[发明专利]脉宽调制式数字高速开关电磁阀

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字开关电磁阀，尤其涉及一种用于流体调节与控制领域用的脉宽调制式(PWM)数字开关电磁阀。

背景技术

高速电磁阀作为数字电子控制系统的接口与执行机构，是电—液信号转换的桥梁，其性能指标和工作可靠性对整个数字电子控制系统有很大的影响，它不需要进行D/A转换，可直接与计算机接口，就能够实现数字电子控制，使得控制系统的硬件及软件大大简化。高速电磁阀可以用于各类流体(包括液体、气体介质)调节、控制系统，因而用途广阔。为了实现数字电子控制系统优良的控制品质，高速电磁阀的响应时间尽可能短，且占空比信号与其输出流量成线性关系，这样可以提高流量控制精度以及动态调节性能。同时，为了保证数字电子控制系统的工作可靠性，对高速电磁阀具有更高的寿命与可靠性要求。

发明内容

本发明的目的为提供一种流量控制精度高、动态调节性能好、寿命长、可靠性高的高速电磁阀，其解决了现有高速电磁阀控制精度低的技术问题。

本发明的技术解决方案为：

一种脉宽调制式数字高速开关电磁阀，包括壳体线圈组件、阀座组件和阀芯组件；所述壳体线圈组件包括骨架、绕制在骨架上的线圈、固定在骨架外侧的外壳；所述骨架包括焊接在一起的骨架座、隔磁环和挡铁；所述阀座组件包括阀座和阀座弹簧；所述阀芯组件包括挡板、顶杆、衔铁和阀芯弹簧；所述阀座弹簧设置在阀座和挡板间；所述挡板通过阀芯弹簧与阀座弹簧间的不平衡力压到阀座上；所述挡板和顶杆接触，所述顶杆和衔铁接触，所述阀芯弹簧设置在衔铁与骨架座间；所述阀座上设置有流体通道，其特殊之处是：所述阀座与挡板接触的端面上设置有双环喷嘴，所述双环喷嘴包括设置在阀座的流体通道开口圆周的环形密封凸台以及设置在环形密封凸台外侧的多个圆周均布的支撑凸台。

上述阀芯组件还包括嵌于衔铁与挡铁接触的端面中心且略高于衔铁端面的动挡块，所述壳体线圈组件还包括嵌于挡铁与衔铁接触的端面中心且平齐于挡铁端面的静挡块。

上述阀芯组件还包括设置在衔铁外侧面和骨架内侧面之间且套于衔铁外侧面的至少一个导向套。

上述导向套的数量为两个。

上述衔铁为空心结构。

上述阀座组件还包括过滤网组件，所述过滤网组件通过固定螺母压在阀座内。

上述阀座组件还包括过滤网组件，所述过滤网组件通过固定螺母压在阀座3内。

上述支撑凸台的数量为六个。

本发明具有如下优点：

1、输出流量连续可调。本发明高速电磁阀采用了双环喷嘴结构，尤其是密封凸台和挡板的配合关系可以保证输出流量与占空比信号成严格的线性关系，线性相关系数达0.997以上。本发明高速电磁阀能够实现对高速电磁阀在10％～90％的占空比信号范围内，输出流量连续可调。

2、高可靠性。本发明高速电磁阀采用插装式结构，便于拆装；入口处设置过滤网组件，提高了其自身的抗污染能力与工作可靠性；在阀芯与阀座的结构设计上，采用双环喷嘴-挡板结构，内侧环形密封凸台起到密封作用，外侧多个圆周均布的支撑凸台起到支撑作用，既能保证密封的可靠性，又能确保工作气隙的稳定性，也提高了电磁阀的寿命，同时使得其输出流量与占空比信号成线性关系。本发明高速电磁阀最大工作压力为12MPa，在工作压差为3.0MPa的气体介质情况下，能够保证可靠密封。

3、快速响应。本发明衔铁采用空心结构进行减重，同时采用PWM控制方式的电磁阀驱动电路，从整体上提高了高速电磁阀的响应速度。本发明高速电磁阀打开时间≤2.5ms，关闭时间≤1ms；动作的重复性好，重复性偏差≤0.05ms。

4、使用寿命长。本发明在发生撞击的阀芯与阀座上采用了高强度金属-金属的对撞结构。另外，在衔铁与挡铁中间各压入一个高强度金属挡块，避免了软磁材料之间的撞击，从而满足高速电磁阀在持续脉冲工作状态下的冲击要求，提高了使用寿命；本发明通过增大衔铁与骨架之间的非工作气隙，同时在衔铁上增加了抗耐磨的金属导向套，并对骨架内表面进行镀镍处理，使得衔铁与骨架配合关系转换到导向套与骨架之间的配合关系，可降低衔铁的加工精度，并提高零件的互换性、工艺性以及耐磨性；同时增大了衔铁与骨架之间的非工作气隙(单边非工作气隙≥0.3mm)，起到减小电磁阀的电感，整体上提高了响应速度，又保证了配合间隙的稳定性，从而提高电磁阀的重复性、寿命及控制的精确性。本发明高速电磁阀寿命可达200h。