CN205101642U - 电磁阀及具有其的换热*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电磁阀及具有其的换热***，其中，电磁阀包括：第一阀体，具有第一阀腔；第二阀体；芯铁，可移动地设置在第一阀腔内，芯铁具有朝向第二阀体的第一端，芯铁的第一端具有容纳腔，容纳腔的开口朝向第二阀体，容纳腔包括相互连通的第一容纳腔和第二容纳腔，第一容纳腔的内径大于第二容纳腔的内径并在第一容纳腔和第二容纳腔之间形成有台阶面；密封件，设置在第一容纳腔内，密封件具有朝向台阶面的第二端面，第二端面与台阶面之间具有预定间隙；第一弹性件，设置在第二容纳腔内，第一弹性件的两端分别与芯铁和密封件配合；止挡件，设置在芯铁的底部。本实用新型的技术方案能够有效地解决现有技术中的电磁阀动作性能不足的问题。

Description

电磁阀及具有其的换热***

技术领域

本实用新型涉及电磁阀技术领域，具体而言，涉及一种电磁阀及具有其的换热***。

背景技术

目前，电磁阀作为用来控制***中介质的通断、调整介质的流向和流量参数的阀门，已得到比较广泛的应用。然而，现有的电磁阀一般是在空气介质下使用的，当需要在具有一定粘度的油介质环境中使用时，上述电磁阀的动作性能无法满足要求，动作可靠性低，从而可能会造成电磁阀无法顺利打开的现象，影响生产的正常进行。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种电磁阀及具有其的换热***，以解决现有技术中的电磁阀动作性能不足的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种电磁阀，包括：第一阀体，具有第一阀腔；第二阀体，位于第一阀体的一侧，第二阀体具有朝向第一阀体的阀口；芯铁，可移动地设置在第一阀腔内，芯铁具有朝向第二阀体的第一端，芯铁的第一端具有容纳腔，容纳腔的开口朝向第二阀体，容纳腔包括相互连通的第一容纳腔和第二容纳腔，第一容纳腔的内径大于第二容纳腔的内径并在第一容纳腔和第二容纳腔之间形成有台阶面；密封件，设置在第一容纳腔内，密封件具有朝向第二阀体的第一端面以及朝向台阶面的第二端面，第二端面与台阶面之间具有预定间隙，密封件具有封堵阀口的关闭位置以及避让阀口的打开位置；第一弹性件，设置在第二容纳腔内，第一弹性件的两端分别与芯铁和密封件配合；止挡件，设置在芯铁的底部。

进一步地，芯铁还具有远离第二阀体的第二端，电磁阀还包括第二弹性件，第二弹性件设置在第一阀腔内并与芯铁的第二端相配合。

进一步地，第二弹性件与芯铁的第二端配合以对芯铁施加朝向阀口的弹性力。

进一步地，第二弹性件远离芯铁的一端固定设置在第一阀腔内。

进一步地，止挡件为止挡垫圈，止挡垫圈的内径小于密封件的外径。

进一步地，芯铁底部具有限位凹槽，止挡件设置在限位凹槽内。

进一步地，电磁阀还包括阀座，阀座连接第一阀体和第二阀体，阀座与第二阀体之间形成第二阀腔，第二阀体具有通道，阀口连通第二阀腔和通道。

进一步地，第一阀体靠近第二阀体的一端具有限位凸缘，芯铁的第一端具有与限位凸缘相配合的限位台阶。

进一步地，密封件的第二端面上具有定位凸部，第一弹性件套设在定位凸部上。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种换热***，包括电磁阀，电磁阀为上述的电磁阀。

应用本实用新型的技术方案，将密封件的第二端面与芯铁的台阶面之间设置有预定间隙，这样可以增大芯铁在开始运动时的初始合力。当芯铁底部的止挡件运动至与密封件接触时，芯铁初始合力的增大可以使此时芯铁的速度增加，进而实现电磁阀动作性能的大幅度提升。

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实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术的电磁阀的OFF状态时的结构示意图；

图2示出了图1的电磁阀的A处放大图；

图3示出了图1的电磁阀的芯铁的受力图；

图4示出了图1的电磁阀的ON状态时的结构示意图；

图5示出了图4的电磁阀的B处放大图；

图6示出了图4的电磁阀的芯铁在第一运动阶段的受力图；

图7示出了图4的电磁阀的芯铁在第二运动阶段的受力图；

图8示出了图4的电磁阀的芯铁的整个运动过程的受力分析图；

图9示出了根据本实用新型的电磁阀的实施例的OFF状态时的结构示意图；

图10示出了图9的电磁阀的C处放大图；

图11示出了图9的电磁阀的芯铁的受力图；

图12示出了图9的电磁阀的ON状态时的结构示意图；

图13示出了图12的电磁阀的D处放大图；

图14示出了图12的电磁阀的芯铁在第一运动阶段的受力图；

图15示出了图12的电磁阀的芯铁在第二运动阶段的受力图；以及

图16示出了图12的电磁阀的芯铁的整个运动过程的受力分析图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

21’、阀口；40’、密封塞；41’、下端面；42’、上端面；30’、芯铁；31’、内端面；51’、缓冲弹簧；52’、回复弹簧；60’、垫圈；10、第一阀体；11、限位凸缘；20、第二阀体；21、阀口；22、通道；30、芯铁；31、台阶面；32、限位凹槽；33、限位台阶；40、密封件；41、第一端面；42、第二端面；43、定位凸部；51、第一弹性件；52、第二弹性件；60、止挡件；70、阀座。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1和图2所示，在现有技术中，当电磁阀的线圈断电时，阀体处于OFF状态，密封塞40’的上端面42’与芯铁30’的内端面31’相贴合。通过回复弹簧52’和密封塞40’自身重力的作用，密封塞40’的下端面41’与阀口21’相贴合(即阀口21’关闭)。

此时，如图3所示，芯铁30’的受力情况如下：

F_支+F_缓＝F_回+G……(1)

其中，

F_支——阀口21’通过密封塞40’间接给芯铁30’的支撑力；

F_缓——缓冲弹簧51’对芯铁30’的作用力；

F_回——回复弹簧52’对芯铁30’的作用力；

G——密封塞40’的重力。

当电磁阀的线圈通电后，阀体处于ON状态，此时，芯铁30’的运动过程和受力情况分为两阶段，具体如下：

如图1和图2所示，第一阶段的运动过程：芯铁30’首先具有一段空行程阶段(图2中的S0的位置至S1的位置)，在芯铁30’从S0运动至S1的过程中，密封塞40’受到缓冲弹簧51’的作用仍与阀口21’相贴合，芯铁30’相对于密封塞40’向上移动，密封塞40’的上端面42’离开芯铁30’的内端面31’。此时，阀口21’仍处于关闭状态。

如图6所示，第一阶段的受力情况：当密封塞40’的上端面42’离开芯铁30’的内端面31’的瞬间，原来作用在芯铁30’上的F_支消失，线圈通电产生的电磁力F_电需要克服阻力F_阻10’才能带动芯铁30’运动，其中，F_阻10’是在S0处瞬间向上的缓冲弹簧51’的作用力F_{缓 (S0)}、向下的回复弹簧52’的作用力F_回(S0)以及芯铁30’的重力G的合力，因此，芯铁30’在S0处的运动瞬间受到的阻力为：

F_阻10’＝F_回(S0)+G－F_缓(S0)……(2)

其中，

F_阻10’——芯铁30’在S0处运动瞬间受到的阻力；

F_回(S0)——回复弹簧52’在S0处瞬间对芯铁30’的作用力；

F_缓(S0)——缓冲弹簧51’在S0处瞬间对芯铁30’的作用力。

结合公式(1)和(2)可知，F_阻10’的数值一定不为零，其数值大小等于消失的F_支的数值大小。同时，缓冲弹簧51’和回复弹簧52’在运动过程中的压缩变化量是相等的。因此，如图8所示，芯铁30’在S0至S1的运动过程中受到的阻力F_阻10是一条斜率为k₁-k₂的斜线，F_阻10随着芯铁30’运动行程的增大而增大，其中k₁为回复弹簧52’的弹性系数，k₂为缓冲弹簧51’的弹性系数。

如图4和图5所示，第二阶段的运动过程：当密封塞40’的下端面41’与芯铁30’下部的垫圈60’接触后，芯铁30’与密封塞40’相对静止。芯铁30’继续向上运动，并通过垫圈60’带动密封塞40’向上运动，使其离开阀口21’，此时，阀口21’打开。当芯铁30’由S1处运动至S2处时，芯铁30’与封头贴合，芯铁30’停止运动，此时，阀口21’处于全开状态。

如图7所示，第二阶段的受力情况：芯铁30’运动至S1处的瞬间，密封塞40’的下端面41’与垫圈60’接触，芯铁30’与密封塞40’相对静止，二者可以看做一个整体结构一同向上运动。因此，当阀口21’打开的瞬间，缓冲弹簧51’的作用力F_缓消失，芯铁30’除了需要克服在S1处瞬间的回复弹簧52’的作用力F_回(S1)、芯铁30’的重力G，还需要克服阀口21’打开瞬间出现的压差力Fp＝ΔP×S，其中ΔP为工作压差，S为阀口21’端面的面积。一旦阀口21’打开，压差力Fp就会消失。因此，芯铁30’在S1的瞬间受到的阻力先是：

F_阻11’＝F_回(S1)+G+Fp……(3)

紧接着是：

F_阻11”＝F_回(S1)+G……(4)

其中，

F_回(S1)——回复弹簧52’在S1处瞬间对芯铁30’的作用力；

Fp——阀口21’打开瞬间出现的压差力。

如图8所示，再接着芯铁30’从S1运动至S2的过程中受到的阻力F_阻11是一条斜率为k₁的斜线，随着芯铁30’运动行程的增大而增大，其中k₁为回复弹簧52’的弹性系数。

如图8所示，由上述芯铁30’的运动过程和受力情况分析可以看出，芯铁30’在初始运动瞬间S0的位置，其线圈通电产生的电磁力F_电必须克服阻力F_阻10’，即芯铁30’初始运动瞬间的合力为F_合10’＝F_电－F_阻10’，合力有所损失。根据Ft＝mv的动量守恒定理，在质量m相同的前提下(时间t较短，可视为相同)，F越大，v就越大。因此，合力F_合10’有所损失会影响芯铁30’运动至S1瞬间的速度，进而会使电磁阀的动作性能有所下降。

此外，当电磁阀线圈断电，电磁力F_电消失，芯铁30’受到回复弹簧52’的作用和重力的作用会迅速向下运动。由于脱开的速度非常快(经测试芯铁30’脱开的时间仅为50ms)，密封塞40’的下端面41’受到阀口21’的撞击力就非常大。虽然密封塞40’有d1的缓冲行程，但缓冲行程比较短，因此产品在寿命试验后，就会出现内漏不良的现象，其根本原因就是因为密封塞40’长期受到阀口21’的撞击，使得密封塞40’的下端面41’向内凹陷，进而密封失效，内漏增大。

如图9、图10、图12以及图13所示，所示，本实施例的电磁阀包括第一阀体10、第二阀体20、芯铁30、密封件40、第一弹性件51以及止挡件60。其中，第一阀体10具有第一阀腔。第二阀体20位于第一阀体10的一侧，第二阀体20具有朝向第一阀体10的阀口21。芯铁30可移动地设置在第一阀腔内，芯铁30具有朝向第二阀体20的第一端，芯铁30的第一端具有容纳腔，容纳腔的开口朝向第二阀体20，容纳腔包括相互连通的第一容纳腔和第二容纳腔，第一容纳腔的内径大于第二容纳腔的内径并在第一容纳腔和第二容纳腔之间形成有台阶面31。密封件40设置在第一容纳腔内，密封件40具有朝向第二阀体20的第一端面41以及朝向台阶面31的第二端面42，第二端面42与台阶面31之间具有预定间隙，密封件40具有封堵阀口21的关闭位置以及避让阀口21的打开位置。第一弹性件51设置在第二容纳腔内，第一弹性件51的两端分别与芯铁30和密封件40配合。止挡件60设置在芯铁30的底部。

应用本实施例的电磁阀，将密封件40的第二端面42与芯铁30的台阶面31之间设置有预定间隙，这样可以增大芯铁30在开始运动时的初始合力。当芯铁30底部的止挡件60运动至与密封件40接触时，芯铁30初始合力的增大可以使此时芯铁30的速度增加，进而实现电磁阀动作性能的大幅度提升。

如图9、图10、图12以及图13所示，在本实施例的电磁阀中，芯铁30还具有远离第二阀体20的第二端，电磁阀还包括第二弹性件52，第二弹性件52设置在第一阀腔内并与芯铁30的第二端相配合。第二弹性件52与芯铁30的第二端配合以对芯铁30施加朝向阀口21的弹性力。第二弹性件52远离芯铁30的一端固定设置在第一阀腔内。电磁阀还包括阀座70，阀座70连接第一阀体10和第二阀体20，阀座70与第二阀体20之间形成第二阀腔，第二阀体20具有通道22，阀口21连通第二阀腔和通道22。

如图9、图10、图12以及图13所示，在本实施例的电磁阀中，止挡件60为止挡垫圈，止挡垫圈的内径小于密封件40的外径。芯铁30底部具有限位凹槽32，止挡件60设置在限位凹槽32内。上述结构对止挡件60起到定位的作用，更加便于安装。第一阀体10靠近第二阀体20的一端具有限位凸缘11，芯铁30的第一端具有与限位凸缘11相配合的限位台阶33。上述结构可以对芯铁30的运动进行限位，防止芯铁30在运动过程中脱出。在本实施例中，密封件40的第二端面42上具有定位凸部43，第一弹性件51套设在定位凸部43上。上述定位凸部43能够使第一弹性件51和密封件40之间的配合更加可靠。

本实施例的电磁阀通过增大芯铁30在第一运动阶段的初始合力，从而达到提升芯铁30运动至S1处时的速度，进而实现动作性能的大幅度提升，具体地：

如图9和图10所示，当电磁阀的线圈断电时，阀体处于OFF状态，使整个芯铁30处于悬空状态，即密封件40的第二端面42与芯铁30的台阶面31是不贴合的，留有d2的间隙，密封件40的第一端面41与止挡件60是不贴合的，留有d3的间隙，密封件40的第一端面41与阀口21相贴合(即阀口21关闭)。此时，芯铁30处于静止状态，芯铁30不会受到来自阀口21的支撑力，而是通过第一弹性件51和第二弹性件52的作用力以及自身的重力来获得最终的平衡。

此时，如图11所示，芯铁30的受力情况如下：

F_缓＝F_回+G……(5)

其中，

F_缓——第一弹性件51对芯铁30的作用力；

F_回——第二弹性件52对芯铁30的作用力；

G——密封件40的重力。

当电磁阀的线圈通电后，阀体处于ON状态，此时，芯铁30的运动过程和受力情况分为两阶段，具体如下：

如图9和图10所示，第一阶段的运动过程：芯铁30首先具有一段空行程阶段(图10中的S0的位置至S1的位置)，在芯铁30从S0运动至S1的过程中，密封件40受到第一弹性件51的作用仍与阀口21相贴合，芯铁30相对于密封件40向上移动。此时，阀口21仍处于关闭状态。

如图14所示，第一阶段的受力情况：线圈通电产生的电磁力F_电需要克服阻力F_阻20’才能带动芯铁30运动，其中，F_阻20’是在S0处瞬间向上的第一弹性件51的作用力F_缓(S0)、向下的第二弹性件52的作用力F_回(S0)以及芯铁30的重力G的合力，因此，芯铁30在S0处的运动瞬间受到的阻力为：

F_阻20’＝F_回(S0)+G－F_缓(S0)……(6)

其中，

F_阻20’——芯铁30在S0处运动瞬间受到的阻力；

F_回(S0)——第二弹性件52在S0处瞬间对芯铁30的作用力；

F_缓(S0)——第一弹性件51在S0处瞬间对芯铁30的作用力。

结合公式(5)和(6)可知，F_阻20’的数值为零。同时，第一弹性件51和第二弹性件52在运动过程中的压缩变化量是相等的，因此，如图16所示，芯铁30在S0至S1的运动过程中受到的阻力F_阻20是一条斜率为k₁-k₂的斜线，F_阻20随着芯铁30运动行程的增大而增大，其中k₁为第二弹性件52的弹性系数，k₂为第一弹性件51的弹性系数。

如图12和图13所示，第二阶段的运动过程：当密封件40的第一端面41与芯铁30下部的止挡件60接触后，芯铁30与密封件40相对静止。此时密封件40的行程为d3。芯铁30继续向上运动，并通过止挡件60带动密封件40向上运动，使其离开阀口21，此时，阀口21打开。当芯铁30由S1处运动至S2处时，芯铁30与封头贴合，芯铁30停止运动，此时，阀口21处于全开状态。

如图15所示，第二阶段的受力情况：芯铁30运动至S1处的瞬间，密封件40的第一端面41与止挡件60接触，芯铁30与密封件40相对静止，二者可以看做一个整体结构一同向上运动，因此，当阀口21打开的瞬间，第一弹性件51的作用力F_缓消失，芯铁30除了需要克服在S1处瞬间的第二弹性件52的作用力F_回(S1)、芯铁30的重力G，还需要克服阀口21打开瞬间出现的压差力Fp＝ΔP×S，其中ΔP为工作压差，S为阀口21端面的面积。一旦阀口21打开，压差力Fp就会消失。因此，芯铁30在S1的瞬间受到的阻力先是：

F_阻21’＝F_回(S1)+G+Fp……(7)

紧接着是：

F_阻21”＝F_回(S1)+G……(8)

其中，

F_回(S1)——第二弹性件52在S1处瞬间对芯铁30的作用力；

Fp——阀口21打开瞬间出现的压差力。

如图16所示，再接着芯铁30从S1运动至S2的过程中受到的阻力F_阻21是一条斜率为k₁的斜线，随着芯铁30运动行程的增大而增大，其中k₁为第二弹性件52的弹性系数。

如图16所示，由上述芯铁30的运动过程和受力情况分析可以看出，芯铁30在初始运动瞬间S0的位置，其线圈通电产生的电磁力F_电需要克服阻力F_阻20’，而F_阻20’的数值为零，即芯铁30初始运动瞬间的合力为F_合20’＝F_电－F_阻20’＝F_电，电磁力就是其运动的合力，相比于现有技术，合力F_合20’明显增大。根据Ft＝mv的动量守恒定理，在质量m相同的前提下(时间t较短，可视为相同)，F越大，v就越大。因此，F_合20’使芯铁30运动至S1瞬间的速度增大，从而使动量增大，进而使阀体的动作性能更好。

此外，由于密封件40的缓冲行程加大了(缓冲行程d4＝d3+d2)，在芯铁30脱开瞬间，可以大大减小阀口21对密封件40的撞击力。经过内部实践试验数据显示，采用本实施例的电磁阀，以每秒钟4次的频率连续进行300万次寿命试验后，密封件40的第一端面41无明显凹陷，试验后的内漏可以保持与试验前相同的水平，最低动作电压也可以保持与试验前相同的水平。

需要说明的是，密封件40的第一端面41与止挡件60之间的间隙d3和密封件40的第二端面42与台阶面31之间的间隙d2可以根据具体需要进行设计。间隙d3越大，芯铁30的空行程越大，则芯铁30运动至S1时的速度就越大，阀体的动作性能就越好。间隙d2越大，密封件40的缓冲行程就越大，则芯铁30脱开瞬间，阀口21对密封件40的撞击力就越小。上述间隙d3和间隙d2可以通过第一弹性件51(可以为缓冲弹簧)的参数、第二弹性件52(可以为回复弹簧)的参数以及芯铁30的第二容纳腔的深度等参数进行调节设置。

本申请还提供了一种换热***，根据本申请的换热***的实施例包括电磁阀，电磁阀为上述的电磁阀。

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

Claims (10)

1.一种电磁阀，其特征在于，包括：

第一阀体(10)，具有第一阀腔；

第二阀体(20)，位于所述第一阀体(10)的一侧，所述第二阀体(20)具有朝向所述第一阀体(10)的阀口(21)；

芯铁(30)，可移动地设置在所述第一阀腔内，所述芯铁(30)具有朝向所述第二阀体(20)的第一端，所述芯铁(30)的第一端具有容纳腔，所述容纳腔的开口朝向所述第二阀体(20)，所述容纳腔包括相互连通的第一容纳腔和第二容纳腔，所述第一容纳腔的内径大于所述第二容纳腔的内径并在所述第一容纳腔和所述第二容纳腔之间形成有台阶面(31)；

密封件(40)，设置在所述第一容纳腔内，所述密封件(40)具有朝向所述第二阀体(20)的第一端面(41)以及朝向所述台阶面(31)的第二端面(42)，所述第二端面(42)与所述台阶面(31)之间具有预定间隙，所述密封件(40)具有封堵所述阀口(21)的关闭位置以及避让所述阀口(21)的打开位置；

第一弹性件(51)，设置在所述第二容纳腔内，所述第一弹性件(51)的两端分别与所述芯铁(30)和所述密封件(40)配合；

止挡件(60)，设置在所述芯铁(30)的底部。

2.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，所述芯铁(30)还具有远离所述第二阀体(20)的第二端，所述电磁阀还包括第二弹性件(52)，所述第二弹性件(52)设置在所述第一阀腔内并与所述芯铁(30)的第二端相配合。

3.根据权利要求2所述的电磁阀，其特征在于，所述第二弹性件(52)与所述芯铁(30)的第二端配合以对所述芯铁(30)施加朝向所述阀口(21)的弹性力。

4.根据权利要求3所述的电磁阀，其特征在于，所述第二弹性件(52)远离所述芯铁(30)的一端固定设置在所述第一阀腔内。

5.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，所述止挡件(60)为止挡垫圈，所述止挡垫圈的内径小于所述密封件(40)的外径。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电磁阀，其特征在于，所述芯铁(30)底部具有限位凹槽(32)，所述止挡件(60)设置在所述限位凹槽(32)内。

7.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，所述电磁阀还包括阀座(70)，所述阀座(70)连接所述第一阀体(10)和所述第二阀体(20)，所述阀座(70)与所述第二阀体(20)之间形成第二阀腔，所述第二阀体(20)具有通道(22)，所述阀口(21)连通所述第二阀腔和所述通道(22)。

8.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，所述第一阀体(10)靠近所述第二阀体(20)的一端具有限位凸缘(11)，所述芯铁(30)的第一端具有与所述限位凸缘(11)相配合的限位台阶(33)。

9.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，所述密封件(40)的所述第二端面(42)上具有定位凸部(43)，所述第一弹性件(51)套设在所述定位凸部(43)上。

10.一种换热***，包括电磁阀，其特征在于，所述电磁阀为权利要求1至9中任一项所述的电磁阀。