一种双悬浮结构电磁阀及工作方法与流程

1.本发明涉及电磁阀技术领域，特别是指一种双悬浮结构电磁阀及工作方法。


背景技术：

2.目前国内市场的轴流式常闭型电磁阀产品寿命情况最高仅能达到10万次，在电磁阀开关过程中，衔铁和线圈骨架之间的运动磨损会影响零件表面光洁度，进而增大运动阻力，造成开合不顺畅的现象，降低产品寿命；现有电磁阀产品有采用增大衔铁和线圈骨架间隙的方法，以达到衔铁运动顺畅、减小运动磨损的目的，但增大间隙会增大每次开合阀芯压合位置的错位，对密封性能产生影响，降低产品寿命；开合时密封面对阀芯密封块的冲击力对阀芯密封块造成损伤，随着使用次数的增加，每次冲击力对阀芯造成的变形量叠加，影响产品密封性能，进而降低产品使用寿命。


技术实现要素：

3.针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种双悬浮结构电磁阀及工作方法，解决了现有技术中电磁阀存在摩擦损耗的问题。
4.本发明的技术方案是这样实现的：一种双悬浮结构电磁阀，包括电磁铁组件和阀芯组件，所述电磁铁组件的两端分别设有进口管和出口管，电磁铁组件内设有阀杆，阀杆与进口管相对应的一端通过副弹性件与电磁铁组件相连接，阀杆与出口管相对应的一端通过主弹性件与电磁铁组件相连接，阀杆通过副弹性件、主弹性件与电磁铁组件连接形成双悬浮支撑结构，阀杆上过盈配合设有衔铁，阀芯组件设置在衔铁的外端部且与出口管接触配合。
5.所述副弹性件、主弹性件均为膜片弹簧；阀杆为钛合金材料制成的阀杆。
6.所述电磁铁组件包括线圈骨架和线圈，线圈缠绕在线圈骨架的中部，线圈骨架内设有供阀杆通过的通孔。
7.所述线圈骨架与进口管密封连接形成左浮动腔，线圈骨架与出口管密封连接形成右浮动腔；所述副弹性件位于左浮动腔内，阀杆与进口管之间设有过滤器，过滤器位于左浮动腔内；所述主弹性件及阀芯组件位于右浮动腔内。
8.所述副弹性件的中部通过内六角螺钉连接在阀杆的端部，副弹性件的外边缘部卡设在线圈骨架与进口管之间；所述主弹性件的中部卡设在阀芯组件与衔铁之间，主弹性件的外边缘部卡设在线圈骨架与出口管之间，且主弹性件的两侧均设有垫片，所述内六角螺钉为钛合金材料制成的螺钉。
9.所述线圈骨架包括进口基体和出口基体，出口基体通过搭接在进口基体上的中部隔磁环与进口基体相连接，中部隔磁环与进口基体密封固定连接；通孔设置在进口基体靠近出口基体的端部，出口基体的内径和中部隔磁环的内径相等且均大于通孔的直径，进口基体靠近出口基体的端部与中部隔磁环、出口基体形成衔铁腔，衔铁位于衔铁腔内，所述衔铁与进口基体靠近出口基体的端部之间设有隔磁垫片；衔铁与衔铁腔的内环面之间留有间
隙。
10.所述线圈骨架与进口管、出口管同轴线设置；所述进口管内设有变径通道，变径通道的进口段通道与出口段通道均为锥形通道；所述出口管内设有渐变通道，渐变通道的直径沿介质流动方向分段式变大。
11.所述阀芯组件包括固定在阀杆上的阀芯基体，阀芯基体内设有密封块，密封块通过压块固定在阀芯基体上，密封块与阀芯基体之间设有橡胶块；阀芯基体为钛合金材料制成的基体。
12.所述出口管的进气口处设有圆弧密封面，圆弧密封面与密封块面面接触配合时，关闭出口管的进液口。
13.一种所述的双悬浮结构电磁阀的工作方法，步骤如下：s1：阀杆的两端通过主弹性件、副弹性件提供支撑，形成双悬浮支撑结构；位于阀杆上的衔铁形成悬浮式衔铁；s2：正常状态下，电磁铁组件的线圈断电，阀杆在主弹性件、副弹性件的预紧力作用下处于关闭位置，阀芯组件压紧在出口管的密封面上，完成电磁阀的关闭动作；s3：工作状态下，电磁铁组件的线圈通电，悬浮式衔铁在电磁铁组件产生的电磁力作用下，进行悬浮式运动，阀杆在衔铁的作用下克服主弹性件、副弹性件的预紧力，并运动至开启位置，阀芯组件脱离出口管的密封面，完成电磁阀的开启动作；s4：重复步骤s2，完成电磁阀的关闭动作。
14.本发明电磁阀依靠阀杆两端的两个膜片弹簧的径向支撑力，实现悬浮结构，衔铁和阀杆过盈配合为一体结构，从而达到衔铁悬浮式运动方式，相比较传统电磁阀结构增大了衔铁与线圈骨架之间的间隙，减少运动摩擦力，保证延长产品使用寿命的目的；依靠两个膜片弹簧的支撑力，控制阀芯在径向方向上的位移，避免了密封块和阀座密封时压痕不重合的错位问题对密封性能的影响，保证了产品密封性能。阀杆、阀芯基体和阀杆端头上内六角螺钉选用钛合金材料，既能够实现运动件减重的目的又能够保证良好的耐蚀性、韧性和强度，还能够减小簧片弹簧的等效应力，增长弹簧寿命，进而达到延长产品寿命的目的。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本发明电磁阀整体结构示意图。
17.图2为本发明阀芯组件结构示意图。
具体实施方式
18.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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.如图1所示，实施例1，一种双悬浮结构电磁阀，包括电磁铁组件2和阀芯组件5，所述电磁铁组件2的两端分别设有进口管1和出口管6，介质通过进口管进入电磁铁组件内，然
后通过出口管向外流出。电磁铁组件2内设有阀杆3，阀杆能在电磁体组件内轴向方向上运动，实现电磁阀的开启与关闭。阀杆3与进口管1相对应的一端通过副弹性件10与电磁铁组件2相连接；副弹性件提供阀杆的径向副支撑力和轴向副预紧力，阀杆3与出口管6相对应的一端通过主弹性件7与电磁铁组件2相连接；同样的主弹性件提供阀杆的径向主支撑力和轴向主预紧力。在结构上阀杆3通过副弹性件10、主弹性件7与电磁铁组件2连接形成双悬浮支撑结构，阀杆3上过盈配合设有衔铁4，衔铁设置在双悬浮支撑结构上形成悬浮式衔铁，在电磁铁组件作用下，悬浮式衔铁进行悬浮运动，减小阀芯开启关闭时零件运动产生的摩擦损耗从而达到增长寿命的目的。阀芯组件5设置在衔铁4的外端部且与出口管6接触配合，形成电磁阀的开关口，阀芯组件5脱离出口管6的密封面，电磁阀打开，介质流通。阀芯组件5与出口管6面面密封，电磁阀关闭。
20.作为预选方式所述副弹性件10、主弹性件7均为膜片弹簧，两者配合提供阀杆的径向支撑力和轴向预紧力，避免了密封块和阀座密封时压痕不重合的错位问题，确保阀门密封性。阀杆3为钛合金材料制成的阀杆，既能够实现运动件减重的目的又能够保证良好的耐蚀性、韧性和强度。
21.本实施例中所述电磁铁组件2包括线圈骨架21和线圈22，线圈22缠绕在线圈骨架21的中部，线圈骨架21内设有供阀杆3通过的通孔23，通孔23是供阀杆3的运动通道，也是介质在电磁铁组件内流通的通道。所述线圈骨架21与进口管1密封连接形成左浮动腔12，密封连接形式优选为固体激光焊521。线圈骨架21与出口管6密封连接形成右浮动腔13；线圈骨架21与出口管6密封连接可采用螺纹连接或焊接，同样的优选为固体激光焊接，焊接位点用521表示。阀杆的两端分别位于左、右浮动腔内，形成双头悬浮结构，减少摩擦接触点，减小摩擦。所述副弹性件10位于左浮动腔12内，左浮动腔为副弹性件提供形变空间，以便为阀杆提供足够的径向支撑力和轴向预紧力。阀杆3与进口管1之间设有过滤器11，过滤器11位于左浮动腔12内，过滤器用于过滤介质的杂质，提高进入电磁体组件内的介质的洁净度。所述主弹性件7及阀芯组件5位于右浮动腔13内；右浮动腔13为主弹性件提供形变空间，以便为阀杆提供足够的径向支撑力和轴向预紧力。
22.如图2所示，实施例2，一种双悬浮结构电磁阀，在实施例1的基础上，所述副弹性件10的中部通过内六角螺钉9连接在阀杆3的端部，所述内六角螺钉9为钛合金材料制成的螺钉，实现运动件减重的目的。副弹性件10的外边缘部卡设在线圈骨架21与进口管1之间。所述主弹性件7的中部卡设在阀芯组件5与衔铁4之间，主弹性件7的外边缘部卡设在线圈骨架21与出口管6之间，且主弹性件7的两侧均设有垫片8。主弹性件7与副弹性件10产生轴向预紧力的方向相同，两者预紧力叠加，提高阀芯组件的密封力。
23.本实施例中所述线圈骨架21包括进口基体21-1和出口基体21-2，出口基体21-2通过搭接在进口基体21-1上的中部隔磁环21-3与进口基体21-1相连接，中部隔磁环21-3与进口基体21-1密封固定连接，优选为焊接。通孔23设置在进口基体21-1靠近出口基体21-2的端部，出口基体21-2的内径和中部隔磁环21-3的内径相等且均大于通孔23的直径，形成阶梯孔结构。进口基体21-1靠近出口基体21-2的端部与中部隔磁环21-3、出口基体21-2形成衔铁腔，衔铁4位于衔铁腔内，所述衔铁与进口基体21-1靠近出口基体21-2的端部之间设有隔磁垫片14；衔铁4与衔铁腔的内环面之间留有间隙；比较传统电磁阀结构增大了衔铁（序号2）与线圈骨架之间的间隙，减少运动摩擦力，保证延长产品使用寿命的目的。
24.本实施例中所述线圈骨架21与进口管1、出口管6同轴线设置，确保介质流通顺畅。所述进口管1内设有变径通道，变径通道的进口段通道与出口段通道均为锥形通道；所述出口管6内设有渐变通道，渐变通道的直径沿介质流动方向分段式变大；即出口管6内的渐变通道分为三段，进口段通道、流通段通道和出口段通道，流通段通的直径大于进口段通道出口段通道，出口管6的出口段通道为喇叭状开口，介质流出过程中压强的逐渐减小，流量逐渐增大。锥形通道和喇叭状开口均为37
°
锥面标准接头，提高密封性。
25.本实施例中所述阀芯组件5包括固定在阀杆3上的阀芯基体51，阀芯基体采用键连接在阀杆上或通过螺纹连接在阀杆上又或者过盈配合连接在阀杆上。阀芯基体51内设有密封块52，密封块52通过压块53固定在阀芯基体51上，密封块52与阀芯基体51之间设有橡胶块54；阀芯基体51为钛合金材料制成的基体。通过增加放置橡胶块的方式，利用橡胶块材质软、有弹性的性能优势，将产品开合工作过程中阀芯和密封面间产生的冲击力转化为橡胶块的弹性势能，减小对于密封块的冲击，从而降低密封块冲击变形、产生表面缺陷的可能性，进而保证产品密封性能。
26.进一步，所述出口管6的进气口处设有圆弧密封面61，圆弧密封面61与密封块52对应的面为密封面，圆弧密封面61与密封块52面面接触配合时，关闭出口管6的进液口。密封块52脱离圆弧密封面61时，出口管6的进液口开启。3.根据样件产品寿命试验结果验证，该双悬浮结构的电磁阀寿命可达到100万次，在保证产品密封性能的基础上延长了产品寿命，满足研制要求。
27.实施例3：一种实施例2所述的双悬浮结构电磁阀的工作方法，步骤如下：s1：阀杆3的两端通过主弹性件7、副弹性件10提供支撑，形成双悬浮支撑结构；位于阀杆3上的衔铁4形成悬浮式衔铁。相比较传统电磁阀结构增大了衔铁（序号2）与线圈骨架之间的间隙，减少运动摩擦力。
28.s2：正常状态下，电磁铁组件2的线圈断电，阀杆3在主弹性件7、副弹性件10的预紧力作用下处于关闭位置，阀芯组件5压紧在出口管6的密封面上，完成电磁阀的关闭动作；该状态下主弹性件7、副弹性件10配合提供阀杆的径向支撑力和轴向预紧力，避免了密封块和圆弧密封面（阀座）密封时压痕不重合的错位问题，确保阀门处于高可靠的密封状态。
29.s3：工作状态下，电磁铁组件2的线圈通电，悬浮式衔铁在电磁铁组件2产生的电磁力作用下，进行悬浮式运动；减小阀芯开启关闭时零件运动产生的摩擦损耗从而达到增长寿命的目的。阀杆3在衔铁4的作用下克服主弹性件7、副弹性件10的预紧力，并运动至开启位置，阀芯组件5脱离出口管6的密封面，完成电磁阀的开启动作。
30.s4：重复步骤s2，完成电磁阀的关闭动作。
31.根据上述方法试验产品寿命，结果证明该双悬浮结构的电磁阀寿命可达到100万次，在保证产品密封性能的基础上延长了产品寿命，满足研制要求。
32.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。