[發(fā)明專利]低剖面微型螺線管比例閥

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680004803.1
• 申請日: 2016-04-14
• 公開（公告）號: CN107532744B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 約爾·韋雷基亞;吉姆·伯恩斯;愛德溫·布朗;路易斯·德馬蒂諾
• 申請（專利權(quán)）人: 派克漢尼芬公司
• 主分類號: F16K31/06
• 分類號: F16K31/06;H01F7/08
• 代理公司: 北京同達(dá)信恒知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華;李欣

一種螺線管比例閥，其包括：閥體(12)，該閥體用于限定流體流動通過閥體的入口(14)和出口(16)；以及可沿著縱向軸線從第一關(guān)閉位置移動至第二開啟位置以控制流體流動通過閥的電樞(22)。該閥還包括通量容器(32)以及定位在通量容器內(nèi)的螺線管線圈(30)。當(dāng)螺線管線圈通電時，磁場使得電樞從抵靠閥體的第一位置移開，從而開啟閥。該閥還包括用作彈簧(26)的彈簧樞軸的通量墊圈(28)，彈簧(26)具有由通量墊圈所保持的外部邊緣。當(dāng)螺線管線圈通電時，磁場使得電樞抵抗彈簧的彈簧力而從第一位置移開，從而開啟閥。

相關(guān)申請

本申請要求在2015年4月28日提交的美國臨時專利申請NO.62/153,764的優(yōu)先權(quán)，該美國臨時專利申請的全部內(nèi)容通過引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體涉及螺線管致動器閥，并且更具體地涉及用在高壓和高流量應(yīng)用(諸如例如生命科學(xué)和醫(yī)療應(yīng)用)中的螺線管致動器閥。

背景技術(shù)

高壓和高流量閥用在各種應(yīng)用中。例如，臨床實(shí)驗(yàn)室和醫(yī)院利用各種診斷裝置來分析病人的醫(yī)療樣本，例如血液、尿液、其它流體以及組織。這樣的應(yīng)用還包括幫助呼吸的便攜式醫(yī)療設(shè)備，例如氧氣濃縮器和氧氣滲透器。在這樣的裝置中，高壓和高流量閥控制氣體或其它流體的流動。因?yàn)槠谕@樣的裝置盡可能地緊湊，所以閥的尺寸仍然是關(guān)心的事，但是隨著尺寸的減小，需要保持足夠的速度和效率。

具有電磁驅(qū)動的致動器的螺線管閥可以用于高壓和高流量應(yīng)用中。較高的流量和壓力性能通常需要較大的閥致動器來獲得閥操作所需要的密封力，這在平衡尺寸和性能方面形成了重大挑戰(zhàn)。為了實(shí)現(xiàn)更高的流量，需要更大的孔口，并且從而需要更大的行程以允許產(chǎn)生完全流動。然而，這需要來自致動器的更大的磁吸引力以克服大的氣隙。

驅(qū)動致動器的磁吸引力的某些改進(jìn)可以通過磁性材料的選擇實(shí)現(xiàn)，但是容易獲得的且具有成本效益的材料之間的性能差異是有限的。吸引力的另外的改進(jìn)可以通過增大線圈功率和導(dǎo)線匝數(shù)的數(shù)量來實(shí)現(xiàn)，但是，一旦軟磁材料已經(jīng)磁通飽和，就會存在回報減少，并且還必須考慮峰值功率預(yù)算。增加的通量路徑分量的橫截面面積允許通過更多的通量，從而增加了磁吸引力，但是這必須與為了便攜性而減小閥尺寸和重量的需求相平衡。因此，已經(jīng)證明，在螺線管致動器閥所需的高流量和高壓力下，難以在保持閥有效的性能的同時，減小閥尺寸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的方面涉及比例閥，例如氣動螺線管比例閥，與常規(guī)配置相比，其提供了增強(qiáng)的配置。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)這樣的閥結(jié)構(gòu)：小于相當(dāng)應(yīng)用的常規(guī)配置的三分之一的尺寸且小于相當(dāng)應(yīng)用的常規(guī)配置的四分之一的重量。為了實(shí)現(xiàn)這樣的優(yōu)點(diǎn)，比例閥的示例性實(shí)施方式包括：纏繞自立式線圈(free standing coil)，并且然后將該線圈安裝至鋼通量容器框架內(nèi)。線圈和通量容器之間的緊密接觸大大提高了磁效率。相比之下，常規(guī)配置采用圍繞單獨(dú)的塑料卷線軸纏繞的線圈，然后將卷線軸放置在非磁性閥桿上。卷線軸的厚度和閥桿的厚度，以及卷線軸和閥桿之間的氣室產(chǎn)生了通過本發(fā)明的配置來避免的磁效率低下。

在示例性實(shí)施方式中，比例閥可以采用通量墊圈，該通量墊圈產(chǎn)生通往移動的電樞的高效通量路徑。此外，自立式線圈設(shè)計(jì)允許通量墊圈非常接近線圈和移動的電樞。通量墊圈還用作用于比例片簧的樞軸環(huán)。這消除了對關(guān)于常規(guī)配置的彈簧操作的部件的需要。總的來說，與常規(guī)配置相比，本發(fā)明的配置導(dǎo)致組合許多部件，這使得更容易且更具成本效益地制造該設(shè)計(jì)。本發(fā)明的比例閥也可以包含新穎的片簧設(shè)計(jì)，該片簧設(shè)計(jì)補(bǔ)充了螺線管并且提供了線性比例操作。