专利名称：供热熔粘合剂用的电磁阀及其使用方法
技术领域：
本发明一般涉及控制流体间歇流动用的电磁阀及其使用方法，特别涉及用来间歇分配粘性较高的流体包括热熔粘合剂的电磁阀。
用带有一个装在壳体内可往复运动的磁舌的电磁阀对粘性流体进行间歇分配，已广为人知并且用途广泛。例如，在装配线作业中，可用热熔粘合剂密封纸板箱和其他包装箱，这里一般称作粘合对象(即基体)。在装配线上通常都有许多个单个起动的电磁阀联接在一个共用总管上，形成一个模块化粘合剂分配组件。采取从每个电磁阀阀壳的一个外侧部分(大体上横对磁舌轴而不是沿着磁舌的一个轴端方向)供给流体，使许多模块组件的紧凑性有所提高。
热熔粘合剂和其他加热粘合性流体存在着一种倾向，即在允许流体滞止时，其粘合效果会迅速下降，这种现象在间歇分配用途中经常出现，尤其在电磁阀中存在非线性流体流动路径时更是如此；这种倾向往往生成流体流动的旋涡和流体很少流动或根本不流动的区域。因此，许多模块组件上横向配置的流体入口特别容易出现不希望有的流体滞流。
1992年12月22日在向FaulknerⅢ颁发的题为“带有一个防止滞流区的单独流动回路的模块化敷贴器”的第5,172,833号美国专利，公开了一种电磁阀模件，该模件有一个配置在导管中的可往复运动的磁舌。激励螺线管，将磁舌中的球形端从座上移下，流体即从该模件的出口孔分配出去。位于模件顶边的流体入口向绕磁舌安装的粘合剂室径向地向内供应流体；流体在粘合剂室，在相反方向的高容量流动路径和低容量流动路径内扩散流动。高容量流动路径使流体沿磁舌方向朝靠近模件出口孔的球形端段流动，而低容量流动路径则使流体沿磁舌的逆方向靠近螺线管磁极片的另一端流动。低容量流动路径使流体环流径过磁舌的孔腔，返回到球形端段；在这里，它与高容量流动路径的流体重新汇合，这样，使流体循环流动就可减少滞流。
在某些热熔粘合剂分配用途中，流体是连续不断地分配的。在需要粘合的基体(即粘合对象)上形成连续的粘合剂小球；而在其他用途中，流体是间歇分配的，在基体上形成一系列粘合剂小颗粒。除其他优点外，间歇式流体分配作业还具有可经济地使用粘合剂和减少向基体传热的优点。但是，间歇式流体分配作业要求阀的开与关的时间很短暂，并要求加大激励响应度，尤其在需要形成更小的粘合剂颗粒以及在基体与流体分配阀之间要求有较高速度的用途中更是如此。
1990年8月28日在向FaulknerⅢ颁发的题为“电磁阀的动态响应时间”的第4,951,917号美国专利，公开了一种磁舌，它有一个带“C”字形凸缘的前端，凸缘被安置在一个凹槽区的周围。当螺线管受激励时，凸缘紧贴螺线管的磁极片，压住两者之间的压缩弹簧。据说，磁舌中的这种“C”字形凸缘可减少阀关闭的响应时间，基办法是，当螺线管解除激励时，促使在磁舌与磁极片之间的粘性流体流动；使流体沿着配置在磁舌周围的纵向空心槽流回磁舌端。但是，磁舌端的凹槽区和沿磁舌周边的纵向空心槽都会减少磁舌端的截面积，从而减少磁极片与磁舌之间的磁力；当螺线管受激励时，这将对阀门打开的响应时间产生不利影响。
本发明旨在促进电磁阀技术，尤其是用于间歇分配粘性效高流体(其中包括热熔粘合剂)的电磁阀。
因此，本发明的目的是提供新的电磁阀及其使用方法，以克服现有电磁阀存在的技术问题。
本发明还有一个目的是提供具有如下特点的新的电磁阀及其使用方法这些电磁阀可减少流体的滞流，提高激励的响应度，尤其在间歇分配流体的作业期间；这些电磁阀可与流体分配系统组合成一整体，可对现有流体分配组件进行改装，它们既经济又可靠。
本发明的另一个目的是提供具有如下特点的新的电磁阀及其使用方法电磁阀通常包括一个磁舌配置在阀壳轴向孔腔内，可往复运动；阀壳有一个流体入口和一个流体出口，与阀壳第一端上的轴向孔腔相接。该磁舌包含一个配置在第一端段的阀以及一个能产生磁力的第二端段，后者构成磁舌的第二端，该磁舌装在朝向螺线管较固定磁心段。该磁舌还包括一个带有流体入口的流体内通道，位于阀壳流体入口与磁舌第二端之间，以使流体内通道与阀壳的流体入口相连。流体出口位于靠近磁舌的阀件附近；并在阀件离开阀座时，可与阀壳的流体出口相连。阀座配置在沿轴向孔腔靠近阀壳的流体出口处。
本发明更为特定的目的是提供具有如下特点的新电磁阀及其使用方法通过使来自阀壳轴向孔腔的流体环流到磁舌的流体入口(介于阀壳流体入口与磁舌第二端之间)、并使来自磁舌内通道的流体朝磁舌的流体出口(靠近阀件附近)环流的办法，来减少流体的滞流。磁舌的阀件座落在阀壳的阀座上，以阻止流体从阀壳的流体出口流出；当磁舌的阀件离开阀座时，流体则从阀壳的流体出口流出。
本发明的另一个更为特定的目的是提供具有如下特点的新电磁阀及其使用方法，通过下列办法来减少流体的滞流在磁舌的第一端部分与阀壳之间形成一个流体实际上无法透过的密封层，使磁舌的流体出口与阀壳的轴向孔腔隔开，这样，从阀壳的流体入口来的流体被引向磁舌的流体入口；使流体沿着磁舌第二端周围的一个辅助流体流动路径循环流入其流体内通道。
本发明的另一个更为特定的目的是提供具有如下特点的新电磁阀及其使用方法，通过下面任何一种或多种办法来提高间歇流体分配作业过程中的激励响应度加大面向螺线管磁心段的磁舌第二端的端面积；通过将磁舌的流体入口设置在远离磁舌第二端的位置来增加磁舌与螺线管固定磁心段之间的磁力；对磁舌形成一个无磁力的管状中段，其重量要比带有磁力的磁舌第二端段轻；在螺线管的固定磁心段与磁舌第二端之间装有一个无磁性的垫片，以利于在螺线管解除激励状态时，使磁舌从固定磁心段分开。
本发明的这些和其他一些目的、特点、特征和优点，在仔细研究下面本发明的详细说明及附图之后，就变得十分明显；为便于理解，附图是不成比例的，图中相同的结构件和步骤用同样的标号表示。
图1是本发明示范性实施例中分配热熔粘合剂用的电磁阀的部分剖视图。
图2a是图1所示电磁阀沿a-a线截断显示磁舌一个分段的部分剖视图。
图2b是图1所示电磁阀沿b-b线截断显示磁舌另一个分段的部分剖视图。
图2c是图1所示电磁阀沿c-c线截断显示磁舌的再一分段的部分剖视图。
图2d是图1所示电磁阀沿d-d线截断显示磁舌的又一分段的部分剖视图。
图3是图1所示电磁阀沿e-e线截断显示磁舌支座部分的部分端视图。
图4a是图3所示电磁阀沿a-a线的部分剖视4b是图3所示电磁阀沿b-b线的部分剖视图。
图1是一种分配粘性流体、尤其是热熔粘合剂用的电磁阀10。本实施例中所述的是磁阀10是与共用总管或辅助断流阀(图中未示出)相连的许多个电磁阀中的一个，它把热熔粘合剂分配给许多个阀。
电磁阀10通常包括一个带轴向孔腔110的阀壳100；轴向孔腔110的第一端与流体入口112和流体出口114相连。阀座116配置在沿轴向孔腔110方向靠近流体出口114的地方。在阀壳的轴向孔腔110内装有一个往复运动的磁舌200。磁舌200有一个装在第一端段上的阀210和一个能产生磁力的第二端段220，后者构成了一个朝向相对固定的磁心段20配置的第二端面222，磁心段周围是一螺线管30。
磁舌200通常包括一个带有流体入口的流体内通道230，位于阀壳100流体入口112与磁舌200的第二端面222之间，将流体内通道230与阀壳100的流体入口112连在一起。磁舌200还包括一个靠近阀件210处的流体出口，该出口可与阀壳100的流体出口114相接。来自阀壳100流体入口112的流体沿着磁舌200外壁环流到磁舌的流体入口，然后沿磁舌的流体内通道230流向磁舌200的流体出口；这样可减少从阀壳100的流体入口112供给阀壳件100流体出口114的流体的滞流。
绕磁舌200的第一端段装有一个第一密封件40，在磁舌第一端段与阀壳100之间形成流体基本上无法透过的密封层，把磁舌200的流体出口与阀壳100的轴向孔腔110隔开。根据本发明的这一特点，从阀壳100流体入口112供给的所有流体实际上都被引向磁舌200的流体入口。阀壳100的流体入口112位于阀壳100的第一端段104的侧面部分102，靠近第一密封件40处，以消除或大大减少流体的滞流和通常生成的涡流，特别是在流体入口112和第一密封件40之间的滞流和涡流。出于对电磁阀10和辅助断流阀(图中未示出)之间的安装和对准问题的考虑，流体入口112在阀壳上的精确定位受到某些限制。一般情况下，流体入口112位于靠近第一密封件40处，以减少最好是消除流体入口和第一密封件之间流体通路的死角(图1中X表示处)，从而减少在阀壳100的流体入口112与磁舌200第一端段之间产生流体滞流和涡流。在本示范性实施例中，流体入口112与辅助断流阀的粘合剂出口安装在一条直线上。
本示范性实施例中的阀壳100包括一个管件120，管件有一个带螺纹齿端124的圆柱部分122和一个居其间的径向凸缘126，还包括一个实体130，实体有一第一端面132靠螺纹齿与螺纹齿端124啮合，起到对管件120的凸缘126的密封作用；轴向孔腔110贯穿管件120和实体130。两个流体入口112并列(图中只示出一个)，安装在实体130内，与轴向孔腔110相通。一个带有轴向孔腔部分142(界定阀座116并与流体出口114相连)的端板140密闭地与实体130的第二端面134相接，第一密封件40在磁舌200第一端段与端板140的轴向孔腔部分142之间形成流体实际上无法透过的密封层。
通常，阀壳100以及在本示范性实施例中的实体130，包括一个或更多个安装螺栓139，用于固定总管或辅助断汉阀(图中未示出)。此外，来自总管或别的途径的电信号通过导线或引线(图中未示出，但从技术角度是众所周知的)传送给电磁阀10，尤其是传送给螺线管30。在本示范性实施例中，管件120和端板140是用304不锈钢制成的，实体130是用2024-T3铝材制成的。
图1示出了构成磁舌200的流体入口的一组流体流动主路径224，这些路径224向内通到流体的内通道230(图2a部分剖视图也示出)。流体向内流动的主路径224配置在远离磁舌第二端面222的地方，以使靠近螺线管固定磁心部分20的第二端面222的截面积达到最大，一旦激励螺线管30，可相应地增加磁舌200与磁心部分20之间的磁力，从而增加磁舌200的激励响应度。在图1的示范性实施例中，磁舌200的流体入口还进一步被沿第二端段220纵向配置的一组流体流动路径226所界定(见图2b和2c)，在这里，每一纵向流体流动路径226使阀壳100的流体入口112与相对应向内流的流体流动主路径224相接。因此，根据本发明的这一特点，来自阀壳100流体入口112的流体沿着轴向孔腔110并进而沿着磁舌200的外通道环流，进入内通道230，流向靠近阀210处的磁舌的流体出口。
在图1所示的本示范性实施例中，磁舌200包括一个安装在阀210与第二端段220之间的中间管段240。中间管段240的截面直径要比第二端段220的截面直径减少很多，因此，从阀壳100流体入口112进来的流体可以畅通地沿着中间管段240外壁流到磁舌200的流体入口，尤其流到纵向流体流动路径226，然后进入磁舌200的流体内通道230，并向阀壳100的流体出口114方向流动，以供间歇分配之用(前面已提到，下面还将进一步谈及)。磁舌200中已减小尺寸的中间管段240，其重量要比磁力的第二端段220轻；最好它是无磁力的，这样，可降低磁舌200的总重量，并增加磁舌200的激励响应度。在本示范性实施例中，磁心段20和磁舌200带有磁性引力的第二端段220都是用钒/铁钴磁性合金制造的，中间管段240是用304不锈钢管材压装在或用其他方法固定在第二端段220上。
根据图1和2d所示的本发明的另一特点，磁舌200的流体内通道230贯穿到第二端面222；磁舌200包含一个从磁舌流体入口到第二端面222的流体流动辅助路径；流体沿着流体流动辅助路径环流进入磁舌200的流体内通道。介于第二端面222与向内引导流体流动路径224之间的磁舌200第二端段220的一部分的截面直径要比第二端段220其余部分的截面直径略有减小。减小直径的部分228形成磁舌200与阀壳100之间的间隙，这一间隙部份地界定了沿着阀壳100轴向孔腔110的流体流动辅助路径。这样沿着辅助路径流动的流体被环流进入磁舌的内通道230，以便防止磁舌200在作往复运动时在磁舌200第二端面222与磁心段20之间出现流体的滞流(下面还要进一步论述)。
磁舌200被减小直径的部分228减小了它的截面积，尤其是减小了第二端面222的面积，从而相应地减小了被激励的螺线管30作用于磁舌200的力。不过，部分228的直径只略为减小，使不利的影响减到最低限度。在本示范性热熔粘合剂分配用途中，磁舌200减小直径部分228的直径与贯穿阀壳100轴向孔腔110的直径之比率约为0.948毫米，这根本不会对磁舌200上的磁感应引力产生不利影响。通常，这一比率有可能再高一点或者低一点，这取决于流体的粘性和其他因素。第二端面222截面积的减小，可以解决因减小截面积而减少作用于磁舌上的力的倾向。
图1中，阀210是一个球形件，通过一个有许多孔口310的支座300与磁舌200的中间管段240相接；当球形件210从阀座116移位时，孔口310使磁舌200的流体内通道230与阀壳100的流体出口114相接。图3是支座300的部分端视图，图中没有阀210，而是示出了安置在支撑件320之间的众多孔口310。图4a和4b示出的每一个支撑件320都有斜削的外边322和弧形的内边324；两个支撑件320的弧形内边324合在一起形成托住阀210的弧形阀座。在本示范性实施例中，球形件210是用硬质合金材料制作的，支座300是用304不锈钢。硬质合金球形件210采用钎焊方法或其他方法固定在支座300的座上，而支座采用加压或其他方法固定在磁舌200的管件240中。根据本发明的这一特点，采用支座300和球形阀210，可不必在磁舌200内钻孔以形成流体出口。在磁舌200内钻孔形成流体出口是一种变通的办法，但这种办法的制造成本可能更高，并有可能出现使第一密封件40因磨损而降低密封效果的问题。把磁舌200的流体出口定位在支座300的斜削外边322之间，可消除可能的磨损问题。
图1中的一个弹簧件50，至少部分地装在磁舌200第二端段220的凹座236内，在这里，弹簧件50触动固定磁心段20的末端22，使磁舌200的阀210移动与阀壳100的阀座116相啮合，借此阻止来自流体出口114的流动；从而激励螺线管30使阀210从阀座116中移位压迫弹簧件50，使流体从阀壳100的流体出口114流出。弹簧件50和凹座236的截面直径最好有所减小，以求第二端面222的截面积最大。这样做的目的在于希望受激螺线管30作用于磁舌的激励力达到最大值。
图1中，一个无磁性引力的垫片60装在固定磁心段20的末端22和磁舌200的第二端面222之间，以利于在螺线管30处于非激励状态时，使磁舌200的第二端段220与固定磁心段20分开或松脱，从而提高磁舌200的激励响应度。在本示范性实施例中，垫片60是用黄铜材料制作的，其厚度大约在0.0762毫米(0.003英寸)和0.127毫米(0.005英寸)之间；在本实施例中，垫片60的厚度约为0.1016毫米(0.004英寸)。该垫片60可以用粘结方法或别的其他方法固定在磁心段20的末端22。根据这种结构方式，弹簧件50对垫片60起作用；在另一种实施例中，垫片60是一种无磁性的涂层，它或者涂敷在磁舌200的第二端面222上，或者涂敷在固定磁心段20的末端22，或者同时涂敷在两者上。
螺线管30的固定磁心段20可调地沿阀壳100轴向孔腔110安装，在本示范性实施例中，它是沿管件120的圆柱段122安装，以调整已离座的阀210和阀壳100的阀座116之间的间隙，从而调节来自流体出口114的流体流量。这种调节是人们所希望的，以便对不同流体的粘性加以补偿。为此目的，固定磁心段20装有一个带有螺纹齿的末端段24，后者有一个可与末端25啮合的附件；带有螺纹齿的末端24可与穿过阀壳100的轴向孔腔110的螺纹齿段128相啮合；在本示范性实施例中，这种啮合朝向管件120的末端。转动磁心段20使其相对于磁舌200轴向前移或后移，调节已离座的阀210与阀座116之间的间隙。
图1中，螺线管30靠一个带有螺纹齿孔腔72的顶盖70安装并保持在管件120的圆柱段122周围，顶盖件70通过螺纹齿与磁心段20中带有螺纹齿的末端段24相啮合。磁心段带螺纹齿的末端段24座落在顶盖70的凹槽段74中；由此，螺线管30被卡在顶盖70的内表面76和管件120的凸缘126之间。
由于本发明的上述详细说明可使本技术领域的技术人员制造和使用目前被认为是本发明最佳模式的电磁阀，而且他们知道并懂得，在这里公开的特定示范性实施例的精神和范围内，可以做出各种变异、组合、改进和等同的电磁阀，因此本发明不限于这里公开的特定示范性实施例，而是限制在权利要求范围内的所有实施例。
权利要求
1.一种供间歇分配包括热熔粘合剂的粘性流体用的电磁阀，其特征在于该电磁阀包括一个带有轴向孔腔的阀壳，该阀壳有一个与轴向孔腔相接的流体入口和一个在阀壳第一端面与轴向孔腔相接的流体出口；一个阀座，配置在沿轴向孔腔方向靠近流体出口处；一个磁舌，配置在轴向孔腔内可往复运动，该磁舌包括一个配置在磁舌第一端段处的阀，和一个能产生磁力的第二端段，后者构成朝向螺线管相对固定磁心段配置的第二端面；该磁舌有一个带有流体入口和流体出口的流体内通道，磁舌的流体入口位于阀壳的流体入口与磁舌第二端面之间，将流体内通道与阀壳的流体入口相接；磁舌的流体出口位于靠近磁舌的阀附近，并可与阀壳的流体出口相接；这样，可减少从阀壳的流体入口流向阀壳的流体出口流体的滞流。
2.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于它还包括一个配置在磁舌第一端段周围的第一密封件，在磁舌第一端段与阀壳之间形成流体实际上无法透过的密封层，该第一密封件将磁舌的流体出口与阀壳的轴向孔腔隔开，这样从阀壳的流体入口供给的流体便被引向磁舌的流体入口。
3.根据权利要求2所述的电磁阀，其特征在于阀壳的流体入口位于磁舌第一端段的阀壳的侧边部分，这样，可减少阀壳的流体入口和磁舌第一端段之间的流体滞流。
4.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于磁舌的流体内通道贯穿到磁舌的第二端面，该磁舌有一个从磁舌的流体入口(介于磁舌第二端段与阀壳之间)到磁舌的第二端面的辅助流体流动路径，这样，沿辅助路径流动的流体被环流进入磁舌的流体内通道。
5.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于由多个流体流动主路径界定的磁舌的流体入口被向内引导到流体的内通道，这些向内引导的流体流动主路径被配置在远离磁舌第二端面的位置，以增加磁舌与螺线管固定磁心段之间的磁力，从而提高了磁舌的激励响应度。
6.根据权利要求5所述的电磁阀，其特征在于磁舌的流体内通道贯穿到磁舌的第二端面，介于第二端面与向内引导流体流体路径之间的磁舌第二端段的截面直径要比磁舌第二端段其余部分的截面直径略有减小，在磁舌减小直径的部分与阀壳之间形成间隙，该间隙构成了从磁舌的流体入口到磁舌的第二端面的辅助流体流动路径，这样，沿辅助路径流动的流体被环流进入磁舌的流体内通道。
7.根据权利要求5所述的电磁阀，其特征在于磁舌有一个安装在阀与第二端段之间的中间管段，该中间管段的截面直径比第二端段的截面直径减少很多，这样，从阀壳流体入口来的流体沿着中间管段的外壁流向磁舌的流体入口，然后沿磁舌的流体内通道流向阀壳的流体出口。
8.根据权利要求7所述的电磁阀，其特征在于磁舌的中间管段是无磁引力的，其重量比有磁性引力的第二端段要轻，从而提高了磁舌的激励响应度。
9.根据权利要求7所述的电磁阀，其特征在于磁舌的流体入口还进一步由沿磁舌第二端段纵向配置的多个流体流动路径所界定，每一个纵向流体流动路径使阀壳的流体入口与相应的向内引导的流体流动路径相接。
10.根据权利要求7所述的电磁阀，其特征在于阀是一个球形件，通过一个支座与中间管段(即管件)相连，支座上有许多孔口，当球形件从阀座移位时，孔口使磁舌的流体内通道与阀壳的流体出口相接。
全文摘要
一种电磁阀及其使用方法,电磁阀设有置于阀壳轴向孔腔内、可往复运动的磁舌,磁舌有流体入口和流体出口,在第一端面与轴向孔腔相连。磁舌设有:置于第一端段的阀和有磁性引力的第二端段,后者构成朝向螺线管固定磁心段配置的第二端面;带有流体入口的流体内通道,流体入口位于阀壳的流体入口和磁舌第二端面之间。流体出口置于靠近磁舌的阀处。阀座置于沿轴向孔腔靠近阀壳流体出口处,可减少电磁阀流体滞流,提高激励响应度。
文档编号B05C5/02GK1210952SQ9811770
公开日1999年3月17日 申请日期1998年8月27日 优先权日1997年9月10日
发明者佩里·丹尼斯·埃里克森, 克里斯·马克·贾米森 申请人:伊利诺斯工具工程有限公司