一种用于压力控制的电磁阀组的制作方法

本发明涉及气动控制技术领域，尤其涉及一种用于气体压力控制的电磁阀组。

背景技术：

目前气体压力控制可以通过电磁阀来实现，电磁阀从原理上具有有3种分类，一是直动式电磁阀，二是先导式电磁阀，三是分步直动式电磁阀。

直动式电磁阀在通电时，电磁力将关闭件提起；断电时，弹簧将关闭件压在阀座上。

先导式电磁阀在通电时，电磁力把先导孔打开，待关闭件外压力大于内压力时，推动关闭件打开；断电时，弹簧把先导孔关闭，待关闭件内压力大于外压力时，推动关闭件关闭。

分步直动式电磁阀是直动和先导式相结合的原理，当关闭件内外压差较小或为0时，通电后电磁力把先导小阀和主阀关闭件依次提起。当关闭件内外压差较大时，原理如先导式电磁阀。

对于轴向密封的结构，上述三种电磁阀都需要较大的弹簧力将关闭件压紧，而直动式电磁阀也需要较大电磁力将关闭件开启；另一方面，对于先导式电磁阀，还存在压力控制反应慢的缺陷。

技术实现要素：

本发明提供一种电磁阀组，能够解决目前需要用较大的弹簧力或电磁力将阀门开启或关闭，及磁阀反应速度慢的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种用于压力控制的电磁阀组，包括基体、排气阀体和充气阀体，排气阀体具有排气壳体、排气电磁组件、排气阀瓣和排气弹性体，排气壳体安装在基体上，且和基体之间具有排气腔室，基体设置有气体通道、排气口和外接气口，气体通道连通排气腔室，且排气腔室和气体通道之间的连接口为回气口；外接气口在气体通道上，排气口连通排气腔室；排气电磁组件位于排气壳体内，且排气电磁组件的底端连接排气阀瓣，并可控制排气阀瓣密封回气口；排气弹性体安装在气体通道内，且其一端与气体通道的内壁固定，另一端与排气阀瓣固定连接，排气弹性体可驱动排气阀瓣打开回气口；气体通道内具有气体平衡口，排气电磁组件的顶端一侧设置排气平衡口，排气平衡口通过管路与气体平衡口连通；

充气阀体设置在基体上并连通气体通道。

进一步地，充气阀体包括充气壳体、充气电磁组件、充气阀瓣和充气弹性体，充气壳体安装在基体上，且和基体之间具有充气腔室，充气腔室和气体通道连通，且充气腔室和气体通道之间的连接口为送气口；基体上还设置充气口，充气口连通充气腔室；充气阀瓣位于充气腔室内；充气电磁组件位于充气壳体内，且充气电磁组件的底端连接充气阀瓣，并可控制充气阀瓣远离送气口；充气弹性体套在充气壳体的底部的外壁上，且其一端连接充气壳体，另一端与充气阀瓣连接，充气弹性体可驱动充气阀瓣压紧送气口；充气阀体上设置有充气平衡口，充气平衡口位于充气电磁组件顶端一侧；充气平衡口通过管路与气体平衡口连通。

进一步地，排气电磁组件包括排气线圈、排气铁芯和排气阀瓣活塞，排气壳体和排气铁芯为磁性材质；排气线圈固定在排气壳体内，排气铁芯安装于排气线圈内；排气壳体内设置有排气吸引面，用于驱动排气铁芯；排气铁芯的底端设有卡槽，排气阀瓣活塞的顶部卡入卡槽内，排气阀瓣活塞的底部与排气阀瓣固定连接；排气铁芯和排气阀瓣活塞可带动排气阀瓣密封回气口。

进一步地，排气电磁组件还包括靠近排气平衡口设置的排气平衡活塞，排气平衡活塞的底部固定连接排气铁芯的顶部；排气平衡活塞和排气铁芯之间安装了阀调整垫，卡槽内也安装有阀调整垫。

进一步地，还包括活塞盖和平衡膜片，活塞盖固定于排气壳体上，且排气平衡口位于活塞盖上；平衡膜片为柔性材质，安装在排气壳体和活塞盖之间，用于密封排气平衡口。

进一步地，还包括回气口密封圈、排气膜片、排气膜片压环，回气口密封圈和排气膜片为柔性材质；回气口密封圈套设在回气口上，用于排气阀瓣压紧回气口后，使排气腔室和气体通道隔离；排气膜片压环连接在排气壳体的底端，排气膜片安装在排气壳体和排气膜片压环之间，排气膜片也安装在排气阀瓣和排气阀瓣活塞之间，用于防止气体进入排气壳体内。

一种实施方式中，充气电磁组件包括充气铁芯和充气线圈，充气壳体和充气铁芯为磁性材质；充气线圈固定在充气壳体内，充气铁芯位于充气线圈内，充气壳体内设置有充气吸引面，用于驱动充气铁芯；充气铁芯的底端连接充气阀瓣，并可带动充气阀瓣远离送气口。

进一步地，充气电磁组件包括靠近充气平衡口设置的充气平衡活塞，充气平衡活塞的底部连接充气铁芯的顶部。

进一步地，充气吸引面和充气铁芯之间、充气铁芯和充气阀瓣之间均安装有阀调整垫。

进一步地，充气阀体还包括均为柔性材质的送气口密封圈、充气铁芯密封圈、充气平衡密封圈和充气阀体密封圈；送气口密封圈套在送气口上，用于充气阀瓣压紧送气口后，使充气腔室和气体通道隔离；充气铁芯密封圈夹于充气铁芯的外壁和充气壳体的内壁之间；

进一步地，充气阀体密封圈夹于充气壳体和基体之间，充气平衡密封圈夹于充气平衡活塞的外壁和充气壳体的内壁之间，分别用于防止充气腔室和充气平衡口内的气体泄露。

本发明的有益效果是：

1)电磁阀组通过设置气体平衡口和排气平衡口，使得排气阀瓣的上、下两端所受到的部分压力相互抵消，对于现有的电磁阀，本发明的电磁阀组的排气阀瓣在关闭时所需要的电磁力更小；

2)电磁阀组通过设置气体平衡口和充气平衡口，使得充气阀瓣的上、下两端所受到的部分压力相互抵消，对于现有的电磁阀，本发明的电磁阀组的充气阀瓣在打开时所需要的电磁力更小；在关闭时所需要的弹簧力更小。

附图说明

图1为一种用于压力控制的电磁阀组的立体图；

图2为一种用于压力控制的电磁阀组的结构示意图；

图3为图2中a区域的局部放大图；

图4为本发明一种实施方式中，排气阀体的结构示意图；

图5为本发明一种实施方式中，充气阀体的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。下文的零件若非特指为磁性材质的，均为非磁性材质。

如图1-5所示，一种用于压力控制的电磁阀组包括基体1、排气阀体2和充气阀体3。如图2所示，排气阀体2包括排气壳体21、排气电磁组件22、排气阀瓣23和排气弹性体24。排气壳体21安装在基体1上，且和基体1之间具有排气腔室25。基体1设置有气体通道11、排气口12和外接气口13。气体通道11连通排气腔室25，且排气腔室25和气体通道11之间的连接口为回气口14。外接气口13在气体通道11上，并连通产品腔室，产品腔室为本发明下一级受控设备需要调压的腔室。产品腔室内的气体称为产品气体。如图1所示，排气口12与排气腔室25连通，用于排出产品气体。产品气体可以通过外接气口13进入到气体通道11内，然后从气体通道11进入排气腔室25，最后从基体1上的排气口12排出。

排气电磁组件22位于排气壳体21内；排气阀瓣23位于排气腔室25内；排气电磁组件22的底端连接着排气阀瓣23；排气电磁组件22可以控制排气阀瓣23密封回气口14。排气弹性体24安装在气体通道11内；具体地，排气弹性体24的一端固定在气体通道11的内壁上，另一端和排气阀瓣23固定连接；排气弹性体24的弹力使得排气阀瓣23远离回气口14；因此，常态时，排气腔室25和气体通道11之间的回气口14是处于畅通状态；当需要密封回气口14时，排气电磁组件22带动排气阀瓣23压紧回气口14。

气体通道11内设有气体平衡口15，在排气阀体2且在排气电磁组件22的顶端一侧设置排气平衡口26。如图1所示，排气平衡口26通过管路4与气体平衡口15连通。两者连通之后，排气平衡口26的压强与气体通道11的压强一样大，即排气电磁组件22上方(也即排气阀瓣23的上方)所受的压力与排气阀瓣23的下方所受的压力方向相反，可相互抵消。

进一步地，如图4所示，排气电磁组件22包括排气线圈221、排气铁芯222和排气阀瓣活塞223。排气线圈221固定在排气壳体21内；排气铁芯222安装在排气线圈221的中间。本实施方式中，排气线圈221环绕排气铁芯222；排气铁芯222和排气壳体21都为磁性材质，且排气壳体21设置有一排气吸引面211。当排气线圈221通电后，排气铁芯222和排气壳体21因磁化后会互相吸引，排气吸引面211驱动排气铁芯222向回气口14的方向移动。排气铁芯222的底端设有卡槽222a；排气阀瓣活塞223的顶部卡入该卡槽222a内，当加工精度不够高时，可以在卡槽222a内安装阀调整垫5，用于调节排气线圈221通电后排气铁芯222和排气吸引面211之间的间隙，如果该间隙过大，磁力不足以使得排气阀瓣23密封回气口14；如果排气铁芯222向下移动至贴紧排气吸引面211，这样会使得排气阀瓣23移动不到位，压不到回气口14；并且排气铁芯222紧贴排气壳体21也不利于快速消磁。排气阀瓣活塞223的底部与排气阀瓣23固定连接。在排气线圈221通电后，排气铁芯222和排气阀瓣活塞223能够带动排气阀瓣23压紧回气口14；在排气线圈221断电后，由于排气铁芯222和排气壳体21之间具有非磁性介质，本实施方案中为空气，所以能够快速消磁。

排气电磁组件22还包括在靠近排气平衡口26设置的排气平衡活塞27和活塞盖28；排气平衡活塞27的底部固定连接排气铁芯222的顶部，所述排气平衡活塞和排气铁芯之间安装了阀调整垫5。活塞盖28固定于排气壳体21上，且排气平衡口26位于活塞盖28上，该活塞盖28能够阻挡排气平衡活塞27向排气壳体21外移动；在排气壳体21和活塞盖28之间垫有平衡膜片271，该平衡膜片271由柔性材料制成。平衡膜片271能够防止排气平衡口26的气体泄漏，保证排气平衡口26的密封性。

为了进一步保证排气阀瓣23密封回气口14，也为了保证排气腔室25与排气壳体21内部隔离，排气阀体2还包括回气口密封圈141、排气膜片29、排气膜片压环291。回气口密封圈141、排气膜片29由柔性材料制成。如图2所示，回气口密封圈141固定在回气口14上，当排气阀瓣23压在回气口14上时，排气阀瓣23能够密封回气口密封圈141，从而使得排气腔室25和气体通道11隔离。如图3所示，排气膜片压环291连接在排气壳体21的底端，而排气膜片29安装在排气壳体21和排气膜片压环291之间，排气膜片29也夹于所述排气阀瓣23和所述排气阀瓣活塞223之间，用于防止产品气体进入排气壳体21的内部。

排气平衡活塞27、排气铁芯222、排气阀瓣活塞223和排气阀瓣23连接后的高度会小于回气口14与平衡膜片271之间的距离，即排气阀瓣23能够相对于回气口14移动一定距离，因此调节排气阀瓣23的行程，就能够调节排气流量。本实施方式中，如图4所示，在排气平衡活塞27和排气铁芯222之间安装阀调整垫5后，排气阀瓣23的行程会相对减少，回气口14的排气流量也会随之减少。其他实施方式中，可以根据实际需求情况相应地增加或减少阀调整垫5的数量，以此改变回气口14的排气流量。

一种用于压力控制的电磁阀组，充气阀体3设置在基体1上，充气阀体3连通了气体通道11。如图1、5所示，充气阀体3包括充气壳体31、充气电磁组件32、充气阀瓣33和充气弹性体34，充气壳体31安装在基体1上。充气壳体31和基体1之间具有充气腔室35，充气腔室35和气体通道11连通，充气腔室35和气体通道11之间的连接口为送气口16，如图1所示，基体1上设置了充气口17，充气口17连通充气腔室35，调压气体经过充气口17充入充气腔室35，调压气体是本发明电磁阀组用于压力控制的工作气体，该调压气体在本实施方式中为高压气体。调压气体进入充气腔室35后，再通过送气口16进入到气体通道11内。充气阀瓣33位于充气腔室35内，充气电磁组件32安装在充气壳体31的内部，充气电磁组件32的底端连接充气阀瓣33，并可以控制充气阀瓣33远离送气口16。充气弹性体34套在充气壳体31底部的外壁上，且一端连着充气壳体31，另一端和充气阀瓣33固定连接。常态时，调压气体经过充气口17充入腔室35内，充气弹性体34和调压气体的气压使充气阀瓣33压紧送气口16，此时充气腔室35中的调压气体不能通过送气口16进入气体通道11。充气阀体3还包括了充气平衡口36，充气平衡口36设置在充气电磁阀组件32的顶端一侧，充气平衡口36通过管路4和气体平衡口15连通，此时，充气平衡口36和气体平衡口15的压强相同，即充气电磁组件32的上方(也即充气阀瓣33的上方)所受的压力与充气阀瓣33在送气口16处所受的压力方向相反，可以相互抵消。

进一步地，如图5所示，充气电磁组件32包括充气线圈321和充气铁芯322，充气线圈321固定在充气壳体31内，充气铁芯322位于充气线圈321的中间，本实施方式中，充气线圈321环绕充气铁芯322。充气铁芯322的底端连接充气阀瓣33。充气铁芯322和充气壳体31均为磁性材质。充气壳体31的内部设置有充气吸引面311，当充气线圈321通电后，充气铁芯322和充气壳体31因磁化后会互相吸引，充气吸引面311驱动充气铁芯322远离送气口16的方向移动，此过程中充气铁芯322带动充气阀瓣33远离送气口16。充气电磁组件32还包括靠近充气平衡口36设置的充气平衡活塞37，充气平衡口36位于充气平衡活塞37的上方，充气平衡活塞37的底部穿过充气壳体31的通孔连接充气铁芯322的顶部，所以充气铁芯322背向送气口16移动到一定距离后会被充气壳体31的充气吸引面311阻挡，从而不能继续移动。

充气阀体3还包括送气口密封圈161，如图2所示，送气口密封圈161套在送气口16上，充气阀瓣33能够压紧送气口密封圈161，从而使得送气口16和充气腔室35隔离。另一方面，为了防止充气腔室35和充气平衡口36内的气体泄露，本实施方式中，充气阀体3还包括充气铁芯密封圈322a、充气阀体密封圈38和充气平衡密封圈39。如图5所示，充气铁芯密封圈322a夹于充气铁芯322的外壁和充气壳体31的内壁之间，防止充气腔室35内的气体进入到充气壳体31的内部。如图2、5所示，充气阀体密封圈38夹于充气壳体31和基体1之间，充气平衡密封圈39夹于充气平衡活塞37的外壁和充气壳体31的内壁之间。

充气铁芯322和充气阀瓣33连接后的高度小于送气口16到充气壳体31的阻挡面311之间的距离，即充气阀瓣33可相对于送气口16移动一定的距离，所以调节充气阀瓣33的行程能够调节充气流量，本实施方式中，在充气吸引面311和充气铁芯322之间设置有阀调整垫5，用于快速消磁。充气铁芯322和充气阀瓣33之间也安装有阀调整垫5，充气铁芯322和充气阀瓣33之间通过增加或减小阀调整垫5的数量，能够调节充气阀瓣33的行程，以此调节充气流量。

一种实施方式中，如图1所示，气体平衡口15具有第一气体平衡口151和第二气体平衡口152，第一气体平衡口151靠近送气口16设置且连通充气平衡口36，第二气体平衡口152靠近回气口14设置且连通排气平衡口26。其他实施方式中，第一气体平衡口151、第二气体平衡口152和外接气口可设置为同一个口。一种实施方式中，充气弹性体34和排气弹性体24均为圆柱螺旋压缩弹簧。

一种用于压力控制的电磁阀组的工作流程(以对产品气体加压为例)：

常态时，充气阀瓣33在充气弹性体34的作用下压紧送气口16，排气阀瓣23在排气弹性体24的作用下远离回气口14。

需要施加压力时，第一步骤，使排气阀体2中的排气线圈221通电，排气铁芯222和排气阀瓣活塞223带动排气阀瓣23压紧并密封回气口14；第二步骤，同时使充气阀体3中的充气线圈321通电，充气铁芯322带动充气阀瓣33远离送气口16，充气口17接入调压气体，调压气体先后经过充气腔室35和送气口16进入气体通道11内，一部分调压气体会分别进入到第一气体平衡口151和第二气体平衡口152内，使得此时的第一气体平衡口151与充气平衡口36的压强相等，第二气体平衡口152和排气平衡口26的压强相等；第三步骤，气体通道的压强达到目标气压值后，充气线圈321断电，充气阀瓣33在充气弹性体34和调压气体的作用下再次压紧并密封送气口16；第四步骤，一定条件下，如产品使用目标气压值的产品气体完成任务后，令排气线圈221断电，排气弹性体24顶开排气阀瓣23使其远离回气口14，产品气体依次经过外接气口13、气体通道11、回气口14、排气腔室25和排气口12排出电磁阀组，恢复常态。

一种用于压力控制的电磁阀组件，通过设置连通的气体平衡口和排气平衡口，使得排气阀瓣的下端和排气平衡活塞上端所受到的压强相等。那么，相较于直动式电磁阀，在排气阀瓣上增加了一个额外的关闭力，所以排气阀体能够用较小的电磁力关闭并密封回气口。因为排气阀瓣受到的气压力与排气阀瓣下端和排气平衡活塞上端的受力面积差值有关，与自身的受力面积无关；所以排气阀瓣的下端的受力面积可以增大，即回气口口径加大，使得排气流量加大。另一方面，本发明还设置了充气阀体，充气阀体能够控制调压气体进入气体通道，对产品进行气体压力控制，相比于现有先导式电磁阀需要的延迟等待时间，本发明能够快速提高整个电磁阀组气压控制反应速度，从而显著增强电磁阀组的工作效率；本发明还在充气阀体的上方设置充气平衡口，充气平衡口连通气体平衡口，使得充气阀瓣的下端和充气平衡活塞上端受到的压强相等，那么相较于直动式电磁阀，在进气阀瓣上增加了一个额外的关闭力，所以充气弹性体能够用较小的弹力关闭并密封送气口，通过设计充气阀瓣来自送气口和充气平衡活塞来自充气平衡口的受力面积差值，充气阀体也能够用相对较小的电磁力去开启送气口。因为充气阀瓣受到的气压力与充气阀瓣下端和充气平衡活塞上端的受力面积差值有关，与自身的受力面积无关；所以充气阀瓣的下端的受力面积可以增大，即送气口口径加大，使得充气流量加大。

本发明的电磁阀组件，通过阀调整垫的设置，可以调节充气阀瓣相对于送气口的移动距离，和调节排气阀瓣相对于回气口的移动距离，从而能够调节电磁阀组的充气流量和排气流量，流量范围更加广泛。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可做出若干简单推演或替换。