电磁阀的制作方法

本申请为申请号为201480025445.3、申请日为2014年6月26日、发明名称为“电磁阀”的专利申请的分案申请。

本发明涉及一种电磁阀，该电磁阀包括具有一个入口和一个出口的外壳，其中该电磁阀还包括一个阀门元件和一个孔口，其中该孔口包括一个孔口入口和一个孔口出口，且该孔口被提供在隔膜中，并且其中该孔口在从该孔口入口至该孔口出口的方向上具有扩散器特性。

背景技术：

电磁阀是一种已知类型的电子操作的阀。电磁阀常被用来控制流体或气体的流动。根据优选阀门位置，电磁阀被构造成常开的或常闭的。通过打开或关闭阀门外壳内的一个孔口来对电磁阀进行操作，以允许或防止流体或气体流过该阀门。一个配备有电能的磁性线圈使一个可滑动的阀门构件移动，该阀门构件直接或间接地与阀门元件相互作用以用于打开或关闭该阀门。

在一个常闭阀中，阀门元件常通过复位弹簧而保持在该阀座上，从而防止电磁阀在未被提供电流时经过该电磁阀的流动。

上述类型的电磁阀例如是从us2005/0126218a1中已知的。披露了一种用于制冷系统中的膨胀阀的关闭阀。弹簧迫使一个可滑动的阀门构件朝向该电磁阀的关闭位置。此外，膨胀阀包括一个带有孔板的调压阀。披露了用于孔板的对从入口至出口的流动特性进行调节的不同类型的可能的孔口。

还从us6,076,550中已知上述类型的电磁阀。所述文件涉及螺线管和电磁阀。一个膜片阀包括一个阀箱。该阀箱具有一个流入路径和一个流出路径。在该流入路径与该流出路径之间形成一个主阀孔；膜片用作打开和关闭该主阀孔的主阀。一个膜片压力室经由一个导向阀孔而与流出路径联通。所述导向阀孔位于一个整流圆锥的一端。

上述类型的电磁阀存在的问题是：电磁阀仅在没有超出该阀的入口压力与出口压力之间的最大压差时才可靠地运行。直接运行的电磁阀通常一定具有电磁阀的较大的最大运行压差，以允许该阀的广泛的使用范围。

对于直接运行的电磁阀而言，主孔口是经过该阀门的唯一的流动路径。直接运行的电磁阀被使用在以下系统中：较低的流量已经足够，或者该阀门的入口压力与出口压力间的最大运行压差较低。如果该入口与出口之间的压差太大，直接运行的电磁阀就无法可靠运行。作用在阀门构件或阀门元件上的压力可能变得太大而不能控制该电磁阀的打开或关闭，从而导致不能使阀门元件移位或者阀门元件的移位需要太大的力并且可能导致阀门损坏。

上述问题在导向电磁阀中不太严重，其中，电磁阀允许或防止阀门的不同室之间的流体连接。出口与入口之间的主要流动连接仅在出口与入口之间存在最小运行压差时才会开通，即使电磁阀处于开放状态。

技术实现要素：

本发明的任务是提供一种在阀门的入口压力与出口压力之间带有较大的最大运行压差的电磁阀。

根据本发明，上述任务得以解决在于：该孔口包括至少一个圆锥形孔口部分，其中该圆锥形部分的这些壁相对于该孔口的中心轴线被倾斜的角度小于10°。

使用带有扩散器特性的孔口允许在孔口入口与孔口出口之间保持高的压差。与现有技术相比，可以增加该电磁阀的入口压力与出口压力之间的最大运行压差。此外，该孔口是被提供在隔膜中，并且孔口入口与孔口出口之间更高的压差导致隔膜两侧上的压差增加。隔膜两侧上增加的压差可以用来改变该阀门的打开操作。具体而言，改变阀门的打开操作将确保在隔膜两侧至少始终存在一个最小压差。对于控制阀门的打开和关闭所必需的最小运行压差也可以更容易地得以保持。孔口包括至少一个圆锥形孔口部分，从而导致该孔口在从孔口入口至孔口出口的流动方向上具有扩散器特性。同时，与带有基本圆柱形形状的孔口相比，通过增加流动速度实现了经过孔口的高流体流量。圆锥形孔口部分优选地在该孔口的长度l的大部分上延伸。优选地，圆锥形孔口部分的这些壁相对于孔口的中心轴线倾斜的角度小于10°。

在又另一个优选实施例中，圆锥形孔口部分的这些壁相对于孔口的中心轴线倾斜的角度大于2.5°。因此，圆锥形孔口部分的这些壁可以包括一个相对于孔口的中心轴线在2.5°与10°之间的角度。

在一个优选实施例中，孔口入口的截面面积小于孔口出口的截面面积，从而导致该孔口具有扩散器特性。孔口入口的入口侧上的压力保持高于该孔口出口的出口侧上的压力。

在另一个优选实施例中，孔口包括至少一个圆柱形孔口部分，该至少一个圆柱形孔口部分使流体流动稳定并确保经过该孔口的流动速度不被减少太多。孔口的扩散器特性主要由孔口的剩余部分提供。

在又另一个优选实施例中，孔口被提供在一个孔口构件中。在孔口构件内安排该孔口来允许该孔口与隔膜连接，并且对于选择孔口成形以实现预期扩散器特性给出了可能性。此外，该孔口可以与隔膜一起移动。

在一个优选实施例中，孔口是隔膜的一个整体部分。将孔口安排作为隔膜的一个整体部分而允许了不考虑孔口构件。

在另一个优选实施例中，电磁阀包括至少一个渐进弹簧，其中该至少一个渐进弹簧对该阀门构件施力。通过使用渐进弹簧，可以不考虑使用提供在多个单独的孔中的若干弹簧。在电磁阀的一个圆柱形孔内可以引导一个渐进弹簧，用以简化阀门组装。电磁阀可以在较高的最大运行压差下使用，因为渐进弹簧的弹簧力在电磁阀打开时可能较小，并且当阀门构件已经移位而处于完全开放位置且渐进弹簧被大距离压缩时该弹簧力可能增大。当电磁阀的线圈未被提供电流时，即使在大的流体压力的情况下，迫使阀门元件和阀门构件朝关闭位置的弹簧力仍然可以选择为大从而允许关闭该阀门。同时，渐进弹簧在电磁阀的打开位置提供了一个弹簧力，该弹簧力大到足以克服附着力和剩余磁化强度所引起的力。如果弹簧力不够大，则防止该阀门构件关闭该阀门。

在一个优选实施例中，渐进弹簧包括至少两个弹簧部分，其中这些弹簧部分中的至少两个具有不同的节距。在该至少两个弹簧部分中，这些弹簧部分的各匝之间的距离不同。此外，渐进弹簧的必需的压缩量是可以调节的，直至具有较小节距的弹簧部分被完全压缩，从而使得具有较小节距的弹簧部分变硬。当带有较小节距的弹簧部分变硬时，渐进弹簧的弹簧常数增大，因为只有剩下的具有较大节距的弹簧部分仍可以被压缩。优选地，渐进弹簧至少在一端包括一个具有压缩绕组的弹簧部分。由此，渐进弹簧得以稳定并且甚至可以在其抵靠的例如锚固芯和/或阀门构件上均匀地施加力。替代地，渐进弹簧可能只具有一个带可变节距的弹簧部分。

在又一个优选实施例中，带有较小节距的弹簧部分在电磁阀的打开位置被完全压缩。在阀门关闭位置，渐进弹簧作用在阀门元件上的力可能较小，而在阀门元件的打开位置，渐进弹簧仍在阀门元件上保持较大的力。渐进弹簧仍可以使阀门元件朝关闭位置发生位移，即使需要克服较大的附着力和/或剩余磁化强度引起的力。同时，渐进弹簧迫使阀门元件在关闭位置留在阀座上的力并不大。

在另一个优选实施例中，电磁阀是常闭阀，其中当电磁阀的线圈未被提供电流时，阀门元件密封地抵靠在阀座上。电磁阀是常闭的，其中，当电磁阀的线圈未被提供电流时，渐进弹簧迫使阀门元件朝向该阀座。

在又一个优选实施例中，电磁阀包括一个被可滑动地接纳在电磁阀内的基本圆柱形的阀门构件。基本圆柱形是指，阀门构件的径向外部圆周在阀门构件的大部分长度上都是圆形的。阀门构件优选地是可磁化的，并且可以通过激活电磁线圈而发生位移从而允许打开该阀门。阀门构件将与阀门元件互相作用来使阀门元件从阀座朝着打开方向移位。

在另一个优选实施例中，渐进弹簧在一个圆柱形孔中被引导，并且该圆柱形孔被提供在该阀门构件中。电磁阀的组装得到简化。圆柱形孔指的是该孔在孔的大部分长度上具有恒定的直径。此外，阀门元件可以被接纳在阀门构件内部。在电磁阀打开或关闭过程中，阀门构件可以与阀门元件相互作用。

在另一个优选实施例中，电磁阀还包括一个孔眼，阀门元件被可滑动被接纳在孔眼内。此孔眼优选地被提供在阀门构件内部、在阀门构件的朝向阀座的末端处。此外，可以在该孔眼中提供一个垫圈从而抵靠该阀门元件。该垫圈可以用来保持阀门元件上的压力，以用来防止阀门元件倾斜。如果阀门元件具有的高度较小，则阀门元件倾斜是个问题。例如，垫圈可以通过一个支承弹簧来向该阀门元件施力。使用垫圈还可以允许更宽范围的弹性材料用于阀门元件，而阀门元件在与渐进弹簧互相作用时不会有被损坏的危险。例如，阀门元件可以由聚四氟乙烯构成。

在又一个优选实施例中，一个突起从孔眼的径向内部圆周延伸，并且该突起包括该孔眼的朝向阀座的末端处的一个环形凸耳，且该环形凸耳提供一个用于阀门元件的止挡件。优选地，该突起导致该孔眼的开度小于该阀门元件的最大径向延伸部分，以用于防止阀门元件在阀门构件的朝向阀座的末端处离开该阀门构件。当阀门元件在远离阀座的方向被移位时，该突起提供了一个用于阀门元件的止挡件，以便使该阀门元件保持在阀门构件内部。此外，该突起允许该阀门构件在电磁阀打开时与阀门元件接合。阀门元件优选地包括一个环形肩台，该环形肩台基本上与阀门构件的环形凸耳的形状相匹配。

优选地，当电磁阀的线圈被提供电流时，阀门构件首先在远离阀座的方向移位一段行程距离。在阀门打开开始之前、在电磁阀的线圈被提供电流时，阀门构件可以首先发生第一行程距离的移位并获得动量。阀门元件已经与阀座接合之后，通过使该阀门构件与该阀门元件的位移相比移位一个额外的距离而可以获得第一行程距离。该行程距离优选大于3mm。

优选地，当阀门构件已经被移位了第一行程距离时，该阀门构件与阀门元件接合并且使阀门元件从阀座移位。通过使阀门构件在第一行程距离上加速经过该磁场而使其获得了动量。由于渐进弹簧在接近开放时具有较小的弹簧常数，阀门构件在使阀门元件克服渐进弹簧的力而从阀座移位时，不会在阀门元件上施加大的力。

在另一个优选实施例中，电磁阀包括一个锚固芯。渐进弹簧抵靠锚固芯。优选地，该渐进弹簧是通过始终包括压缩绕组的弹簧部分而抵靠该锚固芯。在始终包括压缩绕组的这个弹簧部分中，弹簧的各绕组抵靠在相邻绕组上。弹簧稳定，特别是在电磁阀的打开位置时。此外，锚固芯可以与一个基本圆柱形的壳体相连。该壳体还可以封闭该阀门构件、渐进弹簧和阀门元件。该壳体可以是外壳的一部分，或者被连接到外壳上。锚固芯和壳体可以是电磁阀的锚固器的一部分。

在另一个优选实施例中，在阀门构件的远离阀座的末端处提供了一个额外的末端孔，且该额外的末端孔具有的截面积比圆柱形孔的截面积更大。额外的末端孔简化了电磁阀不同零件的插入，例如渐进弹簧。此外，额外的末端孔允许阀门元件受控地抵靠在锚固芯上。

在另一个优选实施例中，锚固芯包括一个锚固突起，该锚固突起在阀门元件远离阀座移位时抵靠该额外的末端孔。锚固突起和额外的末端孔可以在电磁阀的打开位置相互作用，以限定阀门构件的受控的静止位置。此外，锚固突起和额外的孔可以防止渐进弹簧被过度压缩。渐进弹簧被过度压缩可能导致在电磁阀的线圈未被提供电流时，渐进弹簧作用在阀门元件上的较大的力。

在另一个优选实施例中，孔口构件与隔膜连接。在打开或关闭阀门时，将孔口构件与隔膜相连而导致孔口构件与隔膜一起移位。

在又一个优选实施例中，隔膜是平面的。例如，该隔膜将比织物支撑的隔膜更柔韧。为获得该隔膜的受控的移位，可以为该隔膜提供一个支撑结构。

在另一个优选实施例中，该隔膜与一个支撑结构相连接。可以使用柔性隔膜，并且该支撑结构仍导致隔膜与孔口的受控的移位。此外，可以调整该隔膜的暴露于电磁阀不同室(如入口室、出口室和伺服室)压力的表面。

优选地，支撑结构包括至少一个与孔口构件相连接的支撑构件。一个支撑结构包括至少一个与孔口构件相连接的支撑构件，这导致孔口构件与隔膜一起移位，并且隔膜与孔口构件牢固地相连。

在另一个优选实施例中，该支撑结构包括至少一个支撑构件，该支撑构件包括多个开口。一个支撑构件(包括多个开口)可以优选地在电磁阀的入口室的旁边。隔膜的大部区域暴露给来自入口侧的高压。该支撑构件也可以用来将隔膜附接到外壳上，例如在隔膜的径向外部末端。

本发明还涉及一种蒸汽压缩系统，该蒸汽压缩系统包括根据上述任何实施例中的任何一个所述的电磁阀。

附图说明

在下文中将通过参考附图描述本发明的一个优选实施例，在附图中：

图1示出了根据本发明的电磁阀的优选实施例的第一剖开视图，

图2示出了该电磁阀的优选实施例的第二剖开视图，

图3示出了根据该电磁阀的优选实施例的孔口的剖开视图，

图4示出了根据本发明的渐进弹簧的剖开视图。

具体实施方式

图1和图2示出了电磁阀1的一个优选实施例。这些图示出了相对于彼此被旋转90°的剖开视图。电磁阀1包括外壳2，该外壳具有两个外壳部分3、4。

电磁阀1还包括一个入口5和一个出口6。从图1的剖开视图可见，入口5被提供在电磁阀1的背部，因此是不可见的。为简单起见，未示出该电磁阀1的磁性线圈。提供了一个与入口5直接流体连接的入口室7。一个出口室8是与出口6直接流体接触地定位的。

该电磁阀被示出是处于阀门的关闭位置，其中一个阀门元件9密封地抵靠该阀座10。该阀门元件9优选由聚四氟乙烯制成并且包括至少两个圆柱形部分。阀座10是孔口构件11的一部分。孔口构件11与一个隔膜12相连，该隔膜使该入口室7与伺服室13分隔。

在孔口构件11内提供了一个孔口14，从而在电磁阀1的打开位置允许出口室8与伺服室13之间的流体连接。

替代地，孔口构件11可以不予考虑，阀座10和孔口14可以被构造成隔膜12的整体部分。该隔膜可由聚四氟乙烯制成。

在图3中示出了孔口14的详细视图。孔口14包括一个圆锥形孔口部分14a，并且在从孔口入口15到孔口出口16的流动方向上具有扩散器特性。圆锥形孔口部分14a优选地在孔口长度l的大部上延伸。优选地，圆锥形孔口部分14a的这些壁相对于孔口14的中心轴线倾斜的角度小于10°。孔口14还可以包括一个圆锥形出口部分14b。此外，孔口14可以包括一个圆柱形孔口部分14c。具体地讲，孔口入口15具有比孔口出口16更小的截面面积。

圆锥形孔口部分14a改善了扩散器特性以及穿过孔口14的流体流动速度。孔口14具有与现有技术中所使用的带有更大入口面积的圆柱形孔口可比的流量，但孔口14降低了孔口的压降。孔口压降降低，则与具有相同压降的圆柱形孔口相比，扩散器孔口的入口面积可以更小。入口压力与出口压力之间的最大运行压差增大，因为该孔口的入口面积较小。孔口14还可以是隔膜12的一个整体部分，具有与提供在孔口构件11中的孔口14相同的特征。

参照图1和图2，电磁阀1还包括一个与隔膜12相连的支撑结构17。该支撑结构17包括三个支撑构件18、19、20。这些支撑构件中的两个19、20基本上是环形圆盘的形状，并且从隔膜12的顶部或底部至少部分地封闭该隔膜12。第二支撑构件19被提供为与伺服室13流体接触，并且与孔口构件11连接。孔口构件11包括第一环形凸缘21，该环形凸缘抵靠第二支撑构件19。孔口构件11还包括第二环形凸缘22，且该孔口构件与第三支撑构件20相连接。锥形出口部分14b因而可以与第二环形凸缘22一起形成。

第一支撑构件18在隔膜12的径向外端处与隔膜12相连接。第一支撑构件18将隔膜12固定到外壳2上。第一支撑构件18还包括多个开口23，从而允许来自入口压力室7的流体到达隔膜12，以便对隔膜施加压力。

如果电磁阀1处于打开位置，入口室7与伺服室13之间的压差可以使该隔膜12移位而远离该阀座。因而建立了一个从入口室7至出口室8的直接流体连接。该支撑结构17提供了隔膜12的受控的运动。

电磁阀1还包括一个渐进弹簧24。从图4中可以看到该渐进弹簧的更多细节。该渐进弹簧24包括四个弹簧部分25、25a、26和26a。在该渐进弹簧24的两端上，提供了带有压缩的绕组的弹簧部分25a、26a。这两个弹簧部分25a、26a是刚性的且使渐进弹簧稳定并且提供了更均匀施加的弹簧力。该渐进弹簧24还包括两个弹簧部分25、26，这两个弹簧部分是可压缩的且具有不同的节距。弹簧部分25具有比弹簧部分26更小的节距。当具有较小节距的弹簧部分25被完全压缩时，渐进弹簧24的弹簧常数将增大，且只是具有较大节距的弹簧部分26仍可以压缩。

参照图1和图2，渐进弹簧24在一个圆柱形孔27中被引导。圆柱形孔27包含有沿着圆柱形孔27的大部分长度的直的侧壁28。电磁阀1的组装已被简化，因为不同种类的渐进弹簧可以与相同的圆柱形孔27一起使用。

阀门元件9被可滑动地提供在孔眼29内，该孔眼可以与圆柱形孔27处于流体连接。阀门构件9包括三个带有不同半径的圆柱形部分。

电磁阀1还包括一个可磁化的阀门构件30。可以通过对径向地提供在阀门构件30外侧的线圈(未示出)提供电流来使该阀门构件移动。阀门构件30被可滑动地提供在壳体31内。壳体31被连接到外壳2上。此外，壳体31限定了电磁阀1的一个锚固器31a。阀门元件9、渐进弹簧24和阀门构件30都被提供在锚固器31a的内部。阀门构件30具有基本上为圆柱形的形状，该阀门构件的径向外部圆周在阀门构件30的大部分长度上是圆形的。

圆柱形孔27和孔眼29沿着阀门构件30的圆柱形轴线是位于阀门构件30的内部。阀门元件9和渐进弹簧24在阀门构件30内被引导。

根据图1和图2，示出了电磁阀1处于阀门的正常位置(关闭位置)。当阀门构件30已经被移位额外行程距离h1而超过阀门元件9(见图2)时，阀门元件9密封地抵靠在阀座10上。行程距离h1是由阀门关闭位置中阀门元件9的环形肩台32与阀门构件30的环形凸耳33之间的距离限定的。环形凸耳33是在电磁阀1打开位置中位于孔眼29的朝向阀座10的末端处的突起34的一部分。突起34从孔眼29的内圆周延伸。环形凸耳33提供了一个用于阀门元件9的止挡件。

当向电磁阀1的线圈提供电流时，将存在一个磁场，从而使阀门构件30在远离阀座10的方向进行位移。阀门构件30最初将独自地从阀门元件9移位，直至阀门构件30已经被移位了行程距离h1。阀门构件30在磁场作用下将沿着行程距离h1进行移位并获得动量，直至环形凸耳33与阀门元件9的环形肩台32相遇，并使阀门元件9从阀座10移位。由于阀门构件30具有长行程距离h1，阀门元件30可以获得使阀门元件从阀座移位的动量，即使入口5与出口6之间的压差较大。与现有技术相比，电磁阀1的最大运行压差增大。渐进弹簧24在电磁阀1的关闭位置可以具有低的弹簧常数。

在电磁阀1的关闭位置中，弹簧部分25未被完全压缩，并且仅在阀门元件9已从阀座10发生位移后才变硬、被完全压缩。当具有较小节距的弹簧部分25被完全压缩时，渐进弹簧24的弹簧常数比在电磁阀1的关闭位置更大。能够克服有可能防止阀门构件30朝关闭位置移位的力。防止阀门构件30移位的力可以是，例如在电磁阀1的线圈未被提供电流时，由阀门构件30的剩余磁化强度产生的力、或者是将阀门构件30固持到锚固器31a上的附着力。

在电磁阀1的打开位置可保持相对较大的弹簧力，从而允许关闭该阀门，即使入口5与出口6之间的运行压差较大。同时，渐进弹簧24的弹簧力在电磁阀1的关闭位置将会很低。

在壳体31的远离阀座10的末端处，定位了一个锚固芯35。锚固芯35基本是圆柱形的并且与壳体31相连。在锚固芯35的朝向阀座10的末端处定位了一个锚固突起36。渐进弹簧24在凸出部分37的帮助下在锚固突起36处抵靠该锚固芯35。

圆柱形孔27包括一个额外的末端孔38，该额外的末端孔被定位在该阀门构件30的远离阀座10的末端处。在电磁阀1的打开位置，阀门构件30可以在阀门构件30的增宽区域38处抵靠在锚固芯35的锚固突起36上。额外的末端孔38包括一个倾斜部分39，该倾斜部分基本上与锚固突起36的形状相匹配。