阀芯组件及使用该阀芯组件的电磁阀的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及阀芯组件及使用该阀芯组件的电磁阀，阀芯组件包括阀座及沿前后方向导向移动装配于阀座上的阀芯，阀座上设置有第一、第二、第三过气通道，阀芯具有朝前移动以封堵第三过气通道、连通第一、第二过气通道的第一工作位和朝后移动以封堵第一过气通道、连通第二、第三过气通道的第二工作位，阀芯与阀座之间设置有迫使阀芯朝第二工作位方向移动的弹簧，阀芯上开设有与所述第三过气通道连通并用于在阀芯处于第二工作位时实现第二、第三过气通道连通的第一环槽，所述第一环槽具有朝向相对的第一环槽前侧承压槽壁和第一环槽后侧承压槽壁。本实用新型提供了一种能够降低电磁铁所需作用力的阀芯组件及使用该阀芯组件的电磁阀。
【专利说明】阀芯组件及使用该阀芯组件的电磁阀
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电磁阀领域，尤其涉及一种阀芯组件及使用该阀芯组件的电磁阀。
【背景技术】
[0002]滑阀式电磁阀因操控方便而被人们广泛的使用，现有的滑阀式电磁阀包括电磁铁和阀芯组件，阀芯组件包括阀座，阀座具有导向方向沿前后方向延伸的阀腔，阀腔中导向移动装配有阀芯，电磁铁的动作输出端上连接有与所述阀芯后端传动连接的推杆，阀座上顺序设置有第一过气通道、第二过气通道和第三过气通道，第一过气通道的延伸方向与阀腔的轴向延伸方向相同，第一过气通道与阀芯后侧的空间连通，阀芯在阀腔中往复运动的过程中具有朝后移动以封堵第三过气通道、连通第一、第二过气通道的第一工作位，阀芯还具有朝前移动以封堵第一过气通道、连通第二、第三过气通道的第二工作位。阀芯与阀座之间设置有迫使阀芯朝向第一工作位方向运动的弹簧。使用时高压气体由第三过气通道进入电磁阀中，由第三过气通道进入的气体对阀芯施加一个迫使阀芯朝向第一工作位方向运动的气压力，不通电时，阀芯受弹簧和气压力的共同作用而处于第一工作位，第二过气通道与第三过气通道连通，第一过气通道被阀芯封堵，通过第三过气通道向与第二过气通道连通的容器内充气；通电时，电磁铁向推杆施加朝前方向的作用力，推杆推动阀芯克服弹簧作用力和气压力而使阀芯向前移动至第二工作位，第三过气通道被阀芯封堵，第一、第二过气通道连通，从而达到使与第二过气通道连通的容器泄压的目的。现有的这种电磁阀存在的问题在于:在需要阀芯处于第二工作位即第一、第二过气通道连通时，电磁铁必须向推杆施加能够克服弹簧作用力和气压力的作用力，才能使阀芯朝前移动，而往往由于气压力较大，这就需要电磁铁能对推杆提供较大的作用力，对电磁铁的要求较高，这就必须通过增加电磁铁的重量和体积来实现，电磁铁重量和体积的增加不仅增加了整个电磁阀的制作成本，增加了电磁阀的耗能即使用成本，同时还会增加整个电磁阀的结构尺寸，不利于电磁阀的小型化制作。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种能够降低电磁铁所需作用力的阀芯组件；本实用新型的目的还在于提供一种使用该阀芯组件的电磁阀。
[0004]为了解决上述问题，本实用新型中的阀芯组件的技术方案为:
[0005]阀芯组件，包括阀座，阀座的阀腔中沿前后方向导向移动装配有阀芯，阀座上设置有第一过气通道、第二过气通道和第三过气通道，阀芯具有朝前移动以封堵第三过气通道、连通第一、第二过气通道的第一工作位和朝后移动以封堵第一过气通道、连通第二、第三过气通道的第二工作位，阀芯与阀座之间设置有迫使阀芯朝第二工作位方向移动的弹簧，所述阀芯上开设有与所述第三过气通道连通并用于在阀芯处于第二工作位时实现第二、第三过气通道连通的第一环槽，所述第一环槽具有朝向相对的第一环槽前侧承压槽壁和第一环槽后侧承压槽壁。
[0006]在所述阀芯的轴向上所述第一环槽前侧承压槽壁和所述第一环槽后侧承压槽壁的承压面积相同。
[0007]所述阀芯上还开设有与所述第一过气通道连通并用于在阀芯处于第一工作位时实现第一、第二过气通道连通的第二环槽，所述第二环槽具有朝向相对的第二环槽前侧承压槽壁和第二环槽后侧承压槽壁。
[0008]在所述阀芯的轴向上所述第二环槽前侧承压槽壁和所述第二环槽后侧承压槽壁的承压面积相同。
[0009]所述第一环槽、第二环槽被一个设置于所述阀芯上的环形凸起隔开，所述第一环槽后侧承压槽壁、第二环槽前侧承压槽壁分别构成所述环形凸起的前端壁面和后端壁面，阀座上设有与所述第二过气通道连通并供所述环形凸起沿径向装入的第三环槽，所述第一环槽后侧承压槽壁呈由后至前外径逐渐变小的锥形，所述第二环槽前侧承压槽壁呈由后至前外径逐渐变大的锥形，所述第三环槽的前端槽口沿用于与所述第一环槽后侧承压槽壁密封配合以实现阀芯在第一工作位时封堵所述第三过气通道；所述第三环槽的后端槽口沿用于与所述第二环槽前侧承压槽壁密封配合以实现阀芯在第二工作位时封堵所述第一过气通道。
[0010]所述阀座包括阀本体及装配于所述阀本体上的套设于所述第一环槽外围的阀套，所述第三环槽由所述阀本体和阀套围成，阀腔包括设置于所述阀本体上的位于所述第三环槽后侧的第一阀腔段和由所述阀套的内孔构成的第二阀腔段，所述第一阀腔段、第二阀腔段的腔径相同。
[0011]本实用新型中电磁阀的技术方案为:
[0012]电磁阀，包括阀芯组件和电磁铁，阀芯组件包括阀座，阀座的阀腔中沿前后方向导向移动装配有阀芯，阀座上设置有第一过气通道、第二过气通道和第三过气通道，阀芯具有朝前移动以封堵第三过气通道、连通第一、第二过气通道的第一工作位和朝后移动以封堵第一过气通道、连通第二、第三过气通道的第二工作位，阀芯与阀座之间设置有迫使阀芯朝第二工作位方向移动的弹簧，电磁铁的动力输出端通过推杆与阀芯传动连接，所述阀芯上开设有与所述第三过气通道连通并用于在阀芯处于第二工作位时实现第二、第三过气通道连通的第一环槽，所述第一环槽具有朝向相对的第一环槽前侧承压槽壁和第一环槽后侧承压槽壁。
[0013]所述阀芯上还开设有与所述第一过气通道连通并用于在阀芯处于第一工作位时实现第一、第二过气通道连通的第二环槽，所述第二环槽具有朝向相对的第二环槽前侧承压槽壁和第二环槽后侧承压槽壁。
[0014]所述第一环槽、第二环槽被一个设置于所述阀芯上的环形凸起隔开，所述第一环槽后侧承压槽壁、第二环槽前侧承压槽壁分别构成所述环形凸起的前端壁面和后端壁面，阀座上设有与所述第二过气通道连通并供所述环形凸起沿径向装入的第三环槽，所述第一环槽后侧承压槽壁呈由后至前外径逐渐变小的锥形，所述第二环槽前侧承压槽壁呈由后至前外径逐渐变大的锥形，所述第三环槽的前端槽口沿用于与所述第一环槽后侧承压槽壁密封配合以实现阀芯在第一工作位时封堵所述第三过气通道；所述第三环槽的后端槽口沿用于与所述第二环槽前侧承压槽壁密封配合以实现阀芯在第二工作位时封堵所述第一过气通道。
[0015]所述阀座包括阀本体及装配于所述阀本体上的套设于所述第一环槽外围的阀套，所述第三环槽由所述阀本体和阀套围成，阀腔包括设置于所述阀本体上的位于所述第三环槽后侧的第一阀腔段和由所述阀套的内孔构成的第二阀腔段，所述第一阀腔段、第二阀腔段的腔径相同。
[0016]本实用新型的有益效果为:在未通电时，受弹簧作用力，阀芯处于第二工作位，第一过气通道被封堵，第二、第三过气通道通过第一环槽连通，此时高压气体可经第三过气通道、第一环槽和第二过气通道流向相应与第二过气通道连通的容器，而由于高压气体在经第一环槽流向第二过气通道时，高压气体对第一环槽的第一环槽前侧承压槽壁施加朝前的轴向推力和对第一环槽后侧承压槽壁施加朝后的轴向推力，这两个轴向推力的方向相反，可以抵消，因此高压气体对阀芯的轴向作用力很小或者没有，阀芯完全依靠弹簧保持于第二工作位，在需要泄压时，电磁铁通过推杆推动阀芯朝前移动，当阀芯处于第一工作位时第三过气通道被封堵，第一、第二过气通道连通实现泄压，在阀芯朝前移动的过程中，电磁铁只需克服弹簧的作用力即可，电磁铁的所需作用力较小，因此可以选用小型号的电磁铁，不仅降低了产品的制作出成本和体积而且还有助于降低产品使用时的耗能。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型中电磁阀的一个实施例的结构示意图；
[0018]图2是图1中阀芯组件的结构示意图，同时也是本实用新型中阀芯组件的一个实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]电磁阀的实施例如图1?2所示:包括阀芯组件和电磁铁I,阀芯组件包括阀座3,阀座的阀腔中沿前后方向导向移动装配有阀芯4，电磁铁设置于阀座上，电磁铁的动力输出端通过推杆2与阀芯4传动连接。阀座包括阀本体8及装配于阀本体上的阀套10，阀座上顺序设置有第一过气通道17、第二过气通道16和第三过气通道15，阀芯4具有朝前移动以封堵第三过气通道15、连通第一、第二过气通道的第一工作位和朝后移动以封堵第一过气通17道、连通第二、第三过气通道的第二工作位，阀芯前端与阀座之间顶设有迫使阀芯4朝第二工作位方向移动的弹簧5。阀芯上前后间隔的开设有第一环槽13和第二环槽18，第一、第二环槽被一个设置于阀芯上的环形凸起14隔开，第一环槽13与第三过气通道15连通，第一环槽13用于在阀芯处于第二工作位时实现第二、第三过气通道连通；第二环槽18与第一过气通道17连通，第二环槽18用于在阀芯处于第一工作位时实现第一、第二过气通道连通。第一环槽具有朝向相对的第一环槽前侧承压槽壁12和第一环槽后侧承压槽壁11，其中第一环槽前侧承压槽壁12呈由后至前外径逐渐变大的锥形，第一环槽后侧承压槽壁11呈由后至前外径逐渐缩小的锥形，在阀芯的轴向上第一环槽前侧承压槽壁12与第一环槽后侧承压槽壁11的承压面积相同，轴向上的承压面积是指对应承压槽壁与高压气体的总接触面积在阀芯轴向上的投影面积；第二环槽18具有朝向相对的第二环槽前侧承压槽壁7和第二环槽后侧承压槽壁6，第二环槽前侧承压槽壁7呈由后至前外径逐渐变小的锥形，第二环槽后侧承压槽壁6呈由后至前外径逐渐变小的锥形，在阀芯的轴向上第二环槽前侧承压槽壁7与第二环槽后侧承压槽壁6的承压面积相同，第一环槽后侧承压槽壁11和第二环槽前侧承压槽壁7分别构成环形凸起14的前端壁面和后端壁面，阀座上设有与第二过气通道16连通并供环形凸起14沿径向装入的第三环槽9，第三环槽9阀本体8和阀套10围成，阀套套设于第一环槽14的外围，第三环槽9的前端槽口沿用于与第一环槽后侧承压槽壁11密封配合以实现阀芯在第一工作位时封堵第三过气通道；第三环槽9的后端槽口沿用于与第二环槽前侧承压槽壁7密封配合以实现阀芯在第二工作位时封堵第一过气通道。阀腔包括设置于阀本体上的位于第三环槽后侧的第一阀腔段和由阀套的内孔构成的第二阀腔段，第一阀腔段、第二阀腔段的腔径相同。
[0020]本实用新型的电磁阀可以实现多种工作模式:1、换向工作模式，气体由第二过气通道接入电磁阀，在断电情况下，阀芯处于第二工作位(图示位置)，第一过气通道被封堵，第二、第三过气通道连通，气体从第三过气通道吹出；当电磁阀通电时，推杆推动阀芯克服弹簧作用力朝前移动，阀芯处于第一工作位，第三过气通道被封堵，第一、第二过气通道连通，气体经第一过气通道吹出，整个过程中，电磁阀作为两位三通换向阀使用。2、常闭泄压:气体从第一过气通道接入电磁阀，在断电情况下，阀芯处于第二工作位(图示位置)，第一过气通道封闭，阀门处于常闭状态；当电磁阀通电时，推杆推动阀芯克服弹簧力朝前移动，阀芯处于第一工作位，第一、第二过气通道连通，气体从第二过气通道吹出，断电后，阀芯回到第一工作位，此时第二、第三过气通道连通，第二过气通道中的气压通过第三过气通道释放，整个动作过程中，电磁阀作为常闭泄压阀使用。3、常开泄压:气体从第三过气通道接入电磁阀，在断电情况下，阀芯处于第二工作位(图示位置)，第一过气通道封闭，气体从第二过气通道吹出；当电磁阀通电时，推杆推动阀芯克服弹簧力朝前移动，阀芯处于第一工作位，第一、第二过气通道连通，第二过气通道中的气体从第一过气通道吹出释放，整个动作过程中，电磁阀起到开关和泄压的作用。第一环槽前侧承压槽壁、第一环槽后侧承压槽壁的轴向承压面积相同，这使得在第三过气通道接入气体时，气体对第一环槽前侧承压槽壁、后侧承压槽壁产生大小相等方向相反的作用力，这对作用力互相抵消，同样的道理在第二过气通道、第一过气通道接气时，气体对阀芯的作用力均为0，这样上述各工作模式中，阀芯在由第二工作位向第一工作位运动时，电磁铁仅需克服弹簧的作用力即可，阀芯运动时只用考虑弹簧力和推杆的推力，保证了电磁阀工作的可靠性。另外根据线圈的工作原理，这样的平衡结构可以大幅节省电磁阀本身损耗的电能，降低功耗。
[0021 ] 在本电磁阀的其它实施例中:第一环槽前侧承压槽壁与第一环槽后侧承压槽壁的轴向承压面积可以不相同，此时气体对阀芯的作用力不能完全抵消，但是也可以部分抵消，同样能达到降低电磁铁所需功率的目的，同样道理第二环槽前侧承压槽壁与第二环槽后侧承压槽壁的轴向承压面积可以不同，第一阀腔段、第二阀腔段的腔径也可以不同；第一环槽、第二环槽的各承压槽壁还可以是直壁结构，此时可以通过在第一环槽后侧承压槽壁、第二环槽前侧承压槽壁上设置密封唇口来实现与第三环槽对应槽口的密封；当不需要电磁阀具有常闭泄压工作模式时，第二环槽也可以不设，此时可以在阀芯上设置用于在阀芯处于第一工作位时连通第一、第二过气通道的气体通道；第三环槽也可以不设，此时可以利用环形凸起的外周面或外周面上设置的密封圈密封第二过气通道，此时阀套可以不设，阀腔完全设置于阀本体上。
[0022]阀芯组件的实施例如图2所示:阀芯组件的具体结构与上述各电磁阀实施例中所述的阀芯组件相同，在此不再详述。
【权利要求】
1.阀芯组件，包括阀座，阀座的阀腔中沿前后方向导向移动装配有阀芯，阀座上设置有第一过气通道、第二过气通道和第三过气通道，阀芯具有朝前移动以封堵第三过气通道、连通第一、第二过气通道的第一工作位和朝后移动以封堵第一过气通道、连通第二、第三过气通道的第二工作位，阀芯与阀座之间设置有迫使阀芯朝第二工作位方向移动的弹簧，其特征在于:所述阀芯上开设有与所述第三过气通道连通并用于在阀芯处于第二工作位时实现第二、第三过气通道连通的第一环槽，所述第一环槽具有朝向相对的第一环槽前侧承压槽壁和第一环槽后侧承压槽壁。
2.根据权利要求1所述的阀芯组件，其特征在于:在所述阀芯的轴向上所述第一环槽前侧承压槽壁和所述第一环槽后侧承压槽壁的承压面积相同。
3.根据权利要求1所述的阀芯组件，其特征在于:所述阀芯上还开设有与所述第一过气通道连通并用于在阀芯处于第一工作位时实现第一、第二过气通道连通的第二环槽，所述第二环槽具有朝向相对的第二环槽前侧承压槽壁和第二环槽后侧承压槽壁。
4.根据权利要求3所述的阀芯组件，其特征在于:在所述阀芯的轴向上所述第二环槽前侧承压槽壁和所述第二环槽后侧承压槽壁的承压面积相同。
5.根据权利要求3或4所述的阀芯组件，其特征在于:所述第一环槽、第二环槽被一个设置于所述阀芯上的环形凸起隔开，所述第一环槽后侧承压槽壁、第二环槽前侧承压槽壁分别构成所述环形凸起的前端壁面和后端壁面，阀座上设有与所述第二过气通道连通并供所述环形凸起沿径向装入的第三环槽，所述第一环槽后侧承压槽壁呈由后至前外径逐渐变小的锥形，所述第二环槽前侧承压槽壁呈由后至前外径逐渐变大的锥形，所述第三环槽的前端槽口沿用于与所述第一环槽后侧承压槽壁密封配合以实现阀芯在第一工作位时封堵所述第三过气通道；所述第三环槽的后端槽口沿用于与所述第二环槽前侧承压槽壁密封配合以实现阀芯在第二工作位时封堵所述第一过气通道。
6.根据权利要求5所述的阀芯组件，其特征在于:所述阀座包括阀本体及装配于所述阀本体上的套设于所述第一环槽外围的阀套，所述第三环槽由所述阀本体和阀套围成，阀腔包括设置于所述阀本体上的位于所述第三环槽后侧的第一阀腔段和由所述阀套的内孔构成的第二阀腔段，所述第一阀腔段、第二阀腔段的腔径相同。
7.电磁阀，包括阀芯组件和电磁铁，阀芯组件包括阀座，阀座的阀腔中沿前后方向导向移动装配有阀芯，阀座上设置有第一过气通道、第二过气通道和第三过气通道，阀芯具有朝前移动以封堵第三过气通道、连通第一、第二过气通道的第一工作位和朝后移动以封堵第一过气通道、连通第二、第三过气通道的第二工作位，阀芯与阀座之间设置有迫使阀芯朝第二工作位方向移动的弹簧，电磁铁的动力输出端通过推杆与阀芯传动连接，其特征在于:所述阀芯上开设有与所述第三过气通道连通并用于在阀芯处于第二工作位时实现第二、第三过气通道连通的第一环槽，所述第一环槽具有朝向相对的第一环槽前侧承压槽壁和第一环槽后侧承压槽壁。
8.根据权利要求7所述的电磁阀，其特征在于:所述阀芯上还开设有与所述第一过气通道连通并用于在阀芯处于第一工作位时实现第一、第二过气通道连通的第二环槽，所述第二环槽具有朝向相对的第二环槽前侧承压槽壁和第二环槽后侧承压槽壁。
9.根据权利要求8所述的电磁阀，其特征在于:所述第一环槽、第二环槽被一个设置于所述阀芯上的环形凸起隔开，所述第一环槽后侧承压槽壁、第二环槽前侧承压槽壁分别构成所述环形凸起的前端壁面和后端壁面，阀座上设有与所述第二过气通道连通并供所述环形凸起沿径向装入的第三环槽，所述第一环槽后侧承压槽壁呈由后至前外径逐渐变小的锥形，所述第二环槽前侧承压槽壁呈由后至前外径逐渐变大的锥形，所述第三环槽的前端槽口沿用于与所述第一环槽后侧承压槽壁密封配合以实现阀芯在第一工作位时封堵所述第三过气通道；所述第三环槽的后端槽口沿用于与所述第二环槽前侧承压槽壁密封配合以实现阀芯在第二工作位时封堵所述第一过气通道。
10.根据权利要求9所述的电磁阀，其特征在于:述阀座包括阀本体及装配于所述阀本体上的套设于所述第一环槽外围的阀套，所述第三环槽由所述阀本体和阀套围成，阀腔包括设置于所述阀本体上的位于所述第三环槽后侧的第一阀腔段和由所述阀套的内孔构成的第二阀腔段，所述第 一阀腔段、第二阀腔段的腔径相同。
【文档编号】F16K11/065GK203823107SQ201420267485
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月23日 优先权日:2014年5月23日
【发明者】刘宝林, 陈留东, 李医中, 张启明, 莫延亮, 路超, 张琼伟, 胡兆华 申请人:河南航天液压气动技术有限公司