CN113074256A - 电磁阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电磁阀，电磁阀包括阀体部件和活塞部件，活塞部件可移动地设置在容纳腔内，活塞部件具有关闭位置和打开位置，活塞部件处于关闭位置的情况下，活塞部件封堵出口；活塞部件处于打开位置的情况下，活塞部件避让出口和入口；其中，活塞部件包括外活塞和设置在外活塞的腔体内的内活塞结构，外活塞的外壁与容纳腔的内壁配合，内活塞结构具有内平衡孔以及环绕内活塞结构的外壁设置的第一环形槽，外活塞具有外平衡孔，内平衡孔、第一环形槽和外平衡孔组成平衡通道，内平衡孔的开口为第一开口，外平衡孔的开口为第二开口。该方案便于形成平衡通道，使得活塞部件能够做的尺寸较小，结构紧凑，从而有利于减小电磁阀的体积。

Description

电磁阀

本申请是以下申请的分案申请：申请日为2020年1月3日，申请号为202010006882.8，发明创造名称为电磁阀。

技术领域

本发明涉及电磁阀技术领域，具体而言，涉及一种电磁阀。

背景技术

电磁阀的活塞部件用于封堵电磁阀的出口，活塞部件内设置有贯穿的平衡通道，对于压差不大的情况，其开关阀较稳定。电磁阀的平衡通道与导阀口的流通能力与所处压力相关，平衡通道处于高压侧，导阀口处于低压侧，当压差较高时开阀，由于平衡通道节流降压作用，尤其是气态环境，气体被压缩，密度提高，在同样的压差下，高压环境的流通能力大于低压环境的流通能力，因此流通能力较高，这样活塞部件周边流通能力有相对放大趋势，导阀口流通能力有相对缩小趋势，会导致活塞部件上腔压力偏高，出现活塞部件不能开启的情况。

现有的活塞部件通常为一体结构，在其内部贯穿平衡通道，但若活塞部件的尺寸较小，则平衡通道不易加工，这不利于电磁阀实现紧凑的结构减小体积。

发明内容

本发明提供了一种电磁阀，以便于电磁阀中设置平衡通道。

为了实现上述目的，本发明提供了一种电磁阀，包括：阀体部件，所述阀体部件具有容纳腔以及与所述容纳腔连通的入口、出口；活塞部件，可移动地设置在所述容纳腔内，所述活塞部件具有平衡通道，所述平衡通道的两端分别为第一开口和第二开口，所述第一开口位于所述活塞部件的背离所述出口的一侧，所述第二开口与所述入口连通；所述活塞部件具有关闭位置和打开位置，所述活塞部件处于所述关闭位置的情况下，所述活塞部件封堵所述出口；所述活塞部件处于所述打开位置的情况下，所述活塞部件避让所述出口和所述入口；其中，所述活塞部件包括外活塞和设置在所述外活塞的腔体内的内活塞结构，所述外活塞的外壁与所述容纳腔的内壁配合，所述内活塞结构具有内平衡孔以及环绕所述内活塞结构的外壁设置的第一环形槽，所述外活塞具有外平衡孔，所述内平衡孔、所述第一环形槽和所述外平衡孔组成所述平衡通道，所述内平衡孔的开口为所述第一开口，所述外平衡孔的开口为所述第二开口。

进一步地，所述活塞部件还包括第一密封垫，所述第一密封垫设置在所述外活塞和所述内活塞结构之间，所述第一密封垫的朝向所述出口的端面为环形密封面，所述外活塞的端部与所述环形密封面的外周缘限位配合，所述内活塞结构的端部与所述环形密封面的内周缘限位配合。

进一步地，所述内活塞结构包括内活塞和设置在所述内活塞的端部的垫片，所述内活塞与所述外活塞限位配合，所述第一密封垫设置在所述外活塞和所述内活塞之间，所述垫片与所述环形密封面的内周缘限位配合。

进一步地，所述外活塞包括外筒体和设置在所述外筒体的靠近所述出口的一端的第一限位环，所述外筒体的外壁与所述容纳腔的内壁配合；所述内活塞包括相互连接的第一内筒体和第二内筒体，所述第二内筒体的外径小于所述第一内筒体的外径，所述第一内筒体与所述外筒体限位配合，所述垫片设置在所述第二内筒体上；所述第一密封垫位于所述外筒体、所述第一内筒体和所述第二内筒体围绕形成的区域内，所述第一限位环与所述环形密封面的外周缘限位配合，所述第一内筒体的端面与所述第一密封垫的背离所述出口的一侧抵接。

进一步地，所述外活塞包括外筒体和设置在所述外筒体的远离所述出口的一端的第二限位环，所述第二限位环与所述内活塞铆接。

进一步地，所述外活塞具有环绕所述外活塞的外壁设置的第二环形槽，所述活塞部件还包括：弹性环，设置在所述第二环形槽内，所述弹性环的侧壁上具有缺口，所述弹性环的径向截面为矩形；密封环，设置在所述第二环形槽内，所述密封环的内壁与所述弹性环的外壁抵接，所述密封环的外壁与所述容纳腔的内壁抵接。

采用该方案，活塞部件包括外活塞和内活塞结构，内活塞结构具有内平衡孔以及环绕内活塞结构的外壁设置的第一环形槽，外活塞具有外平衡孔，内平衡孔、第一环形槽和外平衡孔组成平衡通道。即该法方案将活塞部件设置为了分体结构，并且分别加工出了不同的孔或槽组成平衡通道，这样便于形成平衡通道，使得活塞部件能够做的尺寸较小，结构紧凑，从而有利于减小电磁阀的体积。

而且，由于第一密封垫内外侧都有预紧力，大大提高了密封垫的刚度。在高压差下开阀时，当活塞部件受向上的力时，内活塞和外活塞铆接为一体，同时带动第一密封垫向上运动，使密封垫不易变形，提升了密封垫与活塞之间的连接强度，进一步地，可降低内漏，提升电磁阀寿命。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的实施例提供的电磁阀的结构示意图；

图2示出了图1中的活塞部件的结构示意图；

图3示出了图2中的辅助阀和平衡通道的局部放大图；

图4示出了图1中的弹性环的结构示意图；

图5示出了图1中的阀盖部件的结构示意图；

图6示出了图1中的阀针部件的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、阀体部件；11、入口；12、出口；13、阀座部件；14、阀盖部件；15、吸引件；16、套管；17、阀盖；18、第一弹簧；20、外活塞；21、外筒体；22、第一限位环；23、第一限位台阶；24、第二限位环；25、外平衡孔；26、第二环形槽；27、第二开口；31、第一密封垫；32、垫片；33、第二密封垫；34、导阀口；35、弹性环；36、密封环；37、挡块；40、内活塞；41、第一内筒体；42、第二内筒体；43、第二限位台阶；44、内平衡孔；45、第一环形槽；46、第一开口；50、阀针部件；51、芯铁；52、第二阀针；53、第二弹簧；54、垫圈；60、辅助阀；61、预设间隙；62、第一阀针；63、弹性件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图6所示，本发明的实施例提供了一种电磁阀，包括：阀体部件10，阀体部件10具有容纳腔以及与容纳腔连通的入口11、出口12；活塞部件，可移动地设置在容纳腔内，活塞部件具有平衡通道，平衡通道的两端分别为第一开口46和第二开口27，第一开口46位于活塞部件的背离出口12的一侧，第二开口27与入口11连通；活塞部件具有关闭位置和打开位置，活塞部件处于关闭位置的情况下，活塞部件封堵出口12；活塞部件处于打开位置的情况下，活塞部件避让出口12和入口11；其中，活塞部件包括外活塞20和设置在外活塞20的腔体内的内活塞结构，外活塞20的外壁与容纳腔的内壁配合，内活塞结构具有内平衡孔44以及环绕内活塞结构的外壁设置的第一环形槽45，外活塞20具有外平衡孔25，内平衡孔44、第一环形槽45和外平衡孔25组成平衡通道，内平衡孔44的开口为第一开口46，外平衡孔25的开口为第二开口27。

采用该方案，活塞部件包括外活塞20和内活塞结构，内活塞结构具有内平衡孔44以及环绕内活塞结构的外壁设置的第一环形槽45，外活塞20具有外平衡孔25，内平衡孔44、第一环形槽45和外平衡孔25组成平衡通道。即该法方案将活塞部件设置为了分体结构，并且分别加工出了不同的孔或槽组成平衡通道，这样便于形成平衡通道，使得活塞部件能够做的尺寸较小，结构紧凑，从而有利于减小电磁阀的体积。

其中，内活塞结构可以只包括内活塞40，内活塞40具有内平衡孔44以及环绕内活塞40的外壁设置的第一环形槽45。或者，内活塞结构包括内活塞40及其他结构。

可选地，如图2和图3所示，第一环形槽45的朝向和内平衡孔44的轴向平行，外平衡孔25的轴向和内平衡孔44的轴向垂直，这样可改变流体在平衡通道内的流动方向。

在本实施例中，活塞部件还包括第一密封垫31，第一密封垫31设置在外活塞20和内活塞结构之间，第一密封垫31的朝向出口12的端面为环形密封面，外活塞20的端部与环形密封面的外周缘限位配合，内活塞结构的端部与环形密封面的内周缘限位配合。采用上述方案，通过外活塞20的端部和内活塞结构的端部可对第一密封垫31的环形密封面的外周缘和内周缘均进行限位和支撑，这样提高了第一密封垫31的刚度和抗压能力，所以即使在高压差下开阀，第一密封垫31也不易变形，提高了可靠性和使用寿命。

在本实施例中，内活塞结构包括内活塞40和设置在内活塞40的端部的垫片32，内活塞40与外活塞20限位配合，第一密封垫31设置在外活塞20和内活塞40之间，垫片32与环形密封面的内周缘限位配合。这样可通过垫片32增加与环形密封面的内周缘的接触面积，从而提高限位效果。

具体地，外活塞20包括外筒体21和设置在外筒体21的靠近出口12的一端的第一限位环22，外筒体21的外壁与容纳腔的内壁配合；内活塞40包括相互连接的第一内筒体41和第二内筒体42，第二内筒体42的外径小于第一内筒体41的外径，第一内筒体41与外筒体21限位配合，垫片32设置在第二内筒体42上；第一密封垫31位于外筒体21、第一内筒体41和第二内筒体42围绕形成的区域内，第一限位环22与环形密封面的外周缘限位配合，第一内筒体41的端面与第一密封垫31的背离出口12的一侧抵接。通过上述设置，可以对第一密封垫31的两个端面和两个环形面均进行支撑和限位，而且对环形密封面的外周缘和内周缘均进行限位，增加了第一密封垫31的抗变形能力，从而避免了第一密封垫31变形。

可选地，第二内筒体42具有与垫片32限位配合的限位台阶，第二内筒体42与垫片32铆接，采用上述方式，实现了第二内筒体42与垫片32的可靠连接。

可选地，外活塞20的内壁具有第一限位台阶23，内活塞40的外壁上具有第二限位台阶43，第一限位台阶23与第二限位台阶43配合。通过上述设置，实现了外活塞20与内活塞40的精确定位，并且在装配时可避免挤压第一密封垫31。

在本实施例中，外活塞20包括外筒体21和设置在外筒体21的远离出口12的一端的第二限位环24，第二限位环24与内活塞40铆接。通过上述设置，实现了外活塞20与内活塞40的可靠连接，并且铆接的方式便于操作。

可选地，内活塞结构还包括：第二密封垫33，第二密封垫33设置在内活塞40的远离出口12的一端，第二密封垫33具有导阀口34，导阀口34与内活塞40的通孔连通，内活塞40的通孔与出口12连通。可选地，第二密封垫33通过限位台阶与内活塞40限位配合，内活塞40的远离出口的一端与第二密封垫33铆接。通过上述设置可实现第二密封垫33与内活塞40的可靠连接。

在本实施例中，外活塞20具有环绕外活塞20的外壁设置的第二环形槽26，活塞部件还包括：弹性环35，设置在第二环形槽26内，弹性环35的侧壁上具有缺口，弹性环35的径向截面为矩形；密封环36，设置在第二环形槽26内，密封环36的内壁与弹性环35的外壁抵接，密封环36的外壁与容纳腔的内壁抵接。这样可通过弹性环35支撑密封环36，使密封环36有向外张开的趋势，从而密封环36的外壁与容纳腔的内壁紧密配合，从而可以提高密封性，减少活塞部件的泄漏。而且，弹性环35的截面为矩形，可大大节省径向空间，降低安装难度，提升密封环36张紧力，降低活塞部件周围泄漏。

进一步地，电磁阀还包括辅助阀60，辅助阀60可移动地设置在平衡通道内，辅助阀60与平衡通道的内壁之间具有预设间隙61，辅助阀60具有封堵第一开口46的第一状态以及避让第一开口46的第二状态。具体地，辅助阀60位于内平衡孔44中。

采用该方案，低压时辅助阀60处于第二状态，平衡通道参与流通，阀可正常开闭。当在预定高压下开阀时，辅助阀60在压差力推动下封堵平衡通道，此时平衡通道不参与流通，活塞部件只有与容纳腔内壁的间隙泄漏，这样开阀更容易，从而实现在高压下正常开阀，当阀开启后，阀前后压差降低，此时辅助阀60将被顶开，平衡通道又参与流通，此时有助于关阀。因此该方案可解决电磁阀在高压环境下不易开启的问题。

高压下不易开阀的原因分析：气体是可压缩的，高压下密度较大，同样的节流口，在同样的压差下，高压环境的流通能力大于低压环境的流通能力。在高压差下开阀时，活塞部件下端为高压，活塞部件上端为中压，导阀口进口为中压，导阀口出口为低压，因此活塞部件周边流通能力有相对放大趋势，导阀口流通能力有相对缩小趋势，会导致活塞部件上腔压力偏高，从而导致高压下相对低压活塞部件更不容易开启，会出现导阀开启活塞部件未开启的情况。当导阀流通能力余量不足时，在低压下主阀能正常打开的产品可能在高压下会无法开阀。

本方案解决了电磁阀在气态高压状态下开阀不稳定的难题，非常适合跨临界CO₂***的实际应用，阀内部完全为气态介质，甚至是超临界介质，在关阀后压差很高，开阀瞬间通过活塞部件内的辅助阀的作用，适时的开闭第一开口，可以解决高压差下开关阀的可靠性问题，提升电磁阀的动作可靠性。

在本实施例中，辅助阀60包括：第一阀针62，可移动地设置在平衡通道内，第一阀针62与平衡通道的内壁之间具有预设间隙61，第一阀针62用于封堵第一开口46；弹性件63，设置在平衡通道内，弹性件63与第一阀针62配合，以沿第一阀针62背离第一开口46的方向对第一阀针62施加作用力。通过上述设置，在高压开阀时，第一阀针62两端的压差大于预设值时，压差力使弹性件63压缩，第一阀针62封堵住第一开口46，以实现在高压下正常开阀。在本实施例中，在第一阀针62的径向上，预设间隙61的截面积大于第一开口46的面积。这样当辅助阀60处于第二状态时，第一开口46打开，可避免辅助阀60阻碍流体流动。

在本实施例中，平衡通道内具有间隔设置的第一止挡面和第二止挡面，第一阀针62的外壁上具有第三止挡面，弹性件63的一端与第一止挡面抵接，弹性件63的另一端与第三止挡面抵接，第二止挡面用于对第一阀针62的远离第一开口46的一端限位。这样可通过第二止挡面对第一阀针62的移动范围进行限制，而且便于弹性件63对第一阀针62施加弹力。

可选地，活塞部件包括主体结构和可拆卸地设置在主体结构上的挡块37，平衡通道的一部分位于主体结构上，平衡通道的另一部分位于挡块37上，第一开口46位于挡块37上；在第一阀针62的径向上，挡块37的尺寸大于第一阀针62的尺寸。通过上述设置可便于辅助阀60的拆装，在装配辅助阀60时，先不安装挡块37，将辅助阀60装入平衡通道后再安装挡块37。在本实施例中，活塞部件的主体结构可理解为活塞部件的除挡块37之外的其他结构的总称。

在本实施例中，活塞部件包括外活塞20和设置在外活塞20的腔体内的内活塞40，外活塞20的外壁与容纳腔的内壁配合，内活塞40具有内平衡孔44以及环绕内活塞40的外壁设置的第一环形槽45，外活塞20具有外平衡孔25，内平衡孔44、第一环形槽45和外平衡孔25组成平衡通道，辅助阀60位于内平衡孔44中，内平衡孔44的开口为第一开口46，外平衡孔25的开口为第二开口27。这样可便于平衡通道的加工，并且可以减轻活塞部件的重量。

可选地，阀体部件10包括相互连接的阀座部件13和阀盖部件14，容纳腔、入口11和出口12均位于阀座部件13，电磁阀还包括阀针部件50，阀针部件50可移动地设置在阀盖部件14内，阀针部件50与活塞部件配合。将阀体部件10分为阀座部件13和阀盖部件14两部分便于制造和装配。通过阀盖部件14和阀针部件50的配合可使阀针部件50封堵或避让活塞部件的第二密封垫33上的导阀口34，以便于实现电磁阀的打开或关闭。

可选地，阀盖部件14包括套管16、设置在套管16内的吸引件15以及与套管16连接的阀盖17，阀盖17与阀座部件13连接，阀盖17上具有对活塞部件进行限位的端面。套管16内还设置有第一弹簧18，第一弹簧18的两端分别与吸引件15和阀针部件50配合。阀针部件50包括芯铁51、第二阀针52、第二弹簧53和垫圈54，芯铁51可移动地设置在套管16内，第二阀针52设置在芯铁51内，第二阀针52用于封堵导阀口，垫圈54与芯铁51固定连接，第二弹簧53套在第二阀针52上，第二弹簧53的一端与第二阀针52抵接，第二弹簧53的另一端与垫圈54抵接。

在生产时，内活塞40先与第一密封垫31、垫片32铆接，然后与第二密封垫33组成内活塞结构。内活塞结构再与外活塞20装配，由于内活塞40与外活塞20有定位面，靠金属定位面接触定位，然后进行铆接，铆接后可固定内活塞40和外活塞20，铆接时内活塞40和外活塞20定位面受挤压，第一密封垫31与外活塞20可轻微接触也可留一定小间隙，由精度决定，不使第一密封垫31外端面受过度挤压。因此在内活塞40和外活塞20铆接时第一密封垫31不产生挤压变形，可以保证第一密封垫31的平整度，改善内漏。同时内活塞40和外活塞20有足够的连接刚度，确保活塞部件整体动作的一致性和连接强度。

可选地，活塞部件内设有第二密封垫33，第二密封垫33上设有导阀口34，对于非直线型先导式结构，也可不在活塞部件上设导阀口，导阀口独立设置于其它部位。

在另一种未图示出的方案中，不设内外平衡孔，通过增加外活塞阻尼和增加芯铁弹簧力的方式改善关阀能力。例如，增加弹性环35的弹力可增加活塞部件的阻尼。

可选地，阀盖部件14由阀盖17、套管16、吸引件15焊接而成，阀盖17上设有对活塞部件进行限位的限位面，且阀盖17设有对阀座部件13进行定位的定位面，在定位面处阀盖17与阀座部件13密封焊接。

可选地，阀针部件50由芯铁51、第二阀针52、第二弹簧53组成，高压开阀开始时芯铁51无需克服压差力，克服第二弹簧53和第一弹簧18的弹力即可，当芯铁51运动到一定距离后，带动第二阀针52运动，此时电磁力较大，当芯铁51完全吸合后，第二阀针52在第二弹簧53作用下继续向上运动，确保导阀开度。

通过上述方案，由于第一密封垫31内外侧都有预紧力，大大提高了密封垫的刚度。在高压差下开阀时，当活塞部件受向上的力时，内活塞40和外活塞20铆接为一体，同时带动第一密封垫31向上运动，使密封垫不易变形，提升了密封垫与活塞之间的连接强度，进一步地，可降低内漏，提升电磁阀寿命。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电磁阀，其特征在于，包括：

阀体部件(10)，所述阀体部件(10)具有容纳腔以及与所述容纳腔连通的入口(11)、出口(12)；

活塞部件，可移动地设置在所述容纳腔内，所述活塞部件具有平衡通道，所述平衡通道的两端分别为第一开口(46)和第二开口(27)，所述第一开口(46)位于所述活塞部件的背离所述出口(12)的一侧，所述第二开口(27)与所述入口(11)连通；所述活塞部件具有关闭位置和打开位置，所述活塞部件处于所述关闭位置的情况下，所述活塞部件封堵所述出口(12)；所述活塞部件处于所述打开位置的情况下，所述活塞部件避让所述出口(12)和所述入口(11)；

其中，所述活塞部件包括外活塞(20)和设置在所述外活塞(20)的腔体内的内活塞结构，所述外活塞(20)的外壁与所述容纳腔的内壁配合，所述内活塞结构具有内平衡孔(44)以及环绕所述内活塞结构的外壁设置的第一环形槽(45)，所述外活塞(20)具有外平衡孔(25)，所述内平衡孔(44)、所述第一环形槽(45)和所述外平衡孔(25)组成所述平衡通道，所述内平衡孔(44)的开口为所述第一开口(46)，所述外平衡孔(25)的开口为所述第二开口(27)。

2.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，所述活塞部件还包括第一密封垫(31)，所述第一密封垫(31)设置在所述外活塞(20)和所述内活塞结构之间，所述第一密封垫(31)的朝向所述出口(12)的端面为环形密封面，所述外活塞(20)的端部与所述环形密封面的外周缘限位配合，所述内活塞结构的端部与所述环形密封面的内周缘限位配合。

3.根据权利要求2所述的电磁阀，其特征在于，所述内活塞结构包括内活塞(40)和设置在所述内活塞(40)的端部的垫片(32)，所述内活塞(40)与所述外活塞(20)限位配合，所述第一密封垫(31)设置在所述外活塞(20)和所述内活塞(40)之间，所述垫片(32)与所述环形密封面的内周缘限位配合。

4.根据权利要求3所述的电磁阀，其特征在于，

所述外活塞(20)包括外筒体(21)和设置在所述外筒体(21)的靠近所述出口(12)的一端的第一限位环(22)，所述外筒体(21)的外壁与所述容纳腔的内壁配合；

所述内活塞(40)包括相互连接的第一内筒体(41)和第二内筒体(42)，所述第二内筒体(42)的外径小于所述第一内筒体(41)的外径，所述第一内筒体(41)与所述外筒体(21)限位配合，所述垫片(32)设置在所述第二内筒体(42)上；

所述第一密封垫(31)位于所述外筒体(21)、所述第一内筒体(41)和所述第二内筒体(42)围绕形成的区域内，所述第一限位环(22)与所述环形密封面的外周缘限位配合，所述第一内筒体(41)的端面与所述第一密封垫(31)的背离所述出口(12)的一侧抵接。

5.根据权利要求3所述的电磁阀，其特征在于，

所述外活塞(20)包括外筒体(21)和设置在所述外筒体(21)的远离所述出口(12)的一端的第二限位环(24)，所述第二限位环(24)与所述内活塞(40)铆接。

6.根据权利要求2所述的电磁阀，其特征在于，所述外活塞(20)具有环绕所述外活塞(20)的外壁设置的第二环形槽(26)，所述活塞部件还包括：

弹性环(35)，设置在所述第二环形槽(26)内，所述弹性环(35)的侧壁上具有缺口，所述弹性环(35)的径向截面为矩形；

密封环(36)，设置在所述第二环形槽(26)内，所述密封环(36)的内壁与所述弹性环(35)的外壁抵接，所述密封环(36)的外壁与所述容纳腔的内壁抵接。

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