CN2050120U

CN2050120U - 高效节能电磁阀

Info

Publication number: CN2050120U
Application number: CN 89203823
Authority: CN
Inventors: 张家政
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 1989-12-27

Abstract

本实用新型涉及到一种电磁阀的改进，它在原有电磁阀的基本结构基础上设计了最佳磁路结构，在三截式导磁材料骨架绕制激磁线圈，在线圈内形成由骨架、额铁、衔铁组成的唯一导磁通路，从而有效利用了磁力线。并在激磁线圈与外电源之间设计了启动电流与维持电流的自动切换电路，从而大幅度降低了电磁阀的损电量并节约了铜材，缩小了体积，是一个值得推广的项目。

Description

本实用新型属于电磁启动的阀门，具体地说它涉及一种改进的高效率节能型电磁阀门。

电磁阀门广泛地应用于遥控，自动管道开关。尤其是随着工农业计算机的普及和工业自动化管理的发展，电磁阀门应用范围越来越广泛。特别是在石油、化工、制药、造纸等行业，对电磁阀的用量和要求也越来越高。它是自动控制过程中一个重要执行元件。传统电磁阀门的结构基本包括阀体、阀座、阀杆、勾贝、与阀杆相连的铁衔、额铁、激磁线圈，线圈骨架，线圈外壳等主要部件，以上部件由紧固件和密封垫圈组合在一起构成一个随激磁电流通断而启落勾贝的电磁驱动阀门。多数电磁阀结构中线圈与额铁或衔铁之间还具有隔离套，如采用铁磁材料则在线圈中构成了磁通路，无疑将大大浪费磁力线。如果采用隔磁材料，也势必会降低磁场强度而引起能源浪费。实践上，为了保证阀门的开启程度在衔铁与额铁之间设计有较大间距，这就决定了需要一个较大的启动电流。在吸合之后，这个启动电流并不可能减少，而实际维持吸合的电流远小于启动电流。这就造成了电能的无益耗费。而且铜线材也耗费很大，体积庞大，因而造成电磁阀成本偏高。如何改进电磁阀设计，使其原材料消耗降低，电能消耗减少已受到专家的关注。其改进方案层出不穷。中国专利局公开的“节电电磁阀”（CN 87205710U）中就提出一种改进方案，它采用了一个机械式自锁机构，在电磁阀吸合状态下锁住阀杆同时切断电源使阀门在无电流状态下工作。关闭阀门时启动另一线圈打开自锁使阀杆落下。毫无疑问其节电效果十分明显，但是，这种设计结构复杂，易出机械故障，而且还需要一套外加控制设备，增加了制造与使用的难度。中国专利局公告的“节能电磁阀”（CN87209941U）是另一种改进方案，实际上是同一种构思，只不过将机械式自锁改为永磁铁闭锁。其结果仍然造成结构复杂化，也需要一个瞬时启动电源和反向电源。这对使用者来说是十分不方便的。以上两种设计都没有打破传统的电磁阀设计格局，活动衔铁与线圈之间存在着较大的空隙或磁短路，因而其启动电流即使是瞬时的仍然耗能很大，对应用在频繁启动的场合仍是一个十分明显的缺陷。

本实用新型的目的在于简化或者基本上不改变原有结构设计的前提下设计一种充分利用启动电流功率并自动实现维持电流切换的高效节能电磁阀门，以降低原材料消耗，节省电能并明显减少体积。

本实用新型的关键构思在于结构上首先解决激磁线圈产生的磁力线充分利用的问题。这就要求在激磁线圈和额铁、衔铁之间不应采用隔磁材料做骨架，以减少磁场的衰减。但又不能采用导磁材料做骨架，否则会形成磁力线旁短路。所以，在本实用新型中采用三截式线圈骨架结构，即上、下两部分用导磁材料组成中间用隔磁材料隔开，这样就保证了额铁、衔铁在吸合状态下构成的激磁线圈内的唯一导磁材料通路，可以充分利用磁力线，提高了效率。本设计的另一关键是设计了自动将启动电流切换为维持电流的切换电路。在外电源接通之后，该电路允许一个较大的启动电流通过，一旦阀门开启，衔铁吸合则自动切换为一个较小的维持电流保持阀门开启状态。这样可以大大减少耗能、耗材，而且和传统阀门的安装使用完全相同，但产生积极的效果。

下面将结合实施例附图进一步说明本实用新型的目的是如何实现的。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为切换电路实施例1

图3为切换电路实施例2。

图4为切换电路实施例3。

图5为切换电路实施例4。

其中1为耐热密封垫圈，2为线圈骨架的导磁部分，3为激磁线圈，4为外壳，5为线圈骨架隔磁部分，6为线圈绝缘层，7为隔热垫，8为密封垫，9为阀座，10为阀体，11为耐热密封垫，12为挡垫，13为弹簧卡子，14为螺丝，15为上压盖，16为额铁，17为接线盒，18为衔铁，19为导套，20为弹簧卡子，21阀杆，22为耐热垫，23为勾贝，24为切换电路板。

从图1可以看出，本设计具有一个新式磁路设计。由于线圈骨架被隔磁部分5分为上下两部分，则在线圈内部就没有导磁材料通路，磁力线经骨架的导磁部分2集中在衔铁18和额铁16之间。在吸合状态下线圈骨架与衔铁18、额铁16形成了激磁线圈内唯一导磁材料通路，于是在同等磁牵引力的要求下，本实用新型的设计就能以较小的激磁电流。为了保证这一设计的最佳状态，线圈骨架2与额铁16、衔铁18之间应尽量减少空气气隙，额铁16可以采用直接接触，而衔铁应采用最小间隙的滑动配合。

从图1中还可以看出激磁线圈3并不简单地与外电源相通，还设置了一个切换电路板24，这块板的作用是设置切换电路，实现启动电流自动切换为维持电流。

图2、图3给出的切换电路的实施例具有一个共同的特点，即激磁线圈3通过切换电路与外电源相连，切换电路具有一个启动电流通路，一个维持电流通路，一个启动电流的切换电路及跨接在激磁线圈B₁两端的续流二极管。

实施例1电路中启动电流通路中有一个可控硅二极管CT，激磁线圈B₁通过这只可控硅接在外电源上，维持电流通路是一个由降压变压器B和一个桥式整流器（D₄－D₇）组成，跨接在激磁线圈B₁和外电源之间。切断电路是一个由三极管BG₁组成充电式延迟开关电路。其输出端接在可控硅二极管CT的触发极上。电源接通后，切断电路处于导通状态供给可控硅一个导通电压。电源经整流后提供给一个大的启动电流。随着电容C₁的电位迅速提高，BG₁截止；可控硅二极管阻断，启动电流迅速切断。此时电磁阀已处于吸合状态，由桥式整流器（D₄－D₇）提供一个较小的维持电流保持阀的开启状态。一但电源切断，维持电流中断，阀杆靠自重脱离下落，阀门关闭。整个过程中启动电流仅保持极短的时间，从而大大降低了电能消耗。

实施例2给出了切换电路的另一种设计，这里的启动电流通路是用一个PTC正温升电阻系数热敏元件t代替了实施例1中的可控硅元件。由于PTC元件自身的特性，在刚刚接通电源之后其电阻很小，可以短时间通过一个大的启动电流。随着PTC元件发热电阻急剧上升使启动电流迅速下降，实现了启动电流的切断。因而本实施例中可以省略附加的延迟开关式切断电路。维持电路的设计与实施例1相同，由一个变压器B₂和一个桥式整流器D组成。这个电路的特点在于线路简单，其启动电流通路和切断电路合为一体，可以大大缩小体积，但PTC元件消耗一定的功率，启动电流切断不彻底又是本设计的缺点。

实施例3和实施例4给出另一种特点的切换电路设计。其主要特点是将激磁线圈分为三部分并绕在同一线圈骨架上（N₁，N₂，N₃）。N₂、N₃的圈数相同，均并上一个二极管（D₉、D₁₀），分别工作在相反半波，其平均电流即是电磁阀处于开启状态下的维持电流，这样的设计可以实现全波工作、降低噪音、提高效率。N₁采用多圈数，高感抗设计。

在实施例3中，线圈N₁跨接在电源两端，N₂则通过一个双向可控硅DT（单向也可以）跨接在电源两端。可控硅的触发极接在由BG₂组成的充电式延迟开关电路输出端。电源接通后，可控硅处于导通状态，N₂中通过启动电流，吸合衔铁18驱动电磁阀开启。随着BG₂的截止可控硅DT关断、N₂仅依靠N₁感应过来的电流维持吸合状态。

实施例4所给的线路和实施例3基本构思一致，接线略有不同。N₂、N₁串联后跨接在电源上。N₁跨接在一个双向可控硅DT₁，其触发极也接在一个充电式延迟开关电路的输出端。其工作的过程与实施3相同。

以上两个实施例的主要特点是省略了切换电路中的变压器，这样可以使本设计中的接线盒17大大缩小，成本降低。还可以用一个PTC正温升系数热敏元件代替实施例3、4中可控硅元件，这样可进一步省略延迟开关电路，使电路进一步简化，体积进一步缩小，甚至省略接线盒17将切换电路设计在外壳4之内。

按以上的设计制造的样品，其电磁部分体积可减少1／3－1／2，节约导磁材料50％以上，节约铜线材60％以上。根据实际对比组实验，在同一工作环境下和现有标准电磁阀系列产品相比可以节约耗电90％以上，因此，其综合效益指标较高，其推广应用将为社会节省大量的原材料与能源。

Claims

1、一种包括阀体10、阀座9、阀杆21、勾贝23、与阀杆连在一起的衔铁18、额铁16、线圈骨架2、激磁线圈3、密封外壳4、并由紧固件和密封垫圈组合在一起的一种高效节能电磁阀，其特征还在于激磁线圈3绕制在一个中间用隔磁材料5，分为上、下两部分的导磁骨架上，衔铁18、额铁16在吸合状态下形成激磁线圈3内的一闭合导磁材料通路，整体结构中设置了自动改变启动电流与维持电流的切换电路24。

2、根据权利要求1所述的高效节能电磁阀，其特征在于线圈骨架2与额铁16，衔铁18之间直接接触或形成滑动配合关系。

3、根据权利要求1所的高效节能电磁阀，其特征在于激磁线圈3与外电源之间的切换电路由四部分组成：

（1）启动电流通路，

（2）维持电流通路，

（3）启动电流切断电路，

（4）接在激磁线两端的续流二极管。

4、根据权利要求1或2或3所述的高效节能电磁阀，其特征在于启动电流通路中有一只可控硅二极管CT，激磁线圈B₁与其串联跨接在外电源上，维持电流通路由一个降压变压器B，桥式整流器（D₄－D₇）组成，跨接在激磁线圈B₁和外电源之间，切断电路由一个三极管BG₁组成的充电式延迟式开关电路组成，其输出端接在可控硅CT的触发极。

5、根据权利要求1或2所说的高效节能电磁阀，其特征在于切换电路中的启动电流通路系由激磁线圈3串联了一个PTC正温升系数热敏元件t，其本身又是启动电流自动切断电路，切换电路的维持电流通路则由一个桥式整器D组成跨接在激磁线圈3和外电源之间。

6、根据权利要求1所说的高效节能电磁阀，其特征在于激磁线圈3是由三部分组成（N₁、N₂、N₃）同轴并绕，N₂与N₃圈数相同，都并上一个二极管D₉、D₁₀，N₂、N₃分别工作在相反半波其平均电流即电磁阀处于吸合状态下的维持电流。

7、根据权利要求5所说的高效节能电磁阀，其特征在于线圈N₁跨接电源两端，N₂通过一个双向（也可单向）可控硅CT₁跨接电源两端，可控硅的触发极与BG₂搭成延迟开关电路的输出端相连。

8、根据权利要求5所说的高效节能电磁阀，其特征在于N₁与N₂串联跨接在电源端，在N₁两端跨接一个双向（或单向）可控硅DT₁，可控硅的触发极与BG₃搭成的延迟开关电路的输出端相连。

9、根据权利要求6或7或8所说的高效节能电磁阀，其特征在于切换电路中的可控硅元件可用一个PTC正温升电阻系数热敏元件代替。