本实用新型涉及一种高速开关阀，属于流体传动与控制技术领域。
背景技术：
高速开关阀即为脉冲开关阀，广泛应用于液压控制领域。传统技术中采用矿物油作为液压传动介质存在着严重的环境污染和易燃问题，而水本身固有的清洁性和阻燃性正好满足了现代社会对工业工程提出安全、环境友好的要求，重新进入科研人员的视线，伴随着新材料的发展、精密加工技术的进步和新结构的液压元件研制成功，基本上克服了初始水压传动存在的诸如易腐蚀、易磨损、泄漏大、效率低等缺点，从而使得水液压传动技术重新获得了研究人员的青睐。
自二十世纪七十年代末起，国外已经开始研究高速电磁开关阀，目前已开发出多种新型的高速电磁开关阀。我国的高速电磁开关阀的开发研究工作起步相对较晚，有关高速电磁开关阀的研究始于二十世纪八十年代后期，所开展的工作大致可以分为两个方面，即一方面是跟踪国外的研究，探索电磁开关阀实现快速响应的基础理论；另一方面则是自主或合作开发高速电磁开关阀样机及与之配套的驱动控制装置，清华大学、浙江大学、华中科技得到在这方面都取得了一定的成果。但由于纯水自身物理化学特性与液压油有着迥异的区别，直接以水为工作介质的高速电磁开关阀还鲜有人研究。
技术实现要素：
本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种高速开关阀，能够应用于以水为介质的液压控制系统中，克服滑阀或球阀在高压流体领域密封性和可控性不足的问题；克服油介质以腐蚀、易磨损、易泄露等问题。
本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型公开了一种高速开关阀，包括阀门组件和电磁组件，阀门组件包括阀体、阀芯、及阀座；阀座和阀芯位于阀体内，阀座呈环状并套于柱状的阀芯外，阀芯上具有与阀座密封配合的锥状密封面，在阀芯的端部设有弹簧以将阀芯抵于阀座上，电磁组件可推动阀芯背向于阀座移动，阀芯与阀座配合使阀门组件的进出水口连通或隔断。
该结构采用锥阀式的阀芯结构，以减小阀芯泄漏和压力不平衡对阀综合性能的影响，避免滑阀式产生较大的液体泄漏的情况，并避免球阀结构易产生很大的压力不平衡；阀芯选用工程陶瓷、阀座选用铜，可以依靠形成的氧化膜来防止腐蚀，并降低成本；该结构的电磁阀能够实现快速稳定的控制，并实现水在液压控制中的应用。
进一步，所述锥状密封面与阀芯轴线的夹角为30±5°。该角度能够保证锥状面的快速使用，能够保证密封的可靠性，实现径向 和轴向的双重密封。
进一步，在阀体内具有进水腔和出水腔， 进水腔和出水腔分别连通进水口和出水口；阀芯与阀座配合可使进水腔与出水腔连通。该结构的设计，能够保证开关阀中水的流动，从而保证阀体内水流的通畅性。
进一步，所述阀门组件还包括堵头和轴套，堵头与阀体螺纹连接并通过密封圈密封配合；弹簧置于堵头与阀芯之间并呈压缩状态，阀芯远离弹簧的一端伸出阀体外并与电磁组件配合，且该远离弹簧的一端处通过轴套与阀体密封配合。该堵头的设计，能够方便于内阀芯和阀座的安装，方便于内部零件的维修和更换，该轴套的设计，保证了阀芯的密封性。
进一步，所述电磁组件包括电磁铁机构和杠杆机构，杠杆机构包括杠杆外壳、杠杆、球头、支点、及防尘罩；杠杆外壳固定于阀体的一侧，防尘罩盖于杠杆外壳上并形成密封的杠杆腔，杠杆置于杠杆腔内并通过支点连接杠杆外壳；杠杆的阻力端通过球头与阀芯配合、动力端与电磁铁机构配合。采用杠杆结构对输出位移进行放大，阀芯位移移动距离大，可获得较大的流量输出。
进一步，所述电磁铁组件包括线圈、电磁铁外壳、永磁铁、及推杆；电磁铁外壳的一侧与杠杆外壳固定连接，线圈置于电磁铁外壳内并套设于永磁铁外，推杆的一端连接永磁铁，另一端伸入杠杆腔内以推动杠杆的动力端。该电磁铁的设计，能够实现开关阀的电磁控制，提供开关阀控制的方便性，从而有效保证开关阀的实时控制。
进一步，所述电磁铁组件还包括定位块、调节螺钉、压板、及控制器；压板位于永磁铁远离推杆的一侧，定位块与电磁铁外壳螺纹连接，调节螺钉位于定位块中部并穿过定位块抵于压板上，使推杆和衔铁在其轴向上移动；控制器与线圈电连接并控制线圈的通断电。该结构的调节螺钉能够避免设备使用的安全带，能够实现推杆初始位置的调节，保证电磁铁控制的精确性。其控制器为现有技术中常用的实现通断电控制的结构，比如电磁开关或MCU、PLC等控制器。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
1.该结构采用锥阀式的阀芯结构，以减小阀芯泄漏和压力不平衡对阀综合性能的影响，避免滑阀式产生较大的液体泄漏的情况，并避免球阀结构易产生很大的压力不平衡；阀芯选用工程陶瓷、阀座选用铜，可以依靠形成的氧化膜来防止腐蚀，并降低成本；该结构的电磁阀能够实现快速稳定的控制，并实现水在液压控制中的应用；
2.本结构简单，使用方便，能够使用水作为介质，实现液压控制，克服油介质以腐蚀、易磨损、易泄露等问题；降低液压设备使用的成本。
附图说明
图1是高速开关阀的主视图。
图中标记：1-堵头，2-弹簧，3-密封圈，4-阀体，5-阀芯，6-杠杆外壳，7-杠杆，8-球头，9-支点，10-推杆，11-线圈，12-电磁铁外壳，13-定位块，14-调节螺钉，15-套筒，16-压板，17-永磁铁，18-控制器，19-防尘罩，20-阀座，21-轴套。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的一种高速开关阀，包括阀门组件和电磁组件。
阀门组件包括阀体4、阀芯7、堵头1、轴套21、及阀座20；阀体4由45#钢制造，在阀体4中心加工有阶梯孔，阀座20和阀芯7位于阀体4内，阀座20呈环状并套于柱状的阀芯7外，其中阀座20由铜制造，依靠在铜表面形成的氧化膜来防止腐蚀。阀芯7上具有与阀座20密封配合的锥状密封面，锥状密封面与阀芯7轴线的夹角为30±5°，在阀芯7的端部设有弹簧2以将阀芯7抵于阀座20上，阀体4一侧加工有内螺纹孔，堵头1加工有中心盲孔，中心盲孔内可容纳弹簧2，堵头1与阀体4螺纹配合以调节压紧弹簧2的刚度，并调节对阀芯7的压紧力。在堵头1与阀体4接触部位安装有密封圈3，防止液体发生泄漏。阀体4上阶梯孔两一侧安装有轴套21与密封圈3组成的多层密封体系，其中轴套21与阀体4通过螺纹配合连接。在阀体4内具有进水腔和出水腔， 进水腔和出水腔分别连通进水口和出水口；阀芯7与阀座20配合可使进水腔与出水腔连通。堵头1与阀体4螺纹连接并通过密封圈3密封配合；弹簧2置于堵头1与阀芯7之间并呈压缩状态，阀芯7远离弹簧2的一端伸出阀体4外并与电磁组件配合，且该远离弹簧2的一端处通过轴套21与阀体4密封配合。电磁组件可推动阀芯7背向于阀座20移动，阀芯7与阀座20配合使阀门组件的进出水口连通或隔断。
电磁组件包括电磁铁机构和杠杆机构，杠杆机构包括杠杆外壳6、杠杆、球头8、支点9、及防尘罩19；杠杆外壳6固定于阀体4的一侧，防尘罩19盖于杠杆外壳6上并形成密封的杠杆腔，杠杆置于杠杆腔内并通过支点9连接杠杆外壳6；杠杆的阻力端通过球头8与阀芯7配合、动力端与电磁铁机构配合。
电磁铁组件包括线圈11、电磁铁外壳12、永磁铁17、推杆10、定位块13、调节螺钉14、压板16、及控制器18；电磁铁外壳12的一侧与杠杆外壳6固定连接，线圈11置于电磁铁外壳12内并套设于永磁铁17外，推杆10的一端连接永磁铁17，另一端伸入杠杆腔内以推动杠杆的动力端。压板16位于永磁铁17远离推杆10的一侧，定位块13与电磁铁外壳12螺纹连接，调节螺钉14位于定位块13中部并穿过定位块13抵于压板16上，使推杆10和衔铁在其轴向上移动；控制器18与线圈11电连接并控制线圈11的通断电。
本开关阀的使用原理如下：线圈11得电时，线圈11中部产生磁场，并永磁铁17轴向移动，并推动推杆10向左伸出，推杆10推动杠杆的动力端，进而杠杆的阻力端推动阀芯7向右移动，弹簧2被压缩，高速开关阀的阀芯7远离阀座20，使开关阀的进出口连通。当线圈11失电后，杠杆复位，阀芯7在弹簧2的弹性作用下复位，高速开关阀的阀芯7压紧并密封阀座20。