专利名称：一种气体电磁阀的制作方法
技术领域：
本发明属于电磁阀的技术领域。更具体地说，本发明涉及一种气体电磁阀。
背景技术：
电磁阀在液、气等流体的供给、传输、控制和动力系统中广泛应用，电磁阀通常依靠电磁吸引力、气体压力及弹簧力来实现对阀门导通和截止控制的目的，是整个系统的关键零部件。额定流量和功率损耗是衡量电磁阀的重要指标。电磁阀额定流量主要取决于电磁阀的机械结构。增加阀芯的移动位移、提高阀体的流通系数等都可以增大额定流量。电磁阀功率损耗主要依托电磁线圈的改进，包括线圈的驱动电压、电流、线圈匝数、线圈电感、电阻、磁阻和软磁材料的导磁率等；同时还取决于电磁阀阀门的开启力的大小，开启力越小， 则电磁阀的功率要求越小。针对压强较高、流量较大的应用场合，则要求电磁阀的开启磁力很高，对密封弹簧的劲度系统(倔强系数)、密封阀体的密封性均有很高要求。现有电磁阀容易出现以下问题首先，高压气体控制系统的电磁阀在气体从入口中进入后，气体将对阀芯产生压力，压力值与气体压强和阀芯面积相关，例如20Mpa的气体，阀芯直径5mm，高压气体对阀芯的压力达392. 5N，这对线圈的电磁力要求很高。影响电磁阀额定流量的最关键因素是流体的进、出口流通面积和阀芯的行程，流通面积越大，阀芯的行程越大，则电磁阀流量越大。其次，在特定工作条件下，电磁阀会出现工作不稳定现象，阀芯频繁开启敲击阀座，且阀芯因振动，造成阀前后管路内流体压力波动；当关闭阀门时，阀芯对阀座的严重冲击，将降低电磁阀的使用寿命。
发明内容
本发明提供一种气体电磁阀，其目的是降低开启电磁的功率，提高额定流量并加强阀芯的稳定性。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为本发明所提供的气体电磁阀，包括阀芯壳体、电磁线圈、电磁铁、主阀芯、主阀芯轴及主阀复位弹簧，所述的气体电磁阀设有先导阀芯、先导铁及先导弹簧；所述的先导铁设在所述的阀芯壳体内、朝向所述的电磁铁的一端。在所述的主阀芯轴与先导铁之间，设固定块，所述的固定块中设密封环；所述的主阀芯轴中设贯通的中心气孔；所述的固定块设先导气孔及通气孔；所述的中心气孔与先导气孔连通；所述的主阀芯轴上设环形的槽，在槽内设环形的密封圈，所述的密封圈将电磁阀型腔分隔为先导阀腔及主阀腔；所述的主阀芯轴上设平衡气孔，所述的平衡气孔将所述的先导阀腔及主阀腔连ο所述的通气孔将固定块两端的先导阀腔连通。所述先导气孔的直径大于平衡气孔的直径。所述固定块以螺纹连接的形式固定在所述的阀芯壳体上。所述的主阀芯以过盈配合的方式固定在所述的主阀芯轴内。所述的先导阀芯以间隙配合的方式固定在先导铁内。所述的电磁铁与先导铁之间的最大距离为0. 6 0. 8mm ；所述的主阀芯轴与固定块之间的最大间隙为4 6mm ；所述的主阀芯的位移最大值为4 6mm。本发明的上述技术方案，采用独立先导式结构，即先导阀与主阀分开，无直接的联动或连接机构，使得电磁阀在采用低功率电磁线圈的状态下，容易打开先导阀，同时独立的主阀可根据阀体空间情况获得较大的阀芯行程，较高的电磁阀流量，使电磁阀满足30Mpa 以下的高、低压气体使用要求；主阀芯轴和密封环的尺寸可根据实际工作压力、出口通径而调整，以减小并平衡主阀芯由于阀门关闭后所承受的流体的压力，以保证主阀芯的使用寿命，不因受压、冲击而损坏，从而提高了电磁阀的稳定性和抗冲击性。
下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明图1为本发明中的电磁阀关闭状态示意图；图2为本发明中的电磁阀完全开启状态示意图。图中标记为1、阀芯壳体，2、电磁铁，3、先导铁，4、先导阀芯，5、先导弹簧，6、电磁线圈，7、主阀芯，8、主阀芯轴，9、密封环，10、固定块，11、主阀复位弹簧，12、密封圈，13,0型密封圈，14、防尘圈，15、出气口，16、先导阀腔，17、主阀腔，18、先导气孔，19、通气孔，20、平衡气孔，21、进气口。
具体实施例方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式
作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。如图1、图2所表达的本发明的结构，为一种气体电磁阀，包括进气口 21、出气口 15、阀芯壳体1、电磁线圈6、电磁铁2 ；可沿轴向滑移的主阀芯轴8及安装在主阀芯轴8上的主阀芯7 ；还有主阀复位弹簧11，主阀复位弹簧11在电磁阀关闭时，通过其弹力将主阀芯 7与出气口封堵。该气体电磁阀是一种独立先导式、大流量、低功率气体专用电磁阀。一、本发明的总体构思为了解决在本说明书背景技术部分所述的目前公知技术存在的问题并克服其缺陷，实现在高压气体的条件下，降低开启电磁的功率，提高额定流量并加强阀芯的稳定性的发明目的，本发明采取的技术方案为如图1、图2所示，本发明所提供的气体电磁阀设有先导阀芯4、先导铁3及先导弹簧5;所述的先导铁3设在所述的阀芯壳体1内、朝向所述的电磁铁2的一端。主阀芯7安装于主阀芯轴8内。本发明采用独立先导式结构，即先导阀与主阀分开，无直接的联动或连接机构，先导弹簧5的弹力比主阀弹簧的弹力小很多，使得电磁阀在采用低功率电磁线圈的状态下， 容易打开先导阀；同时独立的主阀可根据阀体空间情况获得较大的阀芯行程，较高的电磁阀流量，并提高了电磁阀的稳定性和抗冲击性。因为主阀的开启不是通过电磁的直接作用， 产生的冲击力大大减小了。与现有技术比较20Mpa的气体，主阀芯直径5mm，当密封环内径为4mm，即主阀芯轴轴径为4mm时，则高压气体对阀芯的压力将由392. 5N减小到141. 3N。二、本发明的气体电磁阀的具体结构为在所述的主阀芯轴8与先导铁3之间，设固定块10，所述的固定块10中设密封环 9 ；所述的主阀芯轴8中设贯通的中心气孔；所述的固定块10设先导气孔18及通气孔19 ； 所述的中心气孔与先导气孔18连通。本发明创造性还在于主阀芯轴8和密封环9的尺寸可根据实际工作压力、出口通径而调整，以减小并平衡主阀芯7由于阀门关闭后所承受的流体的压力，使主阀芯7不因受压、冲击而损坏，以保证主阀芯7的使用寿命。从而提高了电磁阀的稳定性和抗冲击性。所述的主阀芯轴8上设环形的槽，在槽内设环形的密封圈12，所述的密封圈12将电磁阀型腔分隔为先导阀腔16及主阀腔17。先导阀芯4与高压气体的接触面积较小，从而受到的压力较小，在电磁阀的开启过程中，先导铁3由于电磁铁2的磁力吸引，克服了先导弹簧5的较小的弹力，使先导铁3 与电磁铁2贴合，从而带动先导阀芯4先行开启，使先导阀腔16与出气口 15形成通路，先导阀腔16的高压气体通过出气口 15排出，此时，主阀芯轴8受到的压力失去平衡而产生压差，即主阀腔17的压力大于先导阀腔16的压力。该压差产生的压力作用在密封圈12的主阀腔17 —侧，从而克服主阀复位弹簧11 的阻力而带动主阀芯7开启，使电磁阀完全开启。在上述结构中，先导阀芯4、先导铁3及先导弹簧5为独立安装空间，与主阀芯7及主阀芯轴8分开，分步作用，其间没有联动机构，实现了气体独立先导功能，使得在低功率电磁线圈的情况下，只要控制好先导铁3与电磁铁2 的间隙距离以及先导阀芯4与先导气孔18的接触面积，就能很容易打开先导阀芯4 ；与此同时，主阀芯轴8、主阀芯7及主阀复位弹簧11也为独立安装，只要阀芯壳体1具有足够的长度，主阀芯7就能打开足够大，以此增加主阀芯7的行程，满足高压、大流量气体控制系统的要求，提高了阀体的流通系数，增大了电磁阀的流量。固定块10上设有先导气孔18，以保证先导阀芯4开启后，先导阀腔16的高压气体从先导气孔18流入出气口 15。所述的主阀芯轴8上设平衡气孔20，所述的平衡气孔20将所述的先导阀腔16及主阀腔17连通。平衡气孔20用于将进气口 21的高压气体导入到阀芯壳体1的先导阀腔16内部， 使得在电磁阀关闭时，主阀腔17与先导阀腔16的压力能够很快平衡，并通过主阀复位弹簧 11关闭主阀芯7。原因是此时气体不流动，不产生压差。本发明还可以不设置平衡气孔20，通过以下方式实施因阀芯壳体1内的零部件
5为可滑动结构，具有缝隙，高压气体也可经由该缝隙进入先导阀腔16。所述的通气孔19将固定块10两端的先导阀腔16连通。固定块10上设有固定块通气孔19，以保证先导阀腔16的三个空间相连，各处压力相等。所述先导气孔18的直径大于平衡气孔20的直径。由于先导气孔18直径大于平衡气孔20直径，以保证先导阀芯4开启后，先导阀腔 16的压力始终低于主阀腔17的压力。即平衡气孔20的孔径应小一些。实际上，在先导阀芯4开启前，平衡气孔20两端的气压是相等的，起到了平衡的作用。但是，先导阀芯4开启后，平衡气孔20由于孔径较小，在气体流动时，即起到了减压的作用。所述固定块10以螺纹连接的形式固定在所述的阀芯壳体1上。固定块10与阀芯壳体1采用螺纹连接。固定块10与阀芯壳体1也可采用键或者其他方式固定，并不限于采用螺纹连接。所述的主阀芯7以过盈配合的方式固定在所述的主阀芯轴8内。主阀芯轴8与主阀芯7采用过盈配合的方式固定。主阀芯轴8与主阀芯7也可采用螺纹或者键及其他的方式固定。所述的先导阀芯4以间隙配合的方式固定在先导铁3内。先导阀芯4与先导铁3采用间隙配合的方式固定。先导阀芯4与先导铁3也可以采用胶结或其他的方式固定。密封环9与主阀芯轴8采用过盈配合的活塞式结构。密封环9与主阀芯轴8也可以采用膜片或其他的方式连接。此外，密封环9也可以设在主阀芯轴8内，而主阀芯轴8的小轴芯可以设在固定块10上。主阀芯轴8和密封环9的配合，其作用是配合尺寸可根据实际工作压力、出口通径而调整，以减小并平衡主阀芯7由于阀门关闭后所承受的流体的压力，以保证主阀芯7的使用寿命，不因受压、冲击而损坏。三、本发明提供的上述气体电磁阀满足以下任一或多个条件1、所述的电磁铁2与先导铁3之间的最大距离为0. 6 0. 8mm ；2、所述的主阀芯轴8与固定块10之间的最大间隙为4 6mm ；3、所述的主阀芯7的位移最大值为4 6mm。四、本发明的密封和防护结构电磁阀在阀芯壳体1轴向外侧，还设有防尘帽14和0型密封圈13。防尘帽14可以配合密封圈一块使用，主要用于保护阀芯壳体及电磁线圈，起到防尘防水的作用。0型密封圈13主要起到密封作用，保证高压气体不外泄。当然，也可以不采用防尘帽14和0型密封圈13，而采用其他形式密封。五、本发明的上述电磁阀的工作原理如下如图1——电磁阀关闭状态的示意图所示当电磁线圈6处于断电状态，电磁阀关闭，气体由进气口 21进入主阀腔17，然后通过平衡气孔20进入先导阀腔16，此时，进气口 21的压力大于出气口 15的压力，在先导弹簧5的作用下，先导阀芯4将先导气孔18封堵， 主阀芯轴8的右端位于先导阀腔16的端面比左端的面积大的多，主阀芯7与先导阀芯4被阀芯壳体1内的先导阀腔16的高压气体压紧而密封。
如图2——电磁阀开启状态的示意图所示电磁线圈6通电后，电磁铁2与先导铁 3之间产生电磁力而相互吸附，克服先导弹簧5的较小的压力后，先导铁3带动先导阀芯4 产生位移，进而开启先导阀芯4，通过先导气孔18释放气体到出气口 15;当先导阀芯4开启后，则先导阀腔16在平衡气孔作用下压力减小，主阀腔17的压力相对增大，二者产生压差。 该压差产生的压力作用在密封圈12的主阀腔17 —侧，从而克服主阀复位弹簧11的阻力而带动主阀芯7开启，使进气口 21与出气口 15完全贯通，电磁阀完全开启。以上结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，还可以将上述技术方案进行不同的组合并加以改进。只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种气体电磁阀，包括阀芯壳体(1)、电磁线圈(6)、电磁铁(2)、主阀芯(7)、主阀芯轴(8)及主阀复位弹簧(11)，其特征在于所述的气体电磁阀设有先导阀芯(4)、先导铁(3)及先导弹簧(5)；所述的先导铁(3) 设在所述的阀芯壳体(1)内、朝向所述的电磁铁(2)的一端。
2.按照权利要求1所述的气体电磁阀，其特征在于在所述的主阀芯轴⑶与先导铁⑶之间，设固定块(10)，所述的固定块(10)中设密封环(9)；所述的主阀芯轴⑶中设贯通的中心气孔；所述的固定块(10)设先导气孔(18) 及通气孔(19)；所述的中心气孔与先导气孔(18)连通；所述的主阀芯轴(8)上设环形的槽，在槽内设环形的密封圈(12)，所述的密封圈(12) 将电磁阀型腔分隔为先导阀腔(16)及主阀腔(17)；所述的通气孔(19)将固定块(10)两端的先导阀腔(16)连通。
3.按照权利要求2所述的气体电磁阀，其特征在于所述的主阀芯轴(8)上设平衡气孔(20)，所述的平衡气孔(20)将所述的先导阀腔(16)及主阀腔(17)连通；
4.按照权利要求2所述的气体电磁阀，其特征在于所述先导气孔(18)的直径大于平衡气孔(20)的直径。
5.按照权利要求2所述的气体电磁阀，其特征在于所述固定块(10)以螺纹连接的形式固定在所述的阀芯壳体(1)上。
6.按照权利要求2所述的气体电磁阀，其特征在于所述的主阀芯(7)以过盈配合的方式固定在所述的主阀芯轴(8)内。
7.按照权利要求2所述的气体电磁阀，其特征在于所述的先导阀芯(4)以间隙配合的方式固定在先导铁(3)内。
8.按照权利要求2所述的气体电磁阀，其特征在于所述的电磁铁(2)与先导铁(3)之间的最大距离为0. 6 0. 8mm ；
9.按照权利要求2所述的气体电磁阀，其特征在于所述的主阀芯轴(8)与固定块 (10)之间的最大间隙为4 6mm ；
10.按照权利要求2所述的气体电磁阀，其特征在于所述的主阀芯(7)的位移最大值为4 6mm。
全文摘要
本发明公开了一种气体电磁阀，包括阀芯壳体(1)、电磁线圈(6)、电磁铁(2)、主阀芯(7)、主阀芯轴(8)及主阀复位弹簧(11)，气体电磁阀设有先导阀芯(4)、先导铁(3)及先导弹簧(5)；先导铁(3)设在阀芯壳体(1)内、朝向电磁铁(2)的一端。本发明采用独立先导式结构，即先导阀与主阀分开，无直接的联动或连接机构，使得电磁阀在采用低功率电磁线圈的状态下，容易打开先导阀，同时独立的主阀可根据阀体空间情况获得较大的阀芯行程，较高的电磁阀流量，以减小并平衡主阀芯由于阀门关闭后所承受的流体的压力，以保证主阀芯的使用寿命，不因受压、冲击而损坏，从而提高了电磁阀的稳定性和抗冲击性。
文档编号F16K31/06GK102506208SQ20111042635
公开日2012年6月20日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者曹广滨 申请人:铜陵市三圆特种铸造有限责任公司