流体压力在流体进口上和压力补偿室内部作用到衔铁上的力。

为了实现节省空间的设置结构，支撑构件能够与芯体连接。通过这种方式，也通过简单的方式获得支承面在膜片中心中的设置结构。

然而为了防止支撑构件与衔铁之间的非预期的漏磁，与芯体不同，支撑构件应该由非磁性材料构成。

膜片可具有环形的、指向芯体的***，该***将支撑面包围。优选地，***构造为封闭的环的形状，该环从膜片的面上凸起地伸出。除了***之外，膜片可以是基本上平坦的。

所述***的作用在于使支撑面在支承面上居中。不需要膜片在支撑构件上的另外的连接、特别是牢固地固定。

另外，经由***的几何形状能够在阀打开和关闭时、即在衔铁运动时减少在膜片上的力作用。

为此例如***的外侧周向边缘的斜度选择为与衔铁上与这个周向边缘对置的贴合面的斜度基本上相同。作为可选方案或者补充方案，可以将***的内侧周向边缘的斜度选择为与固定的支撑构件上与这个周向边缘对置的贴合面的斜度基本上相同。在此，支撑构件上的贴合面将支承面包围。那么在操作阀时，膜片在衔铁运动期间沿着衔铁上的贴合面或者沿着固定的支撑构件上的贴合面展开，这减少了膜片的磨损。

***的贴合面以及与此相应的周向边缘与芯体的纵向方向围成的夹角可以在5°与85°之间和优选在15°与25°之间。

在一种优选的实施方式中，衔铁具有上部部件和下部部件，其中，膜片的周向边缘夹紧在上部部件与下部部件之间。与此相反，具有支撑面的膜片中心优选不贴靠在衔铁上。上部部件比下部部件更接近芯体。

在此可以将压力补偿室简单地构造在衔铁的下部部件与膜片之间。在此可以通过将膜片的周向边缘夹紧来实现压力补偿室的密封。

为了衔铁的简单制造可能的是：设置设有压力补偿通道的套管，该套管在阀的关闭状态中压到阀座上，优选在套管的面向阀座的端部上设置有密封件。

套管可以***衔铁的下部部件中的开口中并且通过适当的方式与下部部件牢固地连接。通过这种方式，衔铁能够经济地由少量的单独的、可简单制造的构件组成。

通常衔铁通过空隙与线圈的芯体间隔开。优选地，所述空隙在轴向剖面中是楔形的，其中，该空隙的宽度在操作电磁阀时向着芯体纵轴线的方向变化。这能够实现阀的成比例的特性曲线。当衔铁被拉向芯体时、特别是在阀打开时，空隙的宽度优选变小。

通常在衔铁与电磁阀壳体的内侧面之间也设置有空隙，该空隙优选在径向剖面中是柱形的。

衔铁可以借助两个相互轴向间隔开的支承弹簧可轴向滑移地保持在壳体中，其中，所述支承弹簧由于其柔性之故允许在给电磁线圈通电流时衔铁向芯体运动并且将复位力施加到衔铁的初始状态中。

在此，支承弹簧沿着轴向方向特别是在其周向边缘上牢固定位，然而特别是沿着轴向方向是柔性的。

这例如能够通过如下方式得以实现，即，支承弹簧中的至少一个支承弹簧通过至少一个异形弹簧构成，该异形弹簧设计为沿着轴向方向是柔性的，而沿着径向方向基本上是刚性的。特别是可以设置有多个上下叠置的、相同或不同类型的异形弹簧。这样能够通过简单方式利用经济的机构确定衔铁沿着轴向方向的所期望的可运动性以及所期望的复位力。

优选地，流体出口与流体进口同心设置。另外，为了流动转向可以在阀座与流体出口的外侧周壁之间设置导流面，该导流面使流体进口与流体出口之间的流体流动连续转向约45°至135°。

流体进口和流体出口可以穿过流体座，其中，电磁驱动装置支承在所述流体座上并且将流体进口、特别是阀座包围。

流体进口特别是可以通过管构成，该管沿着轴向方向、即沿着芯体的纵轴线的方向和优选也沿着壳体的纵轴线的方向嵌入流体座中，其中，阀座通过管的端侧构成。通过使用少量的、可经济制造的和可简单组装的部件，在此也获得了优点。

附图说明

下文借助一个实施例参照附图详细说明本发明。在附图中：

图1是根据本发明的电磁阀的示意性剖视图；

图2是图1所示视图的放大局部；

图3是图2的放大局部；

图4是根据本发明的电磁阀的衔铁和支承弹簧的示意性剖视图；

图5是根据本发明的电磁阀的衔铁和支承弹簧的示意性分解图。

具体实施方式

图1示出了具有壳体12的电磁阀10，所述壳体限定纵轴线A，该纵轴线在下文中也称为轴向方向A。在壳体12中容纳有电磁驱动装置14，该电磁驱动装置包括具有电端子17的电磁线圈16，该电磁线圈将固定的、可导磁的芯体18包围。芯体18的纵轴线在此沿着轴向方向A延伸。

沿着轴向方向A在芯体18下方设置有可轴向运动地支承的衔铁20，该衔铁同样是电磁驱动装置14的组成部分。

壳体12在此构造为导磁的，因而其同时用作电磁驱动装置14的磁路的接地。

在这个实例中，电磁阀10构造为正常关闭的阀，也就是说，只要电磁线圈16不通电流，衔铁20就位于其远离芯体18的位置中，并且电磁阀10关闭。为了打开，给电磁线圈16通电流并且将衔铁20拉向芯体18的方向，由此将电磁阀10打开。

衔铁20在其背向芯体18的一侧上设置有密封件22，该密封件与流体进口26上的阀座24共同作用，其中，当电磁阀10关闭时，密封件22密封地靠置在阀座24上。

衔铁20通过空隙40与芯体18分开(参见图2)，其中，所述空隙40在轴向剖面中设计为楔形的并且成形为：当衔铁20向着芯体18的方向运动时，衔铁20与芯体18之间的空隙40的宽度变小。

在衔铁20的外周与壳体12的内壁之间构成第二空隙42。这个空隙42在此是柱形的并且其宽度在衔铁20轴向滑移时基本上不变(参见图2)。

流体进口26在这个实例中由流体出口28环形地包围(同样参见图2)，其中，当衔铁20从阀座24上抬起并且电磁阀10打开时，流体可从流体进口26溢流向流体出口28。

若衔铁20靠置在阀座24上，那么电磁阀10关闭，并且从流体进口26到流体出口28的流体流动中断。

流体进口26以及流体出口28在这个实例中与流体管路32连接，该流体管路构造在流体座30中，壳体12密封地套装到该流体座上(参见图1)。电磁阀10经由流体座30可以与未示出的流体***连接。

流体进口26在此通过管34构成，阀座24构造在该管的一个端部上并且该管的另一个端部36密封地嵌入流体座30中。

流体出口28的接近阀座的部分完全如流体进口26的接近阀座的部分一样也设置在壳体12内。

流体出口28的外侧周壁38构造为导流面并且连续径向向内弯曲地延伸，使得基本上径向定向的流动在阀座24上通过连续的曲面转入轴向方向A、即与管34平行。

在衔铁20内部构造有压力补偿室44，该压力补偿室经由压力补偿通道46与流体进口26持续流通连接。流体进口26上存在的压力由此也传递到压力补偿室44中。压力补偿室44除了压力补偿通道46之外没有出口或入口。

压力补偿室44向着芯体18通过柔性的膜片48不透流体地限定。流体由此不能经由压力补偿室44到达壳体12的其它区域。膜片48完全安置在衔铁20内。

在膜片48的中心50中设置有支撑面52，该支撑面基本上是平坦的(参见图2和4)。这个支撑面52的面向芯体18的那侧贴靠在支撑构件54上，该支撑构件设置在芯体18的轴向延长部中，并且该支撑构件具有在尺寸和形状方面与支撑面52相匹配的支承面56。

支撑构件54与芯体18牢固连接并且如该芯体一样固定地设置在壳体12中。然而与所述芯体18不同，支撑构件54由非导磁材料构成。

在这个实例中，膜片48不仅在电磁阀10的关闭状态中、而且也在打开状态中以其支撑面52贴靠在支承面56上，因此在衔铁20运动时在中心50中保持基本上固定不动。基于压力补偿室44中存在的压力在膜片48上产生的力因此始终经由支撑构件54和芯体18被导入壳体12中。衔铁20上的流体力基本上抵消。一方面，衔铁20的由阀座24包围的面上的流体压力将所述衔铁20压向芯体18的方向。另一方面，压力补偿室44中的流体压力在几乎相同的面积上经由膜片48的支撑面52作用到支撑构件54上的支承面56上。衔铁20因此得到压力补偿，电磁阀10得到减压。

流体进口26的被阀座24包围的面在此选择得略微大于膜片48的中心50中的支撑面52。

膜片48以其周向边缘58(该周向边缘尤其是圆形的外周58)牢固地固定在衔铁20上。膜片48的周向边缘58因此在电磁阀10打开和关闭时与衔铁20共同沿着轴向方向A运动，而膜片48的中心50则保持在支撑构件54上。膜片48的中心50不贴靠在衔铁20上。

膜片48的支撑面52由在此呈环形的***60包围，该***相对支撑面52和相对周向边缘58向着芯体18的方向凸起。支承面56位于由***60包围的面的内部。

***60的外侧周向边缘62的斜度与衔铁20上的贴合面64的斜度相适应，使得所述贴合面64至少在电磁阀10的关闭状态中贴靠在外侧周向边缘62上。***60的内侧周向边缘66的斜度相应地与支撑构件54的贴合面68相适应，该贴合面将支承面56环形地包围并且膜片48的内侧周向边缘66至少在电磁阀10的打开状态中贴靠在该贴合面上。由于所述匹配的斜度之故，当衔铁20在电磁阀10的关闭位置与打开位置之间运动时，膜片48在衔铁20以及支撑构件54上展开。

在衔铁20上的贴合面64与轴向方向A之间的夹角α可以在5°与85°之间、特别是在15°与25°之间选择。在支撑构件54上的贴合面68与轴向方向A之间的夹角β可以处于同样的范围内并且特别是可以选择为与夹角α相同。图3清楚地示出了这个几何形状。

贴合面64、68区域中的所有与膜片48触碰的棱边被以大半径倒圆，以便将膜片48的磨损降低到最小程度。

衔铁10在这个实例中构造为多件式的并且包括：导磁的上部部件70，该上部部件设置在电磁驱动装置14的那侧上；以及下部部件72，该下部部件位于指向流体座30的那侧上。膜片48的周向边缘58在此通过夹紧而紧固在上部部件70与下部部件72之间。上部部件70比下部部件72更接近芯体18。

为了额外地固定膜片48，可选地设置下部部件72中的和/或上部部件70中的附加结构74，该附加结构沿着径向方向r位于周向边缘58与***60之间。

下部部件72具有开口76，该开口中嵌入有套管78，该套管通过适当方式牢固地固定在下部部件72上。压力补偿通道46设置在这个套管78中。压力补偿室44由此由膜片48、下部部件72以及套管78限定。

环绕的密封件22设置在套管78的指向流体进口26的端部80上，该密封件在电磁阀10关闭的情况下靠置在阀座24上并且这样将流体进口26封闭。

衔铁20经由两个支承弹簧84、86紧固在壳体12中。两个支承弹簧84、86在此通过异形弹簧得以实现，其中，如在图5中可以看出的那样各两个上下叠置的异形弹簧构成一个支承弹簧84、86。这种设置结构产生对振动运动的较高缓冲。另外，这样能够简单地事先给定由支承弹簧84、86在关闭位置中产生的复位力的值。

支承弹簧84和86的异形弹簧在此在其形式上不同。流体进口侧的构成支承弹簧86的异形弹簧具有中心通孔88，该中心通孔的边缘夹紧在下部部件72的下侧面与套管78的凸肩90之间，衔铁20由此固定在支承弹簧86上。

在这个实例中，衔铁20通过构造在上部部件70上的凸肩92贴靠在异形弹簧的径向内侧凸出部94上而保持在芯体侧的支承弹簧84上。

支承弹簧84、86在其径向外周上分别通过适当方式与壳体的内侧面牢固地连接。所以两个支承弹簧84、86在其外周上轴向不可滑移地保持在壳体12中，然而在其中心能够柔性地沿着轴向方向A运动，使得衔铁20能够沿着轴向方向A滑移。而全部异形弹簧沿着径向方向r则构造为刚性的，使得衔铁20沿着径向方向r没有活动余地，因而能够将空隙40、42保持为狭窄的。

两个支承弹簧84、86沿着轴向方向A观察以尽可能大的轴向间距设置在衔铁20的两侧上，这防止衔铁20关于轴向方向A发生倾翻。

构成流体进口侧的支承弹簧86的两个异形弹簧在此成形为相同的，其中，这些异形弹簧之一设置成垂直于轴向方向A相对另一个异形弹簧转动180°。当然，根据本领域技术人员的判断可以为异形弹簧选择任何适当的形状。

Claims (17)

1.电磁阀(10)，其包括：壳体(12)，该壳体具有流体进口(26)和流体出口(28)；电磁驱动装置(14)，该电磁驱动装置包括电磁线圈(16)，该电磁线圈具有固定的芯体(18)和可运动的衔铁(20)，其中，衔铁(20)与阀座(24)共同作用并且在该衔铁(20)中构造有压力补偿室(44)，该压力补偿室通过膜片(48)限定，其中，所述压力补偿室(44)通过压力补偿通道(46)与流体进口(26)流体流通地连接，其中，设置有固定的支撑构件(54)，该支撑构件具有支承面(56)，膜片(48)在其面向芯体(18)的一侧上的支撑面(52)贴靠在所述支承面上，并且所述支撑面(52)设置在膜片(48)的中心(50)中。

2.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于：膜片(48)完全安置在衔铁(20)内部。

3.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于：所述支撑面(52)基本上具有与流体进口(26)的由阀座(24)包围的面相同的面。

4.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于：支撑构件(54)与芯体(18)连接。

5.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于：支撑构件(54)由非磁性材料构成。

6.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于：膜片(48)具有环形的指向芯体(18)的***(60)，该***将支撑面(52)包围。

7.根据权利要求6所述的电磁阀，其特征在于：所述***(60)的外侧周向边缘(62)的斜度基本上与衔铁(20)上的与该外侧周向边缘(62)对置的贴合面(64)的斜度相同，和/或所述***(60)的内侧周向边缘(66)的斜度基本上与固定的支撑构件(54)上的与这个内侧周向边缘(66)对置的贴合面(68)的斜度相同。

8.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于：衔铁(20)具有接近芯体(18)的上部部件(70)和距芯体(18)较远的下部部件(72)，其中，膜片(48)的周向边缘(58)夹紧在上部部件(70)与下部部件(72)之间。

9.根据权利要求8所述的电磁阀，其特征在于：压力补偿室(44)构成在衔铁(20)的下部部件(72)与膜片(48)之间。

10.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于：衔铁(20)具有设置有压力补偿通道(46)的套管(78)，该套管在电磁阀(10)的关闭状态中压在阀座(24)上。

11.根据权利要求10所述的电磁阀，其特征在于：衔铁(20)具有上部部件(70)和下部部件(72)，其中，膜片(48)的周向边缘(58)夹紧在上部部件(70)与下部部件(72)之间，并且套管(78)***衔铁(20)的下部部件(72)中的开口(76)中。

12.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于：衔铁(20)通过空隙(40)与电磁线圈(16)的芯体(18)间隔开，并且所述空隙(40)在轴向剖面中是楔形的，其中，该空隙(40)的宽度在操作电磁阀(10)时向着芯体纵轴线的方向变化。

13.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于：在衔铁(20)与壳体(12)的内侧面之间设置有柱形的空隙(42)。

14.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于：衔铁(20)借助两个沿轴向相互间隔开的支承弹簧(84，86)可轴向滑移地保持在壳体(12)中。

15.根据权利要求14所述的电磁阀，其特征在于：支承弹簧(84，86)中的至少一个支承弹簧通过至少一个异形弹簧构成，该异形弹簧设计为沿着轴向方向(A)是柔性的而沿着径向方向(r)是基本上刚性的。

16.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于：流体出口(28)与流体进口(26)同心设置，并且在阀座(24)与流体出口的外侧周壁(38)之间设置有导流面，该导流面使流体进口(26)与流体出口(28)之间的流体流动连续转向45°至135°。

17.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于：设置有流体座(30)，流体进口(26)和流体出口(28)穿过该流体座，其中，流体进口(26)通过管(34)构成，该管沿着壳体(12)的纵轴线的方向嵌入流体座(30)中，并且阀座(24)通过管(34)的端侧构成，其中，电磁驱动装置(14)支承在流体座(30)上并且将阀座(24)包围。

Images