比例电磁驱动装置和两位三通阀的制作方法

专利检索2026-08-15  22


本技术涉及用于例如两位三通阀的电磁驱动装置和两位三通阀。在流体工程中使用方向阀来确定工作介质(如压缩空气或液压流体)路径以开通、阻断或改变流动方向。根据连通数量和开关位置数量来描述方向阀。例如两位三通阀有三处连通和两个开关位置。方向阀通常是电磁驱动的。气动控制阀、尤其是那些带有“智能”定位器的控制阀的位置控制通常由功耗极低(最大几毫瓦)的带有下游气动放大器的ip换能器(电流-压力换能器)完成。其主要原因是工艺过程控制技术中被标准化的输入信号(4-20毫安),这也为ip换能器(所谓双线技术)提供能量,但也提出防爆要求。然而,工艺过程控制技术的现代发展意味着这种低功耗在未来将不再是一项要求。所谓的4导体技术和总线系统允许控制或规则部件的更高电力消耗。由于现代通信接口(例如apl、蓝牙)的使用越来越多,提供更高电气性能的这种系统将变得越来越流行。增加的可用电力允许在气动驱动控制阀位置控制中采用新方法。方向阀、特别是两位三通通阀优选可被用于此目的。


背景技术:

1、电磁驱动式两位三通阀例如由出版物de102015005369a1或de102018124310a1公开。这些两位三通阀使用驱动装置,但其不适用于阀的无级比例控制。这是一个固定不动的永磁体,其设置在围绕阀壳的两个线圈之间的一个环中。永磁体被径向磁化,所产生的磁场即使在断电时也被用于将磁性控制电枢保持在相应的末端位置。通过给适当的线圈通电,电枢克服磁场地从相应末端位置被拉出,然后突然变到另一末端位置,从而两个阀座之一被交替启闭。两个阀座总是或全开或全闭;无法实现比例控制。

2、文献de3905992a1公开一种用于阀、在这种情况下为喷射阀的类似功能的电磁驱动装置。在这里也有一个外部的径向磁化的环形磁体,其用于将磁性阀针保持在相应的末端位置。使用可通电的线圈,做到了在这些末端位置之间尽量快速的改变。比例控制是不可能的,也是不希望的。

3、从公开文献de102015122229a1中知道一种电磁驱动阀,其可被比例控制。在这里采用两个线圈,它们被一个圆柱形复位套筒包围。根据流经线圈的电流,电枢位置可被精细地按比例调整。这种电枢被设计为具有轴向磁化的圆柱形永磁体。这限制可能的电枢设计和阀致动。由于其设计为永磁体,电枢也相当重,其在抗冲击性方面不利。


技术实现思路

1、本实用新型的任务是提供一种改进的用于阀、特别是具有比例特性和尽可能简单的结构的两位三通阀的电磁驱动装置。

2、解决方案

3、除非另有说明,否则单数的使用不应排除复数,反之亦然。

4、为了解决这个问题,提出一种用于例如两位三通阀的电磁驱动装置。它具有壳体和圆柱体轴线及电枢。电枢可沿圆柱体轴线移动并且由软磁性材料制成。电磁驱动装置还具有至少一个线圈,线圈从圆柱体轴线上看沿径向布置在电枢的外部且被牢固连接到壳体。电磁驱动装置还具有永磁体,永磁体从圆柱体轴线看沿径向布置在该至少一个线圈外。永磁体被牢固连接到壳体上。它是环形的且被轴向磁化。该永磁体和至少一个线圈沿圆柱体轴线彼此错开布置。根据流经至少一个线圈的电流,电枢在永磁体磁场中处于期望位置。

5、这种驱动装置具有非常简单的结构且仍能实现阀的灵敏比例控制。由于电枢由软磁性材料制成,故消除永磁电枢所具有的诸多限制和缺点。特别是,电枢制造更简单,因此更划算。如果需要,可以通过车削来制作电枢。改进阀驱动装置设计的特殊形状易于实施,例如孔和/或通道、用于连接件、驱动装置、弹簧等的紧固点。电枢也可被制造成比永磁电枢轻许多。这减小阀致动所需的力和进而电能。尤其是,这也使得阀驱动装置对冲击和/或振动不怎么敏感。

6、如果永磁体沿轴向在至少一个方向上延伸通过环形极靴,则可以特别有利地设计永磁体的磁场形状。磁场线由此可以集中在期望位置,优选集中在至少一个线圈所在的位置。如果只有一个线圈在轴向上相对于永磁体错开,则一个极靴就够了。

7、如果所述至少一个极靴的外边缘远离永磁体且在径向上被斜切,则引导磁场穿过所述至少一个极靴特别有利。这有助于重定向场线并有利地影响电枢的比例移动行为。

8、如果所述至少一个极靴的背离永磁体的一侧的不到一半不被斜切,则这些优点得以加强。斜切角度优选在30°和60°之间,优选为45°。

9、该驱动装置在具有两个线圈和两个极靴的情况下特别有利。一个极靴和一个线圈沿轴向布置在永磁体的每一侧。线圈被彼此在相反方向上卷绕或彼此反向连接。线圈理想地布置于在极靴水平高度的轴线内并沿轴线布置,使得永磁体磁场在线圈通电时特别强烈地受到线圈影响。

10、这种驱动装置在很大程度上是对称的并且能够对电枢运动进行特别精确灵敏的控制。

11、如果驱动装置具有连接到电枢的弹簧,则驱动装置特别适用于安全要求更高的应用,该弹簧被预紧偏置而使得电枢在没有电流流过至少一个线圈时处于安全位置。安全位置的类型取决于在个别情况下为此采用致动器的阀门确切设计和用途。例如如果在压缩空气系统控制中的两位三通阀中使用驱动装置来定位控制阀,则安全位置可以由电枢置设定,这允许系统内压力降低到例如此时减压阀件打开至最大程度的环境压力。连接到电枢的弹簧必须比在被驱动的阀上可能存在的其它弹簧更强力。

12、如果电枢在其端部具有锥形凹部,则驱动装置的比例运动行为得到进一步改善。这些基本上可被视为等效或反映极靴朝向轴线的倾斜,例如最好以90°的张角。磁场是通过集束于其中的这样设计的电枢来产生。

13、该任务还通过一种用于通过电信号控制和/或调节处于入口压力下的流体控制压力的两位三通阀来完成。两位三通阀有三处流体连通:一个用于处于入口压力下的流体的入口,一个用于处于控制压力下的流体的控制出口,以及一个用于克服低于入口压力的基本压力的流体的减压出口。使用两位三通阀,可以在入口和控制出口之间以及在控制出口与减压出口之间建立流体连通。具有入口阀件的入口阀座接设在入口下游,而具有减压阀件的减压阀座接设在减压出口上游。入口阀件和减压阀件均有关闭位置。两位三通阀具有如上所述的驱动装置,此时电枢致动入口阀构件和减压阀件。

14、在两位三通阀的一个有利改进方案中,电枢与入口阀件和减压阀件分离,使得入口阀件与减压阀件仅跟随电枢的运动到达各自关闭位置。这促成通过电枢对阀件进行比例致动。

15、对所述分离特别有利的是入口阀座沿圆柱体轴线布置,此时入口阀座和入口阀件被定向为使入口阀件从入口阀座抬离以便在远离电枢的方向上打开。为此,两位三通阀具有入口阀致动件,其从电枢出来绕入口阀座接合并向后致动入口阀件。这考虑到入口压力可能显著高于控制压力的事实。

16、对于阀中的流体流动,电枢具有至少一个平行于圆柱体轴线延伸的孔是特别有利的。于是,流体可以流过该孔。

17、电枢优选设计为其能直接致动减压阀件和/或入口阀件和/或入口阀致动件。于是不需要特殊的致动盖或其它附件。

18、特别优选的是如下的两位三通阀实施例,其中减压阀件和/或入口阀件是泄压的。为此,通常存在至少一个入口泄压通道和/或至少一个出口泄压通道,入口泄压通道提供从入口到入口阀致动件上的活塞或活塞状元件的流体连通,出口泄压通道提供从电枢所在区域至减压阀件的背对电枢的一侧的流体连通。

19、两侧泄压意味着所需磁力和进而控制电流几乎与流体供应压力和电枢所在区域内压力无关。特别是,不必为了调节而克服压差,这意味着驱动装置的力需求和进而功耗被显著降低。

20、进一步的细节和特征来自以下结合图对优选实施例的描述。

21、各自特征可以单独地或彼此组合地实现。用于完成任务的可能方式不限于实施例。例如范围信息总是包括所有未提及的中间值和所有可能的子区间。


技术特征:

1.一种比例电磁驱动装置,其特征在于,所述比例电磁驱动装置具有:壳体和圆柱体轴线、电枢、至少一个线圈和永磁体,

2.根据权利要求1所述的比例电磁驱动装置,其特征在于,所述永磁体通过环形的极靴在轴向上在至少一个方向上延伸。

3.根据权利要求2所述的比例电磁驱动装置,其特征在于,至少一个所述极靴的沿径向远离所述永磁体的外边缘被斜切。

4.根据权利要求3所述的比例电磁驱动装置,其特征在于,至少一个所述极靴的背离所述永磁体的一侧的不到一半不被斜切。

5.根据权利要求3或4所述的比例电磁驱动装置,其特征在于,所述斜切的角度在30°和60°之间。

6.根据权利要求2所述的比例电磁驱动装置,其特征在于,

7.根据权利要求1所述的比例电磁驱动装置,其特征在于,所述比例电磁驱动装置具有连接至所述电枢的弹簧,所述弹簧被预紧,从而当没有电流流过所述至少一个线圈时所述电枢处于安全位置。

8.根据权利要求1所述的比例电磁驱动装置,其特征在于,所述电枢在其端部具有锥形凹部。

9.根据权利要求1所述的比例电磁驱动装置,其特征在于,所述比例电磁驱动装置被设计用于两位三通阀。

10.根据权利要求3或4所述的比例电磁驱动装置,其特征在于,所述斜切的角度为45°。

11.一种两位三通阀,所述两位三通阀用于借助电信号来控制和/或调节处于入口压力下的流体的控制压力,其特征在于,

12.根据权利要求11所述的两位三通阀,其特征在于,所述电枢与所述入口阀件和所述减压阀件分离,即,所述入口阀件和所述减压阀件仅跟随所述电枢的运动到达各自的关闭位置。

13.根据权利要求12所述的两位三通阀,

14.根据权利要求11所述的两位三通阀,其特征在于,所述电枢具有至少一个平行于所述圆柱体轴线延伸的孔。

15.根据权利要求13所述的两位三通阀,其特征在于,所述电枢被设计为使得所述减压阀件和/或所述入口阀件和/或入口阀致动件能被直接致动。

16.根据权利要求11所述的两位三通阀,其特征在于,所述减压阀件和/或所述入口阀件是泄压的。


技术总结
本技术涉及一种比例电磁驱动装置和两位三通阀,用于例如两位三通阀的电磁驱动装置具有壳体、由软磁性材料构成的活动的电枢、径向布置在电枢外且牢固连接至壳体的线圈和固定布置在线圈外的环形永磁体,该永磁体被轴向磁化。电枢根据流经线圈的电流在永磁体磁场中处于期望位置。该驱动装置允许灵敏地比例控制阀。它还很简单,电枢的制造容易且廉价。还能优化电枢的形状和质量。

技术研发人员:S·科尔本施拉格
受保护的技术使用者:大力士股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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