快速响应电磁阀结构及其应用制造技术

一种快速响应电磁阀结构，包括阀座、动铁芯、静铁芯、复位弹簧、隔磁套管、直流线圈；阀座设有流体腔室，流体腔室上设有动铁芯，动铁芯上设有静铁芯，动铁芯和静铁芯外套有隔磁套管，静铁芯与隔磁套管固定连接，隔磁套管下端固定在流体腔室上，隔磁套管外侧设有直流线圈，动铁芯底部设有复位弹簧，动铁芯底部在复位弹簧弹力和动铁芯重力的作用下抵住流体腔室的流体入口；直流线圈通电后产生磁场，磁场使动铁芯与静铁芯吸合，打开流体腔室的流体入口；动铁芯与静铁芯之间的动铁芯顶部或静铁芯底部设有非导磁低隔磁材料制作而成的隔片或涂覆非导磁低隔磁材料涂层。本发明专利技术能在高温、高磁环境中保证电磁阀保持快速响应能力和精确控制能力。

Structure and application of fast response solenoid valve

【技术实现步骤摘要】
快速响应电磁阀结构及其应用
本专利技术涉及一种电磁阀结构，尤其涉及一种快速响应电磁阀结构及其应用，作为强磁环境下或有精密控制要求时的快速响应电磁阀，用于流体方向、流量、速度的控制，属于机电设备制造

技术介绍
电磁阀(Electromagneticvalve)是一种用电磁控制的工业设备，在生产、生活中应用十分广泛，是控制流体的自动化基础执行器，主要但并不限于在液压、气动设备上运用，目的在于调整流体介质的方向、流量、速度和其他的参数，可以通过配合不同的电路来实现预期的控制，操控灵活并能达到一定的控制精度。电磁阀一般包含阀座、静铁芯、动铁芯、电磁线圈等元器件，阀座上开有一个或几个孔道和流体腔室，静铁芯、动铁芯被封闭在一个隔磁套管中且动铁芯与隔磁套管固定连接，隔磁套管底部安装在流体腔室上，通过动铁芯在隔磁套管内的上下移动，打开或关闭流体进入流体腔室的入口，达到启闭阀门的作用；电磁线圈安装在隔磁套管外，通过通电或断电，在静铁芯、动铁芯间产生或消除磁力，使得动铁芯在隔磁套管内发生上下移动，构成一个简洁、紧湊的流体开关、控制机构；电磁阀可以单独作为控制阀使用，也可以两个或者多个联合作为比例控制阀使用，或者作为开启主阀的先导阀。电磁阀应用广泛，尤其作为先导阀应用更为重要。现有技术中，先导式电磁阀已获得快速的发展，如：专利技术专利(申请号201610437514.2)提供的《先导式电磁阀》，专利技术专利(申请号201610335265.6)提供的《一种响应时间可调的先导电磁阀结构》，技术专利(申请号201721830963.X)提供的《快速响应的先导式电磁阀》，专利技术专利申请(申请号201711060004.9)提供的《一种先导式电磁阀》，专利技术专利申请(申请号201810368242.4)提供的《带有延长的插入件的先导操纵阀》，以及技术专利(申请号201820932438.7)提供的《一种先导式电磁阀》。上述专利技术专利、技术专利和专利技术申请所提供的技术，其主要贡献在于简化电磁阀结构、降低生产成本上，同时也涉及电磁阀响应时间等技术方面，但对于电磁阀如何适应较为极端的工况，却几乎没有涉及。由于生产的需要，有时先导式电磁阀需配置在一些较为极端的工况下，如高温、高磁、高粉尘的电解铝生产环境中工作。电解铝的生产主要在电解槽内进行，生产时，以熔融冰晶石作为溶剂，氧化铝作为溶质，碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950～970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，即电解反应。阳极产物主要是二氧化碳和一氧化碳气体，其中含有一定量的氟化氢等有害气体和固体粉尘；阴极产物是铝液，铝液通过真空抬包从槽内抽出，送往铸造车间，在保温炉内经净化澄清后，浇铸成铝锭或直接加工成线坯型材等。电解过程中，由于电解需要强大的直流电，因此，在电解槽周围有强磁场分布；磁场的分布大小与电解槽槽型、大小等因素有关。电解时，电解槽上层物料与冷空气结合会形成结壳，阻碍电解铝原料进入电解槽中。为保证生产，需要不断打破此结壳。打破结壳通常使用打壳气缸，打壳气缸一般由气动先导式电磁阀控制，在气动先导式电磁阀的控制下，两位五通阀换向，打壳气缸下行，通过压缩空气冲击力，将结壳打通，从而保证电解铝原料能够不断地进入电解槽中。此外，电解槽内的物料通常也需要通过下料气缸进行输送，下料气缸一般也是由气动先导式电磁阀进行控制。每条电解槽上一般设有多个打壳气缸和多个下料气缸，过去控制打壳气缸和下料气缸主要采用气控柜，气控柜内的单个控制阀控制多个打壳气缸，气控柜在电解槽边上，磁场影响较小；现在的打壳气缸和下料气缸一般采用单点控制，每个气动先导式电磁阀控制一个打壳气缸或下料气缸。单点控制取消了气控柜，先导阀装设置在气缸顶部，因此，先导阀受磁场影响较大。由于电解铝的生产环境温度很高、粉尘很大，特别是生产时，电解槽内要接上低电压大电流，使得生产现场产生强磁，特别是在400KA以上的电解槽周围，会产生900Gs的磁场，导致气动先导式电磁阀中的先导阀在通断电动作过程中频频出现故障。专利技术人经过仔细观察研究发现，电解铝生产现场气动先导电磁阀频频出现故障的原因在于：电解铝生产现场的先导式电磁阀中，先导阀的动铁芯与静铁芯在强磁环境下，先导阀断电后其电磁线圈仍然带有磁性，使得动铁芯无法在复位弹簧弹力和自身重力的作用下迅速复位，从而导致先导阀失灵进而影响整个先导式电磁阀的正常工作。为解决这一问题，现有技术采用了提高复位弹簧力值来促使动铁芯复位的方法，但采用如此方法之后，原来的电磁线圈通电后产生的磁力不足以克服复位弹簧的弹力拉起动铁芯导通先导孔，进而打开主阀；为克服复位弹簧的弹力，必须提高电磁线圈的功率以提升磁力，而大功率的电磁线圈在类似电解铝生产现场这种高温高磁高粉尘环境下，又极容易过热烧坏，从而影响生产和安全。此外，在一些需要精确控制响应时间、比例精度的场合，由电磁阀作为比例控制阀进行操控时，也会出现由于电磁阀的电磁线圈长时间通电后，静铁芯、动铁芯长时间吸合，当电磁线圈断电后，也会发生固定铁芯、动铁芯不能快速消磁分离的情况，造成阀门响应迟缓、控制不精准。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术实施例一方面提供一种快速响应电磁阀结构，目的在于在不改变现有电磁阀基本结构、不大幅增加复位弹簧力值和电磁线圈功率的情况下，使其能在高温条件、特别是在高磁环境中或电磁线圈长时间通电后仍能正常工作，具有快速响应能力和精确控制能力，从而保证生产并提高安全性能；另一方面，本专利技术实施例还提供一种强磁工况下快速响应气动先导阀，目的在于利用所述快速响应电磁阀结构，制备一种能在强磁工况下保证所述强磁工况下快速响应气动先导阀能够正常工作，正确引导主阀工作，保证生产和安全；再一方面，本专利技术实施例还提供一种快速响应气动比例控制阀，目的在于利用所述快速响应电磁阀结构，制备一种快速响应气动比例控制阀，保证所需工作介质流量、流速的精确控制，达到保证生产和安全的目的。为达上述目的，本专利技术实施例提供如下的技术方案：一种快速响应电磁阀结构，包括部件：阀座、动铁芯、静铁芯、复位弹簧、隔磁套管、直流线圈；所述阀座设有流体腔室，所述流体腔室上设有动铁芯，所述动铁芯上设有静铁芯，所述动铁芯和所述静铁芯外套有隔磁套管，所述静铁芯与所述隔磁套管固定连接，所述隔磁套管下端固定在所述流体腔室上，所述隔磁套管外侧设有直流线圈，所述动铁芯底部设有复位弹簧，所述动铁芯底部在所述复位弹簧弹力和所述动铁芯重力的作用下抵住所述流体腔室的流体入口，所述直流线圈通电后产生磁场，所述磁场致使所述动铁芯与所述静铁芯吸合，打开所述流体腔室的流体入口；在所述动铁芯与所述静铁芯之间的所述动铁芯顶部/所述静铁芯底部，还设有非导磁低隔磁材料制作而成的隔片或非导磁低隔磁材料涂覆的涂层，所述隔片/涂层用于降低所述动铁芯与所述静铁芯的之间的贴合力和所述动铁芯与所述静铁芯吸合时的噪音。进一步的，所述非导磁低隔磁材料为铝合金本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速响应电磁阀结构，包括部件：阀座、动铁芯、静铁芯、复位弹簧、隔磁套管、直流线圈；/n所述阀座设有流体腔室，所述流体腔室上设有动铁芯，所述动铁芯上设有静铁芯，所述动铁芯和所述静铁芯外套有隔磁套管，所述静铁芯与所述隔磁套管固定连接，所述隔磁套管下端固定在所述流体腔室上，所述隔磁套管外侧设有直流线圈，所述动铁芯底部设有复位弹簧，所述动铁芯底部在所述复位弹簧弹力和所述动铁芯重力的作用下抵住所述流体腔室的流体入口，所述直流线圈通电后产生磁场，所述磁场致使所述动铁芯与所述静铁芯吸合，打开所述流体腔室的流体入口，其特征在于：/n所述动铁芯与所述静铁芯之间的所述动铁芯顶部/所述静铁芯底部，还设有非导磁低隔磁材料制作而成的隔片或非导磁低隔磁材料涂覆的涂层，所述隔片/涂层用于降低所述动铁芯与所述静铁芯的之间的贴合力和所述动铁芯与所述静铁芯吸合时的噪音。/n

【技术特征摘要】
1.一种快速响应电磁阀结构，包括部件：阀座、动铁芯、静铁芯、复位弹簧、隔磁套管、直流线圈；
所述阀座设有流体腔室，所述流体腔室上设有动铁芯，所述动铁芯上设有静铁芯，所述动铁芯和所述静铁芯外套有隔磁套管，所述静铁芯与所述隔磁套管固定连接，所述隔磁套管下端固定在所述流体腔室上，所述隔磁套管外侧设有直流线圈，所述动铁芯底部设有复位弹簧，所述动铁芯底部在所述复位弹簧弹力和所述动铁芯重力的作用下抵住所述流体腔室的流体入口，所述直流线圈通电后产生磁场，所述磁场致使所述动铁芯与所述静铁芯吸合，打开所述流体腔室的流体入口，其特征在于：
所述动铁芯与所述静铁芯之间的所述动铁芯顶部/所述静铁芯底部，还设有非导磁低隔磁材料制作而成的隔片或非导磁低隔磁材料涂覆的涂层，所述隔片/涂层用于降低所述动铁芯与所述静铁芯的之间的贴合力和所述动铁芯与所述静铁芯吸合时的噪音。


2.如权利要求1所述的快速响应电磁阀结构，其特征在于：所述非导磁低隔磁材料为铝合金、尼龙、四氟乙烯、橡胶、陶瓷、纤维中的任意一种。


3.如权利要求1所述的快速响应电磁阀结构，其特征在于：所述隔片/涂层其厚度为0.1～0.3mm。


4.如权利要求1所述的快速响应电磁阀结构，其特征在于：所述动铁芯底部还设有下封塞，所述下封塞用于密闭所述流体入口。


5.如权利要求1所述的快速响应电磁阀结构，其特征在于：还包括固定螺母，所述固定螺母设置在所述隔磁套管上用于固定所述直流线圈。


6.一种具有如权利要求1所述的快速响应电磁阀结构的强磁工况下快速响应气动先导阀，所述强磁工况下快速响应气动先导阀用于操纵其他阀门或元件，包括阀座、动铁芯、静铁芯、复位弹簧、隔磁套管、直流线圈，其特征在于：
所述阀座设有进气通道、出气通道、气室和进气口，所述进气通道经所述进气口与所述气室联通，所述气室与所述出气通道联通；
所述气室上设有动铁芯，所述动铁芯上设有静铁芯，所述静铁芯上有贯通上下的排气通道，所述动铁芯和所述静铁芯外套有隔磁套管，所述隔磁套管与所述静铁芯固定连接，所述隔磁套管下端固定在所述气室上，所述动铁芯底部设置有复位弹簧，所述复位弹簧一端抵在所述动铁芯底端而另一端抵在所述隔磁套管底部，所述动铁芯底部在所述动铁芯重力和所述复位弹簧弹力的作用下抵住所述进气口；
所述隔磁套管外侧设有直流线圈，所述直流线圈通电后产生磁场，所述磁场致使所述动铁芯与所述静铁芯吸合，打开所述进气口并同时封闭所述排气通道，使工作气体通过所述进气通道经所述进气口进入所述气室并进一步从所述出气通道导出去操纵所述其他阀门或元件；
当所述直流线圈断电，所述磁场消失，所述动铁芯在重力和所述复位弹簧弹力的作用下复位，封闭所述进气口并同时打开所述排气通道，使所述工作气体进入所述气室的通道阻断，余气从所述排气通道排出，使所述其他阀门或元件失去操纵所需工作气体；
在所述动铁芯与所述静铁芯之间的所述动铁芯顶部/所述静铁芯底部，设有非导磁低隔磁材料制作而成的隔片或非导磁低隔磁材料涂覆的涂层，所述隔片/涂层用于降低所述动铁芯与所述静铁芯的之间的贴合力和所述动铁芯与所述静铁芯吸合时的噪音。


7.如权利要求6所述的强磁工况下快速响应气动先导阀，其特征在于：所述非导磁低隔磁材料为铝合金、尼龙...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛云峰，
申请(专利权)人：无锡峰烽达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32