本实用新型专利技术公开了一种低功耗的超洁净差动电磁阀。阀盖和阀座紧密装配合围成超洁净流室，超洁净流室有进入、排出流路；内设超洁净阀芯，超洁净流室顶部和底部外的阀盖外壁分别安装有外侧上层永磁体和外侧下层永磁体；外侧上层永磁体和外侧下层永磁体之间的阀盖外壁套装设有致动线圈，固定套外套装有阀芯位移传感器，阀芯位移传感器用于实时检测超洁净阀芯在超洁净流室中的轴向位置。本实用新型专利技术仅在维持开度时通电，解决了线圈驱动的超洁净电磁阀中电流较大，发热严重以致超洁净介质温升过高的问题，减小了线圈式超洁净电磁阀的功耗。减小了线圈式超洁净电磁阀的功耗。减小了线圈式超洁净电磁阀的功耗。
【技术实现步骤摘要】
一种低功耗的超洁净差动电磁阀
[0001]本技术涉及阀
的一种电磁阀，具体涉及一种适用于超洁净场合的低功耗电磁阀。
技术介绍
[0002]半导体、生物医药、电子级化工等领域对颗粒物、离子等污染物十分敏感，对于生产工艺所需的液体或气体提出了非常高的洁净度要求，达到一定洁净度标准的材料或工艺称为超洁净材料或超洁净工艺。输送超洁净流体介质的流控元件，须做到严格杜绝内部介质与外界相通，要安全可靠耐腐蚀，同时阀本身的启闭过程中不能产生磨损和颗粒物。
[0003]在需要超洁净流体或腐蚀性流体输控的领域，常需要使用超洁净电磁阀作为超洁净流控的基础元件，而传统电磁阀通常设置有类似阀杆这样的外部伸入控制件，这导致其原理上难以消除动密封点，在长期、多次的启闭过程中易产生外泄漏。此外，传统电磁阀往往采用金属弹性元件(如返簧)，会给整个超洁净环境带来污染，若采用非金属的弹性元件(如聚四氟乙烯PTFE弹簧)，又存在刚度不足、制造困难、使用寿命短等问题。
[0004]对此，业界的常见措施是使用电动隔膜阀，(详情见专利WO2007089689A2，CN101365904A,CN1836124A，US20030722168)，通过电机推动具有弹性的挠性元件形变实现阀口启闭与开度控制，挠性元件隔膜作为密封件来将外侧阀杆等驱动器件和流道完全隔离开，保障了流体的洁净特性，但存在隔膜易疲劳破裂、控制响应速度慢等问题。申请号为CN202011163914.1的中国技术，提供一种超洁净比例电动阀，利用最小磁阻原理实现启闭阀口，对阀口位置可以实现精确控制；但相对于电磁线圈驱动形式，存在整体结构体积大，对阀口的控制响应速度慢的问题。
[0005]相对于电机驱动的电动阀，依靠线圈驱动的电磁阀具有结构紧凑、控制响应迅速等优势，但制约线圈驱动的电磁阀应用于超洁净流控领域的重要因素之一在于：受到超洁净特性的限制，相较于传统电磁阀，超洁净电磁阀的衔铁气隙较大，导致维持阀芯位置需要的线圈电流较大，发热较严重，这会改变超洁净流体介质的温度，导致依靠线圈驱动的电磁阀方案很少用于超洁净流控领域。
技术实现思路
[0006]为了克服上述现有技术的不足，本技术提供一种低功耗的超洁净差动电磁阀，解决了线圈驱动的超洁净电磁阀中电流较大，发热严重以致超洁净介质温升过高的问题，减小了线圈式超洁净电磁阀的功耗。
[0007]本技术所采用的技术方案是：
[0008]本技术包括永磁体和致动线圈、阀芯位移传感器、超洁净阀芯；其中超洁净材料的阀盖和阀座紧密装配并内部合围形成超洁净流室，超洁净流室具有与外部环境连通的进入流路和排出流路；超洁净流室内部设置超洁净阀芯，超洁净阀芯位于进入流路出口在阀座顶面位置的正上方，超洁净阀芯在超洁净流室中可沿超洁净流室轴向方向活动，超洁
净流室顶部和底部外的阀盖外壁分别安装有环形的外侧上层永磁体和外侧下层永磁体；外侧上层永磁体和外侧下层永磁体之间的阀盖外壁套装设有致动线圈，致动线圈外套装固定套进行封装，固定套外套装有阀芯位移传感器。
[0009]所述的超洁净阀芯包括环形体、块状体、内嵌永磁体、连接臂和外层的超洁净材料裹覆层；环形体位于块状体上方，环形体内设有环形空腔，环形空腔内嵌安装有内嵌永磁体，环形体开设通流孔，环形体和块状体之间具有上下方向的间隙，环形体和块状体之间通过周围沿周向间隔设置的多个连接臂紧密连接，环形体内部设置为带有环形腔的空心结构，块状体内部实心。
[0010]所述的阀座顶面在进入流路出口端处设有凸起表面作为密封凸台，超洁净阀芯底面设有内凹表面作为环形密封面，密封凸台和环形密封面对应相线嵌装。
[0011]所述阀芯位移传感器包含但不仅限于LVDT传感器、LDC传感器。
[0012]所述的阀芯位移传感器采用LVDT传感器，包括LVDT二次绕组和LVDT一次绕组；固定套外设有两个LVDT二次绕组和一个LVDT一次绕组，LVDT一次绕组布置在中间，LVDT一次绕组上下两侧分别布置LVDT二次绕组；LVDT二次绕组和一个LVDT一次绕组外包覆设置绕组外壳。
[0013]所述的阀芯位移传感器0采用LDC传感器，包括外固定壳、LDC传感器，固定套外的一侧表面设有LDC传感器，LDC传感器为传感线圈，传感线圈以平面螺旋布置，传感线圈一侧的线圈密度低于对称另一侧的线圈密度，LDC传感器外用外固定壳封装。
[0014]所述的外侧上层永磁体、外侧下层永磁体、超洁净阀芯的内嵌永磁体充磁方向相同，均沿上下方向，磁性排布方向相同。
[0015]通过外侧上层永磁体和外侧下层永磁体控制超洁净阀芯的静态磁性吸附，通过致动线圈通电与否、电流大小控制超洁净阀芯在超洁净流室轴向的上下方向移动和位置，调整超洁净阀芯和进入流路之间的间距，进而调整开度超洁净差动电磁阀。超洁净阀芯和进入流路之间的间距越大，流动阻力越小，开度越大。
[0016]所述的阀盖、阀座以及超洁净阀芯的环形体、块状体和连接臂均采用超洁净材料。
[0017]所述的内嵌永磁体在注塑过程中嵌入超洁净材料的环状永磁体，或以超洁净材料涂层、裹覆其表面，形成超洁净阀芯，为保障超洁净特性，所有与流体接触的壁面均使用超洁净材料。
[0018]所述的超洁净材料为含氟塑料，包括过氟烷氧基、聚四氟乙烯或聚偏二氟乙烯，或其任意组合。
[0019]所述的内嵌永磁体，在制造时需进行金属镀层，其表面至少存在微米级以上厚度的金属膜。
[0020]所述超洁净差动电磁阀用于半导体、生物医药、电子级化工等领域的超洁净流体输控。
[0021]本技术的超洁净差动电磁阀，能够用于半导体、生物医药、电子级化工等领域的超洁净流体输控。
[0022]LVDT是指线性可变差动变压器，LDC是指电感式传感器。
[0023]本技术的有益效果是：
[0024]本技术通过对不同位置下阀芯需要的维持力分析与实验中，发现在工程实际
中，闭合时阀芯密封流体所受的静压力相较于开启状态下阀芯维持固定位置承受的流体冲击力高一个数量级，在闭合密封时，需要的线圈电流最大，发热也最严重的。
[0025]所述阀利用两块永磁体构建对称磁路，通过控制通电线圈的电流大小改变阀芯的受力，依靠阀芯位置传感检测阀芯位置，调节线圈电流对阀芯位置偏移引起的磁力差动量进行补偿，从而控制阀芯的位置，实现阀口启闭与开度功能。
[0026]由于调节开度所需要的磁力较完成密封闭合所需要的的磁力小几个数量级，而具有差动磁路的超洁净电磁阀在闭合时仅依靠永磁体磁力密封，线圈仅需在维持开度时通电，故该技术解决了线圈驱动的超洁净电磁阀中电流较大，发热严重以致超洁净介质温升过高的问题，减小了线圈式超洁净电磁阀的功耗。
附图说明
[0027]图1为本技术实施例的打开状态的结构示意图；
[0028]图2为本技术实施例超洁净阀芯的示意图；(a)为超洁净阀芯的立体图，(b)为超洁净阀芯的剖视图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种低功耗的超洁净差动电磁阀，包括阀座(9)和阀盖(2)，阀盖(2)安装在阀座(9)上，其特征在于：包括永磁体(4、7)和致动线圈(6)、阀芯位移传感器(20)、超洁净阀芯(15)；其中超洁净材料的阀盖(2)和阀座(9)紧密装配并内部合围形成超洁净流室(3)，超洁净流室(3)具有与外部环境连通的进入流路(17)和排出流路(1)；超洁净流室(3)内部设置超洁净阀芯(15)，超洁净阀芯(15)位于进入流路(17)出口在阀座(9)顶面位置的正上方，超洁净阀芯(15)在超洁净流室(3)中可沿超洁净流室(3)轴向方向活动，超洁净流室(3)顶部和底部外的阀盖(2)外壁分别安装有环形的外侧上层永磁体(4)和外侧下层永磁体(7)；外侧上层永磁体(4)和外侧下层永磁体(7)之间的阀盖(2)外壁套装设有致动线圈(6)，致动线圈(6)外套装固定套(5)进行封装，固定套(5)外套装有阀芯位移传感器(20)。2.如权利要求1所述的一种低功耗的超洁净差动电磁阀，其特征在于：所述的超洁净阀芯(15)包括环形体、块状体、内嵌永磁体(11)、连接臂(13)和外层的超洁净材料裹覆层(12)；环形体位于块状体上方，环形体内设有环形空腔，环形空腔内嵌安装有内嵌永磁体(11)，环形体开设通流孔(10)，环形体和块状体之间具有上下方向的间隙，环形体和块状体之间通过周围沿周向间隔设置的多个连接臂(13)紧密连接，环形体内部设置为带有环形腔的空心结构，块状体内部实心。3.如权利要求2所述的一种低功耗的超洁净差动电磁阀，其特征在于：所述的阀座(9)顶面在进入流路(17)出口端处设有凸起表面作为密封凸台(16)，超洁净阀芯(15)底面设有内凹表面作为环形密封面(14)，密封凸台(16)和环形密封面(14)对应相线嵌装。4.如权利要求1所述的一种低功耗...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡亮，刘明潇，肖奇，阳东，阮晓东，苏芮，付新，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：
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