專利名稱：大行程電磁頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可用于各種電磁閥特別是大口徑、大行程電》茲閥 的大行程電-茲頭。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有電-茲閥通常設(shè)有主閥密封副和副閥密封副，所述副閥密封副 中的密封件安裝在閥桿的下端，通過動鐵芯帶動閥桿上下移動，實(shí)現(xiàn) 副閥密封副的開啟或封閉，進(jìn)而通過副閥介質(zhì)通道的通斷控制主閥密
封副的開啟和關(guān)閉。例如中國02208418. 5號實(shí)用新型專利公開了一 種電磁閥(參見圖5和圖6):所述主閥密封副設(shè)置在主閥體的閥腔 內(nèi)，用于連通或切斷主閥體內(nèi)的主閥介質(zhì)通道，由活動的閥杯和固定 的主閥閥座組成，主閥閥座為水平閥座，位于其上部的閥腔連"f妄閥門 的進(jìn)口端，位于其下部的閥腔連4妄閥門的出口端，所述閥杯位于所述 主閥閥座的上方，與固定安裝在閥體內(nèi)的閥杯套滑動配合，可以上下 移動，閥杯的底部設(shè)有與主閥閥座相配套的密封部(用于同主閥閥座 相應(yīng)部分接觸形成密封的密封區(qū)域)。在閥門關(guān)閉時，閥杯向下移動， 閥杯上的密封部與主閥閥座上的密封部相接觸，切斷主閥體內(nèi)的介質(zhì) 通道，實(shí)現(xiàn)主閥密封副的密封，使閥門處于關(guān)閉狀態(tài)；閥門開啟時閥 杯向上移動，閥杯與主岡閥座相互分離，使介質(zhì)得以穿過主閥閥座中 央的介質(zhì)通道，由閥門進(jìn)口端向閥門出口端的流動，由此使閥門處于 開啟狀態(tài)。所述副閥密封副設(shè)置在副閥體的閥腔內(nèi)，用于連通或切斷 副閥介質(zhì)通道，并以此控制閥杯和主閥密封副的狀態(tài)，副閥密封副由副閥密封件和副閥閥座9組成，副閥閥座將副閥閥腔分隔為兩部分， 其中位于所述副閥閥座一側(cè)的副閥閥腔通過相應(yīng)部分的副閥介質(zhì)通 道連通主閥體內(nèi)與閥門出口端連通的閥腔，所述副閥閥座另 一側(cè)的副 閥閥腔通過另一部分副閥介質(zhì)通道連通主閥體內(nèi)閥杯內(nèi)空間和閥杯
所在的主閥閥腔，所述副閥的密封件6連4妄在閥桿的下端并位于所述 副閥閥座的上方，所述閥斥干上端連"^妄位于電》茲頭本體內(nèi)的動4夾芯1， 電磁頭本體中的線圈5通電后，靜鐵芯2與動鐵芯相互吸引，動鐵芯 向上移動，帶動閥桿和副閥密封件向上移動，使副閥密封件脫離副閥 閥座，介質(zhì)得以穿過副閥閥座中央的介質(zhì)通道流入閥杯內(nèi)的空間以及 閥門出口端所連通的閥腔，同時，主閥體內(nèi)與進(jìn)口端連通的閥腔內(nèi)的 介質(zhì)通過設(shè)置在閥杯下部側(cè)壁或閥杯底部的阻尼孔流入閥杯內(nèi)空間， 由于阻尼孔的阻尼作用，流入閥杯的介質(zhì)量小于流出閥杯的介質(zhì)量， 導(dǎo)致閥杯內(nèi)的介質(zhì)壓力降低，該介質(zhì)壓力的減低值大致上等于主閥體 內(nèi)與出口端連通的閥腔內(nèi)的介質(zhì)壓力，而閥杯周圍的介質(zhì)壓力以及閥
杯底部位于主閥密封副的密封面外側(cè)的介質(zhì)壓力較大(與閥門進(jìn)口端 的介質(zhì)壓力基本相等)，形成使閥杯向上移動的壓力差，推動閥杯向 上移動，進(jìn)而將主密封副打開；當(dāng)電磁頭斷電后，動鐵芯和閥桿在復(fù) 位彈簧和自身重力的作用下向下移動，帶動副閥密封件封閉副閥座， 切斷副閥介質(zhì)通道，由阻尼孔流入閥杯的介質(zhì)越積越多，導(dǎo)致閥杯內(nèi) 的介質(zhì)壓力升高，同時由于閥杯底部的介質(zhì)流形成的負(fù)壓作用，最終 使閥杯內(nèi)將閥杯向下壓的介質(zhì)壓力大于閥杯底部將閥杯向上壓的介 質(zhì)壓力以及摩^"阻力等，閥杯向下移動，將主閥閥座封閉。 現(xiàn)有這類電石茲閥不論具體結(jié)構(gòu)如何，均存在下列缺陷由于動鐵芯通過閥桿直接帶動副閥的密封件，使副閥密封件隨動 鐵芯同步移動，因此在副閥密封副剛要開啟時所需的拉力最大，但此 時動靜鐵芯之間的間隙最大，實(shí)際產(chǎn)生的拉力(既動、靜鐵芯之間的
相互吸力)最??；而副閥密封副完全開啟后所需的拉力最小，但此時
動靜鐵芯之間的間隙最小，產(chǎn)生的拉力最大，因此要使電磁閥在開啟 時能夠正常工作，就必須采用功能較大的電磁頭本體，使其在拉力輸 出最小的情況下滿足電磁閥最大的拉力要求，由此不僅提高了電磁頭 本體的成本，而且還增大了電磁閥的能耗和體積，并增大了冷卻和維 護(hù)等方面的難度。電》茲閥的口徑越大、行程越大，上述缺陷就越為嚴(yán)重。
下面是對這類電^茲閥涉及吸力和拉力方面的工作原理的簡要分
析
在動鐵芯和靜鐵芯之間實(shí)際產(chǎn)生的吸力的大小與動鐵芯和靜鐵 芯之間工作氣隙的大小成反比，即工作氣隙小時吸力大，工作氣隙大 時吸力小，其中工作氣隙的大小受副閥座的限制，副閥座通徑越大， 副閥開啟高度越大，則工作氣隙越大，副閥座通徑越小，副閥開啟高 度越小，工作氣隙也越小。而另一方面，動鐵芯和靜鐵芯之間實(shí)際所 需的吸力的大小是由副閥開啟阻力所決定的，副閥開啟阻力的大小取 決于副閥座通徑大小、摩擦阻力以及介質(zhì)壓力的大小，當(dāng)副閥開啟后， 其摩擦阻力和介質(zhì)壓力減小或逐漸減小，于是其阻力也逐漸減小。由 此就出現(xiàn)了一個矛盾在副閥開始開啟時，阻力和拉力需求最大，但 動靜鐵芯之間的吸力最小，在副閥完全開啟時，阻力和拉力需求最小， 但動靜鐵芯之間的吸力最大。要保證在動靜鐵芯之間吸力最小時克服 最大的阻力，就必須設(shè)計功率大的電;茲頭本體來滿足實(shí)際工況。對于只i殳有 一 個密封副或其他i殳有兩個或更多個密封副的電-茲 閥，只要是其動鐵芯通過閥桿帶動密封件同步動作，都會存在同樣或 類似的問題，因此也都可以采用本發(fā)明的電^f茲頭來帶動。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種大行程電磁頭，采用 這種電磁頭的電磁閥，在開啟過程中所需動靜鐵芯之間吸力大小的變 化規(guī)律大致上或基本上符合動靜鐵芯之間實(shí)際吸力大小的變化規(guī)律， 由此減小不必要的電》茲頭功率和能耗。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下列技術(shù)方案
一種大行程電磁頭，包括電磁頭本體、閥桿和彈簧，所述電磁頭 本體設(shè)有靜鐵芯和動鐵芯，所述彈簧的一端與所述閥桿連接，所述彈 簧的另 一端與所述動鐵芯連接，所述彈簧優(yōu)選螺旋彈簧。
本發(fā)明的工作原理和有益效果是
在線圈通電后，動靜鐵芯之間產(chǎn)生吸力，由于這時動靜鐵芯之間 的間隙處于最大值，因此動靜鐵芯之間的吸力處于最小值。通過設(shè)置 適當(dāng)?shù)膹椈蓮椥韵禂?shù)或選擇適宜的彈簧，使動鐵芯向上移動時可以將 彈簧拉伸或壓縮(依據(jù)彈簧的連接方式不同)，并對閥桿形成向上的 拉力或推力，因?yàn)檫@時只要將彈簧拉伸或壓縮即可，因此所需的吸力 較小，保證在閥桿不動的情況下(即動靜鐵芯之間的吸力小于將密封 件4是起所需的力)，動寺失芯可以繼續(xù)向上移動，隨著動鐵芯的繼續(xù)上 移，動鐵芯同靜鐵芯之間的間隙越來越小，動靜鐵芯之間的吸力越來 越大，同時彈簧的拉伸或壓縮程度也越來越大，對閥桿的拉力或推力 也就越來越大，在動鐵芯上移到設(shè)定的程度(接近或達(dá)到動靜鐵芯之間的最小間隙)時，動鐵芯所受的吸力到達(dá)或接近最大值，同時彈簧 并緊以便將動鐵芯的拉力直接傳遞給閥桿或形成最大彈力，或者彈簧 形變產(chǎn)生的拉力或推力足大，以克服閥門開啟時的最大阻力將閥桿向 上提起，閥桿下端連"l妄的密封件脫離相應(yīng)的閥座，由此實(shí)現(xiàn)閥門的初 步開啟，然后彈簧克服閥桿自身重力等繼續(xù)上拉閥桿，實(shí)現(xiàn)閥門的完 全開啟。
由于本發(fā)明在動靜鐵芯之間間隙最大的時候(線圈剛開始通電 時)所需的動靜鐵芯之間的吸力最小，只要能夠?qū)崿F(xiàn)對彈簧的拉伸或 壓縮即可，只有在動靜鐵芯間隙較小時(或最小時)才需要較大的吸 力，以便將密封件提起，這種對動靜鐵芯之間的吸力的要求基本上符 合動靜鐵芯之間吸力的實(shí)際變化情況，因此可以有效地減小電磁頭的 功率，減小電磁頭體積，降低電耗，并方便維護(hù)。


圖l是本發(fā)明在關(guān)閉狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明在一步啟動狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明在二步啟動狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明在完全開啟狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖5是現(xiàn)有技術(shù)下相應(yīng)電磁頭在關(guān)閉狀態(tài)(工作氣隙存在狀態(tài))
下的結(jié)構(gòu)示意圖6是現(xiàn)有技術(shù)下相應(yīng)電磁頭在開啟狀態(tài)(工作氣隙消失狀態(tài))
下的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖1-4，本發(fā)明提供了一種大行程電磁頭，包括電磁頭本體、閥桿3和彈簧4，所述電磁頭本體設(shè)有靜鐵芯2和動鐵芯1,所述彈簧的一端與所述閥桿連接，所述彈簧的另一端與所述動鐵芯連接。
所述電磁頭本體可以采用任意現(xiàn)有的或?qū)砜赡苡械耐ㄟ^通斷電方式使動鐵芯上下移動并用于帶動其他件動作的電^f茲驅(qū)動裝置。為了加工和使用上的便利，所述彈簧通常優(yōu)選螺旋彈簧。
所述螺旋彈簧可以采用各處彈性系數(shù)相同的螺旋彈簧，也可以采用不同部位彈性系數(shù)不同的螺旋彈簧(例如該螺旋彈簧的節(jié)距在其軸向上連續(xù)變化或者分段變化)，甚至還可以采用多個(例如兩個)具有不同彈性系數(shù)的彈簧串聯(lián)在一起形成的螺旋彈簧組合。在各部位彈性系數(shù)不同的情況下，動鐵芯開始移動時所需的力較小，這時彈簧中彈性系數(shù)較小的部分起主要作用，隨著動4失芯的繼續(xù)移動，在彈性系數(shù)較小的彈簧部分^皮壓縮到一定程度后，則彈性系數(shù)較大的彈簧部分起主要作用，以便減小的空間內(nèi)形成更大的作用力，這種彈簧的彈力變化規(guī)律可以更好地適應(yīng)于在動鐵芯上移過程中動鐵芯所受吸力的變化情況和/或在依靠彈力帶動閥桿繼續(xù)上移過程中所受阻力的變化情況，更有效地降低所需的功率和實(shí)際電耗。
所述螺旋彈簧與所述閥桿和動鐵芯的連接方式可以是所述螺旋彈簧位于所述動鐵芯和閥桿之間，其上端連接所述動鐵芯的下端，下
端連接所述閥桿的上端。所述動鐵芯和所述閥桿與所述螺旋彈簧相連接的部分均可以設(shè)有軸向插入所述彈簧的柱形連接部，以保證彈簧的穩(wěn)定。在這種連接方式下，當(dāng)動鐵芯向上移動時，可以將螺旋彈簧拉長，然后通過螺旋彈簧的形變將拉力傳遞給閥桿，在閥桿不動的情況下，動鐵芯上移的距離越大，螺旋彈簧被拉伸的越長，傳遞給閥桿的4立力也就越大。
所述螺旋彈簧與所述閥桿和動鐵芯的連接方式還可以是所述動鐵芯下部設(shè)有豎孔，所述閥桿上部延伸到所述豎孔中，所述螺旋彈簧套在所述閥桿上部，其上端與所述閥桿連接，下端與所述動鐵芯連接。這是一種優(yōu)選的連接方式(圖1-4中的實(shí)施例均采用了這種連接方式)，在這種連接方式下，當(dāng)動鐵芯向上移動時，可以將螺旋彈簧壓縮，然后通過螺旋彈簧的形變將推力傳遞給閥桿，在閥桿不動的情況下，動鐵芯上移的距離越大，螺旋彈簧被壓縮的越短，傳遞給閥桿的推力也就越大。
所述彈簧上端與所述閥桿的連接方式可以是所述閥桿頂部設(shè)有凸緣7，所述凸緣外圓與所述豎孔間隙配合，所述彈簧的上端位于所述凸緣的下面，并與所述凸緣固定連接或相互接觸。
部設(shè)有堵頭8，所述堵頭與所述動鐵芯固定連接，所述堵頭上設(shè)有通孔，所述閥桿穿過所述堵頭上的通孔并與所述堵頭間隙配合，所述彈簧下端位于所述堵頭的上面，并與所述堵頭固定連接或相互接觸。
所述堵頭與所述動鐵芯的連接方式可以是螺紋連接，所述堵頭的外側(cè)設(shè)有外螺紋，并通過該外螺紋旋接在所述豎孔下部的內(nèi)螺紋上，所述豎孔下部i殳有與該外螺紋配合的所述內(nèi)螺紋。
所述閥桿的主體部分通常為等徑的直桿，其下端設(shè)有用于連接密
封件6的連接部。
所述彈簧的選擇應(yīng)依據(jù)本發(fā)明的工作要求，與電磁頭本體的特性
(特別是動靜鐵芯之間的吸力及吸力變化規(guī)律)相適應(yīng)，即在線圈5通電后，動靜鐵芯之間的吸力能夠使彈簧拉伸或壓縮并保證動鐵芯的持續(xù)上移，在動鐵芯上移到設(shè)定程度(接近或達(dá)到動靜鐵芯最小間隙時)，能夠帶動閥桿上移使密封件與副閥閥座9分離，閥門開啟，在滿足上述條件及相應(yīng)的設(shè)計余量的情況下，應(yīng)避免過大的電流消耗或功率。
上述多個自然段涉及的是對不同件或者不同連接方式的具體化，這些具體化的技術(shù)特征可以依據(jù)本專利的技術(shù)方案進(jìn)行任意組合，形成從屬于獨(dú)立權(quán)利要求的各具體化的技術(shù)方案以及未列入權(quán)利要求書的其他:忮術(shù)方案。
本說明書中所稱彈簧與閥桿或動鐵芯的連接包括任意適宜的能夠在相互連接的兩個件之間產(chǎn)生作用的連接方式，使得閥桿或動鐵芯的移動得以傳遞給彈簧的相應(yīng)連接端并使該連接端做同向的移動或形成對該連接端相應(yīng)的力，反之亦然。例如，可以是兩個件直接的連接，也可以是連接件通過其他鍵實(shí)現(xiàn)的間接連接，可以是使兩個件的連接部位相對固定的固定連接，也可以是兩個件相互^^妄觸并在移動過程中傳遞作用力，甚至還可以是在靜止?fàn)顟B(tài)下不相互接觸、 一個件在移動后才與另 一個件相接觸并傳遞作用力。
通過本發(fā)明可以使動鐵芯在動靜鐵芯之間的間隙最大的時候(線圈開始通電時)所需的吸力最小，只要能夠?qū)崿F(xiàn)對彈簧的拉伸或壓縮即可，而在動靜鐵芯間隙較小時(或最小時)則需要較大的吸力，以便將密封件提起，通過適宜的電磁頭本體選擇和彈簧選擇以保證在盡可能小的電流或功率下滿足上述要求。這種對動靜鐵芯之間的吸力的要求符合動靜鐵芯之間吸力的實(shí)際變化情況，因此可以有效地減小電磁頭的功率，減小電磁頭體積，降低電耗，并方便維護(hù)。
圖1-圖4顯示了一種實(shí)施例的工作過程圖1顯示的是閥門關(guān)閉的狀態(tài)，動鐵芯和閥桿在自重和彈簧等作用下，處于最低位置，閥桿下端連接的密封件將相應(yīng)的閥座封閉，在線圈剛剛通電的瞬間，閥門依然保持在這種狀態(tài)，因此也可以看作是閥門開啟過程中的起始狀態(tài)；圖2是在線圈通電后，動鐵芯上移使彈簧壓縮至并緊的狀態(tài)，這時動鐵芯接近或達(dá)到動靜鐵心間隙最小的位置，已經(jīng)能夠形成足以將閥桿提起的力，但尚未將閥桿提起(瞬間狀態(tài))；圖3是經(jīng)過圖2所示狀態(tài)后動鐵芯進(jìn)行向上移動，將閥桿提起一個很小的距離，使介質(zhì)得以從閥座上的通孔流過，在該提起過程中，彈簧基本上還處于并緊狀態(tài)；圖4顯示的是在彈簧力的作用下閥桿進(jìn)行上移至最高位置，使密封副處于完全開啟狀態(tài)，同時彈簧回復(fù)到常態(tài)。
權(quán)利要求
1、一種大行程電磁頭，包括電磁頭本體和閥桿，所述電磁頭本體設(shè)有靜鐵芯和動鐵芯，其特征在于還包括彈簧，所述彈簧的一端與所述閥桿連接，另一端與所述動鐵芯連接。
2、 如權(quán)利要求1所述的大行程電磁頭，其特征在于所述彈簧為 螺旋彈簧。
3、 如權(quán)利要求2所述的大行程電磁頭，其特征在于所述螺旋彈 簧采用各處彈性系數(shù)相同的螺旋彈簧或者采用不同部位彈性系數(shù)不 同的螺旋彈簧。
4、 如權(quán)利要求3所述的大行程電J茲頭，其特征在于所述不同部 位彈性系數(shù)不同的螺旋彈簧為節(jié)距在軸向上連續(xù)變化或分段變化的 螺旋彈簧，或者為多個具有不同彈性系數(shù)的螺旋彈簧串聯(lián)在一起形成 的螺旋彈簧組合。
5、 如權(quán)利要求2、 3或4所述的大行程電磁頭，其特征在于所述 螺旋彈簧與所述閥桿和所述動鐵芯的連接方式是所述螺旋彈簧位于 所述動鐵芯和所述閥桿之間，其上端連接所述動4失芯的下端，下端連 接所述閥桿的上端。
6、 如權(quán)利要求5所述的大行程電磁頭，其特征在于所述動鐵芯 和所述閥桿與所述螺旋彈簧相連接的部分均設(shè)有軸向插入所述彈簧 的柱形連接部。
7、 如權(quán)利要求2、 3或4所述的大行程電磁頭，其特征在于所述 螺旋彈簧與所述岡桿和所述動鐵芯的連接方式是所述動鐵芯下部設(shè) 有豎孔，所述閥桿的上部延伸到所述豎孔中并與所述豎孔間隙配合，所述螺旋彈簧套在所述閥桿的上部，其上端與所述閥桿連接，下端與 所述動鐵芯連接。
8、 如權(quán)利要求7所述的大行程電磁頭，其特征在于所述彈簧上 端與所述閥桿的連接方式是所述閥桿頂部設(shè)有凸緣，所述凸緣外圓與 所述豎孔間隙配合，所述彈簧的上端位于所述凸緣的下面并與所述凸 緣固定連接或相互接觸。
9、 如權(quán)利要求8所述的大行程電磁頭，其特征在于所述彈簧下 端與所述動鐵芯之間的連接方式是所述豎孔下部設(shè)有堵頭，所述堵頭 與所述動鐵芯固定連接，所述堵頭上設(shè)有通孔，所述閥桿穿過所述堵 頭上的通孔并與所述堵頭間隙配合，所述彈簧下端位于所述堵頭的上 面并與所述堵頭固定連接或相互接觸。
10、 如權(quán)利要求9所述的大行程電》茲頭，其特征在于所述堵頭 與所述動鐵芯的連接方式是螺紋連接，所述堵頭的外側(cè)設(shè)有外螺紋， 所述豎孔的下部設(shè)有與該外螺紋配合的內(nèi)螺紋。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大行程電磁頭，包括電磁頭本體、閥桿和彈簧，所述電磁頭本體設(shè)有靜鐵芯和動鐵芯，所述彈簧優(yōu)選螺旋彈簧，所述動鐵芯下部設(shè)有豎孔，所述閥桿上部延伸到所述豎孔中，所述螺旋彈簧套在所述閥桿上部，其上端與所述閥桿連接，下端與所述動鐵芯連接。線圈通電后，動鐵芯向上移動時將彈簧壓縮，當(dāng)動鐵芯上移到接近靜鐵芯時，彈簧并緊，同時動鐵芯所受吸力達(dá)到或接近最大值，將閥桿向上拉起，然后彈簧克服閥桿自身重力繼續(xù)上拉閥桿，實(shí)現(xiàn)閥門的完全開啟。本發(fā)明對動靜鐵芯之間的吸力需要符合動靜鐵芯之間吸力的實(shí)際變化情況，有效地減小了電磁頭的功率，降低了電耗并方便了維護(hù)，可用于各種電磁閥特別是大口徑、大行程電磁閥。
文檔編號F16K31/06GK101672387SQ200910235249
公開日2010年3月17日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者徐新毅, 謝海勇, 謝海龍, 陳國順, 陳經(jīng)業(yè) 申請人:陳國順