CN118935072B - 一种电磁自动控制阀装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电磁控制阀领域，具体涉及一种电磁自动控制阀装置，包括底座，底座开有互相连通的输入口和输出口；底座内部设有用于阻断底座输入口和输出口互相连通的阀门组件；阀门组件包括控制系统、电磁线圈、定铁芯、动铁芯和弹簧，电磁线圈套设于定铁芯外侧，控制系统用于控制电磁线圈运行；弹簧固定连接于定铁芯底部，挡板顶部固定连接有橡胶活塞，橡胶活塞与底座内侧壁竖向滑动配合；橡胶活塞上方设有用于限定动铁芯运动范围的限位组件；限位组件包括利用电能控制的感应层，控制系统用于控制对感应层电流的输入大小。本发明通过感应层对动铁芯运动行程的精确控制，能够实现更加精细和准确的操作，满足阀门不同开启程度的控制需求。

Description

一种电磁自动控制阀装置

技术领域

本发明涉及电磁控制阀领域，具体涉及一种电磁自动控制阀装置。

背景技术

电磁自动控制阀是一种基于电磁力实现阀门开闭控制的自动化设备。这类装置广泛应用于工业过程控制、流体传输系统、暖通空调系统、汽车工程以及其他需要精确控制流体流动的领域。其核心在于电磁力的应用，当电流通过电磁线圈时，会产生一个磁场，这个磁场会吸引或排斥一个磁性材料制成的活塞或铁芯，从而带动阀门内部的阀芯移动。

现有技术中，虽然电磁自动控制阀能够快速响应，但其通常只具备简单开启和关闭的功能，这意味着一旦阀门被激活，就会完全打开，直到收到关闭命令才会关闭，无法根据实际需求进行开度的调节。在需要精确控制阀门位置的场景中，这类装置可能无法满足要求。

综上所述，如何解决现有技术中的电磁自动控制阀只具备开启和关闭的功能，导致无法根据实际需求进行开度调节的问题已经成为目前本领域亟需解决的难题。因此有必要提出一种能精确控制阀门位置的电磁自动控制阀装置。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种电磁自动控制阀装置，通过感应层对动铁芯运动行程的精确控制，能够实现更加精细和准确的操作，满足阀门不同开启程度的控制需求。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种电磁自动控制阀装置，包括底座，底座开有互相连通的输入口和输出口；底座内部设有用于阻断底座输入口和输出口互相连通的阀门组件。

阀门组件包括控制系统、电磁线圈、定铁芯、动铁芯和弹簧，电磁线圈套设于定铁芯外侧，控制系统用于控制电磁线圈运行；弹簧固定连接于定铁芯底部，弹簧远离定铁芯的一端固定连接于动铁芯顶部，动铁芯与电磁线圈竖向滑动配合；动铁芯远离弹簧的一端延伸至底座内部固定连接有挡板，挡板底部与底座输入口和输出口的连通处接触。

挡板顶部固定连接有橡胶活塞，橡胶活塞与底座内侧壁竖向滑动配合；橡胶活塞上方设有用于限定动铁芯运动范围的限位组件；限位组件包括利用电能控制的感应层，控制系统用于控制对感应层电流的输入大小，感应层底部与橡胶活塞顶部固定连接。

上述方案的技术原理如下：

电磁线圈通电时，会在其周围产生磁场，定铁芯作为磁场的一部分，为动铁芯的移动提供一个定点。动铁芯通过弹簧与定铁芯相连，当电磁线圈通电产生磁场时，动铁芯会受到磁力的作用使得动铁芯和定铁芯相互吸合，吸合时动铁芯会克服弹簧的弹力向定铁芯的方向移动,动铁芯移动过程中带动挡板一起运动，挡板脱离底座输入口和输出口的连通处时，使得底座输入口和输出口连通。在这个运动过程中，通过对感应层输入电流的不同来对动铁芯运动行程进行限定，这种感应层材料具有电致应变等性能，能将电能转换为机械能，实现其形状和尺寸的变化。当电磁线圈断电时，弹簧的弹力会使得动铁芯复位，使得挡板堵住底座的连通处，从而实现对底座输入口和输出口的封闭。

采用上述方案有以下有益效果：

1、本方案通过感应层对动铁芯运动行程的精确控制，感应层材料具有电致应变等性能，即能够通过输入电流的变化来改变其形状和尺寸，能实现对动铁芯行程的控制，从而精确控制阀门的开启程度。能根据需要精确控制阀门的开度，实现对流体流量的精确调节。感应层底部与橡胶活塞顶部固定连接；当电磁线圈通电时，产生的磁场能够更有效地作用于感应层，从而提高电磁自动控制阀的响应速度和灵敏度。

2、本方案使用定铁芯、动铁芯、弹簧和电磁线圈等机械结构，确保阀门在断电时能够可靠地复位。电磁线圈通电后，磁场立即产生，动铁芯迅速移动带动挡板开启阀门，其响应速度快，启闭效率高。动铁芯与电磁线圈竖向滑动配合的设计，使得动铁芯在受到电磁力作用时能够平稳地移动，而不会因结构松动或偏移而影响控制精度。

3、本方案利用橡胶活塞作为密封阻隔材料，其具有良好的密封性，在电磁自动控制阀装置中，橡胶活塞能够紧密贴合阀座，有效防止介质泄漏，确保系统的稳定性和安全性。并且，橡胶活塞能有效地减少因振动或压力波动等因素引起的间隙变化，从而增强整个装置的密封性能。

进一步，感应层制作材料选用锆钛酸铅、聚偏氟乙烯、离子凝胶和介电弹性体中的一种或多种。

有益效果：感应层选用电致应变材料，能实现对阀门开度的精确控制，从而精确调节流体流量。这些材料具有快速响应特性，使得阀门能够迅速做出调整，提高装置的响应速度。这些材料均具有良好的电学性能或物理性能，能够精确感知阀门的开闭状态或流体的压力、温度等参数变化，从而实现更精准的控制。

进一步，挡板呈倒凸型，底座内底壁固定连接有泄压管，泄压管内部开有泄压口；泄压口两端分别与底座输出口和输入口连通，挡板底部与泄压口顶部接触。

有益效果：呈倒凸型的挡板使得装置在运行过程中，使得介质在输入口通过泄压口优先与输出口接触，从而产生泄压力，这种泄压力能使得后续挡板在开启过程中能顺利被顶开，从而使得两侧连通。反之，则能通过倒凸型的挡板将泄压口优先被堵住，使得后续介质跟随挡板来把输入口和输出口封闭，通过这样的方式提高装置的运行效率。

进一步，底座顶部固定连接有顶盖，动铁芯贯穿顶盖且与顶盖竖向滑动配合；感应层顶部固定连接于顶盖底部。

有益效果：通过顶盖将感应层所处的腔室进行封闭，能提供额外的密封效果，防止外部污染物进入控制阀内部，同时也能防止内部流体或气体泄露，保证自动控制阀的正常工作和使用寿命，降低维护成本和时间。

进一步，电磁线圈外侧套设有外壳，外壳底部与顶盖顶部固定连接。

有益效果：外壳与顶盖的固定连接形成一个封闭的空间，能够有效防止外部的灰尘、水分等杂质进入控制阀内部，提高装置的防护等级。

进一步，橡胶活塞与电磁线圈之间的空隙构成空腔，空腔内填充有保护液，顶盖内开有通道，橡胶活塞和电磁线圈的空腔通过通道上下连通。

有益效果：保护液具有一定的热传递作用，在装置工作过程中，会产生一定的热量；保护液能够吸收和分散这些热量，帮助维持电磁线圈和橡胶活塞周围环境的温度稳定，防止因过热而导致的性能下降或损坏。保护液能减少橡胶活塞与电磁线圈之间的间隙变化和摩擦阻力，使得电磁自动控制阀在响应控制信号时更加迅速和准确；这有助于提高整个装置的精度和响应速度，满足更高精度要求的控制需求。

进一步，底座上部内侧壁固定连接有温度传感器和压力传感器，控制系统用于接收温度传感器和压力传感器信号。

有益效果：基于温度传感器和压力传感器提供的精确数据，控制系统能够更准确地判断当前系统的运行状态，并据此调整装置的开度、流量和运行参数，从而有助于提高装置运行的稳定性。

进一步，底座上部外侧壁固定连接有制冷系统，制冷系统输出端与空腔内部连通；控制系统用于根据温度传感器的信号控制制冷系统运行。

有益效果：在高温环境下，电磁自动控制阀内部的电子元件和机械部件容易因过热而损坏或性能下降；空腔内部的保护液通过制冷系统的及时降温，能有效防止这种情况的发生，提高设备的可靠性和使用寿命。

进一步，底座上部内侧壁固定连接有加热系统，控制系统用于根据温度传感器的信号控制加热系统运行。

有益效果：温度对控制阀的响应速度有一定影响，温度过低可能会导致电磁线圈和动铁芯的响应速度下降。通过加热系统保持适宜的温度，能进一步确保控制阀在低温条件下具有快速响应的能力。

进一步，控制系统包括以下模块：

信息采集模块，用于采集控制阀的实时信号，实时信号包括电流、电压、温度和压力信号；

信息处理模块，用于对采集到的实时信号进行预处理、滤波和转换操作，以提取控制逻辑信息，并通过算法对控制逻辑信息进行分析和计算；

逻辑执行模块，用于根据不同应用场景和需求进行控制阀开度和运行温度的选择和调整；并根据控制逻辑信息生成控制指令，实时控制控制阀内部的电器元件的开启程度和运行时间；

监控预警模块，用于根据实时信号设定监测阈值，若发现实时信号超出正常范围时则触发报警信号。

有益效果：通过整个控制系统的协同工作，使得电磁自动控制阀装置在复杂多变的工况下能够保持稳定的运行状态。通过实时监控、精准控制和高效预警，有效降低系统故障率和停机时间，提升系统的稳定性和可靠性。能根据不同应用场景和需求进行选择和调整，生成符合实际情况的控制指令。通过实时控制装置的开启程度和运行时间，实现对电磁自动控制阀的精确控制。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明实施例中电磁自动控制阀装置的轴测图。

图2为本发明实施例中电磁自动控制阀装置的正向剖视图。

图3为本发明实施例中控制系统的结构框图。

说明书附图中的附图标记包括：1、底座；2、电磁线圈；3、定铁芯；4、动铁芯；5、弹簧；6、挡板；7、橡胶活塞；8、感应层；9、泄压管；10、顶盖；11、外壳；12、制冷机；13、加热板。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例1：

如附图1、图2所示：一种电磁自动控制阀装置，包括底座1，底座1开有互相连通的输入口和输出口；底座1输入口与输出口外侧壁均开有螺纹槽，螺纹槽的设计使得装置能进行快速装配，底座1内部设有用于阻断底座1输入口和输出口互相连通的阀门组件。

阀门组件包括控制系统、电磁线圈2、定铁芯3、动铁芯4和弹簧5，电磁线圈2套接于定铁芯3外侧，控制系统用于控制电磁线圈2运行；弹簧5螺栓固定连接于定铁芯3底部，弹簧5远离定铁芯3的一端螺栓固定连接于动铁芯4顶部，动铁芯4与电磁线圈2竖向滑动配合；动铁芯4远离弹簧5的一端延伸至底座1内部螺栓固定连接有挡板6，挡板6底部与底座1输入口和输出口的连通处接触；挡板6顶部固定粘接有橡胶活塞7，橡胶活塞7与底座1内侧壁竖向滑动配合；橡胶活塞7上方设有用于限定动铁芯4运动范围的限位组件。

限位组件包括利用电能控制的感应层8，感应层8制作材料选用锆钛酸铅、聚偏氟乙烯、离子凝胶和介电弹性体中的一种或多种；本实施例中感应层8制作材料选用锆钛酸铅。锆钛酸铅作为一种典型的压电材料，具有高压电系数，能够在受到外力作用时产生显著的电学响应。控制系统用于控制对感应层8电流的输入大小，感应层8底部与橡胶活塞7顶部固定粘接。通过锆钛酸铅在电磁自动控制阀中作为感应层8时，能够精确感知阀门的开闭状态或流体的压力变化，从而实现更精准的控制。

具体实施过程如下：首先将此控制阀螺纹安装于需控制介质流通位置；当电磁线圈2通电时，会在其周围产生磁场，定铁芯3作为磁场的一部分，为动铁芯4的移动提供一个定点。动铁芯4通过弹簧5与定铁芯3相连，当电磁线圈2通电产生磁场时，动铁芯4会受到磁力的作用使得动铁芯4和定铁芯3相互吸合，吸合时动铁芯4会克服弹簧5的弹力向定铁芯3的方向移动,动铁芯4移动过程中带动挡板6一起运动，挡板6脱离底座1输入口和输出口的连通处时，使得底座1输入口和输出口互相连通。

以图2为例，当电磁线圈2通电时，动铁芯4与定铁芯3相互吸合，使得动铁芯4压缩弹簧5带动挡板6向上移动，挡板6移动至脱离底座1连通处时，底座1输入口与输出口则相互连通。在这个运动过程中，通过对感应层8输入电流的不同来对动铁芯4运动行程进行限定，这种感应层8材料具有电致应变等性能，能将电能转换为机械能，实现其形状和尺寸的变化，根据预设的参数，将感应层8调整成对应的尺寸大小，从而实现对挡板6开度的精确控制。通过这种方式实现对动铁芯4行程的控制，从而精确控制阀门的开启程度。能根据需要精确控制阀门的开度，实现对流体流量的精确调节。感应层8底部与橡胶活塞7顶部固定连接；当电磁线圈2通电时，产生的磁场能够更有效地作用于感应层8，从而提高电磁自动控制阀的响应速度和灵敏度。

当电磁线圈2断电时，弹簧5的弹力会使得动铁芯4复位，使得挡板6堵住底座1的连通处，从而实现对底座1输入口和输出口的封闭。通过使用定铁芯3、动铁芯4、弹簧5和电磁线圈2等机械结构，其响应速度快，启闭效率高。动铁芯4与电磁线圈2竖向滑动配合的设计，使得动铁芯4在受到电磁力作用时能够平稳地移动，而不会因结构松动或偏移而影响控制精度。利用橡胶活塞7作为密封阻隔材料，其具有良好的密封性，在电磁自动控制阀装置中，橡胶活塞7能够紧密贴合阀座，有效防止介质泄漏，确保系统的稳定性和安全性。并且，橡胶活塞7能有效地减少因振动或压力波动等因素引起的间隙变化，从而增强整个装置的密封性能。

实施例2：

如附图2所示，与上述实施例不同之处在于，挡板6呈倒凸型，底座1内底壁螺栓固定连接有泄压管9，泄压管9内部开有泄压口；泄压口两端分别与底座1输出口和输入口连通，挡板6底部与泄压口顶部接触。

具体实施过程如下：呈倒凸型的挡板6使得装置在运行过程中，使得介质在输入口通过泄压口优先与输出口接触，从而产生泄压力，这种泄压力能使得后续挡板6在开启过程中能顺利被顶开，从而使得两侧连通。反之，则能通过倒凸型的挡板6将泄压口优先被堵住，使得后续介质跟随挡板6来把输入口和输出口进行封闭，通过这样的方式提高装置的运行效率。

实施例3：

如附图1、图2所示，与上述实施例不同之处在于，底座1顶部螺栓固定连接有顶盖10，动铁芯4贯穿顶盖10且与顶盖10竖向滑动配合；感应层8顶部螺栓固定连接于顶盖10底部。

具体实施过程如下：通过顶盖10将感应层8所处的腔室进行封闭，能提供额外的密封效果，防止外部污染物进入控制阀内部，同时也能防止内部流体或气体泄露，保证自动控制阀的正常工作和使用寿命，降低维护成本和时间。

实施例4：

如附图1、图2所示，与上述实施例不同之处在于，电磁线圈2外侧套接有外壳11，外壳11底部与顶盖10顶部螺栓固定连接。

具体实施过程如下：外壳11与顶盖10之间形成一个封闭的空间，能够有效防止外部的灰尘、水分等杂质进入控制阀内部，从而提高装置的防护等级和使用寿命。

实施例5：

如附图2所示，与上述实施例不同之处在于，橡胶活塞7与电磁线圈2之间的空隙构成空腔，空腔内填充有保护液，顶盖10内开有通道，橡胶活塞7和电磁线圈2的空腔通过通道上下连通。

具体实施过程如下：保护液具有一定的热传递作用，在装置工作过程中，会产生一定的热量；保护液能够吸收和分散这些热量，帮助维持电磁线圈2和橡胶活塞7周围环境的温度稳定，防止因过热而导致的性能下降或损坏。保护液能减少橡胶活塞7与电磁线圈2之间的间隙变化和摩擦阻力，使得电磁自动控制阀在响应控制信号时更加迅速和准确；这有助于提高整个装置的精度和响应速度，满足更高精度要求的控制需求。

实施例6：

如附图2所示，与上述实施例不同之处在于，底座1上部内侧壁螺栓固定连接有温度传感器和压力传感器，控制系统用于接收温度传感器和压力传感器信号。

具体实施过程如下：基于温度传感器和压力传感器提供的精确数据，控制系统能够更准确地判断当前系统的运行状态，并据此调整装置的开度、流量和运行参数，从而有助于提高装置运行的稳定性。

实施例7：

如附图2所示，与上述实施例不同之处在于，底座1上部外侧壁螺栓固定连接有制冷系统，本实施中制冷系统选用制冷机12；制冷机12输出端与空腔内部连通；控制系统用于根据温度传感器的信号控制制冷机12运行。

具体实施过程如下：在高温环境下，电磁自动控制阀内部的电子元件和机械部件容易因过热而损坏或性能下降；空腔内部的保护液通过制冷机12的及时降温，能有效防止这种情况的发生，提高设备的可靠性和使用寿命。

实施例8：

如附图2所示，与上述实施例不同之处在于，底座1上部内侧壁螺栓固定连接有加热系统，本实施中加热系统选用加热板13，控制系统用于根据温度传感器的信号控制加热板13运行。

具体实施过程如下：温度对控制阀的响应速度有一定影响，温度过低可能会导致电磁线圈2和动铁芯4的响应速度下降。通过加热板13保持装置内壁适宜的温度，能进一步确保控制阀在低温条件下具有快速响应的能力。

实施例9：

如附图3所示，与上述实施例不同之处在于，控制系统包括以下模块：

信息采集模块，用于采集控制阀的实时信号，实时信号包括电流、电压、温度和压力信号。

信息处理模块，用于对采集到的实时信号进行预处理、滤波和转换操作，以提取控制逻辑信息，并通过算法对控制逻辑信息进行分析和计算。

逻辑执行模块，用于根据不同应用场景和需求进行控制阀开度和运行温度的选择和调整；并根据控制逻辑信息生成控制指令，实时控制控制阀内部的电器元件的开启程度和运行时间。

监控预警模块，用于根据实时信号设定监测阈值，若发现实时信号超出正常范围时则触发报警信号；本实例报警信号包括控制阀在运作时的电流异常、电压异常、温度过载和压力异常。

具体实施过程如下：通过整个控制系统的协同工作，使得电磁自动控制阀装置在复杂多变的工况下能够保持稳定的运行状态。通过实时监控、精准控制和高效预警，有效降低系统故障率和停机时间，提升系统的稳定性和可靠性。能根据不同应用场景和需求进行选择和调整，生成符合实际情况的控制指令。通过实时控制装置的开启程度和运行时间，实现对电磁自动控制阀的精确控制；避免不必要的能源浪费。同时，高效的故障预警机制也有助于减少因设备故障，导致能源损失和维修成本增加。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种电磁自动控制阀装置，其特征在于，包括底座（1），底座（1）开有相互连通的输入口和输出口；底座（1）内部设有用于阻断底座（1）输入口和输出口互相连通的阀门组件；

阀门组件包括控制系统、电磁线圈（2）、定铁芯（3）、动铁芯（4）和弹簧（5），电磁线圈（2）套设于定铁芯（3）外侧，控制系统用于控制电磁线圈（2）运行；

弹簧（5）固定连接于定铁芯（3）底部，弹簧（5）远离定铁芯（3）的一端固定连接于动铁芯（4）顶部，动铁芯（4）与电磁线圈（2）竖向滑动配合；动铁芯（4）远离弹簧（5）的一端延伸至底座（1）内部固定连接有挡板（6），挡板（6）底部与底座（1）输入口和输出口的连通处接触；

挡板（6）顶部固定连接有橡胶活塞（7），橡胶活塞（7）与底座（1）内侧壁竖向滑动配合；橡胶活塞（7）上方设有用于限定动铁芯（4）运动范围的限位组件；限位组件包括利用电能控制的感应层（8），控制系统用于控制对感应层（8）电流的输入大小，感应层（8）底部与橡胶活塞（7）顶部固定连接；

橡胶活塞（7）与电磁线圈（2）之间的空隙构成空腔，空腔内填充有保护液，顶盖（10）内开有通道，橡胶活塞（7）和电磁线圈（2）的空腔通过通道上下连通；

底座（1）上部内侧壁固定连接有加热系统、温度传感器和压力传感器，控制系统用于接收温度传感器和压力传感器信号，并基于温度传感器信号控制加热系统运行；

底座（1）上部外侧壁固定连接有制冷系统，制冷系统输出端与空腔内部连通；控制系统用于根据温度传感器的信号控制制冷系统运行；

其中，控制系统包括以下模块：

信息采集模块，用于采集控制阀的实时信号，实时信号包括电流、电压、温度和压力信号；

信息处理模块，用于对采集到的实时信号进行预处理、滤波和转换操作，以提取控制逻辑信息，并通过算法对控制逻辑信息进行分析和计算；

逻辑执行模块，用于根据不同应用场景和需求进行控制阀开度和运行温度的选择和调整；并根据控制逻辑信息生成控制指令，实时控制控制阀内部的电器元件的开启程度和运行时间；

监控预警模块，用于根据实时信号设定监测阈值，若发现实时信号超出正常范围时则触发报警信号。

2.根据权利要求1所述的电磁自动控制阀装置，其特征在于，感应层（8）制作材料选用锆钛酸铅、离子凝胶和介电弹性体中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的电磁自动控制阀装置，其特征在于，挡板（6）呈倒凸型，底座（1）内底壁固定连接有泄压管（9），泄压管（9）内部开有泄压口；泄压口两端分别与底座（1）输出口和输入口连通，挡板（6）底部与泄压口顶部接触。

4.根据权利要求3所述的电磁自动控制阀装置，其特征在于，底座（1）顶部固定连接有顶盖（10），动铁芯（4）贯穿顶盖（10）且与顶盖（10）竖向滑动配合；感应层（8）顶部固定连接于顶盖（10）底部。

5.根据权利要求4所述的电磁自动控制阀装置，其特征在于，电磁线圈（2）外侧套设有外壳（11），外壳（11）底部与顶盖（10）顶部固定连接。