专利名称：一种两位三通电磁阀的制作方法
技术领域：
本发明属于化工、燃料电池发电系统，具体涉及一种两位三通电磁阀。
背景技术：
再生燃料电池发电系统需要两位三通电磁阀，通过两个出口的切换分别为发电和电解分系统供应冷却水；在二次冷却系统回路中，也需要利用两位三通电磁阀来切换冷却介质(乙二醇)的流动方向，来满足发电和电解工况的不同需求。普通的两位三通电磁阀，通过给线圈通电和断电来切换介质的流动方向。如图1 所示，断电状态关闭的阀门出口，其密封力由阀体内部安装的复位弹簧提供；通电状态关闭的阀门出口，其密封力由载流线圈产生的电磁场对衔铁-阀芯组合体形成的吸力来提供。 但是对于航天产品，能量损耗是必须解决的问题。燃料电池发电系统的发电和电解工况时间基本对等，常规的电磁铁需要在其中某一种工况的整个过程中保持通电状态，其工作制为长时工作制。长期通电势必带来可观的能量损耗，会大大降低燃料电池发电系统的电能净输出能力。另外，长期通电发热量大，如果散热能力不够，线圈温升会导致电磁铁吸力下降，从而降低阀门的可靠性。解决散热问题只能通过增大电磁铁体积来实现，而随之而来的问题就是重量的增加，这也是系统所不能容许的。另外，从图1可以看出阀芯与衔铁通过阀杆连接而共同运动，阀杆与阀芯一体加工，或者采用螺纹连接、焊接等等，但是当阀门整体轴向尺寸比较大的时候，容易出现对中不好的情况，严重的会影响密封性能。尤其对于两位三通阀，上下两个阀口处都要求很好的密封性，因此衔铁-阀杆-阀芯组合体的同轴度要求非常严格，即便阀杆与阀芯一体加工， 在加工过程中或与衔铁螺接时也存在对中不好的隐患，最终还会影响密封性能，使阀门的可靠性大大降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够降低系统能耗、密封性能好、并且可靠性较高的两位三通电磁阀。本发明的技术方案如下一种两位三通电磁阀，它包括上阀体和下阀体，在上阀体上设有导向套，导向套上设有导向孔，导向套上方通过左右螺母固定设有线圈骨架，所述的线圈骨架外设有壳体，线圈骨架和壳体之间固定设有骨架上端盖和上导磁体，所述线圈骨架内设有衔铁，线圈骨架和衔铁的中心同轴地设有通孔，在所述上阀体和下阀体所形成的腔中设有阀芯，该阀芯顶端浮动连接有阀杆，该阀杆穿过所述导向套上的导向孔，同时穿过线圈骨架和衔铁中心通孔；所述的线圈骨架外侧中间位置设有圆环形的永磁材料制成的磁钢，在该磁钢的上下方的线圈骨架外分别绕有线圈。在上述两位三通电磁阀中所述阀芯的顶端为球头，所述阀杆的底部加工有圆孔， 该阀芯的球头伸入到圆孔之中；所述的球头上横向的设有销孔，销钉穿过阀杆的下端和销孔，且销钉与销孔内壁设有一定的间隙，使阀芯顶端的球头与阀杆下端形成浮动连接。在上述两位三通电磁阀中所述的阀杆顶端设有锁紧螺杆，该锁紧螺杆位于衔铁的通孔内，该锁紧螺杆通过螺纹与衔铁连接。在上述两位三通电磁阀中所述的壳体上固定设有插座电源，壳体上设有孔，所述线圈的引线通过孔穿出壳体，连接在插座电源上。在上述两位三通电磁阀中所述衔铁的上方固定设有挡铁，该挡铁通过螺钉连接在上导磁体上。本发明的显著效果在于通过在线圈骨架外设置圆环形的永磁材料制成的磁钢， 通过磁钢、衔铁、外壳、上导磁体形成四个闭合的磁回路，使得阀芯在上、下阀座处密封时， 其密封力由永磁力提供，而不需要长期通电；另外将原有的阀芯改为阀芯和阀杆的结构，并将阀芯和阀杆浮动连接，使得阀芯在上、下阀座处密封时，阀芯可以自动对中，保证密封非金属材料与阀座完全对正压紧，密封性能不受阀杆加工、装配质量的影响。
图1为现有两位三通电磁阀示意图；图2为阀芯和阀杆连接结构示意图；图3本发明的两位三通电磁阀结构示意图；图4为磁钢示意图；图5为关位磁路示意图；图6为通电打开磁路示意图；图7为开位磁路示意图；图8通电关闭磁路示意图；图中1.上挡铁；2.上导磁体；3.骨架上端盖；4.线圈；5.衔铁；6.磁钢；7.壳体；8.线圈骨架；9.上阀体；10.下阀体；11.锁紧螺杆；12.电源；13.左右螺母； 14.导向套；15.阀杆；16.销钉；17.阀芯。
具体实施例方式下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。如图2所示，阀芯17的顶端为球头，阀杆15的底部加工有圆孔，阀芯17的球头伸入到圆孔之中，销钉16穿过阀杆15的下端和球头，并且销钉16与球头上销孔的内壁带有一定的间隙，使得阀芯17顶端的球头与阀杆15下端形成浮动连接。如图3所示，所述的上阀体9包括两个内腔，A腔和B腔。下阀体10内为C腔。阀芯17的主体位于上阀体9的A腔内，阀芯17上端的球头伸入到B腔内，下阀体10位于上阀体9之下，并且阀芯17的底部卡在下阀体10内部的凸台上，这样上阀体9的A腔和下阀体10的C腔就被阀芯17隔开。如果阀芯17向上抬起，则上阀体9的A腔和下阀体10的C 腔就相通，如果阀芯17向下移动，则上阀体9的A腔和B腔就相通。阀杆15与阀芯17的球头在B腔内浮动连接。在上阀体9上密封安装了导向套14，导向套14加工有导向孔，阀杆15穿过导向孔，并且在上阀体9的上端外侧套装了左右螺母13，通过左右螺母13在导向套14上方固定
4安装有线圈骨架8，该线圈骨架8同样套装在阀杆15上。在骨架8内部安装有同样套装在阀杆15上的衔铁5，并且在阀杆15的顶端安装锁紧螺杆11，衔铁5中心孔的内壁加工有内螺纹，锁紧螺杆U外壁加工有外螺纹，当阀杆15移动到合适的位置时，利用锁紧螺杆11和衔铁15中心孔内壁之间的螺纹连接，使得阀杆15位置锁紧。在线圈骨架8的外侧中间位置套装有圆环形的磁钢6，如图4所示，所述的磁钢6 的圆环内壁为N极，外壁为S极。该磁钢6为永磁元件。在磁钢6的上下两段分别绕有线圈4，该线圈4为同一根漆包线在两个窗口内沿同一方向串联绕制，在线圈骨架8的上方套装有骨架上端盖3和上导磁体2，在整个骨架8、线圈4、上导磁体2和磁钢6外固定套装壳体7，壳体7固定安装一个电源插座12，再在壳体7 上开孔将线圈4的线引出，连接在插座电源12上。为了形成闭合磁路来提供磁力，在衔铁 5的上方固定安装上挡铁1，通过螺钉将上挡铁1固定安装在上导磁体2上。工作时，A腔作为介质入口，B腔和C腔作为介质出口。如图3、图5所示，当衔铁5、阀芯17处于下端位置时，A-B流道打开，A-C流道关闭，电磁铁当中的磁钢6在导磁材料中产生磁通，在衔铁5与上挡铁1、线圈骨架8大端头形成的两个气隙处产生吸力，由于下气隙比上气隙更小，所以吸力的合力向下，以此提供阀芯 17在下阀座上的密封力。如图3、图6所示，当给线圈4通以适当大小及方向的电流时，载流线圈4与磁钢6 共同在导磁材料中产生磁通，在衔铁5与上挡铁1、线圈骨架8大端头形成的两个气隙处产生吸力，由于上气隙比下气隙磁通更大，所以吸力的合力向上，使衔铁5、阀芯17向上运动， 直至A-B流道关闭，A-C流道完全打开，给线圈断电。如图3、图7所示，当衔铁5、阀芯17处于上端位置时，A-C流道打开，A-B流道关闭，电磁铁当中的磁钢6在导磁材料中产生磁通，在衔铁5与上挡铁1、线圈骨架8大端头形成的两个气隙处产生吸力，由于上气隙比下气隙更小，所以吸力的合力向上，以此提供阀芯 17在上阀座上的密封力。如图3、图8所示，当给线圈4通以适当大小及相反方向的电流时，载流线圈4与磁钢6共同在导磁材料中产生磁通，在衔铁5与上挡铁1、线圈骨架8大端头形成的两个气隙处产生吸力，由于下气隙比上气隙磁通更大，所以吸力的合力向下，使衔铁5、阀芯17向下运动，直至A-C流道关闭，A-B流道完全打开，给线圈断电。如图2、图3所示，阀芯17与阀杆15通过销钉16连接，阀芯17上的销钉孔与销钉 16之间有较大的间隙，使得阀芯17能够在一个较小的角度范围内摆动。当衔铁5、阀杆15、 阀芯17处于下端位置时，A-B流道打开，A-C流道关闭，阀芯17在下阀座上密封；当衔铁5、 阀杆15、阀芯17处于上端位置时，A-C流道打开，A-B流道关闭，阀芯17在上阀座上密封。如果衔铁5、阀杆15组合体与上阀体9、下阀体10的轴线由于某些原因而产生了一个微小的角度，那么当阀芯17坐在上、下阀座上时，会摆动至使密封面与上阀体9、下阀体10轴线垂直的位置，修正已形成的微小角度。再辅助以上阀体9、下阀体10的导向段，可以使阀芯17的轴线与上阀体9、下阀体10的轴线重合，保证密封非金属材料与阀座完全对正压紧，从而保证了密封性能。
权利要求
1.一种两位三通电磁阀，它包括上阀体(9)和下阀体(10)，在上阀体(9)上设有导向套(14)，导向套(14)上设有导向孔，导向套(14)上方通过左右螺母(13)固定设有线圈骨架(8)，所述的线圈骨架(8)外设有壳体(7)，线圈骨架(8)和壳体(7)之间固定设有骨架上端盖C3)和上导磁体O)，所述线圈骨架(8)内设有衔铁(5)，线圈骨架(8)和衔铁(5) 的中心同轴地设有通孔，其特征在于在所述上阀体(9)和下阀体(10)所形成的腔中设有阀芯(17)，该阀芯(17)顶端浮动连接有阀杆(15)，该阀杆(15)穿过所述导向套(14)上的导向孔，同时穿过线圈骨架⑶和衔铁(5)中心通孔；所述的线圈骨架⑶外侧中间位置设有圆环形的永磁材料制成的磁钢(6)，在该磁钢(6)的上下方的线圈骨架⑶外分别绕有线圈⑷。
2.如权利要求1所述的两位三通电磁阀，其特征在于所述阀芯(17)的顶端为球头， 所述阀杆(1 的底部加工有圆孔，该阀芯(17)的球头伸入到圆孔之中；所述的球头上横向的设有销孔，销钉(16)穿过阀杆(15)的下端和销孔，且销钉(16)与销孔内壁设有一定的间隙，使阀芯(17)顶端的球头与阀杆(15)下端形成浮动连接。
3.如权利要求1或2所述的两位三通电磁阀，其特征在于所述的阀杆(15)顶端设有锁紧螺杆(11)，该锁紧螺杆(11)位于衔铁( 的通孔内，该锁紧螺杆(11)通过螺纹与衔铁 (5)连接。
4.如权利要求1或2所述的两位三通电磁阀，其特征在于所述的壳体(7)上固定设有插座电源(12)，壳体(7)上设有孔，所述线圈的引线通过孔穿出壳体(7)，连接在插座电源(12)上。
5.如权利要求1或2所述的两位三通电磁阀，其特征在于所述衔铁(5)的上方固定设有挡铁(1)，该挡铁(1)通过螺钉连接在上导磁体( 上。
全文摘要
本发明属于化工、燃料电池发电系统，具体公开了一种两位三通电磁阀。它包括上阀体、下阀体、导向套和线圈骨架；线圈骨架外设有壳体，两者之间设有骨架上端盖和上导磁体，线圈骨架内设有衔铁，在所述上阀体和下阀体的腔中设有阀芯和浮动连接的阀杆，所述的线圈骨架外侧中间位置设有磁钢，磁钢的上下方分别绕有线圈。通过在线圈骨架外设置圆环形的永磁材料制成的磁钢，通过磁钢、衔铁、外壳、上导磁体形成四个闭合的磁回路，可以实现介质流动方向的切换，使系统能耗有效降低，提高了可靠性；另外，将原有的阀芯改为浮动连接的阀芯和阀杆结构，阀芯利用有限的摆动角度，靠阀体上的导向段自动对中密封，从而保证密封性能，阀门可靠性得到提高。
文档编号F16K31/06GK102338231SQ20111024905
公开日2012年2月1日 申请日期2011年8月26日 优先权日2011年8月26日
发明者任志彬, 周连刚, 黄应坤 申请人:北京航天动力研究所