CN113958757B

CN113958757B - 一种双通道开关可控一体式电磁阀

Info

Publication number: CN113958757B
Application number: CN202111357557.7A
Authority: CN
Inventors: 杨柳; 高天雄; 孟庆鑫; 姚静
Original assignee: Yanshan University
Current assignee: Yanshan University
Priority date: 2021-11-16
Filing date: 2021-11-16
Publication date: 2022-06-21
Anticipated expiration: 2041-11-16
Also published as: CN113958757A

Abstract

本发明涉及一种双通道开关可控一体式电磁阀，包括：导磁机构、右推杆、多个电磁铁单元和左推杆；导磁机构包括第一导磁机构和多个与第一导磁机构过盈配合的第二导磁机构；第一导磁机构包括底面、多个侧面和延伸面；底面和多个侧面围成一端开口的腔体；每个侧面沿着垂直于侧面的方向向腔体外延伸形成延伸面；延伸面和底面平行；右推杆与一个电磁铁单元连接；与右推杆连接的电磁铁单元设置在腔体内；右推杆位于腔体内远离底面的一侧；每个延伸面上均设置一个与左推杆连接的电磁铁单元；左推杆位于延伸面上靠近底面的一侧；每个左推杆穿过一个第二导磁机构；右推杆穿过一个第二导磁机构。本发明能够提高通道的开关效率，实现控制多个管路的通断。

Description

一种双通道开关可控一体式电磁阀

技术领域

本发明涉及电磁阀领域，特别是涉及一种双通道开关可控一体式电磁阀。

背景技术

电磁阀是用电磁控制的工业设备，是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行元件，电磁阀的启闭需要依靠电磁铁进行控制。在工程机械领域中，大型机械多个通路需要精准控制每个通道的通断或每个通道的开启程度时，单通道普通开关电磁阀无法满足要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种双通道开关可控一体式电磁阀，以提高通道的开关效率，实现控制多个管路的通断。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种双通道开关可控一体式电磁阀，包括：导磁机构、多个电磁铁单元和推杆组；所述推杆组包括右推杆和多个左推杆；

所述导磁机构包括第一导磁机构和多个与所述第一导磁机构过盈配合的第二导磁机构；所述第一导磁机构包括底面、多个侧面和多个延伸面；所述底面和多个侧面围成一端开口的腔体；每个所述侧面沿着垂直于所述侧面的方向向所述腔体外延伸形成所述延伸面；所述延伸面和所述底面平行；

所述右推杆与一个所述电磁铁单元连接；与所述右推杆连接的电磁铁单元设置在所述腔体内；所述右推杆位于所述腔体内远离所述底面的一侧；每个所述延伸面上均设置一个与所述左推杆连接的电磁铁单元；所述左推杆位于所述延伸面上靠近所述底面的一侧；每个所述左推杆穿过一个所述第二导磁机构；一个所述左推杆对应一个所述第二导磁机构；不同所述左推杆对应不同所述第二导磁机构；所述右推杆穿过一个所述第二导磁机构。

可选地，所述电磁铁单元包括同轴设置的衔铁、轴承、极靴、弹簧、线圈和线圈骨架；所述线圈缠绕在所述线圈骨架上；

所述极靴通过过盈配合装配在所述线圈骨架上，所述衔铁和所述轴承间隙配合；所述轴承和所述线圈骨架过盈配合；所述弹簧的一端与所述极靴连接；所述弹簧设置在所述极靴内；所述弹簧的另一端与所述推杆组连接，所述推杆组和所述衔铁间隙配合；

所述第一导磁机构与所述线圈骨架过盈配合。

可选地，所述电磁铁单元还包括永磁体，所述弹簧的一端与通过所述永磁体与所述极靴连接；所述永磁过盈连接固定在所述极靴内部。

可选地，还包括隔磁板；所述左推杆穿过所述隔磁板；所述隔磁板分别与所述第二导磁机构和所述底面接触。

可选地，所述第二导磁机构的个数为三个；所述电磁铁单元的个数为三个。

可选地，所述左推杆包括左推杆杆体和左位推杆辅助机构；

所述左位推杆辅助机构包括竖杆和两个与所述竖杆连接的横杆；两个所述横杆位于所述竖杆的同一侧，所述横杆与所述电磁铁单元连接；所述左推杆杆体与所述竖杆连接；所述左推杆杆体与所述横杆位于所述竖杆的不同侧。

可选地，还包括外壳和挡板，所述外壳和所述挡板形成一面开口的防护罩；所述电磁铁单元和所述导磁机构均设置在所述防护罩内；所述左推杆穿过所述挡板。

可选地，所述推杆组还设有通孔；所述通孔位于所述推杆组远离所述电磁铁单元的一端。

可选地，还包括电路板；所述电路板与所述隔磁板连接。

可选地，还包括电路板盖；所述电路板设置在所述电路板盖内。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的一种双通道开关可控一体式电磁阀，底面和多个侧面围成一端开口的腔体；每个侧面沿着垂直于侧面的方向向腔体外延伸形成延伸面；延伸面和底面平行；右推杆与一个电磁铁单元连接；与右推杆连接的电磁铁单元设置在腔体内；右推杆位于腔体内远离底面的一侧；每个延伸面上均设置一个与左推杆连接的电磁铁单元；左推杆位于延伸面上靠近底面的一侧；每个左推杆穿过一个第二导磁机构；右推杆穿过一个第二导磁机构。通过电磁铁单元带动对应的推杆组运动，从使得推杆组控制管路的通断，另外，设置推杆组中设置多个足干，能够提高通道的开关效率，实现控制多个管路的通断

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的双通道开关可控一体式电磁阀三维剖面视图；

图2为本发明提供的双通道开关可控一体式电磁阀二维剖面视图；

图3为本发明提供的双通道开关可控一体式电磁阀左位推杆的推杆辅助机构示意图；

图4为本发明提供的双通道开关可控一体式电磁阀三个主要电磁铁单元示意图；

图5为本发明提供的双通道开关可控一体式电磁阀管路处与油路处局部视图；

图6为本发明提供的双通道开关可控一体式电磁阀整体开启时的整体装置于流道示意图；

图7为线圈通电时电磁阀的磁路图；

图8为本发明提供的双通道开关可控一体式电磁阀第一导磁机构拓展装置示意图。

符号说明：

1-左推杆、2-左位推杆辅助机构、3-电路盖板、4-螺栓、5-电路板、6-挡板、7-外壳、8-隔磁板、9-导磁机构一号、10-轴承一号、11-线圈一号、12-线圈骨架、13-极靴一号、14-推杆螺栓、15-弹簧一号、16-衔铁一号、17-导磁机构二号、18-线圈二号、19-衔铁二号、20-右推杆、21-导磁机构三号、22-弹簧二号、23-轴承二号、24-极靴二号、25-永磁体、26-极靴三号、27-弹簧三号、28-衔铁三号、29-线圈三号、30-轴承三号、31-导磁机构四号、32-底面、33-侧面、34-延伸面。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1、图2和图8所示，本发明提供的一种双通道开关可控一体式电磁阀，包括：导磁机构、多个电磁铁单元和推杆组；所述推杆组包括右推杆20和多个左推杆1。

所述导磁机构包括第一导磁机构和多个与所述第一导磁机构过盈配合的第二导磁机构；所述第一导磁机构包括底面32、多个侧面33和多个延伸面34；所述底面32和多个侧面33围成一端开口的腔体；每个所述侧面33沿着垂直于所述侧面33的方向向所述腔体外延伸形成所述延伸面34；所述延伸面34和所述底面32平行。

所述右推杆20与一个所述电磁铁单元连接；与所述右推杆20连接的电磁铁单元设置在所述腔体内；所述右推杆20位于所述腔体内远离所述底面32的一侧；每个所述延伸面34上均设置一个与所述左推杆1连接的电磁铁单元；所述左推杆1位于所述延伸面34上靠近所述底面32的一侧；每个所述左推杆1穿过一个所述第二导磁机构；一个所述左推杆1对应一个所述第二导磁机构；不同所述左推杆1对应不同所述第二导磁机构；所述右推杆20穿过一个所述第二导磁机构。

在实际应用中，所述电磁铁单元包括同轴设置的衔铁、轴承、极靴、弹簧、线圈和线圈骨架12；所述线圈缠绕在所述线圈骨架12上。

所述极靴通过过盈配合装配在所述线圈骨架12上，所述衔铁和所述轴承间隙配合；所述轴承和所述线圈骨架12过盈配合；所述弹簧的一端与所述极靴连接；所述弹簧设置在所述极靴内；所述弹簧的另一端与所述推杆组连接，所述推杆组和所述衔铁间隙配合。

所述第一导磁机构与所述线圈骨架12过盈配合。

在实际应用中，所述电磁铁单元还包括永磁体25，所述弹簧的一端与通过所述永磁体25与所述极靴连接；所述永磁过盈连接固定在所述极靴内部。

在实际应用中，双通道开关可控一体式电磁阀还包括隔磁板8；所述左推杆1穿过所述隔磁板8；所述隔磁板8分别与所述第二导磁机构和所述底面32接触。

在实际应用中，所述左推杆1包括左推杆1杆体和左位推杆辅助机构2；所述左位推杆辅助机构2包括竖杆和两个与所述竖杆连接的横杆；两个所述横杆位于所述竖杆的同一侧，所述横杆与所述电磁铁单元连接；所述左推杆1杆体与所述竖杆连接；所述左推杆1杆体与所述横杆位于所述竖杆的不同侧。其中，横杆的数量等于电磁铁单元的数量减一。横杆的数量是根据电磁铁单元的数量决定的，另外，延伸面34的数量与横杆的数量相同。

在实际应用中，双通道开关可控一体式电磁阀还包括外壳7和挡板6，所述外壳7和挡板6形成一面开口的防护罩；所述电磁铁单元和所述导磁机构均设置在所述防护罩内；所述左推杆1穿过所述挡板6。

在实际应用中，所述推杆组还设有通孔；所述通孔位于所述推杆组远离所述电磁铁单元的一端。

在实际应用中，双通道开关可控一体式电磁阀还包括电路板5；所述电路板5与所述隔磁板8连接。

在实际应用中，双通道开关可控一体式电磁阀还包括电路盖板3；所述电路板5设置在所述电路盖板3内。

在实际应用中，所述第二导磁机构的个数为三个；所述电磁铁单元的个数为三个。本发明还提供当第二导磁机构的个数为三个，电磁铁单元的个数为三个时的双通道开关可控一体式电磁阀，能实现两个通道按实际需求进行通断，理论上可以增加冗余度实现多个通道开关。比例电磁铁单元可实现磁场的物理解耦，可实现多通路拓展，提高设备的冗余度。线圈包括线圈一号11、线圈二号18和线圈三号29。衔铁包括衔铁一号16、衔铁二号19和衔铁三号28。极靴包括极靴一号13、极靴二号24和极靴三号26。弹簧包括弹簧一号15、弹簧二号22和弹簧三号27。轴承包括轴承一号10、轴承二号23和轴承三号30。

电路板5与电路盖板3通过螺栓4螺纹连接到隔磁板8上；隔磁板8通过过盈配合装配到外壳7内；如图3所示，左推杆1和左位推杆辅助机构2通过螺纹连接到辅助机构，辅助机构右端与衔铁行形成间隙配合，其中图3中零件a，a为一种限位片即图2中的推杆螺栓14是通过螺纹连接到左位推杆辅助机构2上，左位推杆辅助机构2轴向对称，装配顺序为：先装配衔铁再装配零件a即推杆螺栓14；线圈骨架12与外壳7为过盈配合以固定线圈骨架12，三个电磁铁单元的极靴一号13、极靴二号24和极靴三号26通过过盈配合装配在线圈骨架12，线圈骨架12有三个，每个电磁铁单元中包含一个，零件相同，通过导磁与隔磁板8固定，保证电磁阀可以正常工作。三个电磁铁单元中的衔铁和轴承轴承之间为间隙配合，轴承和线圈骨架12之间为过盈配合，确保衔铁可以实现左右运动。右推杆20与导磁机构二号17间隙配合，确保右推杆20可以左右移动，实现右位管路的开启和关闭。弹簧一号15、弹簧二号22和弹簧三号27分别固定在极靴一号13、极靴二号24、极靴三号26内，弹簧一端连接永磁体25，另一端连接推杆螺栓14，通过推杆螺栓14和右位推杆连接，永磁体25过盈连接固定在极靴内部。导磁机构二号17与三个电磁机构中的线圈骨架12过盈配合，导磁机构二号17与外壳7过盈配合，外壳7与导磁机构三号21同样为过盈配合。

电磁铁单元，包括线圈、衔铁、推杆、外壳7、线圈骨架12、弹簧和极靴，线圈缠绕在线圈骨架12上，所述极靴设有极靴内孔，弹簧置于孔内，弹簧一端连接极靴，另一端连接推杆，弹簧处于压缩状态保持流道关闭。电磁阀设有内置电路板5，可通过电路板5控制励磁线圈，可在电路板5上输入设定程序控制电磁阀的动作。电路板5设有保护外壳电路盖板3，可以保证电磁阀工作中不损伤电路板5。

电磁阀可由多个比例电磁铁单元相互叠加构成，可实现径向和轴向的拓展。比例电磁铁单元在推杆与管路交接处采用橡胶密封。

电磁阀电磁铁单元中采用衔铁、弹簧、推杆、永磁体25四者同轴装置，如图2中所示，在普通状态下只需通断电即可满足电磁阀使用要求；在需要高频动作的场合下，永磁体25可代替弹簧实现高频动作响应。以电流垂直于纸面向里为正向电流，永磁体25设置为左侧N极右侧S极。线圈通过通入正向电流，衔铁左侧为N右侧为S极，与永磁体25产生相互吸力，带动推杆，使管道打开，同理，线圈通入反向电流即可使衔铁和永磁体25之间产生斥力，带动推杆使管路关闭。

左位采用推杆辅助机构，分别用上下两个电磁铁单元控制左位管路通电，若上下电磁机构其中一个损坏，则另一个亦可实现同样的功能，提高了容错率。电磁阀在左位上可以通过改变左位推杆辅助机构2，使推杆一分为二，分为上下两个推杆，由此左位推杆可以控制上下两个管路的通断。可以进行两路甚至多路开关，多个比例电磁铁单元通过驱动电路进行控制。通过对图2中线圈一号11和线圈三号29控制可实现电磁铁单元的左右运动，从而带动左推杆1的运动，实现左位管路的开启和关闭。

第一导磁机构为导磁机构二号17，第二导磁机构包括导磁机构一号9、导磁机构三号21和导磁机构四号31，采用了几字形结构的导磁机构一号9，该导磁机构一号9作为三个线圈的共同导磁机构，可以实现三个线圈同时通电动作而互不干扰。同时导磁机构一号9可以实现拓展，可加入更多的电磁机构。

导磁机构二号17可以作为线圈三号29线圈一号11和线圈三号29的共同导磁机构。电磁阀设有导磁机构四号31可以作为线圈二号18，线圈一号11和线圈三号29的共同导磁机构。

如图4所示，虚线框中为三个电磁铁单元，电磁铁单元A和电磁铁单元C共同控制左位推杆的运动，电磁铁单元B控制右位推杆的运动，从而实现一个阀控制两个管路的开启和关闭。衔铁所受力主要为电磁力和弹簧力，在静止状态下，弹簧力和电磁力处于平衡状态，可以通过改变电磁力来控制弹簧力，从而控制弹簧压缩量实现衔铁位移控制。电磁机构主要零件为衔铁和极靴，极靴采用盆形结构，由此可以保证电磁铁产生平稳电磁力，可根据输入电流控制电磁力大小从而实现控制阀口开度。如图5所示为电磁阀阀口装置运动过程，d为套筒口和推杆通孔中心线的相对距离，从图中可以看出在装置开启时，d逐渐减小，d＝0时阀口全开。如图6所示为电磁阀开启时整体装置与左右管路示意图，在阀芯处添加了轴套，在图中管路处表明了液体流动方向，可以直观看出电磁阀内部动作。如图7所示为电磁阀磁路走势图，分为三个电磁铁单元，共有6个闭合磁路。三个线圈中线圈缠绕方式为从左向右看逆时针缠绕。在三个线圈同时通电时，通电电流方向均垂直于纸面向里，通过右手螺旋定则得到线圈通电产生的磁力线方向，图中的实线表示上下电磁机构的磁力线，虚线表示中间电磁机构的磁力线，如图中实线和虚线所示。

本发明具备小型化、模块化、经济实用、运行稳定可靠等优点，所采用的比例电磁铁部分不仅适用于本发明提出的管路开关，也适用于电磁阀领域，例如电磁溢流阀和减压阀等。

电磁阀分为两个通道，通过控制三个线圈来实现管路的开启关闭。在初始状态下，三个电磁机构中的弹簧均处于压缩状态，通过弹簧力使推杆向外推出，使管路处于关闭状态。在上下线圈一号11和线圈三号29通电时，使上下衔铁一号16和衔铁三号28向右运动，带动左推杆11向右运动，左位管路打开。中间线圈二号18通电时，中间衔铁二号19向左运动，带动右推杆20向左运动，右位管路打开。在需要高频通断的场合下，永磁体25可代替弹簧，只需调整电流即可达到目的。上下线圈一号11和线圈三号29断电后，上下衔铁和推杆在弹簧力的作用下向左运动，使左位管路关闭。中间线圈二号18断电后，中间衔铁二号19和右推杆20同样在弹簧力的作用下向右运动，使右位管路关闭。全部线圈断电后，电磁阀亦可通过弹簧力使管路关闭，实现低功耗自保持。本发明的开关电磁阀装置结构紧凑、控制灵活，内部设有集成电路装置，并可实现轴向和径向理论上的多级拓展，实现多通道的控制。对流道通断的控制，可以通过电磁阀内部所设电路板5上设定程序进行控制。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种双通道开关可控一体式电磁阀，其特征在于，包括：导磁机构、多个电磁铁单元和推杆组；所述推杆组包括右推杆和多个左推杆；

2.根据权利要求1所述的双通道开关可控一体式电磁阀，其特征在于，所述电磁铁单元包括同轴设置的衔铁、轴承、极靴、弹簧、线圈和线圈骨架；所述线圈缠绕在所述线圈骨架上；

所述第一导磁机构与所述线圈骨架过盈配合。

3.根据权利要求2所述的双通道开关可控一体式电磁阀，其特征在于，所述电磁铁单元还包括永磁体，所述弹簧的一端与通过所述永磁体与所述极靴连接；所述永磁过盈连接固定在所述极靴内部。

4.根据权利要求1所述的双通道开关可控一体式电磁阀，其特征在于，还包括隔磁板；所述左推杆穿过所述隔磁板；所述隔磁板分别与所述第二导磁机构和所述底面接触。

5.根据权利要求1所述的双通道开关可控一体式电磁阀，其特征在于，所述第二导磁机构的个数为三个；所述电磁铁单元的个数为三个。

6.根据权利要求5所述的双通道开关可控一体式电磁阀，其特征在于，所述左推杆包括左推杆杆体和左位推杆辅助机构；

7.根据权利要求1所述的双通道开关可控一体式电磁阀，其特征在于，还包括外壳和挡板，所述外壳和所述挡板形成一面开口的防护罩；所述电磁铁单元和所述导磁机构均设置在所述防护罩内；所述左推杆穿过所述挡板。

8.根据权利要求1所述的双通道开关可控一体式电磁阀，其特征在于，所述推杆组还设有通孔；所述通孔位于所述推杆组远离所述电磁铁单元的一端。

9.根据权利要求4所述的双通道开关可控一体式电磁阀，其特征在于，还包括电路板；所述电路板与所述隔磁板连接。

10.根据权利要求9所述的双通道开关可控一体式电磁阀，其特征在于，还包括电路板盖；所述电路板设置在所述电路板盖内。