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CN114508594B - 一种电磁执行器及电磁执行系统 - Google Patents

一种电磁执行器及电磁执行系统 Download PDF

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CN114508594B
CN114508594B CN202210140253.3A CN202210140253A CN114508594B CN 114508594 B CN114508594 B CN 114508594B CN 202210140253 A CN202210140253 A CN 202210140253A CN 114508594 B CN114508594 B CN 114508594B
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杨振国
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Abstract

本发明公开了一种电磁执行器及电磁执行系统，其属于电磁阀技术领域，电磁执行器包括阀体、阀座及阀芯，所述阀体具有连通的安装孔和中孔，所述安装孔的孔径大于所述中孔的孔径；阀座安装于所述安装孔，且所述阀座具有连通所述中孔的第一通孔；阀芯活动穿设于所述中孔中，且所述阀芯的一端能抵紧于所述阀座并密封所述第一通孔；所述阀体和/或所述阀芯上开设有连通所述第一通孔的沟槽，所述沟槽的深度方向平行于所述阀体的延伸方向，所述沟槽用于容置高压流体，以使所述高压流体挤压所述阀芯抵紧所述阀体或挤压所述阀体抵紧所述阀芯。本发明提供的电磁执行器及电磁执行系统具有较好的密封性，降低了发生泄漏的几率。

Description

一种电磁执行器及电磁执行系统
技术领域
本发明涉及电磁阀技术领域，尤其涉及一种电磁执行器及电磁执行系统。
背景技术
随着数字化和电器化的发展，各行各业均向智能化发展，智能化则需要传感器采取信号和状态，需要执行器实现一系列的精准操作。电磁阀为执行器的一种，主要用于液体压力和流量的控制，且具有显著优势。随着机械设备精度的逐步提高，使用的介质压力也越来越高，对控制精度的要求也越来越高。但在高压力使用环境下，介质的泄漏会显著增加，泄漏不仅会导致电磁阀响应慢、精度低，还会导致零部件的气蚀或其他问题。
现有技术中的电磁阀在使用时，电磁阀的阀体在内腔流体压力作用下，会向外扩张，导致阀体与电磁阀的阀芯之间的间隙变大，进而导致电磁阀的密封性较差，泄漏量较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电磁执行器及电磁执行系统，具有较好的密封性，降低了发生泄漏的几率。
如上构思，本发明所采用的技术方案是：
一种电磁执行器，包括：
阀体，所述阀体具有连通的安装孔和中孔，所述安装孔的孔径大于所述中孔的孔径；
阀座，安装于所述安装孔，且所述阀座具有连通所述中孔的第一通孔；
阀芯，活动穿设于所述中孔中，且所述阀芯的一端能抵紧于所述阀座并密封所述第一通孔；
所述阀体和/或所述阀芯上开设有连通所述第一通孔的沟槽，所述沟槽的深度方向平行于所述阀体的延伸方向，所述沟槽用于容置高压流体，以使所述高压流体挤压所述阀芯抵紧所述阀体或挤压所述阀体抵紧所述阀芯。
可选地，所述中孔包括大孔段和小孔段，所述大孔段与所述小孔段的交接处形成交接面，所述交接面设有所述沟槽。
可选地，所述沟槽环绕所述小孔段设置，且所述沟槽、所述大孔段及所述小孔段同轴。
可选地，所述沟槽为矩形环槽或阶梯形环槽。
可选地，所述沟槽的一侧壁与所述大孔段的孔壁位于同一平面。
可选地，所述阀座的底面与所述交接面之间存在间隙。
可选地，所述阀芯包括依次连接的大柱形段、小柱形段及锥形段，所述大柱形段的侧壁与所述中孔的孔壁接触，所述小柱形段的侧壁与所述中孔的孔壁形成腔体，所述锥形段能抵紧于所述阀座并密封所述第一通孔。
可选地，所述大柱形段连接所述小柱形段的端面设有所述沟槽。
可选地，还包括盖帽，所述盖帽连接于所述大柱形段未连接所述小柱形段的一端，且所述盖帽用于向所述大柱形段提供抵压力，以使所述锥形段抵紧于所述阀座。
可选地，所述阀芯包括依次连接的第一段、第二段和第三段，所述第一段的外侧壁与所述中孔的孔壁接触，所述第二段的外侧壁与所述中孔的孔壁之间设有密封体，所述密封体的一端抵接于所述第一段，另一端延伸至所述第三段，且所述密封体与所述第三段之间形成所述沟槽。
可选地，还包括紧固件，所述紧固件安装于所述阀体的一端，并用于将所述阀座固定于所述阀体的一端，所述紧固件具有连通于所述第一通孔的第二通孔。
可选地，还包括外套，所述外套具有安装槽及设于所述外套侧壁并分别连通于所述安装槽的第三通孔和第四通孔，所述阀体固设于所述安装槽内，且所述阀体还具有连通于所述第四通孔的第五通孔，所述第三通孔连通于所述第一通孔。
可选地，还包括密封结构，所述密封结构设于所述外套与所述阀体之间。
一种电磁执行系统，包括依次连通的油泵、电磁阀及上述的电磁执行器。
本发明至少具有如下有益效果：
本发明提供的电磁执行器及电磁执行系统，在阀体上设置沟槽，使得介质进入电磁执行器中时能够通过第一通孔流入沟槽中，流入沟槽中的介质挤压沟槽的槽壁，进而提供阀体与阀芯紧密贴合的推力，加强了阀体与阀芯之间的作用力，实现了自密封的效果，且介质的压力越高，密封的效果越好，使得阀体与阀芯之间的间隙减小或保持不变，具有较好的密封性，降低了发生泄漏的几率。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的电磁执行器的截面示意图；
图2是本发明实施例一提供的阀体的结构示意图一；
图3是本发明实施例一提供的阀体的结构示意图二
图4是本发明实施例一提供的电磁执行器的使用状态参考图；
图5是本发明图4所示的A处放大示意图；
图6是本发明实施例二提供的电磁执行器的截面示意图；
图7是本发明实施例三提供的电磁执行器的截面示意图；
图8是本发明实施例四提供的电磁执行器的截面示意图；
图9是本发明实施例五提供的电磁执行系统的结构示意图。
图中：
1、阀体；11、安装孔；12、中孔；121、大孔段；122、小孔段；13、沟槽；14、第五通孔；15、第二壁面；16、第一壁面；
2、阀座；21、第一通孔；
3、阀芯；31、大柱形段；32、小柱形段；33、锥形段；34、第一段；35、第二段；36、第三段；
4、盖帽；
5、紧固件；51、第二通孔；
6、外套；61、安装槽；62、第三通孔；63、第四通孔；
7、密封结构；8、密封体；10、油泵；20、电磁阀；30、高压油管；40、泄压阀；50、油箱；100、腔体。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
实施例一
本实施例提供一种电磁执行器，能够应用于高压力使用环境中，具有较好的密封性，降低了发生泄漏的几率。
如图1所示，电磁执行器包括阀体1、阀座2及阀芯3。
其中，如图2所示，阀体1具有连通的安装孔11和中孔12。安装孔11的孔径大于中孔12的孔径，安装孔11用于安装阀座2，也即是，阀座2安装于安装孔11，在一些实施例中，如图1所示，阀座2的截面呈T形，阀座2的底端伸入安装孔11中，阀座2的顶端位于阀体1外，并与阀体1的顶端配合。阀座2具有连通中孔12的第一通孔21，使得高压的介质能够通过第一通孔21进入中孔12。阀芯3活动穿设于中孔12中，本实施例中，阀芯3能够在中孔12中移动或转动，并且，阀芯3的一端能抵紧于阀座2并密封第一通孔21，使得电磁执行器处于关闭的状态。阀芯3的一端未抵紧于阀座2时，电磁执行器处于打开的状态。
如图1和图4所示，阀体1上开设有连通第一通孔21的沟槽13，沟槽13的深度方向平行于阀体1的延伸方向，沟槽13用于容置高压流体，以使高压流体挤压阀体1抵紧阀芯3，进而能使阀体1与阀芯3之间的间隙减小或保持不变，从而降低泄漏的风险。
本实施例提供的电磁执行器，在阀体1上设置沟槽13，使得介质进入电磁执行器中时能够通过第一通孔21流入沟槽13中，流入沟槽13中的介质挤压沟槽13的槽壁，进而提供阀体1与阀芯3紧密贴合的推力，加强了阀体1与阀芯3之间的作用力，实现了自密封的效果，且介质的压力越高，密封的效果越好，使得阀体1与阀芯3之间的间隙减小或保持不变，具有较好的密封性，降低了发生泄漏的几率。
本实施例中，如图2所示，中孔12包括大孔段121和小孔段122，大孔段121的孔径大于小孔段122的孔径，大孔段121与小孔段122的交接处形成交接面，交接面设有上述沟槽13，使得沟槽13连通大孔段121，第一通孔21中的高压的介质先流入大孔段121，然后流入沟槽13中。需要说明的是，如图1所示，为了便于大孔段121中的介质流入沟槽中，阀座2的底面与交接面之间存在间隙。
本实施例中，为了进一步提高密封效果，沟槽13环绕小孔段122设置，也即是，沟槽13为环形槽，使得沟槽13内的高压的介质能够沿周向挤压，使得沿阀芯3与阀体1能够更好的贴合密封。可选地，沟槽13、大孔段121及小孔段122同轴，也即是，三者轴线共线。
在一些实施例中，如图2所示，沟槽13可以为矩形环槽，也即是，沟槽13的截面形状呈矩形，还即是，沟槽13的槽侧壁为竖直的平面。在另外一些实施例中，如图3所示，沟槽13为阶梯形环槽，也即是，沟槽13的截面形状呈阶梯状，还即是，沟槽13的槽侧壁具有台阶结构，通过设置台阶结构，使得沟槽13能够容置更多的高压流体。其中，图4示出了沟槽13远离小孔段122的槽侧壁具有台阶结构。
本实施例中，请继续参见图2，沟槽13的一个侧壁与大孔段121的孔壁位于同一平面，使得交接面的面积可以较小，进而使得小孔段122的孔径可以较大，从而使得阀芯3可以较粗，降低了阀芯3断裂的几率。
可选地，如图4所示，阀芯3包括依次连接的大柱形段31、小柱形段32及锥形段33。其中，大柱形段31的截面直径大于小柱形段32的截面直径。大柱形段31的侧壁与中孔12的孔壁接触并贴合，小柱形段32的侧壁与中孔12的孔壁形成腔体100，具体地，大柱形段31的侧壁与大孔段121的孔壁接触并贴合，小柱形段32的侧壁与大孔段121的孔壁形成腔体100，腔体100内也可以存储介质，但腔体100的深度小于沟槽13的深度，使得沟槽13靠近腔体100的第一壁面16的面积大于腔体100靠近沟槽13的第二壁面15，进而使得沟槽13的侧壁受到的合力为由沟槽13指向腔体100的力，进而使得阀体1与大柱形段31能够更紧密的贴合，降低泄漏的几率。上述锥形段33能抵紧于阀座2并密封第一通孔21。在一些实施例中，第一通孔21具有与锥形段33配合的凹锥面，锥形段33伸入第一通孔21时，锥形段33的凸锥面与凹锥面配合，以限定阀芯12的位置。在图4中，位于上方的三个带箭头的直线表示介质的流动方向。在图5中，带箭头的直线表示阀体1的受力方向。
进一步地，如图1所示，电磁执行器还包括盖帽4，盖帽4连接于大柱形段31未连接小柱形段32的一端，也即是，盖帽4连接于阀芯3的底端，且盖帽4用于向阀芯3的大柱形段31提供抵压力，以使锥形段33抵紧于阀座2。本实施例中，盖帽4与其他结构连接，如通过弹簧与外围件连接，在电磁执行器处于关闭状态时，盖帽4向阀芯3提供抵紧力，使得阀芯3抵紧于阀座2并封堵第一通孔21。当高压的介质的压力大于盖帽4能够提供的抵紧力时，阀芯3在介质的作用下远离阀座2移动，进而解除对第一通孔21的封堵。
如图1所示，电磁执行器还包括紧固件5，紧固件5安装于阀体1的一端，并用于将阀座2固定于阀体1的一端，在一些实施例中，紧固件5螺合于阀体1的一端，且紧固件5与阀体1之间形成容置空间，阀座2被紧固件5及阀体1锁定在容置空间内。紧固件5具有连通于第一通孔21的第二通孔51，使得高压的介质能够通过第二通孔51流入第一通孔21。
可选地，电磁执行器还包括外套6。其中，外套6具有安装槽61，设于外套6侧壁并分别连通于安装槽61的第三通孔62和第四通孔63。阀体1固设于安装槽61内，且阀体1还具有连通于第四通孔63的第五通孔14，第三通孔62连通于第一通孔21。高压的介质由第三通孔61流入安装槽61中，并依次进入第二通孔51、第一通孔21及大孔段121，且部分介质流入沟槽13中，部分介质流入腔体100中。
可选地，外套6与阀体1之间还设有密封结构7，密封结构7用于密封两者之间的间隙。
本实施例提供的电磁执行器具有如下有益效果：
1、采用本实施例提供的密封设计方案，可以有效的利用介质的压力，实现自密封效果，且介质压力越高，对密封的反馈效果越好；
2、采用本实施例提供的密封设计方案，可以采用更大的间隙配合值，降低对阀体1、阀座2及阀芯3的制造要求，公差可以放的更大，制造成本可以显著下降；
3、采用本实施例提供的密封设计方案，可以在原密封基础上，扩大介质压力的适用范围，电磁执行器可以用在更高压力场合，扩大了电磁执行器的使用范围；
4、采用本实施例提供的密封设计方案，可以降低阀芯3被卡滞的风险，显著提高密封性能，降低配合精度，可采用更大的配合间隙，可避免电磁执行器在使用过程中，因温度或压力因素导致阀体1和阀芯3膨胀，膨胀后阀芯3被卡死，电磁执行器的功能失效；
5、采用本实施例提供的密封设计方案，可以缩短密封区域，减小高精度机加工的面积，提高成品率，降低制造成本；
6、采用本实施例提供的密封设计方案，因自密封效果，阀体1变形后可以贴合阀芯2，对阀芯2的椭圆结构不敏感，可以更大限度的容忍机加工缺陷。
实施例二
本实施例提供的电磁执行器与实施例一的区别在于本实施例的沟槽13设置在阀芯3上。
具体地，如图6所示，阀芯3上开设有连通第一通孔21的沟槽13，沟槽13的深度方向平行于阀体1的延伸方向，沟槽13用于容置高压流体，以使高压流体挤压阀芯3抵紧阀体1。
进一步地，阀芯3包括依次连接的大柱形段31、小柱形段32及锥形段33，大柱形段31连接小柱形段32的端面设有沟槽13，高压的介质流入沟槽13时，能够挤压沟槽13的槽壁靠近阀体1，进而能够紧贴于阀体1。介质进入电磁执行器中时能够通过第一通孔21流入沟槽13中，流入沟槽13中的介质挤压沟槽13的槽壁，进而提供阀体1与阀芯3紧密贴合的推力，加强了阀体1与阀芯3之间的作用力，实现了自密封的效果，且介质的压力越高，密封的效果越好，使得阀体1与阀芯3之间的间隙减小或保持不变，具有较好的密封性，降低了发生泄漏的几率。
本实施例中的其他结构均与实施例一相同且具有相同的有益效果，在此不做赘述。
实施例三
本实施例提供的电磁执行器与实施例的区别在于：本实施例中的阀体1和阀芯3上均设有沟槽13。
具体地，如图7所示，阀芯3包括依次连接的大柱形段31、小柱形段32及锥形段33，大柱形段31连接小柱形段32的端面设有沟槽13，并且，中孔12包括大孔段121和小孔段122，大孔段121的孔径大于小孔段122的孔径，大孔段121与小孔段122的交接处形成交接面，交接面设有上述沟槽13。通过设置两个沟槽13，使得两个沟槽13的槽壁在介质压力的作用下相互靠近并紧贴，进一步提高了阀体1与阀芯3之间的密封效果，降低了漏液的几率。
本实施例中的其他结构均与实施例一相同且具有相同的有益效果，在此不做赘述。
实施例四
本实施例与实施例一的区别在于沟槽13由阀芯3和密封体8形成。
具体地，如图8所示，阀芯3包括依次连接的第一段34、第二段35和第三段36。第一段34、第二段35和第三段36的直径依次减小，且第一段34、第二段35和第三段36同轴。第一段34的外侧壁与中孔12的孔壁接触，第二段35的外侧壁与中孔12的孔壁之间设有密封体8，密封体8呈筒状，且密封体8的一端抵接于第一段34，另一端延伸至第三段36，在一些实施例中，密封体8另一端的端面与第三段36未连接第二段35的端面平齐。密封体8与第三段36之间形成沟槽13。沟槽13内存储有高压介质时，高压介质挤压密封体8紧贴于阀体1，进而减小密封体8与阀体1之间的间隙，降低出现漏油的几率。
本实施例中的其他结构均与实施例一相同且具有相同的有益效果，在此不做赘述。
实施例五
本实施例提供了一种电磁执行系统，如图9所示，电磁执行系统包括依次连通的油泵10、电磁阀20及实施例一至实施例四任一所述的电磁执行器。本实施例提供的电磁执行系统具有较高的可靠性。
可选地，油泵10、电磁阀20及电磁执行器通过高压油管30连通，且油泵10及电磁执行器分别通过高压油管30连通于油箱50。示例地，电磁执行系统还包括泄压阀40，泄压阀40的一端连通于油泵10与电磁阀20之间，泄压阀40的另一端通过高压油管30连通于油箱10。
以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (14)

1.一种电磁执行器，其特征在于，包括：
阀体(1)，所述阀体(1)具有连通的安装孔(11)和中孔(12)，所述安装孔(11)的孔径大于所述中孔(12)的孔径；
阀座(2)，安装于所述安装孔(11)，且所述阀座(2)具有连通所述中孔(12)的第一通孔(21)；
阀芯(3)，活动穿设于所述中孔(12)中，且所述阀芯(3)的一端能抵紧于所述阀座(2)并密封所述第一通孔(21)；
所述阀体(1)和/或所述阀芯(3)上开设有连通所述第一通孔(21)的沟槽(13)，所述沟槽(13)的深度方向平行于所述阀体(1)的延伸方向，所述沟槽(13)用于容置高压流体，以使所述高压流体挤压所述阀芯(3)抵紧所述阀体(1)或挤压所述阀体(1)抵紧所述阀芯(3)；
流入所述沟槽(13)中的所述高压流体挤压所述沟槽(13)的槽壁，进而提供所述阀体(1)与所述阀芯(3)紧密贴合的推力，实现自密封。
2.根据权利要求1所述的电磁执行器，其特征在于，所述中孔(12)包括大孔段(121)和小孔段(122)，所述大孔段(121)与所述小孔段(122)的交接处形成交接面，所述交接面设有所述沟槽(13)。
3.根据权利要求2所述的电磁执行器，其特征在于，所述沟槽(13)环绕所述小孔段(122)设置，且所述沟槽(13)、所述大孔段(121)及所述小孔段(122)同轴。
4.根据权利要求3所述的电磁执行器，其特征在于，所述沟槽(13)为矩形环槽或阶梯形环槽。
5.根据权利要求2所述的电磁执行器，其特征在于，所述沟槽(13)的一侧壁与所述大孔段(121)的孔壁位于同一平面。
6.根据权利要求2所述的电磁执行器，其特征在于，所述阀座(2)的底面与所述交接面之间存在间隙。
7.根据权利要求1-6任一项所述的电磁执行器，其特征在于，所述阀芯(3)包括依次连接的大柱形段(31)、小柱形段(32)及锥形段(33)，所述大柱形段(31)的侧壁与所述中孔(12)的孔壁接触，所述小柱形段(32)的侧壁与所述中孔(12)的孔壁形成腔体(100)，所述锥形段(33)能抵紧于所述阀座(2)并密封所述第一通孔(21)。
8.根据权利要求7所述的电磁执行器，其特征在于，所述大柱形段(31)连接所述小柱形段(32)的端面设有所述沟槽(13)。
9.根据权利要求7所述的电磁执行器，其特征在于，还包括盖帽(4)，所述盖帽(4)连接于所述大柱形段(31)未连接所述小柱形段(32)的一端，且所述盖帽(4)用于向所述大柱形段(31)提供抵压力，以使所述锥形段(33)抵紧于所述阀座(2)。
10.根据权利要求1-6任一所述的电磁执行器，其特征在于，所述阀芯(3)包括依次连接的第一段(34)、第二段(35)和第三段(36)，所述第一段(34)的外侧壁与所述中孔(12)的孔壁接触，所述第二段(35)的外侧壁与所述中孔(12)的孔壁之间设有密封体(8)，所述密封体(8)的一端抵接于所述第一段(34)，另一端延伸至所述第三段(36)，且所述密封体(8)与所述第三段(36)之间形成所述沟槽(13)。
11.根据权利要求1-6任一项所述的电磁执行器，其特征在于，还包括紧固件(5)，所述紧固件(5)安装于所述阀体(1)的一端，并用于将所述阀座(2)固定于所述阀体(1)的一端，所述紧固件(5)具有连通于所述第一通孔(21)的第二通孔(51)。
12.根据权利要求1-6任一项所述的电磁执行器，其特征在于，还包括外套(6)，所述外套(6)具有安装槽(61)及设于所述外套(6)侧壁并分别连通于所述安装槽(61)的第三通孔(62)和第四通孔(63)，所述阀体(1)固设于所述安装槽(61)内，且所述阀体(1)还具有连通于所述第四通孔(63)的第五通孔(14)，所述第三通孔(62)连通于所述第一通孔(21)。
13.根据权利要求12所述的电磁执行器，其特征在于，还包括密封结构(7)，所述密封结构(7)设于所述外套(6)与所述阀体(1)之间。
14.一种电磁执行系统，其特征在于，包括依次连通的油泵(10)、电磁阀(20)及权利要求1-13任一项所述的电磁执行器。
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