一种直动式微小流量比例阀制造技术

本发明专利技术涉及一种直动式微小流量比例阀，包括阀体，阀体上设置有进口和出口，进口和出口之间设置有阀口，阀体上固定有电磁线圈组件，电磁线圈组件包括有线圈架、绕置于线圈架上的线圈、静铁芯以及动铁芯，静铁芯固定于线圈架的中孔的上部，动铁芯能够轴向移动地装配于线圈架的中孔的下部，动铁芯的下端设置有与阀口配合的密封橡胶垫，密封橡胶垫的中部嵌配有一片式弹簧，片式弹簧的弹性力曲线与各电磁力曲线相交，交点处弹性力曲线的切线与对应的电磁力曲线的切线所成夹角相等，夹角≤90°。其优点在于：结构简单、合理，使直动式微小流量比例阀的输入电信号(电压、电流)与输出流量之间能够获得近似的线性关系，从而实现在气体领域的应用。

A direct acting micro flow proportional valve

【技术实现步骤摘要】
一种直动式微小流量比例阀
本专利技术涉及气体流量控制
，尤其指一种直动式微小流量比例阀。
技术介绍
流体(气体和液体)的流量，在外部条件(压力和温度等)不变时。一般与流体流过的空间的横截面的大小相关。对于具体的流量控制阀来说，就是控制阀口的开度来实现所需大小的流量值的输出。所谓的流量比例控制阀是指，一个控制阀的流量输出量与其所加的输入信号值(电流或电压)成线性关系。直动式比例流量阀一般由控制电路，电机械转换器，控制阀口组成。其控制机理是，输入电信号(电压/电流)输入到控制电路，信号放大后，输入到电机械转换器输出机械位移，这个位移对应于控制阀的阀口开度，于是控制阀输出的流量值与输入电信号建立相应的线性关系。这种控制的方式，在液体流量控制领域，已经得到广泛应用，而且效果良好。其实现的机理是，输入信号通过控制电路放大后，输入到专门设计的被称为比例电磁铁的电机械转换器中，电机械转换器的动铁芯(衔铁)输出一个与输入信号成比例关系的位移，推动控制阀的阀芯输出一个对应的阀口开度，在一定的流量范围内，液体的流量与阀口的开度成近似的比例关系，这样控制阀的流量与输入信号也成比例关系了。但是，由于气体的物理特性和液体有很大的不同，一般液体被认为是不可压缩流体，而气体，显然是可压缩流体。气体流过阀口的流量与阀口的开度是非线性关系。这样，气体的流量就不可能与输入信号成比例关系了。现有电磁阀可以分为阀体组件和电磁线圈二部分组成。电磁线圈由线圈架、螺旋管线圈、静铁芯、动铁芯和弹簧组成。电磁阀实现电机械转换器的功能，即把电信号(电压/电流)通过电磁场转换成机械位移。阀体组件由阀体和相关密封圈组成，起到控制气体流动的作用；电磁力与输入电流的大小和动铁芯的位移相关，但是，现有电磁阀采用用的是螺旋弹簧，弹簧力与位移是线性关系(见图7)。当电磁力和弹簧力平衡时，动铁芯就会稳定在某个位置，因而产生一个稳定的位移；显然，这个位移，与线圈的输入电信号(电压/电流)很难产生线性关系。这样再考虑到气体在阀口流动的非线性特征，流量阀流量与输入电信号(电压/电流)之间是两级非线性关系的叠加。因此，在气体流量控制领域，到目前为止，还没有好的产品提供市场应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供结构简单、合理，适用于气体流量控制的一种直动式微小流量比例阀。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种直动式微小流量比例阀，包括有阀体，阀体上设置有进口和出口，进口和出口之间设置有阀口，阀体上固定有电磁线圈组件，电磁线圈组件包括有线圈架、绕置于线圈架上的线圈、静铁芯以及动铁芯，静铁芯固定于线圈架的中孔的上部，动铁芯能够轴向移动地装配于线圈架的中孔的下部，动铁芯的下端设置有与阀口配合的密封橡胶垫，密封橡胶垫的中部嵌配有一片式弹簧，片式弹簧的弹性力曲线与各电磁力曲线相交，交点处弹性力曲线的切线与对应的电磁力曲线的切线所成夹角相等，夹角≤90°。优化的技术措施还包括：上述的片式弹簧的中心设置中心孔，中心孔的外周设置有冲孔形成的图案单元构成的图案组合，图案单元的数量为4N个，N为大于或者等于2的自然数；图案单元呈轴对称结构，图案单元在圆周上均匀分布。上述的N为2、3、4。上述的片式弹簧的厚度为0.25mm至0.35mm。上述的片式弹簧的外径≥10mm，中心孔的直径≤5mm。上述的动铁芯的下部外周设置有导磁环。上述的片式弹簧的外周与所述导磁环之间设置有压环，片式弹簧设置于压环与阀体之间。上述的静铁芯与线圈架的内壁之间设置有密封圈。上述的线圈架以及线圈外包裹有外壳套。本专利技术的一种直动式微小流量比例阀，结构简单、合理，采用现有电磁阀的基本结构，用片式弹簧替代螺旋弹簧，设计片式弹簧的弹性曲线与电磁力曲线的稳定相关方式，用非线性弹簧力和非线性电磁力之间的匹配来实现输入电信号(电压/电流)与输出位移之间的特定函数关系，使直动式微小流量比例阀的输入电信号(电压、电流)与输出流量之间能够获得近似的线性关系，从而实现在气体领域的应用。附图说明图1是本专利技术实施例一的结构示意图；图2是图1中片式弹簧的结构示意图；图3是本专利技术实施例一片式弹簧的弹簧力曲线与电磁力曲线关系图；图4是本专利技术实施例二的片式弹簧的结构示意图；图5是本专利技术实施例三的片式弹簧的结构示意图；图6是本专利技术实施例四的片式弹簧的结构示意图；图7是螺旋弹簧的弹簧力与电磁力曲线关系图。具体实施方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。如图1至图6所示为本专利技术的结构示意图，其中的附图标记为：阀体1、进口A、出口P、阀口1a、线圈架21、线圈22、静铁芯23、密封圈23a、动铁芯24、密封橡胶垫24a、外壳套25、片式弹簧3、中心孔3a、图案组合3b、导磁环4、压环5。实施例一，如图1至图3所示，一种直动式微小流量比例阀，包括有阀体1，阀体1上设置有进口A和出口P，进口A和出口P之间设置有阀口1a，阀体1上固定有电磁线圈组件，电磁线圈组件包括有线圈架21、绕置于线圈架21上的线圈22、静铁芯23以及动铁芯24，静铁芯23固定于线圈架21的中孔的上部，动铁芯24能够轴向移动地装配于线圈架21的中孔的下部，动铁芯24的下端设置有与阀口1a配合的密封橡胶垫24a，密封橡胶垫24a的中部嵌配有一片式弹簧3，片式弹簧3的弹性力曲线与各电磁力曲线相交，交点处弹性力曲线的切线与对应的电磁力曲线的切线所成夹角相等，夹角≤90°。微小流量比例阀的流量范围：标准状态下的流量小于100l/min。实施例中，片式弹簧3的中心设置中心孔3a，中心孔3a的外周设置有冲孔形成的图案单元构成的图案组合3b，图案单元的数量为4N个，N为大于或者等于2的自然数；图案单元呈轴对称结构，图案单元在圆周上均匀分布。限于制造原因，N一般为2、3、4，即图案单元的数量一般为8个、12个或者16个。片式弹簧3的厚度为0.25mm至0.35mm。而片式弹簧3的外径≥10mm，中心孔3a的直径≤5mm。片式弹簧3较好地满足弹性力学中薄板变形的假设条件，这样，便可以用有限元法来计算片式弹簧的应力应变关系，从而设计得到片式弹簧3。如图2所示，本实施例中的片式弹簧3，其图案单元为酒瓶形状的通孔；图案单元的数量为12个。如图3所示，本实施例中的片式弹簧3的弹簧力曲线与电磁力曲线(I1、I2、I3)分别相交，交点处两切线的夹角(取两个夹角中≤90°的一个)分别为∠A、∠B和∠C,满足∠A=∠B=∠C。图3中，横坐标的变量X为片式弹簧3的压缩量(片式弹簧3的压缩量=动铁芯24的位移)。实施例中，动铁芯24的下部外周设置有导磁环4。实施例中，片式弹簧3的外周与所述导磁环4之间设置有压环5，片式弹簧3设置于压环5与阀体1之间。实施例中，静铁芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直动式微小流量比例阀，包括有阀体(1)，所述的阀体(1)上设置有进口(A)和出口(P)，所述的进口(A)和出口(P)之间设置有阀口(1a)，其特征是：所述的阀体(1)上固定有电磁线圈组件，所述的电磁线圈组件包括有线圈架(21)、绕置于线圈架(21)上的线圈(22)、静铁芯(23)以及动铁芯(24)，所述的静铁芯(23)固定于线圈架(21)的中孔的上部，所述的动铁芯(24)能够轴向移动地装配于线圈架(21)的中孔的下部，所述的动铁芯(24)的下端设置有与阀口(1a)配合的密封橡胶垫(24a)，所述的密封橡胶垫(24a)的中部嵌配有一片式弹簧(3)，所述的片式弹簧(3)的弹性力曲线与各电磁力曲线相交，交点处弹性力曲线的切线与对应的电磁力曲线的切线所成夹角相等，所述的夹角≤90°。/n

【技术特征摘要】
1.一种直动式微小流量比例阀，包括有阀体(1)，所述的阀体(1)上设置有进口(A)和出口(P)，所述的进口(A)和出口(P)之间设置有阀口(1a)，其特征是：所述的阀体(1)上固定有电磁线圈组件，所述的电磁线圈组件包括有线圈架(21)、绕置于线圈架(21)上的线圈(22)、静铁芯(23)以及动铁芯(24)，所述的静铁芯(23)固定于线圈架(21)的中孔的上部，所述的动铁芯(24)能够轴向移动地装配于线圈架(21)的中孔的下部，所述的动铁芯(24)的下端设置有与阀口(1a)配合的密封橡胶垫(24a)，所述的密封橡胶垫(24a)的中部嵌配有一片式弹簧(3)，所述的片式弹簧(3)的弹性力曲线与各电磁力曲线相交，交点处弹性力曲线的切线与对应的电磁力曲线的切线所成夹角相等，所述的夹角≤90°。


2.根据权利要求1所述的一种直动式微小流量比例阀，其特征是：所述的片式弹簧(3)的中心设置中心孔(3a)，所述的中心孔(3a)的外周设置有冲孔形成的图案单元构成的图案组合(3b)，所述的图案单元的数量为4N个，N为大于或者等于2的自然数；所述的图案单元呈轴对称结构，所述的图案单元在圆周上均匀分布。

【专利技术属性】
技术研发人员：曹建波，章锋，章苗英，周志威，顾高峰，
申请(专利权)人：星宇电子宁波有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33