專利名稱：一種兩位三通電磁閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于化工、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，具體涉及一種兩位三通電磁閥。
背景技術(shù)：
再生燃料電池發(fā)電系統(tǒng)需要兩位三通電磁閥，通過兩個出口的切換分別為發(fā)電和電解分系統(tǒng)供應(yīng)冷卻水；在二次冷卻系統(tǒng)回路中，也需要利用兩位三通電磁閥來切換冷卻介質(zhì)(乙二醇)的流動方向，來滿足發(fā)電和電解工況的不同需求。普通的兩位三通電磁閥，通過給線圈通電和斷電來切換介質(zhì)的流動方向。如圖1 所示，斷電狀態(tài)關(guān)閉的閥門出口，其密封力由閥體內(nèi)部安裝的復(fù)位彈簧提供；通電狀態(tài)關(guān)閉的閥門出口，其密封力由載流線圈產(chǎn)生的電磁場對銜鐵-閥芯組合體形成的吸力來提供。 但是對于航天產(chǎn)品，能量損耗是必須解決的問題。燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電和電解工況時間基本對等，常規(guī)的電磁鐵需要在其中某一種工況的整個過程中保持通電狀態(tài)，其工作制為長時工作制。長期通電勢必帶來可觀的能量損耗，會大大降低燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的電能凈輸出能力。另外，長期通電發(fā)熱量大，如果散熱能力不夠，線圈溫升會導(dǎo)致電磁鐵吸力下降，從而降低閥門的可靠性。解決散熱問題只能通過增大電磁鐵體積來實現(xiàn)，而隨之而來的問題就是重量的增加，這也是系統(tǒng)所不能容許的。另外，從圖1可以看出閥芯與銜鐵通過閥桿連接而共同運動，閥桿與閥芯一體加工，或者采用螺紋連接、焊接等等，但是當閥門整體軸向尺寸比較大的時候，容易出現(xiàn)對中不好的情況，嚴重的會影響密封性能。尤其對于兩位三通閥，上下兩個閥口處都要求很好的密封性，因此銜鐵-閥桿-閥芯組合體的同軸度要求非常嚴格，即便閥桿與閥芯一體加工， 在加工過程中或與銜鐵螺接時也存在對中不好的隱患，最終還會影響密封性能，使閥門的可靠性大大降低。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種能夠降低系統(tǒng)能耗、密封性能好、并且可靠性較高的兩位三通電磁閥。本實用新型的技術(shù)方案如下一種兩位三通電磁閥，它包括上閥體和下閥體，在上閥體上設(shè)有導(dǎo)向套，導(dǎo)向套上設(shè)有導(dǎo)向孔，導(dǎo)向套上方通過左右螺母固定設(shè)有線圈骨架，所述的線圈骨架外設(shè)有殼體，線圈骨架和殼體之間固定設(shè)有骨架上端蓋和上導(dǎo)磁體，所述線圈骨架內(nèi)設(shè)有銜鐵，線圈骨架和銜鐵的中心同軸地設(shè)有通孔，在所述上閥體和下閥體所形成的腔中設(shè)有閥芯，該閥芯頂端浮動連接有閥桿，該閥桿穿過所述導(dǎo)向套上的導(dǎo)向孔，同時穿過線圈骨架和銜鐵中心通孔；所述的線圈骨架外側(cè)中間位置設(shè)有圓環(huán)形的永磁材料制成的磁鋼，在該磁鋼的上下方的線圈骨架外分別繞有線圈。在上述兩位三通電磁閥中所述閥芯的頂端為球頭，所述閥桿的底部加工有圓孔， 該閥芯的球頭伸入到圓孔之中；所述的球頭上橫向的設(shè)有銷孔，銷釘穿過閥桿的下端和銷孔，且銷釘與銷孔內(nèi)壁設(shè)有一定的間隙，使閥芯頂端的球頭與閥桿下端形成浮動連接。在上述兩位三通電磁閥中所述的閥桿頂端設(shè)有鎖緊螺桿，該鎖緊螺桿位于銜鐵的通孔內(nèi)，該鎖緊螺桿通過螺紋與銜鐵連接。在上述兩位三通電磁閥中所述的殼體上固定設(shè)有插座電源，殼體上設(shè)有孔，所述線圈的引線通過孔穿出殼體，連接在插座電源上。在上述兩位三通電磁閥中所述銜鐵的上方固定設(shè)有擋鐵，該擋鐵通過螺釘連接在上導(dǎo)磁體上。本實用新型的有益效果在于通過在線圈骨架外設(shè)置圓環(huán)形的永磁材料制成的磁鋼，通過磁鋼、銜鐵、外殼、上導(dǎo)磁體形成四個閉合的磁回路，使得閥芯在上、下閥座處密封時，其密封力由永磁力提供，而不需要長期通電；另外將原有的閥芯改為閥芯和閥桿的結(jié)構(gòu)，并將閥芯和閥桿浮動連接，使得閥芯在上、下閥座處密封時，閥芯可以自動對中，保證密封非金屬材料與閥座完全對正壓緊，密封性能不受閥桿加工、裝配質(zhì)量的影響。

圖1為現(xiàn)有兩位三通電磁閥示意圖；圖2為閥芯和閥桿連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖3本實用新型的兩位三通電磁閥結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為磁鋼示意圖；圖5為關(guān)位磁路示意圖；圖6為通電打開磁路示意圖；圖7為開位磁路示意圖；圖8通電關(guān)閉磁路示意圖；圖中1.上擋鐵；2.上導(dǎo)磁體；3.骨架上端蓋；4.線圈；5.銜鐵；6.磁鋼；7.殼體；8.線圈骨架；9.上閥體；10.下閥體；11.鎖緊螺桿；12.插座電源；13.左右螺母； 14.導(dǎo)向套；15.閥桿；16.銷釘；17.閥芯。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。如圖2所示，閥芯17的頂端為球頭，閥桿15的底部加工有圓孔，閥芯17的球頭伸入到圓孔之中，銷釘16穿過閥桿15的下端和球頭，并且銷釘16與球頭上銷孔的內(nèi)壁帶有一定的間隙，使得閥芯17頂端的球頭與閥桿15下端形成浮動連接。如圖3所示，所述的上閥體9包括兩個內(nèi)腔，A腔和B腔。下閥體10內(nèi)為C腔。閥芯17的主體位于上閥體9的A腔內(nèi)，閥芯17上端的球頭伸入到B腔內(nèi)，下閥體10位于上閥體9之下，并且閥芯17的底部卡在下閥體10內(nèi)部的凸臺上，這樣上閥體9的A腔和下閥體10的C腔就被閥芯17隔開。如果閥芯17向上抬起，則上閥體9的A腔和下閥體10的C 腔就相通，如果閥芯17向下移動，則上閥體9的A腔和B腔就相通。閥桿15與閥芯17的球頭在B腔內(nèi)浮動連接。在上閥體9上密封安裝了導(dǎo)向套14，導(dǎo)向套14加工有導(dǎo)向孔，閥桿15穿過導(dǎo)向孔，并且在上閥體9的上端外側(cè)套裝了左右螺母13，通過左右螺母13在導(dǎo)向套14上方固定安裝有線圈骨架8，該線圈骨架8同樣套裝在閥桿15上。在骨架8內(nèi)部安裝有同樣套裝在閥桿15上的銜鐵5，并且在閥桿15的頂端安裝鎖緊螺桿11，銜鐵5中心孔的內(nèi)壁加工有內(nèi)螺紋，鎖緊螺桿U外壁加工有外螺紋，當閥桿15移動到合適的位置時，利用鎖緊螺桿11和銜鐵15中心孔內(nèi)壁之間的螺紋連接，使得閥桿15位置鎖緊。在線圈骨架8的外側(cè)中間位置套裝有圓環(huán)形的磁鋼6，如圖4所示，所述的磁鋼6 的圓環(huán)內(nèi)壁為N極，外壁為S極。該磁鋼6為永磁元件。在磁鋼6的上下兩段分別繞有線圈4，該線圈4為同一根漆包線在兩個窗口內(nèi)沿同一方向串聯(lián)繞制，在線圈骨架8的上方套裝有骨架上端蓋3和上導(dǎo)磁體2，在整個骨架8、線圈4、上導(dǎo)磁體2和磁鋼6外固定套裝殼體7，殼體7固定安裝一個電源插座12，再在殼體7 上開孔將線圈4的線引出，連接在插座電源12上。為了形成閉合磁路來提供磁力，在銜鐵 5的上方固定安裝上擋鐵1，通過螺釘將上擋鐵1固定安裝在上導(dǎo)磁體2上。工作時，A腔作為介質(zhì)入口，B腔和C腔作為介質(zhì)出口。如圖3、圖5所示，當銜鐵5、閥芯17處于下端位置時，A-B流道打開，A-C流道關(guān)閉，電磁鐵當中的磁鋼6在導(dǎo)磁材料中產(chǎn)生磁通，在銜鐵5與上擋鐵1、線圈骨架8大端頭形成的兩個氣隙處產(chǎn)生吸力，由于下氣隙比上氣隙更小，所以吸力的合力向下，以此提供閥芯 17在下閥座上的密封力。如圖3、圖6所示，當給線圈4通以適當大小及方向的電流時，載流線圈4與磁鋼6 共同在導(dǎo)磁材料中產(chǎn)生磁通，在銜鐵5與上擋鐵1、線圈骨架8大端頭形成的兩個氣隙處產(chǎn)生吸力，由于上氣隙比下氣隙磁通更大，所以吸力的合力向上，使銜鐵5、閥芯17向上運動， 直至A-B流道關(guān)閉，A-C流道完全打開，給線圈斷電。如圖3、圖7所示，當銜鐵5、閥芯17處于上端位置時，A-C流道打開，A-B流道關(guān)閉，電磁鐵當中的磁鋼6在導(dǎo)磁材料中產(chǎn)生磁通，在銜鐵5與上擋鐵1、線圈骨架8大端頭形成的兩個氣隙處產(chǎn)生吸力，由于上氣隙比下氣隙更小，所以吸力的合力向上，以此提供閥芯 17在上閥座上的密封力。如圖3、圖8所示，當給線圈4通以適當大小及相反方向的電流時，載流線圈4與磁鋼6共同在導(dǎo)磁材料中產(chǎn)生磁通，在銜鐵5與上擋鐵1、線圈骨架8大端頭形成的兩個氣隙處產(chǎn)生吸力，由于下氣隙比上氣隙磁通更大，所以吸力的合力向下，使銜鐵5、閥芯17向下運動，直至A-C流道關(guān)閉，A-B流道完全打開，給線圈斷電。如圖2、圖3所示，閥芯17與閥桿15通過銷釘16連接，閥芯17上的銷釘孔與銷釘 16之間有較大的間隙，使得閥芯17能夠在一個較小的角度范圍內(nèi)擺動。當銜鐵5、閥桿15、 閥芯17處于下端位置時，A-B流道打開，A-C流道關(guān)閉，閥芯17在下閥座上密封；當銜鐵5、 閥桿15、閥芯17處于上端位置時，A-C流道打開，A-B流道關(guān)閉，閥芯17在上閥座上密封。如果銜鐵5、閥桿15組合體與上閥體9、下閥體10的軸線由于某些原因而產(chǎn)生了一個微小的角度，那么當閥芯17坐在上、下閥座上時，會擺動至使密封面與上閥體9、下閥體10軸線垂直的位置，修正已形成的微小角度。再輔助以上閥體9、下閥體10的導(dǎo)向段，可以使閥芯17的軸線與上閥體9、下閥體10的軸線重合，保證密封非金屬材料與閥座完全對正壓緊，從而保證了密封性能。
權(quán)利要求1.一種兩位三通電磁閥，它包括上閥體(9)和下閥體(10)，在上閥體(9)上設(shè)有導(dǎo)向套(14)，導(dǎo)向套(14)上設(shè)有導(dǎo)向孔，導(dǎo)向套(14)上方通過左右螺母(13)固定設(shè)有線圈骨架(8)，所述的線圈骨架(8)外設(shè)有殼體(7)，線圈骨架(8)和殼體(7)之間固定設(shè)有骨架上端蓋C3)和上導(dǎo)磁體O)，所述線圈骨架(8)內(nèi)設(shè)有銜鐵(5)，線圈骨架(8)和銜鐵(5) 的中心同軸地設(shè)有通孔，其特征在于在所述上閥體(9)和下閥體(10)所形成的腔中設(shè)有閥芯(17)，該閥芯(17)頂端浮動連接有閥桿(15)，該閥桿(15)穿過所述導(dǎo)向套(14)上的導(dǎo)向孔，同時穿過線圈骨架⑶和銜鐵(5)中心通孔；所述的線圈骨架⑶外側(cè)中間位置設(shè)有圓環(huán)形的永磁材料制成的磁鋼(6)，在該磁鋼(6)的上下方的線圈骨架⑶外分別繞有線圈⑷。
2.如權(quán)利要求1所述的兩位三通電磁閥，其特征在于所述閥芯(17)的頂端為球頭， 所述閥桿(1 的底部加工有圓孔，該閥芯(17)的球頭伸入到圓孔之中；所述的球頭上橫向的設(shè)有銷孔，銷釘(16)穿過閥桿(15)的下端和銷孔，且銷釘(16)與銷孔內(nèi)壁設(shè)有一定的間隙，使閥芯(17)頂端的球頭與閥桿(15)下端形成浮動連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的兩位三通電磁閥，其特征在于所述的閥桿(15)頂端設(shè)有鎖緊螺桿(11)，該鎖緊螺桿(11)位于銜鐵( 的通孔內(nèi)，該鎖緊螺桿(11)通過螺紋與銜鐵 (5)連接。
4.如權(quán)利要求1或2所述的兩位三通電磁閥，其特征在于所述的殼體(7)上固定設(shè)有插座電源(12)，殼體(7)上設(shè)有孔，所述線圈(4)的引線通過孔穿出殼體(7)，連接在插座電源(12)上。
5.如權(quán)利要求1或2所述的兩位三通電磁閥，其特征在于所述銜鐵(5)的上方固定設(shè)有擋鐵(1)，該擋鐵(1)通過螺釘連接在上導(dǎo)磁體( 上。
專利摘要本實用新型屬于化工、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，具體公開了一種兩位三通電磁閥。它包括上閥體、下閥體、導(dǎo)向套和線圈骨架；線圈骨架外設(shè)有殼體，兩者之間設(shè)有骨架上端蓋和上導(dǎo)磁體，線圈骨架內(nèi)設(shè)有銜鐵，在所述上閥體和下閥體的腔中設(shè)有閥芯和浮動連接的閥桿，所述的線圈骨架外側(cè)中間位置設(shè)有磁鋼，磁鋼的上下方分別繞有線圈。通過在線圈骨架外設(shè)置圓環(huán)形的永磁材料制成的磁鋼，通過磁鋼、銜鐵、外殼、上導(dǎo)磁體形成四個閉合的磁回路，可以實現(xiàn)介質(zhì)流動方向的切換，使系統(tǒng)能耗有效降低，提高了可靠性；另外，將原有的閥芯改為浮動連接的閥芯和閥桿結(jié)構(gòu)，閥芯利用有限的擺動角度，靠閥體上的導(dǎo)向段自動對中密封，從而保證密封性能，閥門可靠性得到提高。
文檔編號F16K11/044GK202220882SQ20112031650
公開日2012年5月16日 申請日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者任志彬, 周連剛, 黃應(yīng)坤 申請人:北京航天動力研究所