一种比例电磁阀组件以及具有该组件的比例电磁阀

1.本发明涉及电磁阀技术领域，尤其涉及一种比例电磁阀组件以及具有该组件的比例电磁阀。


背景技术：

2.电磁阀是利用电流来控制开阀或关阀的阀门元件，电磁阀可以适用于控制各种流体，包括液体、气体等，由于电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，在现代工业自动化控制系统中，应用非常广泛，现有的电磁阀通过控制电流产生电磁力来控制衔铁位移进而控制流体流量，由于铁芯没有特殊结构设计，导致衔铁位移的变化又会影响电磁力的变化，使得电流和电磁力不能成线性比例关系，不能够实现更好的电流
‑
流量的线性比例控制，并且当前设计的电磁阀密封性不够好，密封垫片寿命低，容易损坏，而其内部衔铁运动时容易出现卡滞现象，另外在生产过程中无法便捷快速的对弹簧初始力进行调节，产品一致性较差，不仅结构较复杂，加工组装也较麻烦，为此，我们提出了一种比例电磁阀组件以及具有该组件的比例电磁阀。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种比例电磁阀组件以及具有该组件的比例电磁阀。
4.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
5.一种比例电磁阀组件以及具有该组件的比例电磁阀，包括电磁阀壳体、电接头、铁芯、支撑架和喷嘴，其特征在于，所述支撑架之间安装有电磁线圈，电磁线圈的中部安装有铁芯，且铁芯的外侧与支撑架的内壁相贴合，铁芯的外侧由上至下依次设有上o形圈和下o形圈，喷嘴的外侧设有喷嘴o形圈，铁芯的内部由上至下依次设有弹簧安装腔、气隙腔和中空腔，且弹簧安装腔与气隙腔贯穿，弹簧安装腔的下端与气隙腔的上端之间安装固定有上导向套筒，弹簧安装腔的上部螺合有调节螺丝，弹簧安装腔的下部安装有弹簧，且弹簧的两端顶压固定在调节螺丝与上导向套筒之间，中空腔内滑动插设有衔铁，衔铁的上部延伸至气隙腔的内部，且衔铁位于喷嘴的正上方。
6.优选的，所述电磁线圈包括绕线骨架和铜绕线，且电磁线圈的上端面盖设固定有支撑架盖板，绕线骨架的上端面与支撑盖板的下端面顶压固定。
7.优选的，所述调节螺丝的上端面开设有密封圈槽，且密封圈槽内卡设有密封圈。
8.优选的，所述衔铁的运动为双导向，衔铁上端面的中部开设有上导向槽，上导向槽的中部插设固定有上导向套筒的下端部，衔铁的中部套设有下导向套筒，中空腔内壁的下侧开设有套筒安装槽，且下导向套筒与套筒安装槽相适配，套筒安装槽内壁的下侧设有限位凹槽，下导向套筒外侧的下部设有下导向套筒凸台，且套筒安装槽内壁的限位凹槽与下导向套筒外侧的下导向套筒凸台相适配。
9.优选的，所述铁芯设有线性比例槽，线性比例槽位于铁芯的外部，且线性比例槽位
于铁芯和绕线骨架之间；
10.衔铁在轴向方向的电磁力合力fmag(x)等于气隙腔上端面产生的轴向电磁力f1(x)与线性比例槽产生的侧上方电磁力f2(x)在轴向方向的分力以及侧下方电磁力f3(x)在轴向方向的分力之和；
11.公式如下：
12.f
mag
(x)＝f1(x)+f2(x)*cosα+f3(x)*cosβ
13.其中，fmag(x)为衔铁在轴向方向的电磁合力；
14.f1(x)为衔铁在气隙腔上端面产生的轴向方向的电磁力；
15.f2(x)为线性比例槽产生的侧上方电磁力；
16.f3(x)为线性比例槽产生的侧下方电磁力；
17.α为线性比例槽产生的侧上方电磁力的方向与轴向方向的夹角；
18.β为线性比例槽产生的侧下方电磁力的方向与轴向方向的夹角。
19.优选的，所述衔铁下端面的中部开设有凹槽，凹槽内硫化粘结有橡胶垫片，喷嘴上端面的中部设有凸起台，凸起台包括第一凸起和第二凸起，且第二凸起与衔铁的下端面适配，第一凸起与衔铁凹槽内的橡胶垫片适配。
20.优选的，所述上导向套筒由上至下依次包括第一外圆直径部、第二外圆直径部和第三外圆直径部，第一外圆直径部的上端与弹簧的下端面顶压接触，第二外圆直径部用以限定衔铁的上端面与气隙腔内部顶壁之间的气隙，且气隙的距离等于第二外圆直径部的厚度，第三外圆直径部用以和衔铁上端面中部开设的上导向槽连接固定。
21.优选的，所述中空腔的内径大于气隙腔的内径0.01mm
‑
10mm。
22.优选的，所述喷嘴的外侧开设有拆卸槽。
23.本发明的有益效果是：
24.本发明中，此电磁阀组件以及具有该组件的电磁阀在使用时，通过控制电流的大小，可以线性控制衔铁的位移，从而控制阀口流通截面积，进而线性控制流体的流量，另外，在生产装配中，通过调节螺丝可以便捷快速的实现对弹簧力的调节，保证初始弹簧力的一致性，提高电磁阀整个产品的一致性；外开的线性比例槽的设计，可以通过控制电流来线性的控制衔铁位移，最终可实现电流和流量的线性比例控制；衔铁的双导向设计可提高其运动的平滑性，避免衔铁运动时产生偏移和倾斜的现象导致衔铁卡滞或卡死；喷嘴通过和衔铁配合，不仅实现了对流体的密封，而且对衔铁在轴向方向进行限位，限定了一定的气隙公差，保证密封性的同时避免了衔铁上的橡胶垫片被过度压紧而导致橡胶垫片寿命降低的问题，在生产装配过程中，不合格的产品可以通过喷嘴上的拆卸槽可快速拆卸喷嘴，对内部零件重修装配或返修，降低产品的报废率和成本。
附图说明
25.图1为本发明提出的一种比例电磁阀组件以及具有该组件的比例电磁阀的结构示意图；
26.图2为本发明提出的一种比例电磁阀组件以及具有该组件的比例电磁阀图1中a的放大图；
27.图3为本发明提出的一种比例电磁阀组件以及具有该组件的比例电磁阀图1中b的
放大图；
28.图4为本发明提出的一种比例电磁阀组件以及具有该组件的比例电磁阀图1中c的放大图；
29.图5为本发明提出的一种比例电磁阀组件以及具有该组件的比例电磁阀上导向套筒的结构示意图；
30.图6为本发明提出的一种比例电磁阀组件以及具有该组件的比例电磁阀的加电电流与衔铁位移匹配特性曲线图；
31.图7为本发明提出的一种比例电磁阀组件以及具有该组件的比例电磁阀的流体流量与衔铁位移匹配特性曲线图；
32.图8为本发明提出的一种比例电磁阀组件以及具有该组件的比例电磁阀的工作原理图；
33.图9为本发明提出的一种比例电磁阀组件以及具有该组件的比例电磁阀的衔铁所受电磁力的受力分析图；
34.图10为本发明提出的一种比例电磁阀组件以及具有该组件的比例电磁阀在不同电流大小下的电磁力和弹簧力匹配特性曲线图。
35.图中：1电磁阀壳体、2电接头、3铁芯、4支撑架、5电磁线圈、501绕线骨架、502铜绕线、6支撑架盖板、7调节螺丝、8密封圈、9弹簧、10线性比例槽、111上导向套筒、1111第一外圆直径部、1112第二外圆直径部、1113第三外圆直径部、112下导向套筒、121上o形圈、122下o形圈、123喷嘴o形圈、13衔铁、14喷嘴、151套筒安装槽、152限位凹槽、16下导向套筒凸台、17橡胶片、18凸起台、181第一凸起、182第二凸起、191压力调节腔、192气隙腔、193中空腔、20拆卸槽。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
37.参照图1
‑
5，一种比例电磁阀组件以及具有该组件的比例电磁阀，包括电磁阀壳体1、电接头2、铁芯3、支撑架4和喷嘴14，所述支撑架4之间安装有电磁线圈5，电磁线圈5包括绕线骨架501和铜绕线2，且电磁线圈5的上端面盖设固定有支撑架盖板6，绕线骨架501的上端面与支撑盖板6的下端面顶压固定；
38.电磁线圈5的中部安装有铁芯3，铁芯3的外侧与支撑架4的内壁相贴合，铁芯3的外侧由上至下依次设有上o形圈121和下o形圈122，喷嘴14的外侧设有喷嘴o形圈123，上o形圈121、下o形圈122和喷嘴o形圈123可以起到很好的密封作用,从而更好的保证此电磁阀的密封性能；
39.喷嘴14的外侧开设有拆卸槽20，在生产装配过程中，不合格的产品可以通过喷嘴14上的拆卸槽20可快速拆卸喷嘴14，便于操作者对电磁阀内部零件重修装配或返修，从而降低了产品的报废率和成本；
40.铁芯3设有线性比例槽10，线性比例槽10位于铁芯3的外部，且线性比例槽10位于铁芯3和绕线骨架501之间，开设在铁芯3外部的线性比例槽10不仅便于前期进行机械加工，方便测量，而且该线性比例槽10的结构可以更好的使电磁力在同一控制电流下保持在稳定
的状态，不会受到衔铁13位移的影响，使得电磁力只和电流大小以有关，与其他因素无关，操作者可根据电流大小均匀调节电磁力，从而更均匀调节阀的开口面积，从而保证更好的线性比例特性；
41.铁芯3的内部由上至下依次设有弹簧安装腔191、气隙腔192和中空腔193，且弹簧安装腔191与气隙腔192贯穿，弹簧安装腔191的下端与气隙腔192的上端之间安装固定有上导向套筒111；
42.弹簧安装腔191的上部螺合有调节螺丝7，弹簧安装腔192的下部安装有弹簧9，且弹簧9的两端顶压固定在调节螺丝7与上导向套筒111之间，上导向套筒111用来支撑弹簧9，避免弹簧9直接和衔铁13接触，避免造成磁力线通过弹簧9直接进入到衔铁13中，避免造成对衔铁13的电磁力降低的情况发生；
43.上导向套筒11为阶梯形一体式结构，上导向套筒111由上至下依次包括第一外圆直径部1111、第二外圆直径部1112和第三外圆直径部1113，第一外圆直径部1111的上端与弹簧9的下端面顶压接触，第二外圆直径部1112用以限定衔铁13的上端面与气隙腔192内部顶壁之间的气隙，第三外圆直径部1113用以和衔铁13上端面中部开设的上导向槽连接固定；
44.其中第二外圆直径部1112可以维持铁芯3和衔铁13之间的最小气隙，使得衔铁13不会被铁芯3完全吸合，避免因电磁阀在断电时由于铁芯3中存在剩磁，若气隙很小时会造成铁芯3和衔铁13之间依旧存在较大的吸合力，从而造成关闭延迟甚至无法关闭的现象发生；
45.调节螺丝7用以调节弹簧9的初始密封弹簧力，调节螺丝7的上端面开设有密封圈槽，且密封圈槽内卡设有密封圈8，密封圈8可以用来进行密封，从而进一步的提高此电磁阀整体的密封性能；
46.气隙腔192内滑动插设有衔铁13，衔铁13的上部延伸至气隙腔192的内部，且衔铁13位于喷嘴14的正上方，衔铁13的运动为双导向，衔铁13上端面的中部开设有上导向槽，上导向槽的中部插设固定有上导向套筒111的下端部，从而保证衔铁13运动的稳定性，避免衔铁13发生单侧偏移；
47.衔铁13的中部套设有下导向套筒112，中空腔193内壁的下侧开设有套筒安装槽151，且下导向套筒112与套筒安装槽151相适配，套筒安装槽151内壁的下侧设有限位凹槽152，下导向套筒112外侧的下部设有下导向套筒凸台16，且套筒安装槽151内壁的限位凹槽152与下导向套筒112外侧的下导向套筒凸台16相适配，当下导向套筒112压到设定的位置后，凸台16会进入到套筒安装槽151中，当下导向套筒112受到衔铁13的作用，克服下导向套筒112和套筒安装槽151之间的过盈力脱离铁芯3时，凸台16会卡在限位凹槽152中，从而更好的避免下导向套筒112发生脱落；
48.衔铁13下端面的中部开设有凹槽，凹槽内硫化粘结有橡胶垫片17，喷嘴14上端面的中部设有凸起台18，凸起台18包括第一凸起181和第二凸起182，且第二凸起182与衔铁13的下端面适配，可以起到限位的作用，避免橡胶垫片17因被压入过深而降低橡胶垫片17的使用寿命，同时保证衔铁13和铁芯3之间的初始气隙控制在一定的公差范围内，确保稳定的初始电磁力，提高电磁阀的一致性，第一凸起181与衔铁13凹槽内的橡胶垫片17适配，可以起到一定的密封作用。
49.实施例一
50.此新型电磁阀组件以及具有该组件的电磁阀在使用时，操作者依次对此电磁阀的组件进行拼合安装，其中铁芯3和支撑架4过盈压配，铁芯3的外侧由上至下依次设有上o形圈121和下o形圈122，喷嘴14的外侧设有喷嘴o形圈123，上o形圈121、下o形圈122和喷嘴o形圈123可以起到很好的密封作用,从而更好的提高此电磁阀的封封性能；
51.喷嘴14的外侧开设有拆卸槽20，在生产装配过程中，不合格的产品可以通过喷嘴14上的拆卸槽20可快速拆卸喷嘴14，便于操作者对电磁阀内部零件重修装配或返修，从而降低了产品的报废率和成本；
52.其中，在电磁阀装配过程中，操作者通过调节螺丝7用以调节弹簧9的初始密封弹簧力，调节螺丝7的上端面开设有密封圈槽，且密封圈槽内卡设有密封圈8，密封圈8可以用来进行密封，从而进一步的保证此电磁阀的密封性能；
53.铁芯3设有外开的线性比例槽10，线性比例槽10位于铁芯3的外部，且线性比例槽10位于铁芯3和绕线骨架501之间，开设在铁芯3外部的线性比例槽10不仅便于前期进行铁芯3的机械加工，方便测量，而且该线性比例槽10的结构可以更好的使电磁力在同一控制电流下保持在稳定的状态，不会受到衔铁13位移的影响，使得电磁力只和电流大小以有关，与其他因素无关，操作者可根据电流大小均匀调节电磁力，从而更均匀调节阀的开口面积，从而保证更好的线性比例特性；
54.参照图9，衔铁13在轴向方向的电磁力合力fmag(x)等于气隙腔192上端面产生的轴向电磁力f1(x)与线性比例槽10产生的侧上方电磁力f2(x)在轴向方向的分力以及侧下方电磁力f3(x)在轴向方向的分力之和；
55.公式如下：
56.f
mag
(x)＝f1(x)+f2(x)*cosα+f3(x)*cosβ
57.其中，fmag(x)为衔铁13在轴向方向的电磁合力；
58.f1(x)为衔铁13在气隙腔192上端面产生的轴向方向的电磁力；
59.f2(x)为线性比例槽10产生的侧上方电磁力；
60.f3(x)为线性比例槽10产生的侧下方电磁力；
61.α为线性比例槽10产生的侧上方电磁力的方向与轴向方向的夹角；
62.β为线性比例槽10产生的侧下方电磁力的方向与轴向方向的夹角；
63.设衔铁13初始气隙为x0，当衔铁13运动一定的位移δx时，因为轴向气隙减小，使得轴向方向的磁感应强度增加，f1(x0
‑
δx)增加，由于径向的气隙没有增加，径向方向磁感应强度不变，所以线性比例槽产生的侧上方的f2(x
‑
δx)和侧下方的f3(x
‑
δx)保持不变，但是由于衔铁13向上运动α和β角度增加，使得cos(α)和cos(β)降低，从而f2(x)和f3(x)在轴向方向的分力降低，虽然衔铁13有一定的向上位移δx，导致f1(x0
‑
δx)增加，但是f2(x
‑
δx)和f3(x
‑
δx)在轴向方向的电磁分力降低，使得在轴向方向上总的电磁力fmag(x)也可以保持稳定不变，确保在每个电流值下，有一个稳定的电磁力，不会受到衔铁13位移的影响，如图10所示，从而通过施加不同的电流值，可以得到不同的电磁力，更好的对衔铁13位移进行控制，以达到电流和流量的线性比例控制目的。
64.实施例二
65.此新型电磁阀组件以及具有该组件的电磁阀在使用时，操作者依次对此电磁阀的
组件进行拼合安装，其中铁芯3和支撑架4过盈压配，铁芯3的外侧由上至下依次设有上o形圈121和下o形圈122，喷嘴14的外侧设有喷嘴o形圈123，上o形圈121、下o形圈122和喷嘴o形圈123可以起到很好的密封作用,从而更好的提高此电磁阀的封封性能；
66.喷嘴14的外侧开设有拆卸槽20，在生产装配过程中，不合格的产品可以通过喷嘴14上的拆卸槽20可快速拆卸喷嘴14，便于操作者对电磁阀内部零件重修装配或返修，从而降低了产品的报废率和成本；
67.其中，操作者通过调节螺丝7用以调节弹簧9的初始密封弹簧力，调节螺丝7的上端面开设有密封圈槽，且密封圈槽内卡设有密封圈8，密封圈8可以用来进行密封，从而进一步的提高此电磁阀的密封性能；
68.中空腔193内滑动插设有衔铁13，且衔铁13位于喷嘴14的正上方，衔铁13的运动为双导向，从而保证衔铁13运动的稳定性，避免衔铁13发生单侧偏移；
69.上导向套筒11为阶梯形一体式结构，上导向套筒111由上至下依次包括第一外圆直径部1111、第二外圆直径部1112和第三外圆直径部1113，第一外圆直径部1111的上端与弹簧9的下端面顶压接触，第二外圆直径部1112用以限定衔铁13的上端面与气隙腔192内部顶壁之间的气隙，第三外圆直径部1113用以和衔铁13上端面中部开设的上导向槽连接固定；
70.其中，第二外圆直径部1112可以控制铁芯3和衔铁13之间的最小气隙，使得衔铁13不会被铁芯3完全吸合，避免因电磁阀在断电时由于铁芯3中存在剩磁，使铁芯3和衔铁13之间依旧存在较大的吸合力，从而造成关闭延迟甚至无法关闭的现象发生；
71.进一步的，衔铁13上端面开设的上导向槽与上导向套筒111的下部相适配，衔铁13的中部套设有下导向套筒112，气隙腔192内壁的下侧开设有套筒安装槽151，且上导向套筒111与套筒安装槽151相适配，套筒安装槽151内壁的下侧设有限位凹槽152，下导向套筒112外侧的下部设有下导向套筒凸台16，且套筒安装槽151内壁的限位凹槽152与下导向套筒112外侧的下导向套筒凸台16相适配；
72.当下导向套筒112压到设定的位置后，凸台16会进入到套筒安装槽151中，当下导向套筒112受到衔铁13的作用，克服过盈力脱离铁芯3时，凸台16会卡在限位凹槽152中，从而更好的避免下导向套筒112发生脱落。
73.实施例三
74.此新型电磁阀组件以及具有该组件的电磁阀在使用时，操作者依次对此电磁阀的组件进行拼合安装，其中铁芯3和支撑架4过盈压配，铁芯3的外侧由上至下依次设有上o形圈121和下o形圈122，喷嘴14的外侧设有喷嘴o形圈123，上o形圈121、下o形圈122和喷嘴o形圈123可以起到很好的密封作用,从而更好的提高此电磁阀的密封性能；
75.喷嘴14的外侧开设有拆卸槽20，在生产装配过程中，不合格的产品可以通过喷嘴14上的拆卸槽20可快速拆卸喷嘴14，便于操作者对电磁阀内部零件重修装配或返修，从而降低了产品的报废率和成本；
76.其中，操作者通过调节螺丝7用以调节弹簧9的初始密封弹簧力，调节螺丝7的上端面开设有密封圈槽，且密封圈槽内卡设有密封圈8，密封圈8可以用来进行密封，从而进一步的提高此电磁阀的密封性能；
77.当电接头2不通电时，衔铁13在弹簧9的作用下，和喷嘴14的座面接触，衔铁13下端
面的凹槽内卡设固定有橡胶垫片17，喷嘴14上端面的第二凸起182与衔铁13的下端面适配，可以起到限位的作用，避免橡胶垫片17因被压入过深而降低橡胶垫片17的使用寿命；
78.进一步的，同时还能保证衔铁13和铁芯3之间的气隙控制在一定的公差范围内，确保初始电磁力的稳定，提高电磁阀的一致性，第一凸起181与衔铁13凹槽内的橡胶垫片17适配，可以起到一定的密封作用。
79.实施例四
80.此新型电磁阀组件以及具有该组件的电磁阀在使用时，操作者依次对此电磁阀的组件进行拼合安装，其中铁芯3和支撑架4过盈压配，铁芯3的外侧由上至下依次设有上o形圈121和下o形圈122，喷嘴14的外侧设有喷嘴o形圈123，上o形圈121、下o形圈122和喷嘴o形圈123可以起到很好的密封作用,从而更好的提高此电磁阀的封封性能；
81.喷嘴14的外侧开设有拆卸槽20，在生产装配过程中，不合格的产品可以通过喷嘴14上的拆卸槽20可快速拆卸喷嘴14，便于操作者对电磁阀内部零件重修装配或返修，从而降低了产品的报废率和成本；
82.其中，操作者通过调节螺丝7用以调节弹簧9的初始密封弹簧力，调节螺丝7的上端面开设有密封圈槽，且密封圈槽内卡设有密封圈8，密封圈8可以用来进行密封，从而进一步的提高此电磁阀的密封性能；
83.当电接头2通电时，电磁铁形成磁场，铁芯3会对衔铁13产生向上的吸力，衔铁13通过顶压弹簧9向上运动，喷嘴14的喷嘴口打开，当操作者施加不同电流时，产生的电磁力大小不同，从而线性的控制衔铁13的运动位移，实现对喷嘴14的喷口面积的调节，以达到通过电流控制流量的目的。
84.此电磁阀组件以及具有该组件的电磁阀在使用时，通过控制电流的大小，可以线性控制衔铁的位移，从而控制阀口流通截面积，进而线性控制流体的流量，如图6
‑
8所示，该电磁阀设计通过调节螺丝可以便捷快速的实现对弹簧力的调节，保证初始弹簧力的一致性，提高电磁阀整个产品的一致性；外开的线性比例槽的设计，可以通过控制电流来线性的控制衔铁位移，最终可实现电流和流量的线性比例控制；衔铁的双导向设计可提高其运动的平滑性，避免衔铁运动时产生偏移和倾斜的现象导致衔铁卡滞或卡死；喷嘴通过和衔铁配合，不仅实现了对流体的密封，而且对衔铁在轴向方向进行限位，限定了一定的气隙公差，保证密封性的同时避免了衔铁上的橡胶垫片被过度压紧而导致橡胶垫片寿命降低的问题，在生产装配过程中，不合格的产品可以通过喷嘴上的拆卸槽可快速拆卸喷嘴，对内部零件重修装配或返修，降低产品的报废率和成本。
85.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。