[發明專利]具有金屬管線軸的螺線管閥

有效

• 申請號: 201280050358.4
• 申請日: 2012-10-15
• 公開（公告）號: CN104011443B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: R.阿爾瓦雷斯;P.西爾迪
• 申請（專利權）人: 弗路德自動控制系統有限公司
• 主分類號: F16K31/06
• 分類號: F16K31/06;H01F5/02;H01F5/04;H01F7/06;H01F7/12;H01F7/127
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 譚佐晞,楊炯

技術領域

下文所述的實施例涉及螺線管閥，并且更具體地涉及具有金屬管線軸的螺線管閥。

背景技術

流體控制閥在多種應用中被用來控制流體的流動。被控制的流體可包括氣體、液體或它們的組合。在一些情況下，流體也可包括懸浮顆粒。雖然用來打開和關閉通過閥的流體連通通路的流體控制閥在具體構造上廣泛地變化，但一種特定類型的閥致動使用螺線管來執行。在螺線管致動的閥中，螺線管包括穿過電磁線圈的電流，其中線圈通常圍繞磁芯形成。線圈大體上包括線，線多次包繞塑料線軸，導致多個所謂的匝。受激勵的螺線管生成磁場。磁場的強度與匝數以及提供給線的電流成比例。如本領域中公知的那樣，為了增大由螺線管提供的磁場，匝數可增加，和/或提供給線的電流可增大。磁場通常作用于連接到閥構件上的可動銜鐵(armature)。通常，閥還包括生成與磁場相對的偏壓力的彈簧或其它偏壓構件。因此，在沒有由螺線管生成的磁場的情況下，閥構件移動到通常打開位置或通常關閉位置。

圖1示出了現有技術的螺線管閥100。現有技術的螺線管閥100包括殼體101，殼體101包括第一流體端口102和第二流體端口103。可動銜鐵104在殼體101內，可動銜鐵104聯接到閥密封件113上，以控制入口端口102與出口端口103之間的流體流。可動銜鐵104可利用彈簧105被偏壓來開啟或關閉閥。螺線管可被激勵以便克服彈簧105的偏壓力。螺線管包括包繞塑料線軸107的線圈106。如本領域中大體上已知的那樣，螺線管的力可通過增加匝數來增大，即，線圈106包繞線軸107的次數。線軸107置于可動銜鐵104以及靜止鐵芯108的一部分上。靜止芯108與圍繞線圈106的磁性套筒112一起有助于引導在線圈106被激勵時產生的磁通量來作用于可動銜鐵104上。

現有技術的閥100使用多個密封件形成線軸107與其它閥部件之間的基本不透流體的密封。第一密封件109形成線軸107與固定芯108之間的基本不透流體的密封。第二密封件110形成線軸107與極片(pole piece)111之間的密封。密封件109,110試圖防止流體經由閥泄漏并到達閥的電氣部件。然而，密封件109,110通常為橡膠O形環密封件，其可容易地劣化，導致經由閥泄漏。如果流體泄漏穿過密封件109,110，則存在流體到達線圈106，導致電氣短路，且致使閥100失效的機會。

除與現有技術的閥100相關聯的泄漏的可能之外，現有技術的閥100還可受到功率約束。盡管現有技術的閥100在閥的尺寸不受限或使流過閥的壓力最小化的情況下，可能能夠提供適合的性能，但如果閥的截面寬度W或所占空間受限，則可用于線圈的匝數也受限。如大體上已知的那樣，流過閥的較高壓力需要較強的彈簧105，從而也需要施加到銜鐵104上的較高的力，以便克服彈簧105的偏壓力。在約束匝數的情況下，供應至線圈的電流需要增大，以便增大施加到可動銜鐵104上的力。然而，增大電流還增加生成的熱，這可能不是期望的。此外，增大電流還增大了與操作閥相關聯的成本。盡管銜鐵104和固定芯108的截面面積可減小，以便增加匝數，但這也具有缺陷。由螺線管提供的力可通過等式(1)理解。

(1)

其中F_solenoid 為由螺線管提供至可動銜鐵的力；

C₁為常數；

N為匝數；

I為穿過線圈的電流；

A為銜鐵/芯界面的截面面積；以及

s為銜鐵動程。

因此，如可由等式(1)示出的那樣，減小固定芯108和銜鐵104的截面面積A也可降低閥的性能。此外，在大多數螺線管閥上為標準的塑料線軸107的使用限制了線圈可用的空間。大多數塑料線軸為注模成型的，且包括大約0.2mm的最小厚度d₁。

下文所述的實施例提供了通過用較薄的金屬管線軸替換現有技術的閥100的塑料線軸107來改良的螺線管閥。金屬管線軸可制作成更薄的，且因此對于給定的閥截面寬度W可收納更高的匝數。此外，在線圈更接近可動銜鐵的情況下，施加到可動銜鐵上的力進一步增大。

發明內容

根據實施例，提供了一種螺線管閥。螺線管閥包括固定芯和可動銜鐵。根據實施例，螺線管閥還包括圍繞固定芯和/或可動銜鐵的至少一部分的金屬管線軸。根據實施例，螺線管閥還包括包繞金屬管線軸的線圈。

根據實施例，提供了一種用于形成螺線管閥的方法。螺線管閥包括固定芯和可動銜鐵。根據實施例，該方法包括圍繞固定芯和/或可動銜鐵的至少一部分的步驟。根據實施例，該方法還包括使線圈包繞金屬管線軸的步驟。