专利名称：电磁泵的致动柱塞的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电磁泵的致动柱塞，特别是一种易于制造的致动柱塞，利用该柱塞可提高电磁泵的工作效率，并降低其工作噪音。
电磁泵是一种供应流体的装置，一般被用来向锅炉系统中的一燃烧器提供油料。
电磁泵具有一个致动柱塞，它在电磁力的作用下在一个空心圆筒中交替地上下运动，对油料加压。
图4表示出上述的一种传统柱塞250，其具有一个柱塞头251和一个柱塞252。
图5A和5B分别是柱塞头251的侧面剖视图和平面图，如图所示，柱塞头251有筒形壁253和一个底部254，该底部与筒形壁253的下环形端构成一个整体。
底部254带有一个中央孔255和4个连接孔256，这些连接孔绕中央孔255布置，并以规则的圆周间隔相互分开，柱塞252固定在中央孔255中，柱塞头251上方和下方的空间由连接孔256相互连通。
具有上述结构的致动活塞250在电磁力的作用下高速上下运动，电磁线圈将电磁力间歇地施加到磁芯上，该磁芯设置在致动柱塞的上方，以便向流过柱塞252下方空间的油料加压。
当致动柱塞250以高速上下运动时，柱塞252上方的油料通过连接孔256在柱塞头251的上下空间之间流动。这样，油料对致动柱塞250的上下运动产生一个阻尼力，即致动柱塞250的上下运动受到流过连接孔256的油料的粘滞摩擦的阻碍。
上述油路或连接孔256的截面积越大，阻碍致动柱塞250上下运动的阻尼力就越小。反之，连接孔256的截面积较小，则致动柱塞250的上下运动受阻较大。
但是，在制造电磁泵的如上所述传统致动柱塞250时，首先在底部254的中央切削打通一中央孔255，如图5A所示；然后用同样的切削加工在中央孔255的周围形成4个连接孔256，这4个连接孔以规则的圆周间隔分开布置。最后将柱塞252插入并配合在中央孔255中，从而完成致动柱塞250的制造过程。
致动柱塞250的制造过程中，切削中央孔255和连接孔256时产生的切屑不会被彻底清除，而是残留在这些孔中，这些残留的切屑将随着油料一起运动，导致排放嘴堵塞，或在电磁泵工作时产生噪音。
另外，在柱塞头251的重心与中央孔255的中心不重合的情况下，致动柱塞250高速交替运动时有一个力矩作用在柱塞头251上，因此致动柱塞250在其运动期间会产生振动和噪声。
为避免这种振动和噪声，中央孔255和连接孔256应该这样布置，柱塞头251和柱塞252的中心轴线位于柱塞头251的截面的矩心上，即中央孔255和连接孔256应是完整的圆形，并且连接孔256应设置在一个与中央孔255同心的虚拟的圆周上，并以规则的圆周间隔分开布置。
但是，切削中央孔255和连接孔256使柱塞头251的重心与中央孔255的中心相互重合是非常困难的。
此外，致动柱塞250必须具备良好的磁性，以确保致动柱塞250在电磁线圈的作用下平滑地上下运动。为此，致动柱塞最好采用具有良好磁性的铁素体铁材制造。然而铁素体铁材难于切削，并且由于在切削过程中产生的热和切削后的冷却状况，铁素体铁材的组织结构会发生变化和其磁性会变劣。
因此，传统电磁泵的致动柱塞250一般采用包括铁、硅、锰、碳、磷、硫和铅的合金制造，而不用铁素体铁材，这种合金的磁性逊于铁素体铁材，但其切削特性和耐热性则优于铁素体铁材。
如上所述，传统的致动柱塞250的缺点是，切削过程之中产生切屑，这些切屑非常难于清除，这些切屑会堵塞排放嘴或产生噪音。另外，由于涉及切削加工的限制，传统的致动柱塞不能采用具有良好磁性的铁素体铁材制造。由于传统的致动柱塞的上下运动受到较大的油液粘滞阻力，其能量利用率低。再者，中央孔255和连接孔256的切削难于达到这样的要求避免柱塞头251工作时力矩作用于其上。
本发明旨在克服现有技术的上述问题，为此本发明的目的是提供一种电磁泵的致动柱塞，该致动柱塞具有良好的磁性，以便改善电磁泵的工作效率，并减小致动柱塞产生的振动和工作噪音。
为实现上述目的，本发明提供一种电磁泵的致动柱塞，该电磁泵包括第一缸体；固定于第一缸体下端的第二缸体；一个致动柱塞，它在第一缸体内上下运动对油料加压及将油料供应到第一缸体内，并使油料从第一缸体中排出；上述致动柱塞包括一个用模具高温烧结方法制成的柱塞头，该柱塞头具有一筒形侧壁及若干从筒形侧壁下端向内凸起的台肩，这些台肩与筒形侧壁制成一个整体并按规则的圆周间隔相互分开布置，这些台肩具有内表面，每个内表面均为弧形，这些内表面构成一个与上述筒形侧壁同心的不连贯筒形的若干部分，从而上述筒形侧壁至上述每个内表面的距离均相等，该柱塞头具有若干个油路，这些油路由每对相邻的贯穿柱塞头的台肩之间限定，这些油路呈扇形；一个柱塞，其固定装配到上述台肩的中间，并从柱塞头向下延伸，该柱塞与上述内表面紧密结合，并且柱塞滑动配合在第二缸体中；当致动柱塞上下运动时，油料流过柱塞头上方的第一空间与柱塞头下方的第二空间之间的油路。
与传统的致动柱塞相比，当本发明的致动柱塞以非常高的速度上下交替运动时，第一缸体中的油料产生的对该致动柱塞运动的阻尼力大大地减小了。
在本发明的致动柱塞的制造过程中，柱塞头可以不采用切削方法制造，而是采用模具高温烧结的方法制造，因而其制造比较容易，且制造成本有所降低。
另外，由于不再需要切削加工，该致动柱塞可以采用具有良好磁性的纯铁或几乎为纯铁的合金制造。
通过参照以下附图详述其最优实施例，即可对本发明上述目的及其它的优点和特征有更清楚的了解。
图1是本发明一个实施例的具有致动柱塞的电磁泵的剖视图；图2是图1所示致动柱塞的剖视图；图3A和3B分别是图2所示致动柱塞的柱塞头侧剖视图和平面图；图4是传统致动柱塞的剖视图；图5A和5B分别是图4中所示致动柱塞的柱塞头的侧剖视图和平面图。
下面将结合附图详细描述本发明的若干最优实施例。
图1是电磁泵100的剖视图，该电磁泵具有根据本发明的一个实施例设计的致动柱塞。电磁泵100具有第一空心缸体110，该第一缸体110上设有线圈架120，线圈106卷绕在其上。
一个第二空心缸体115固定在第一缸体110的下端，线圈架120包围着固定在其中的磁芯109。在第一缸体110中，致动柱塞150设置在该磁芯109的下方，以便柱塞150在第一缸体110中上下移动。
图2是致动柱塞150的侧视剖视图。致动柱塞150具有一个柱塞头151以及一个固定在柱塞头151底部中央并向下延伸的柱塞152，柱塞152可滑动地装配于第二缸体115中。
参见图1，第二缸体115的上方和下方分别具有第一空间171和第二空间172，柱塞152将上述第一空间171和第二空间172相互隔开。
磁芯109和柱塞头151之间安装有第一弹簧112，在柱塞头151和第一缸体136的下端之间有第二弹簧。排放阀108安装在磁芯109的上方，并由第三弹簧111支承。
另外，一个抽吸止回阀和一个排放止回阀(未示出)设置在第一空间171的两相对端，第一空间171通过排放止回阀与第二空间172相互连通。
图3A和3B分别是柱塞头151的侧视剖视图和平面图。柱塞头151具有一筒形侧壁153以及三个台肩154，它们与筒形侧壁153形成一体并从筒形侧壁153的下端向内凸起。
这些台肩154的内表面是弧形的，并且构成一个与筒形侧壁153同轴的不连贯筒形的若干部分。换言之，这些台肩154的向内的高度，或者说筒形侧壁153到台肩154内表面的距离是彼此相等的。
这些台肩154以规则的圆周间隔相互分开，从而在每对相邻的台肩154之间形成扇形油路156。
下面介绍具有上述结构的电磁泵的工作过程。
首先，当线圈106通电时，致动柱塞150在磁芯109的磁化作用下，向上朝磁芯109运动；此时柱塞152下方的第一空间171扩张，抽吸止回阀打开，而排放止回阀关闭，从而使油料从油箱(未示出)流入第一空间171中。
然后，线圈106断电，致动柱塞150在第一弹簧112的向下偏压力作用下向下移动，此时，第二弹簧113防止致动柱塞150过分远离磁芯109，以便把致动柱塞150保持在磁芯109的电磁力的作用范围内。
随着致动柱塞150在第一弹簧112的作用下向下移动，使柱塞152下方的第一空间171的容积减小，从而导致其中油料的压力增大。于是，抽吸止回阀关闭，而排放止回阀打开，第一空间171中的加压油料通过排放止回阀流入柱塞152上方的第二空间172中。然后，加压的油料从第二空间通过中央油路107、排放阀108和排放嘴105排出。该中央油路107是贯通磁芯109构成的。
如上所述，由于线圈106接通半波整流交流电，致动柱塞150的上下运动周期性地重复。一般来说，施加到电磁泵上的电力为60Hz或更高的频率，所以致动柱塞150的这种往复交替运动非常迅速。随着致动柱塞150的上下运动，第二空间172中的柱寒头151也自然上下运动，第二空间172中的油料通过油路156在柱塞头151的两侧之间来回流动。
在本发明中，由于油路156的截面积远大于传统致动柱塞250的连接孔256的截面积，所以，第二空间172中的油料对致动柱塞150上下运动的阻尼力大大小于对传统致动柱塞250上下运动时的阻尼力。
如上所述，在制造根据本发明的一个实施例的致动柱塞150过程中，柱塞头151可以用一个模(未示出)高温烧结来制造，而不采用切削加工，该模的内凹形状与柱塞头151的形状互补，因此，其制造相对容易，且成本降低。
再者，由于无需切削加工，致动柱塞150可以用具有良好磁性的纯铁或几乎为纯铁的合金制造。
下面简要介绍本发明的致动柱塞150的制造方法的实施例。
原材料成分(重量百分比)铁97-99.7％，铬0.2-2.8％，镍0.1％，硅0.1％。
首先，具有上述组份的粉末由一个普通的加油器(lubricator)混合，以便进行烧结。然后，混合后的一部分粉末充到一个预制模中，该模的芯部呈凹坑状，与柱塞头151的形状互补。用一台压力机在常温下对上述粉末施加7-10吨/cm2的压力。这时，上述芯部及其形状需要精确设计，以便精确地制成柱塞头151。
接着，上述在常温下压成团的粉末被加热到刚好低于熔点的高温，并保持在此温度，从而使其中的金属颗粒扩散粘合，由此制成合金。将该合金放到模中并再次施加压力，以较正尺寸误差。
然后，该合金暴露在450-550℃过热蒸汽中，以便在合金表层和内部形成黑色氧化铁层Fe3O3，从而改善合金的耐腐蚀性和气密性。随后，该合金被气体渗碳，以提高其表面硬度并由此提高其耐磨性和疲劳强度。
最后，该合金被缓慢冷却至175℃，以消除其内应力，并改善合金的磁性。
如上所述，根据本发明，柱塞头151不是采用切削加工制造，而是采用一个预制的模进行高温烧结而制成。因此，柱塞头151可以用纯铁或几乎为纯铁的合金制造，与切削加工而成的传统柱塞头相比，它具有优越的磁性和优越的机械性能，切削加工产生的切屑和柱塞头151表面的粗糙现象得以避免。另外，简化了加工方法，降低了加工成本，同样质量和形状的致动柱塞150可以低成本地大批制造。
再者，根据本发明，对致动柱塞150上下运动的阻尼力大大减小，其工作效率大大改善。进一步来说，由于在致动柱塞的加工过程中不会产生切屑，避免了因制成后切屑残留于柱塞头151中引起的排放嘴堵塞和噪音的产生。另外，易于使柱塞头251的重心与中央孔255的中心相互重合，在致动柱塞150工作过程中可以避免由上述中心线不一致所产生的振动和噪音。
虽然本发明已结合最佳实施例作了特别的描述，但是对普通技术人员来说，显然可以作出各种形式和细节上变化，这些均未超出权利要求书所述的本发明的范围。
权利要求
1.一种电磁泵，包括第一缸体；固定于第一缸体下端的第二缸体；一个致动柱塞，它在第一缸体内上下运动对油料加压，将油料供应到第一缸体内，并使油料从第一缸体中排出；上述致动柱塞包括一个柱塞头，该柱塞头具有若干贯穿其中的油路，该柱塞头是采用模具高温烧结的方法制造的；一个柱塞，其固定地装配到上述柱塞头上，并从柱塞头向下延伸，该柱塞滑动地装配在第二缸体中；当致动柱塞上下运动时，油料通过上述油路在柱塞头的上方第一空间和下方第二空间之间流动。
2.如权利要求1所述的电磁泵，其中，柱塞头包括一个筒形侧壁及若干从筒形侧壁下端向内凸起的台肩，这些台肩与筒形侧壁制成一体，该柱塞固定地装配到这些台肩的中间。
3.如权利要求2所述的电磁泵，其中，上述台肩按规则的圆周间隔相互分开布置，这些台肩具有内表面，每个内表面均为弧形，这些内表面构成一个与上述筒形侧壁同心的不连贯筒形的若干部分，上述筒形侧壁至上述每个内表面的距离均相等。
4.如权利要求3所述的电磁泵，其中，该柱塞与上述内表面紧密接触。
5.如权利要求1所述的电磁泵，其中，上述油路按规则的圆周间隔相互分开布置，每个油路均呈扇形。
6.如权利要求1所述的电磁泵，其中，上述柱塞头由一种合金制成，该合金包括97-99.7％重量比的铁、0.2-2.8％重量比的铬、0.1％重量比的镍和0.1％重量比的硅。
全文摘要
本发明提供一种电磁泵的致动柱塞，该致动柱塞具有良好的磁性，以改善电磁泵的工作效率并减少致动柱塞产生的振动和工作噪音。该致动柱塞具有一个高温烧结而成的柱塞头，该柱塞头具有一个环形侧壁和若干台肩。这些台肩从环形侧壁的下端向内凸起。一个柱塞固定地装配到上述台肩的中央，该柱塞向下延伸可滑动地装配在第二缸体中。
文档编号F04B17/04GK1131729SQ9510843
公开日1996年9月25日 申请日期1995年7月14日 优先权日1994年11月16日
发明者文成大 申请人:大宇电子株式会社