电磁阀、燃料供给系统以及电磁阀的制造方法与流程

电磁阀、燃料供给系统以及电磁阀的制造方法
1.本技术基于并要求于2021年4月15日在韩国知识产权局提交的第10-2021-0049082号韩国专利申请的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
2.本公开涉及一种电磁阀，更具体而言，涉及一种包括防爆结构的电磁阀。


背景技术：

3.电磁阀通过使电流流过缠绕成圆柱形的线圈而产生磁场，因此，通过使动子移动的磁场来控制流体流动。目前，大多数电磁式阀(electromagnetic valve)是电磁阀(solenoid valve)，并且通过遥控控制磁场来控制流体流动。电磁阀用于诸如液压或气动设备、机械设备、车辆、电气设备、化学和医学之类的多样的领域。
4.电磁阀也用作船舶的大容量发动机中的供气阀。通过电磁阀的开/关控制，气体燃料被供给到气缸内并引起爆炸以获得输出。气体以非常大的气体流速供应到用于船舶的发动机，因此，其中使用的电磁阀的性能和安全性受到严格的规定。
5.因此，在2016年之前，具有分级认证的供气阀适用于船舶的大容量发动机，然而，从2017年1月起，只有获得国际电工委员会防爆电气产品认证体系(iecex)的危险场所0区使用认证的供气阀可以应用于用于船舶的大容量发动机。
6.即，为了在危险气氛持续存在或长时间存在的场所(0区)安装供气阀，只有获得爆炸性气体气氛中的设备保护水平(equipment protection level，epl)ga才能安装供气阀。
7.然而，由于技术困难，还没有开发出满足国际防爆认证的包括螺线管(solenoid)的供气阀，因此，已经获得现有分类认证的供气阀作为相关规定的例外而被接受并应用。
8.上述背景技术是发明人为了导出本公开而拥有或在导出本公开的过程中获得的技术信息，不能说背景技术必然是在提交本公开之前向一般公众公开的公知技术。


技术实现要素：

9.一个或多个实施例包括包含与根据现有技术的电磁阀相比确保优异的性能和安全性的防爆结构的电磁阀。
10.然而，上述目的仅是一示例，并不限于此。
11.另外的方面将部分地在下面的说明中阐述，并且部分地将从说明书中显而易见，或者可以通过本公开的所呈现的实施例的实践来了解。
12.根据一个或多个实施例，一种具有防爆结构的电磁阀包括：主体，包括供流体流过的通道；壳体，连接到所述主体并且具有开放的一表面；螺线管组件，布置在所述壳体内并且电连接到控制器；电枢，所述电枢的至少一部分布置在所述通道内，并且所述电枢被配置为通过由所述螺线管组件产生的磁场相对于所述螺线管组件移动来打开或关闭所述通道；以及盖板，布置在所述壳体的所述一表面上以面向所述电枢。
13.所述螺线管组件的至少一部分可以布置成穿过所述盖板。
14.所述盖板可以布置在与所述螺线管组件的底面相同的平面上。
15.所述螺线管组件可以包括：芯，包括安装部，所述安装部与所述螺线管组件的底面形成阶梯；以及线圈，缠绕在所述芯，其中，所述盖板包括：槽，插入到所述安装部。
16.所述盖板的厚度可以等于所述安装部的深度。
17.所述芯可以包括多个突起，其中，所述安装部可以沿着所述突起的底面的边缘向内凹入，并且与所述突起的底面形成阶梯。
18.在所述盖板的所述槽插入到所述安装部的状态下，所述盖板可以设置在与所述突起的所述底面相同的平面上。
19.在所述盖板插入到所述安装部的状态下，所述槽、所述安装部和所述壳体的内壁可以被焊接，并且所述螺线管组件的底面可以被研磨。
20.根据一个或多个实施例，一种燃料供给系统包括：发动机；燃料供给歧管，向所述发动机供给燃料；空气供应歧管，向所述发动机供应空气；电磁阀，打开或关闭所述燃料供给歧管与所述空气供应歧管之间的空间；以及控制器，控制所述电磁阀，其中，所述电磁阀包括：主体，包括供流体流过的通道；壳体，连接到所述主体并且具有开放的一表面；螺线管组件，布置在所述壳体内并且电连接到所述控制器；电枢，至少一部分布置在所述通道，并且配置为通过由所述螺线管组件产生的磁场相对于所述螺线管组件移动来打开或关闭所述通道；以及盖板，布置在所述壳体的一表面上以面向所述电枢。
21.根据一个或多个实施例，一种具有防爆结构的电磁阀的制造方法包括如下步骤：将包括芯和线圈的螺线管组件固定在壳体内；将盖板固定在所述壳体内；将所述盖板安装在所述螺线管组件上；焊接所述壳体、所述螺线管组件和所述盖板；以及研磨所述盖板的表面。
22.根据附图、权利要求书和本公开的详细说明，除了上述哪些内容之外的其他方面、特征和优点将变得显而易见。
附图说明
23.通过以下结合附图的说明，本公开的实施例的上述和其他方面、特征和优点将更加明显。
24.图1是示出根据本公开的一实施例的燃料供给系统的图。
25.图2和图3是示出根据本公开的一实施例的电磁阀的操作状态的图。
26.图4是图2的a区域的放大图。
27.图5是根据本公开的一实施例的电磁阀的一部分的放大图。
28.图6是根据本公开的一实施例的电磁阀的倒置形式的分解图。
具体实施方式
29.现在将详细参照实施例，实施例的示例在附图中示出，其中，相同的参考标号始终表示相同的元件。在这方面，本实施例可具有不同的形式，并且不应被解释为限于在此阐述的说明。因此，下面仅通过参照附图来说明本实施例，以解释本说明书的各个方面。如在此所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任意组合和所有组合。当诸如
“……
中的至少一个”的表述在一列元素之后时，修饰整列元素，而不修饰列中的单个元素。
30.由于本公开允许各种改变和大量实施例，因此，特定的实施例将在附图中示出并在书面说明中详细说明。然而，这不意图将本公开限制为特定的实践模式，并且将理解，不脱离本公开的精神和技术范围的所有的修改、等同物和/或替代物被包含在本公开中。在本公开的说明中，即使在不同的实施例中示出，对于相同的构成要素使用相同的附图标记。
31.在下文中，将参照附图详细说明本公开的实施例。在参照附图说明时，对相同或对应的构成要素赋予相同的附图标记，并省略其重复说明。
32.应当理解，尽管在此使用术语“第一”、“第二”等来说明多样的构成要素，但是这些构成要素不应被这些术语限制。这些构成要素仅用于将一个构成要素与其他构成要素进行区分。
33.以单数形式使用的表述涵盖复数形式的表述，除非其在上下文中具有明显不同的含义。
34.在本说明书中，应当理解，诸如“包括”或“具有”的术语旨在指示本说明书中公开的特征或构成要素的存在，而不旨在排除可以添加一个或多个其他特征或构成要素的可能性。
35.并且，在附图中，为了便于说明，元件的尺寸可能被夸大或缩小。例如，由于为了便于说明而任意地示出附图中的构成要素的尺寸及厚度，因此以下实施例不限于此。
36.在下面的实施例中，x轴、y轴和z轴不限于直角坐标系上的三个轴，而是可以被解释为包括这些轴。例如，x轴、y轴和z轴可以成直角，或者也可以指示不成直角的彼此不同的方向。
37.当一实施例可以以另一种方式实现时，预定的工艺顺序可以与所说明的工艺顺序不同。例如，连续说明的两个工艺可以实质上同时执行，或者可以以与所说明的顺序相反的顺序执行。
38.本说明书中使用的术语仅用于说明特定实施例，并不旨在限制本公开。在本说明书中，应当理解，诸如“包括”或“具有”之类的术语旨在指示说明书中公开的特征、数字、步骤、动作、构成要素、部分或其组合的存在，并且不旨在排除可能存在或添加一个或多个其他特征、数字、步骤、动作、部件、部分或其组合的可能性。
39.图1是示出根据本公开的实施例的燃料供给系统10的图。图2和图3是示出根据本公开的实施例的电磁阀100的操作状态的图。图4是图2的a区域的放大图。图5是根据本公开的实施例的电磁阀100的一部分的放大图。图6是根据本公开的实施例的电磁阀100的倒置形式的分解图。
40.根据本公开的一实施例的电磁阀100可以包括在燃料供给系统10中。例如，电磁阀100可以布置在用于向船舶、飞行器或车辆的发动机供给燃料的燃料供给系统10，以控制向发动机供给燃料的操作。
41.在实施例中，电磁阀100和包括该电磁阀100的燃料供给系统10可以使用在爆炸性气体气氛。详细地讲，电磁阀100和包括该电磁阀100的燃料供给系统10可以用于由国际电工委员会防爆电气产品认证体系(iecex)定义的危险场所0区(危险气氛持续存在或长时间存在的场所，例如容器内、装置内和管道内等)。
42.参照图1，根据本公开的实施例的燃料供给系统10可以包括电磁阀100、发动机200和控制器300。
43.电磁阀100可以通过控制供给到发动机200的燃料的流速来控制发动机200的输出。在实施例中，电磁阀100可以是由控制器300控制的电子电磁阀。电磁阀100将进行后述。
44.发动机200接收燃料和空气以产生输出。发动机200的类型不受特别的限制，并且可以是用于船舶的发动机、用于飞机的发动机或用于车辆的发动机。
45.在一实施例中，发动机200可以包括燃料供给歧管210、空气供应歧管220和排气歧管230。
46.燃料供给歧管210将燃料箱(未图示)连接到电磁阀100，并将从燃料箱供给的燃料供给到发动机200。燃料供给歧管210可以根据电磁阀100的操作而被打开和关闭。
47.空气供应歧管220从空气罐(未图示)或外部接收空气并将空气供应到发动机200。图1示出了燃料供给歧管210在通过电磁阀100之后连接到空气供应歧管220，但不限于此。例如，燃料供给歧管210和空气供应歧管220可以不彼此共享流路。
48.排气歧管230将燃料和空气的燃烧气体排放到外部。
49.控制器300电连接到电磁阀100。控制器300可以通过根据预设程序或响应于接收的用户的指令而调节电磁阀100的打开和关闭或电磁阀100的打开/关闭时间，来调节供给到发动机200的燃料量。例如，控制器300可以通过使电流流动到电磁阀100的螺线管组件130以形成磁场来打开或关闭燃料供给歧管210。
50.参照图2至图6，根据本公开的实施例的电磁阀100可以包括主体110、壳体120、螺线管组件130、电枢140和盖板150。
51.在下面的说明中，壳体120和螺线管组件130彼此区分以帮助理解本公开，但是壳体120和螺线管组件130也可以构成单个组件。
52.主体110可以包括供流体(例如，燃料或空气)移动的通道e。例如，如图2所示，主体110可以包括连接到燃料供给歧管210的流入口111和连接到燃料供给歧管210与空气供应歧管220相交的部分的流出口112。因此，在电磁阀100打开时流入燃料供给歧管210的燃料可以沿着通道e移动，然后通过流出口112流入空气供应歧管220。
53.壳体120可以连接到主体110并可以包括内部空间121。后述的螺线管组件130可以布置在内部空间121内。在实施例中，壳体120可以具有中心轴线ax1。
54.在实施例中，壳体120的一表面可以开放。例如，如图2所示，壳体120的与内部空间121接触的一表面可以开放。所述一表面可以布置成面向后述的电枢140，并可以被盖板150覆盖。
55.在实施例中，壳体120可以包括连接到控制器300的电缆122。电缆122可以将控制器300连接到螺线管组件130，并可以允许电流流过螺线管组件130以产生磁场。
56.螺线管组件130可以布置在壳体120的内部空间121内，并可以电连接到控制器300。例如，如图2所示，螺线管组件130可以布置在与壳体120的一端部实质上相同或相同的平面上，以面向后述的电枢140。即，螺线管组件130的底面b可以布置在与壳体120的一表面实质上相同或相同的平面上。
57.另外，螺线管组件130的一侧可以连接到电缆122。
58.在实施例中，螺线管组件130可以包括芯131和线圈132。
59.芯131可以是通过使电流流动到线圈132而产生的磁场来产生磁力的电磁体，并可以吸引或推动电枢140。
60.在实施例中，芯131可以包括与螺线管组件130的底面b形成阶梯差的安装部131c。例如，如图6所示，芯131可以包括多个突起131a和布置在突起131a之间的多个凹入部131b。另外，安装部131c可以沿着突起131a的底面b(其可以是螺线管组件130的底面b)的边缘向内凹陷，以相对于突起131a的底面b形成阶梯差。因此，后述的盖板150的槽151可以插入到安装部131c中。
61.尽管在附图中示出了具有彼此不同的面积的三个突起131a以及其之间的两个凹入部131b，但是突起131a和凹入部131b的数量、形状和尺寸等不受限制。
62.线圈132可以缠绕在绝缘体133并插入到芯131中，并可以在向其施加电流时产生磁场。例如，缠绕在绝缘体133的线圈132可以缠绕在多个突起131a中的至少一个并插入到凹入部131b。
63.电枢140可以至少局部布置在主体110的通道e。在实施例中，电枢140可以与中心轴线ax1布置成同轴。
64.电枢140可以是利用金属磁性材料形成的构件，并且当螺线管组件130产生磁场时，电枢140可以根据磁场相对于螺线管组件130移动以打开和关闭通道e。对此将进行后述。
65.盖板150可以布置成面向电枢140以封闭壳体120的一表面，并可以暴露螺线管组件130的至少一部分。例如，如图2和图6所示，盖板150可以布置成与壳体120的内壁接触以覆盖壳体120的开放的表面。另外，螺线管组件130的至少一部分可以布置成穿过盖板150。
66.图6示出了圆形板形状的盖板150，但是盖板150不限于此，并且可以根据壳体120而具有适当的形状。
67.在实施例中，盖板150可以与螺线管组件130(芯131)共享中心轴线ax2。在此，中心轴线ax2可以与中心轴线ax1同轴。
68.在实施例中，盖板150可以包括槽151。例如，如图5和图6所示，槽151形成在盖板150的一侧，并且可以具有与芯131的安装部131c对应的形状。因此，当盖板150安装在螺线管组件130上时，芯131的突起131a的一部分(例如，其底面b)可以通过槽151而暴露于外部，并且芯131的其他部分可以被盖板150覆盖。
69.可以根据该构造来最小化螺线管组件130的底面b与电枢140的上表面之间的间隙，并且因此，可以确保由螺线管组件130施加到电枢140上的磁力的强度在预定水平或以上。
70.尽管在图5和图6中示出了具有彼此不同面积的三个槽151，但是其数量、面积和形状不受特别的限制，并且可以对应于芯131的形状。
71.在实施例中，盖板150的厚度t可以等于安装部131c的深度d。因此，如图5所示，在槽151插入到安装部131c的状态下，盖板150可以设置在与螺线管组件130的底面b(突起131a的底面b)相同的平面p上。根据实施例，当盖板150设置在与螺线管组件130的底面b相同的平面p上时，盖板150的底面c可以设置在与螺线管组件130的底面b相同的平面上。在此，平面p可以是平行于xz平面的平面。
72.因此，当盖板不具有槽时，螺线管组件与电枢之间的间隙增加盖板的厚度，并且随着间隙增加，磁力减小。然而，根据本公开的实施例的电磁阀100，芯131可以通过槽151而暴露于外部，并可以最小化芯131的底面与电枢140之间的间隙，从而尽可能多地使用从螺线
管组件130产生的磁力并允许电磁阀100容易地操作。在此，在本实施例中，芯131的底面可以指突起131a的底面b和螺线管组件130的底面b。
73.在实施例中，气隙可以布置在螺线管组件130与盖板150之间。
74.接下来，将参照图2和图3说明根据本公开的实施例的电磁阀100的操作。
75.图2示出了通道e打开的状态。首先，当电流通过控制器300流过螺线管组件130时，电枢140通过由螺线管组件130形成的磁场被拉向螺线管组件130。因此，螺线管组件130的底面和电枢140的上表面可以通过间隙g1而隔开。
76.在此，固定板171可以布置在主体110内以面向壳体120的一端部，并且电枢140通过结合构件179连接到可移动板173。因此，当电枢140朝向螺线管组件130移动时，可移动板173也向上移动，并且在可移动板173与排气板181之间形成间隙。因此，通过燃料供给歧管210引入到腔室175内的燃料通过可移动板173与排气板181之间的间隙，以通过流出口112而流入空气供应歧管220。
77.然而，燃料移动到空气供应歧管220的方式不受限制。例如，可移动板173可以包括多个第一孔183，并且排气板181可以包括多个第二孔185。此外，排气板181可以包括连接到空气供应歧管220的排气孔(未图示)。
78.如图2所示，在根据本公开的实施例的电磁阀100中，螺线管组件130的至少一部分布置成穿过盖板150。即，在盖板150安装在螺线管组件130上的状态下，芯131的底面可以通过槽151而暴露于外部，并且芯131的底面可以设置在与盖板150相同的平面上。因此，可以最小化芯131与电枢140之间的间隙g1，从而增加螺线管组件130与电枢140之间的磁力。
79.接下来，图3示出了通道e关闭的状态。当没有电流通过控制器300流过螺线管组件130时，拉动电枢140的磁场消失，并且电枢140可以通过弹性构件177而向下移动。因此，螺线管组件130的底面和电枢140的上表面可以通过间隙g2而隔开。
80.在此，插入到固定板171的弹性构件177在电枢140向上移动时被压缩，并且当磁场消失时膨胀且可以向下按压可移动板173，从而快速移动可移动板173。因此，可移动板173的下表面可以紧密地粘附到排气板181，从而关闭通道e。
81.在实施例中，槽151、安装部131c和壳体120的内壁可以在盖板150插入到安装部131c的状态下彼此焊接。详细地，在盖板150的槽151安装在芯131的安装部131c上的状态下，安装部131c和槽151彼此焊接，并且盖板150的外周面和壳体120的内壁可以彼此焊接，以牢固地附接盖板150并保持气密性。
82.在实施例中，可以在盖板150安装在安装部131c上的状态下研磨盖板150的表面。因此，可以去除盖板150和芯131的表面上的细小的凹凸，可以减少在安装过程期间产生的阶梯差，并可以去除在焊接过程期间产生的焊珠。因此，可以最小化盖板150的外表面与突起131a的底面之间的阶梯差，最终，盖板150和突起131a的底面可以设置在相同的平面上。
83.根据电磁阀100的这样的构造，可以通过用盖板150覆盖壳体120的表面来实现耐压防爆结构，而无需在壳体120内部填充诸如环氧树脂之类的附加防爆构件。
84.另外，根据本公开的本实施例的电磁阀100，螺线管组件130的底面和螺线管组件130的盖板150可以布置在相同的平面上，从而最小化螺线管组件130与电枢140之间的间隙。因此，通过增加由螺线管组件130和电枢140施加到彼此的磁力，可以平稳地操作电磁阀100。
85.接下来，将说明根据本公开的一实施例的电磁阀100的制造方法。
86.根据本公开的实施例的电磁阀100的制造方法可以包括如下步骤：将包括芯131和线圈132的螺线管组件130固定在壳体120内；将盖板150固定在壳体120内；将盖板150安装在螺线管组件130上；焊接壳体120、螺线管组件130和盖板150；以及研磨盖板150的表面。
87.首先，将螺线管组件130固定在壳体120内。螺线管组件130的芯131可以通过堆叠多个芯构件并通过焊接将芯构件集成到单个芯131来形成。
88.将螺线管组件130固定到壳体120内的方法不受限制。例如，螺线管组件130的外表面和壳体120的内表面可以通过使用图2所示的固定构件(未图示附图标记)而彼此连接。
89.接下来，将盖板150的槽151安装在芯131的安装部131c上。因此，壳体120的开放的一表面被封闭，并且芯131的底面可以通过槽151而暴露。即，芯131的底面可以穿过盖板150而布置。
90.接下来，焊接壳体120、螺线管组件130和盖板150。例如，可以彼此焊接壳体120的内壁与盖板150的外周面，并可以彼此焊接安装部131c与槽151。因此，盖板150可以牢固地安装到壳体120上且可以保持气密性。
91.根据实施例，当集成芯131或焊接盖板150时使用的焊接方法不受特别的限制，可以使用诸如电弧焊接、气焊、激光焊接、摩擦焊接、冷压等的多样的焊接方法中的任意一种。
92.然后，研磨盖板150。盖板150的表面可能具有难以用肉眼观察到的凹凸。另外，可能存在在焊接过程期间产生的焊珠或盖板150的表面与突起131a的底面之间的阶梯。因此，通过研磨盖板150的表面，盖板150和螺线管组件130的底面可以设置在相同的平面上。
93.根据本公开，可以通过用盖板150覆盖壳体120的一表面来实现耐压防爆结构，而无需在壳体120内部填充诸如环氧树脂之类的附加防爆构件。即，即使气体流入壳体120并且在壳体120内部产生火花等而引起火焰或爆炸，盖板150也可以阻止火焰扩散到外部，从而实现防爆结构。
94.根据本公开，通过使螺线管组件130的底面和盖板150位于彼此相同的平面，可以最小化螺线管组件130与电枢140之间的间隙。因此，通过增加由螺线管组件130和电枢140施加到彼此的磁力，可以平稳地操作电磁阀100。
95.实施例中说明的特定技术内容是实施例，并且不限制实施例的技术范围。为了简明且清楚地说明本公开的说明，可以省略对现有的一般技术和配置的说明。另外，附图中所示的构成要素之间的线的连接或连接构件示例性地示出了功能连接和/或物理或电路连接，在实际装置中，可替换或附加的多样的功能连接、物理连接可以表示为连接或电路连接。另外，除非存在诸如“必要的”或“重要的”之类的具体提及，否则它可能不是本公开的应用的必要构成要素。
96.在详细说明和权利要求书中使用术语“一”和“一个”和“所述”以及类似的指示物应被解释为涵盖单数和复数，除非另有具体定义。此外，除非本文另有说明，否则本文中对数值范围的叙述仅旨在用作单独提及落入该范围内的每个单独值的简写方法，并且每个单独值并入本说明书中，如同其在本文中单独叙述一样。最后，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，否则本文所述的所有方法的步骤可以以任何适当的顺序执行。实施例不限于上述步骤的顺序。除非另有声明，否则本文提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地说明本发明构思，而不是对本发明构思的范围构成限制。在不脱
离本公开的精神和范围的情况下，许多修改和调整对于本领域技术人员将是显而易见的。
97.应当理解，本文说明的实施例应当仅在说明性意义上考虑，而不是为了限制的目的。每个实施例内的特征或方面的说明通常应被认为可用于其他实施例中的其他类似特征或方面。虽然已经参考附图说明了一个或多个实施例，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离由权利要求定义的本公开的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的多样的改变。