专利名称：大行程电磁阀的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种大行程电磁阀。
背景技术：
现有电磁阀通常设有主阀密封副和副阀密封副，所述副阀密封副中的密封件安装在阀杆的下端，通过动铁芯带动阀杆上下移动，实现副阀密封副的开启或封闭，进而通过副 阀介质通道的通断控制主阀密封副的开启和关闭。例如中国02208418. 5号实用新型专利 公开了一种电磁阀(参见图5和图6)所述主阀密封副设置在主阀体的阀腔内，用于连通 或切断主阀体内的主阀介质通道，由活动的阀杯和固定的主阀阀座组成，主阀阀座为水平 阀座，位于其上部的阀腔连接阀门的进口端，位于其下部的阀腔连接阀门的出口端，所述阀 杯可以上下移动，位于所述主阀阀座的上方，阀杯的底部设有与主阀阀座相配套的密封部。 当阀门关闭时，阀杯向下移动，阀杯上的密封部与主阀阀座上的密封部相接触，切断主阀体 内的介质通道，实现主阀密封副的密封，使阀门处于关闭状态；阀门开启时阀杯向上移动， 阀杯与主阀阀座相互分离，使介质得以穿过主阀阀座中央的介质通道，由阀门进口端向阀 门出口端的流动，使阀门处于开启状态。所述副阀密封副设置在副阀体的阀腔内，用于连通 或切断副阀介质通道，并由此控制阀杯和主阀密封副的状态，由副阀密封件和副阀阀座组 成，所述副阀阀座一侧的副阀阀腔通过部分副阀介质通道连通主阀体内与出口端连通的阀 腔，所述副阀阀座另一侧的阀腔通过另一部分副阀介质通道连通主阀体内阀杯所在的阀腔 以及阀杯内空间，所述副阀的密封件6连接在阀杆的下端并位于所述副阀阀座9的上方，所 述阀杆上端连接位于电磁头内的动铁芯1，电磁头中的线圈5通电后，静铁芯2与动铁芯相 互吸引，动铁芯向上移动，带动阀杆和副阀密封件向上移动，使副阀密封件脱离副阀阀座， 介质得以穿过副阀阀座中央的介质通道，由阀杯内流向与出口端连通的主阀体内的阀腔， 同时，主阀体内与进口端连通的阀腔内的介质通过阀杯下部或底部的阻尼孔流入阀杯内空 间，由于阻尼孔的阻尼作用，流入阀杯的介质量小于流出阀杯的介质量，导致阀杯内的介质 压力降低，基本上等于主阀体内与出口端连通的阀腔内的介质压力，而阀杯周围的介质压 力以及阀杯底部位于主阀密封副的密封面外侧的介质压力较大，形成使阀杯向上移动的压 力差，推动阀杯向上移动，进而将主密封副打开；当电磁头断电后，动铁芯和阀杆在复位弹 簧和自身重力的作用下向下移动，带动副阀密封件封闭副阀座，切断副阀介质通道，由阻尼 孔流入阀杯的介质越积越多，导致阀杯内的介质压力升高，同时由于阀杯底部的介质流形 成的负压作用，最终使阀杯内将阀杯向下压的介质压力大于阀杯底部将阀杯向上压的介质 压力，阀杯向下移动，将主阀阀座封闭。现有这类电磁阀不论具体结构如何，均存在下列缺陷由于动铁芯通过阀杆直接带动副阀的密封件，使副阀密封件随动铁芯同步移动， 因此在副阀密封副刚要开启时所需的拉力最大，但此时动静铁芯之间的间隙最大，实际产 生的拉力(既动、静铁芯之间的相互吸力)最小；而副阀密封副完全开启后所需的拉力最 小，但此时动静铁芯之间的间隙最小，产生的拉力最大，因此要使电磁阀在开启时能够正常工作，就必须采用功能较大的电磁头，使其在拉力输出最小的情况下满足电磁阀最大的拉 力要求，由此不仅提高了电磁头的成本，而且还增大了电磁阀的能耗和体积，并增大冷却和 维护等方面的难度。电磁阀的口径越大、行程越大，上述缺陷就越为严重。 下面是对这类电磁阀涉及吸力和拉力方面的工作原理的简要分析在动铁芯和静铁芯之间实际产生的吸力的大小与动铁芯和静铁芯之间工作气隙 的大小成反比，即工作气隙小时吸力大，工作气隙大时吸力小，其中工作气隙的大小受副阀 座的限制，副阀座通径越大，副阀开启高度越大，则工作气隙越大，副阀座通径越小，副阀开 启高度越小，工作气隙也越小。而另一方面，动铁芯和静铁芯之间实际所需的吸力的大小是 由副阀开启阻力所决定的，副阀开启阻力的大小取决于副阀座通径大小、摩擦阻力以及介 质压力的大小，当副阀开启后，其摩擦阻力和介质压力减小或逐渐减小，于是其阻力也逐渐 减小。因此就出现了一个矛盾在副阀开始开启时，阻力最大，但动静铁芯之间的吸力最小， 在副阀完全开启时，阻力最小，但动静铁芯之间的吸力最大，要保证在动静铁芯之间吸力最 小时克服最大的阻力，就必须设计功率大的电磁头来满足实际工况。对于设有主密封副和副密封副的其他结构的电磁阀，通常也是阀杆下端连接副密 封副的密封件，通过动铁芯带动阀杆同步移动，通过阀杆带动副密封副的密封件同步移动， 在线圈通道后副密封副开启，通过流过副密封副的介质直接或间接驱动主密封副的密封件 移动，使主密封副开启，进而实现阀门的开启，线圈断电后，由于复位弹簧、阀杆和动铁芯自 重或者作用使阀杆反向移动，副阀密封件与副阀密封座相互接触密封，切断流经副阀密封 副的介质流，使主阀密封副的密封件复位到与主阀阀座相互接触密封的状态，进而关闭阀 门。对于这些电磁阀，只要是其动铁芯通过阀杆带动相应的密封件同步动作，也都会存在同 样或类似的问题。
实用新型内容为了解决上述技术问题，本实用新型提供了大行程电磁阀，这种电磁阀在开启过 程中，对动静铁芯之间吸力需要的变化大致上与动静铁芯之间实际形成的吸力变化一致， 由此减小不必要的电磁头功率和能耗。为实现上述目的，本实用新型采用下列技术方案一种大行程电磁阀，包括电磁头、阀体、阀杆、主密封副和用于控制主密封副的开 启和关闭状态的副密封副，所述电磁头安装在所述阀体的上面，设有静铁芯和动铁芯，所述 主密封副和副密封副分别位于所述阀体内的主阀腔和副阀腔内，所述阀体和电磁头的外壳 上设有用于穿过所述阀杆的阀杆孔，所述阀杆穿过所述阀杆孔，与所述阀体和电磁头的外 壳移动配合，所述阀杆的下端连接所述副密封副的密封件，其特征在于还包括弹簧，所述弹 簧的一端与所述阀杆连接，所述弹簧的另一端与所述动铁芯连接。本实用新型的工作原理和有益效果是在电磁头的线圈通电后，动静铁芯之间产生吸力，由于这时动静铁芯之间的间隙 处于最大值，因此动静铁芯之间的吸力处于最小值。通过适当设置弹簧的弹性系数，使动铁 芯向上移动时可以将弹簧拉伸或压缩(依据弹簧的连接方式不同)，并对阀杆形成一定程 度(或变化方式)的向上的拉力或推力，因为这时只要将弹簧拉伸或压缩即可，因此所需 的吸力较小，保证在阀杆不动的情况下(即动静铁芯之间的吸力小于将密封件提起所需的力)动铁芯可以继续向上移动，随着动铁芯的继续上移，动铁芯同静铁芯之间的间隙越来 越小，动静铁芯之间的吸力越来越大，同时弹簧的拉伸或压缩程度也越来越大，对阀杆的拉 力或推力也就越来越大，在动铁芯上移到设定的程度(接近或达到动静铁芯之间的最小间 隙)时，动铁芯所受的吸力到达或接近最大值，同时弹簧并紧以便将动铁芯的拉力直接传 递给阀杆或形成最大弹力，或者弹簧形变产生的拉力或推力足大，以克服阀门(副阀密封 副)开启时的最大阻力将阀杆向上提起，阀杆下端连接的副阀密封件脱离相应的阀座，由 此实现副阀密封副的初步开启，然后弹簧克服阀杆自身重力等继续上拉阀杆，实现副阀密 封副的完全完全开启，副阀密封副开启后，流过副阀阀座的介质打开主阀密封副，使阀门开 启O 由于采用本实用新型后，在动静铁芯之间的间隙最大的时候(线圈开始通电时) 所需的动静铁芯之间的吸力最小，只要能够实现对弹簧的拉伸或压缩即可，只有在动静铁 芯间隙较小时(或最小时)才需要较大的吸力，以便将密封件提起，这种对动静铁芯之间的 吸力的要求基本上符合动静铁芯之间吸力的实际变化情况，因此可以有效地减小电磁头的 功率，减小电磁头体积，降低电耗，并方便维护。
图1是本实用新型在关闭状态下的结构示意图；图2是本发明在一步启动状态下的结构示意图；图3是本发明在二步启动状态下的结构示意图；图4是本发明在完全开启状态下的结构示意图；图5是现有技术下相应电磁阀在关闭状态(工作气隙存在状态)下的结构示意 图；图6是现有技术下相应电磁阀在开启状态(工作气隙消失状态)下的结构示意 图。
具体实施方式
参见图1-4，本实用新型提供了一种大行程电磁阀，包括电磁头、阀体、阀杆3、弹 簧4、主密封副和用于控制主密封副开启和关闭状态的副密封副，所述电磁头安装在所述阀 体的上面，设有静铁芯2和动铁芯1，所述主密封副和副密封副分别位于所述阀体内的主阀 腔和副阀腔内，所述阀杆穿过所述阀体和电磁头外壳上的阀杆孔，其下部延伸到阀体内，上 部延伸到所述电磁头内，阀杆的下端连接所述副密封副的密封件，所述弹簧的一端与所述 阀杆连接，所述弹簧的另一端与所述动铁芯连接。 为了加工和使用上的便利，所述弹簧通常优选螺旋弹簧。 所述螺旋弹簧可以采用各处弹性系数相同的螺旋弹簧，也可以采用不同部位弹性 系数不同的螺旋弹簧(例如节距在轴向上连续变化或分段变换的螺旋弹簧)，甚至还可以 采用多个(例如两个)具有不同弹性系数的弹簧串联在一起的螺旋弹簧组合。在各处弹性 系数不同的情况下，动铁芯开始移动时所需的力较小，这时弹簧中弹性系数较小的部分起 主要作用，随着动铁芯的继续移动，在弹性系数较小的弹簧部分被压缩到一定程度后，则弹 性系数较大的弹簧部分起主要作用，以便减小的空间内形成更大的作用力，这种弹簧的弹力变化规律可以更好地适应于在动铁芯上移过程中动铁芯所受吸力的变化情况和/或在 依靠弹力带动阀杆继续上移过程中所受阻力的变化情况，更有效地降低所需的功率和实际电耗。所述螺旋弹簧与所述阀杆和动铁芯的连接方式可以是所述螺旋弹簧位于所述动 铁芯和阀杆之间，其上端连接所述动铁芯的下端，下端连接所述阀杆的上端。所述动铁芯和 阀杆与所述螺旋弹簧相连接的部分还可以设有设有轴向插入所述弹簧的柱形连接部，以保 证弹簧的稳定。在这种连接方式下，当动铁芯向上移动时，可以将螺旋弹簧拉长，然后通过 螺旋弹簧的形变将拉力传递给阀杆，在阀杆不动的情况下，动铁芯上移的距离越大，螺旋弹 簧被拉伸的越长，传递给阀杆的拉力也就越大。所述螺旋弹簧与所述阀杆和动铁芯的连接方式还可以是所述动铁芯下部设有竖 孔，所述阀杆上部延伸到所述竖孔中，所述螺旋弹簧套在所述阀杆上部，其上端与所述阀杆 连接，下端与所述动铁芯连接。这是一种优选的连接方式(图1-4中的实施例均采用了这 种连接方式)，在这种连接方式下，当动铁芯向上移动时，可以将螺旋弹簧压缩，然后通过螺 旋弹簧的形变将推力传递给阀杆，在阀杆不动的情况下，动铁芯上移的距离越大，螺旋弹簧 被压缩的越短，传递给阀杆的推力也就越大。所述弹簧上端与所述阀杆的连接方式可以是所述阀杆顶部设有凸缘7，所述凸缘 外圆与所述竖孔间隙配合，所述弹簧的上端位于所述凸缘的下面，并与所述凸缘固定连接 或相互接触。所述弹簧下端与所述动铁芯之间的连接方式可以是所述竖孔下部设有堵头8，所 述堵头与所述动铁芯固定连接，所述堵头上设有通孔，所述阀杆穿过所述堵头上的通孔并 与所述堵头间隙配合，所述弹簧下端位于所述堵头的上面，并与所述堵头固定连接或相互 接触。所述堵头与所述动铁芯的连接方式可以是螺纹连接，所述竖孔下部设有内螺纹， 所述堵头的外侧设有与所述内螺纹相配套的外螺纹，并通过该外螺纹旋接在所述竖孔下部 的内螺纹上。所述阀杆的主体部分通常为等径的直杆，其下端设有用于连接密封件6的连接 部。所述弹簧的选择应依据本实用新型的工作要求，与电磁头的特性(特别是动静铁 芯之间的吸力及吸力变化规律)相适应，即在线圈5通电后，动静铁芯之间的吸力能够使 弹簧拉伸或压缩并保证动铁芯的持续上移，在动铁芯上移到设定程度(接近或达到动静铁 芯最小间隙时)，能够带动阀杆上移使阀门开启，在满足上述条件及相应的设计余量的情况 下，应避免过大的电流消耗或功率。上述多个自然段涉及的是对不同件或者不同连接方式的具体化，这些具体化的技 术特征可以依据本专利的技术方案进行任意组合，形成从属于独立权利要求的各具体化的 技术方案以及未列入权利要求书的其他技术方案。本说明书中所称弹簧与阀杆或动铁芯的连接包括任意适宜的能够在相互连接的 两个件之间产生作用的连接方式，使得阀杆或动铁芯的移动得以传递给弹簧的相应连接端 并使该连接端做同向的移动或形成对该连接端相应的力，反之亦然。例如，可以是两个件直 接的连接，也可以是连接件通过其他键实现的间接连接，可以是使两个件的连接部位相对固定的固定连接，也可以是两个件相互接触并在移动过程中传递作用力，甚至还可以是在 静止状态下不相互接触、一个件在移动后才与另一个件相接触并传递作用力。通过本实用新型可以使动铁芯在动静铁芯之间的间隙最大的时候(线圈开始通 电时)所需的吸力最小，只要能够实现对弹簧的拉伸或压缩即可，而在动静铁芯间隙较小 时(或最小时)则需要较大的吸力，以便将密封件提起，通过适宜的电磁头选择和弹簧选择 以保证在尽可能小的电流或电磁头功能下满足上述要求。这种对动静铁芯之间的吸力的要 求符合动静铁芯之间吸力的实际变化情况，因此可以有效地减小电磁头的功率，减小电磁 头体积，降低电耗，并方便维护。 图1-图4显示了一种实施例的工作过程图1显示的是阀门关闭的状态，动铁芯 和阀杆在自重和弹簧等作用下，处于最低位置，阀杆下端连接的密封件将相应的阀座9封 闭，在线圈刚刚通电的瞬间，阀门依然保持在这种状态，因此也可以看作是阀门开启过程中 的起始状态；图2是在线圈通电后，动铁芯上移使弹簧压缩至并紧的状态，这时动铁芯接近 或达到动静铁心间隙最小的位置，已经能够形成足以将阀杆提起的力，但尚未将阀杆提起 (瞬间状态)；图3是经过图2所示状态后动铁芯进行向上移动，将阀杆提起一个很小的距 离，使介质得以从阀座9上的通孔流过，在该提起过程中，弹簧基本上还处于并紧状态；图 4显示的是在弹簧力的作用下阀杆进行上移至最高位置，使密封副处于完全开启状态，同时 弹簧回复到常态。
权利要求一种大行程电磁阀，包括电磁头、阀体、阀杆、主密封副和用于控制主密封副的开启和关闭状态的副密封副，所述电磁头安装在所述阀体的上面，设有静铁芯和动铁芯，所述主密封副和副密封副分别位于所述阀体内的主阀腔和副阀腔内，所述阀体和电磁头的外壳上设有用于穿过所述阀杆的阀杆孔，所述阀杆穿过所述阀杆孔，与所述阀体和电磁头的外壳移动配合，所述阀杆的下端连接所述副密封副的密封件，其特征在于还包括弹簧，所述弹簧的一端与所述阀杆连接，所述弹簧的另一端与所述动铁芯连接。
2.如权利要求1所述的大行程电磁阀，其特征在于所述弹簧为螺旋弹簧。
3.如权利要求2所述的大行程电磁阀，其特征在于所述螺旋弹簧采用各处弹性系数相 同的螺旋弹簧或者采用不同部位弹性系数不同的螺旋弹簧。
4.如权利要求3所述的大行程电磁阀，其特征在于所述不同部位弹性系数不同的螺旋 弹簧为节距在轴向上连续变化或分段变化的螺旋弹簧，或者为多个具有不同弹性系数的螺 旋弹簧串联在一起形成的螺旋弹簧组合。
5.如权利要求2、3或4所述的大行程电磁阀，其特征在于所述螺旋弹簧与所述阀杆和 所述动铁芯的连接方式是所述螺旋弹簧位于所述动铁芯和所述阀杆之间，其上端连接所 述动铁芯的下端，下端连接所述阀杆的上端。
6.如权利要求5所述的大行程电磁阀，其特征在于所述动铁芯和所述阀杆与所述螺旋 弹簧相连接的部分均设有轴向插入所述弹簧的柱形连接部。
7.如权利要求2、3或4所述的大行程电磁阀，其特征在于所述螺旋弹簧与所述阀杆和 所述动铁芯的连接方式是所述动铁芯下部设有竖孔，所述阀杆的上部延伸到所述竖孔中 并与所述竖孔间隙配合，所述螺旋弹簧套在所述阀杆的上部，其上端与所述阀杆连接，下端 与所述动铁芯连接。
8.如权利要求7所述的大行程电磁阀，其特征在于所述弹簧上端与所述阀杆的连接方 式是所述阀杆顶部设有凸缘，所述凸缘外圆与所述竖孔间隙配合，所述弹簧的上端位于所 述凸缘的下面并与所述凸缘固定连接或相互接触。
9.如权利要求8所述的大行程电磁阀，其特征在于所述弹簧下端与所述动铁芯之间的 连接方式是所述竖孔下部设有堵头，所述堵头与所述动铁芯固定连接，所述堵头上设有通 孔，所述阀杆穿过所述堵头上的通孔并与所述堵头间隙配合，所述弹簧下端位于所述堵头 的上面并与所述堵头固定连接或相互接触。
10.如权利要求9所述的大行程电磁阀，其特征在于所述堵头与所述动铁芯的连接方 式是螺纹连接，所述堵头的外侧设有外螺纹，所述竖孔的下部设有与该外螺纹配合的内螺 纹。
专利摘要本实用新型涉及一种大行程电磁阀，包括电磁头、阀体、阀杆、弹簧、主密封副和用于控制主密封副开启和关闭状态的副密封副，所述电磁头安装在所述阀体的上面，所述阀杆的下部延伸到阀体内，连接所述副密封副的密封件，阀杆的上部延伸到所述电磁头内，所述弹簧的一端与所述阀杆连接，所述弹簧的另一端与所述动铁芯连接。动铁芯向上移动时首先将弹簧拉伸或压缩，在上移到接近或达到动静铁芯之间的最小间隙时，使弹簧并紧或形成足够的弹力，由此带动阀杆将副阀密封副打开。本实用新型对动静铁芯之间的吸力需要符合动静铁芯之间吸力的实际变化情况，有效地减小了电磁头的功率，降低了电耗并方便了维护，可用于各种电磁阀特别是大口径、大行程电磁阀。
文档编号F16K31/06GK201554925SQ200920246319
公开日2010年8月18日 申请日期2009年9月30日 优先权日2009年9月30日
发明者徐新毅, 谢海勇, 谢海龙, 陈国顺, 陈经业 申请人:陈国顺