專利名稱：電磁泵的致動柱塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電磁泵的致動柱塞，特別是一種易于制造的致動柱塞，利用該柱塞可提高電磁泵的工作效率，并降低其工作噪音。
電磁泵是一種供應(yīng)流體的裝置，一般被用來向鍋爐系統(tǒng)中的一燃燒器提供油料。
電磁泵具有一個致動柱塞，它在電磁力的作用下在一個空心圓筒中交替地上下運動，對油料加壓。
圖4表示出上述的一種傳統(tǒng)柱塞250，其具有一個柱塞頭251和一個柱塞252。
圖5A和5B分別是柱塞頭251的側(cè)面剖視圖和平面圖，如圖所示，柱塞頭251有筒形壁253和一個底部254，該底部與筒形壁253的下環(huán)形端構(gòu)成一個整體。
底部254帶有一個中央孔255和4個連接孔256，這些連接孔繞中央孔255布置，并以規(guī)則的圓周間隔相互分開，柱塞252固定在中央孔255中，柱塞頭251上方和下方的空間由連接孔256相互連通。
具有上述結(jié)構(gòu)的致動活塞250在電磁力的作用下高速上下運動，電磁線圈將電磁力間歇地施加到磁芯上，該磁芯設(shè)置在致動柱塞的上方，以便向流過柱塞252下方空間的油料加壓。
當(dāng)致動柱塞250以高速上下運動時，柱塞252上方的油料通過連接孔256在柱塞頭251的上下空間之間流動。這樣，油料對致動柱塞250的上下運動產(chǎn)生一個阻尼力，即致動柱塞250的上下運動受到流過連接孔256的油料的粘滯摩擦的阻礙。
上述油路或連接孔256的截面積越大，阻礙致動柱塞250上下運動的阻尼力就越小。反之，連接孔256的截面積較小，則致動柱塞250的上下運動受阻較大。
但是，在制造電磁泵的如上所述傳統(tǒng)致動柱塞250時，首先在底部254的中央切削打通一中央孔255，如圖5A所示；然后用同樣的切削加工在中央孔255的周圍形成4個連接孔256，這4個連接孔以規(guī)則的圓周間隔分開布置。最后將柱塞252插入并配合在中央孔255中，從而完成致動柱塞250的制造過程。
致動柱塞250的制造過程中，切削中央孔255和連接孔256時產(chǎn)生的切屑不會被徹底清除，而是殘留在這些孔中，這些殘留的切屑將隨著油料一起運動，導(dǎo)致排放嘴堵塞，或在電磁泵工作時產(chǎn)生噪音。
另外，在柱塞頭251的重心與中央孔255的中心不重合的情況下，致動柱塞250高速交替運動時有一個力矩作用在柱塞頭251上，因此致動柱塞250在其運動期間會產(chǎn)生振動和噪聲。
為避免這種振動和噪聲，中央孔255和連接孔256應(yīng)該這樣布置，柱塞頭251和柱塞252的中心軸線位于柱塞頭251的截面的矩心上，即中央孔255和連接孔256應(yīng)是完整的圓形，并且連接孔256應(yīng)設(shè)置在一個與中央孔255同心的虛擬的圓周上，并以規(guī)則的圓周間隔分開布置。
但是，切削中央孔255和連接孔256使柱塞頭251的重心與中央孔255的中心相互重合是非常困難的。
此外，致動柱塞250必須具備良好的磁性，以確保致動柱塞250在電磁線圈的作用下平滑地上下運動。為此，致動柱塞最好采用具有良好磁性的鐵素體鐵材制造。然而鐵素體鐵材難于切削，并且由于在切削過程中產(chǎn)生的熱和切削后的冷卻狀況，鐵素體鐵材的組織結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化和其磁性會變劣。
因此，傳統(tǒng)電磁泵的致動柱塞250一般采用包括鐵、硅、錳、碳、磷、硫和鉛的合金制造，而不用鐵素體鐵材，這種合金的磁性遜于鐵素體鐵材，但其切削特性和耐熱性則優(yōu)于鐵素體鐵材。
如上所述，傳統(tǒng)的致動柱塞250的缺點是，切削過程之中產(chǎn)生切屑，這些切屑非常難于清除，這些切屑會堵塞排放嘴或產(chǎn)生噪音。另外，由于涉及切削加工的限制，傳統(tǒng)的致動柱塞不能采用具有良好磁性的鐵素體鐵材制造。由于傳統(tǒng)的致動柱塞的上下運動受到較大的油液粘滯阻力，其能量利用率低。再者，中央孔255和連接孔256的切削難于達(dá)到這樣的要求避免柱塞頭251工作時力矩作用于其上。
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，為此本發(fā)明的目的是提供一種電磁泵的致動柱塞，該致動柱塞具有良好的磁性，以便改善電磁泵的工作效率，并減小致動柱塞產(chǎn)生的振動和工作噪音。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種電磁泵的致動柱塞，該電磁泵包括第一缸體；固定于第一缸體下端的第二缸體；一個致動柱塞，它在第一缸體內(nèi)上下運動對油料加壓及將油料供應(yīng)到第一缸體內(nèi)，并使油料從第一缸體中排出；上述致動柱塞包括一個用模具高溫?zé)Y(jié)方法制成的柱塞頭，該柱塞頭具有一筒形側(cè)壁及若干從筒形側(cè)壁下端向內(nèi)凸起的臺肩，這些臺肩與筒形側(cè)壁制成一個整體并按規(guī)則的圓周間隔相互分開布置，這些臺肩具有內(nèi)表面，每個內(nèi)表面均為弧形，這些內(nèi)表面構(gòu)成一個與上述筒形側(cè)壁同心的不連貫筒形的若干部分，從而上述筒形側(cè)壁至上述每個內(nèi)表面的距離均相等，該柱塞頭具有若干個油路，這些油路由每對相鄰的貫穿柱塞頭的臺肩之間限定，這些油路呈扇形；一個柱塞，其固定裝配到上述臺肩的中間，并從柱塞頭向下延伸，該柱塞與上述內(nèi)表面緊密結(jié)合，并且柱塞滑動配合在第二缸體中；當(dāng)致動柱塞上下運動時，油料流過柱塞頭上方的第一空間與柱塞頭下方的第二空間之間的油路。
與傳統(tǒng)的致動柱塞相比，當(dāng)本發(fā)明的致動柱塞以非常高的速度上下交替運動時，第一缸體中的油料產(chǎn)生的對該致動柱塞運動的阻尼力大大地減小了。
在本發(fā)明的致動柱塞的制造過程中，柱塞頭可以不采用切削方法制造，而是采用模具高溫?zé)Y(jié)的方法制造，因而其制造比較容易，且制造成本有所降低。
另外，由于不再需要切削加工，該致動柱塞可以采用具有良好磁性的純鐵或幾乎為純鐵的合金制造。
通過參照以下附圖詳述其最優(yōu)實施例，即可對本發(fā)明上述目的及其它的優(yōu)點和特征有更清楚的了解。


圖1是本發(fā)明一個實施例的具有致動柱塞的電磁泵的剖視圖；圖2是圖1所示致動柱塞的剖視圖；圖3A和3B分別是圖2所示致動柱塞的柱塞頭側(cè)剖視圖和平面圖；圖4是傳統(tǒng)致動柱塞的剖視圖；圖5A和5B分別是圖4中所示致動柱塞的柱塞頭的側(cè)剖視圖和平面圖。
下面將結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的若干最優(yōu)實施例。
圖1是電磁泵100的剖視圖，該電磁泵具有根據(jù)本發(fā)明的一個實施例設(shè)計的致動柱塞。電磁泵100具有第一空心缸體110，該第一缸體110上設(shè)有線圈架120，線圈106卷繞在其上。
一個第二空心缸體115固定在第一缸體110的下端，線圈架120包圍著固定在其中的磁芯109。在第一缸體110中，致動柱塞150設(shè)置在該磁芯109的下方，以便柱塞150在第一缸體110中上下移動。
圖2是致動柱塞150的側(cè)視剖視圖。致動柱塞150具有一個柱塞頭151以及一個固定在柱塞頭151底部中央并向下延伸的柱塞152，柱塞152可滑動地裝配于第二缸體115中。
參見圖1，第二缸體115的上方和下方分別具有第一空間171和第二空間172，柱塞152將上述第一空間171和第二空間172相互隔開。
磁芯109和柱塞頭151之間安裝有第一彈簧112，在柱塞頭151和第一缸體136的下端之間有第二彈簧。排放閥108安裝在磁芯109的上方，并由第三彈簧111支承。
另外，一個抽吸止回閥和一個排放止回閥(未示出)設(shè)置在第一空間171的兩相對端，第一空間171通過排放止回閥與第二空間172相互連通。
圖3A和3B分別是柱塞頭151的側(cè)視剖視圖和平面圖。柱塞頭151具有一筒形側(cè)壁153以及三個臺肩154，它們與筒形側(cè)壁153形成一體并從筒形側(cè)壁153的下端向內(nèi)凸起。
這些臺肩154的內(nèi)表面是弧形的，并且構(gòu)成一個與筒形側(cè)壁153同軸的不連貫筒形的若干部分。換言之，這些臺肩154的向內(nèi)的高度，或者說筒形側(cè)壁153到臺肩154內(nèi)表面的距離是彼此相等的。
這些臺肩154以規(guī)則的圓周間隔相互分開，從而在每對相鄰的臺肩154之間形成扇形油路156。
下面介紹具有上述結(jié)構(gòu)的電磁泵的工作過程。
首先，當(dāng)線圈106通電時，致動柱塞150在磁芯109的磁化作用下，向上朝磁芯109運動；此時柱塞152下方的第一空間171擴(kuò)張，抽吸止回閥打開，而排放止回閥關(guān)閉，從而使油料從油箱(未示出)流入第一空間171中。
然后，線圈106斷電，致動柱塞150在第一彈簧112的向下偏壓力作用下向下移動，此時，第二彈簧113防止致動柱塞150過分遠(yuǎn)離磁芯109，以便把致動柱塞150保持在磁芯109的電磁力的作用范圍內(nèi)。
隨著致動柱塞150在第一彈簧112的作用下向下移動，使柱塞152下方的第一空間171的容積減小，從而導(dǎo)致其中油料的壓力增大。于是，抽吸止回閥關(guān)閉，而排放止回閥打開，第一空間171中的加壓油料通過排放止回閥流入柱塞152上方的第二空間172中。然后，加壓的油料從第二空間通過中央油路107、排放閥108和排放嘴105排出。該中央油路107是貫通磁芯109構(gòu)成的。
如上所述，由于線圈106接通半波整流交流電，致動柱塞150的上下運動周期性地重復(fù)。一般來說，施加到電磁泵上的電力為60Hz或更高的頻率，所以致動柱塞150的這種往復(fù)交替運動非常迅速。隨著致動柱塞150的上下運動，第二空間172中的柱寒頭151也自然上下運動，第二空間172中的油料通過油路156在柱塞頭151的兩側(cè)之間來回流動。
在本發(fā)明中，由于油路156的截面積遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)致動柱塞250的連接孔256的截面積，所以，第二空間172中的油料對致動柱塞150上下運動的阻尼力大大小于對傳統(tǒng)致動柱塞250上下運動時的阻尼力。
如上所述，在制造根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的致動柱塞150過程中，柱塞頭151可以用一個模(未示出)高溫?zé)Y(jié)來制造，而不采用切削加工，該模的內(nèi)凹形狀與柱塞頭151的形狀互補(bǔ)，因此，其制造相對容易，且成本降低。
再者，由于無需切削加工，致動柱塞150可以用具有良好磁性的純鐵或幾乎為純鐵的合金制造。
下面簡要介紹本發(fā)明的致動柱塞150的制造方法的實施例。
原材料成分(重量百分比)鐵97-99.7％，鉻0.2-2.8％，鎳0.1％，硅0.1％。
首先，具有上述組份的粉末由一個普通的加油器(lubricator)混合，以便進(jìn)行燒結(jié)。然后，混合后的一部分粉末充到一個預(yù)制模中，該模的芯部呈凹坑狀，與柱塞頭151的形狀互補(bǔ)。用一臺壓力機(jī)在常溫下對上述粉末施加7-10噸/cm2的壓力。這時，上述芯部及其形狀需要精確設(shè)計，以便精確地制成柱塞頭151。
接著，上述在常溫下壓成團(tuán)的粉末被加熱到剛好低于熔點的高溫，并保持在此溫度，從而使其中的金屬顆粒擴(kuò)散粘合，由此制成合金。將該合金放到模中并再次施加壓力，以較正尺寸誤差。
然后，該合金暴露在450-550℃過熱蒸汽中，以便在合金表層和內(nèi)部形成黑色氧化鐵層Fe3O3，從而改善合金的耐腐蝕性和氣密性。隨后，該合金被氣體滲碳，以提高其表面硬度并由此提高其耐磨性和疲勞強(qiáng)度。
最后，該合金被緩慢冷卻至175℃，以消除其內(nèi)應(yīng)力，并改善合金的磁性。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，柱塞頭151不是采用切削加工制造，而是采用一個預(yù)制的模進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)而制成。因此，柱塞頭151可以用純鐵或幾乎為純鐵的合金制造，與切削加工而成的傳統(tǒng)柱塞頭相比，它具有優(yōu)越的磁性和優(yōu)越的機(jī)械性能，切削加工產(chǎn)生的切屑和柱塞頭151表面的粗糙現(xiàn)象得以避免。另外，簡化了加工方法，降低了加工成本，同樣質(zhì)量和形狀的致動柱塞150可以低成本地大批制造。
再者，根據(jù)本發(fā)明，對致動柱塞150上下運動的阻尼力大大減小，其工作效率大大改善。進(jìn)一步來說，由于在致動柱塞的加工過程中不會產(chǎn)生切屑，避免了因制成后切屑?xì)埩粲谥^151中引起的排放嘴堵塞和噪音的產(chǎn)生。另外，易于使柱塞頭251的重心與中央孔255的中心相互重合，在致動柱塞150工作過程中可以避免由上述中心線不一致所產(chǎn)生的振動和噪音。
雖然本發(fā)明已結(jié)合最佳實施例作了特別的描述，但是對普通技術(shù)人員來說，顯然可以作出各種形式和細(xì)節(jié)上變化，這些均未超出權(quán)利要求書所述的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種電磁泵，包括第一缸體；固定于第一缸體下端的第二缸體；一個致動柱塞，它在第一缸體內(nèi)上下運動對油料加壓，將油料供應(yīng)到第一缸體內(nèi)，并使油料從第一缸體中排出；上述致動柱塞包括一個柱塞頭，該柱塞頭具有若干貫穿其中的油路，該柱塞頭是采用模具高溫?zé)Y(jié)的方法制造的；一個柱塞，其固定地裝配到上述柱塞頭上，并從柱塞頭向下延伸，該柱塞滑動地裝配在第二缸體中；當(dāng)致動柱塞上下運動時，油料通過上述油路在柱塞頭的上方第一空間和下方第二空間之間流動。
2.如權(quán)利要求1所述的電磁泵，其中，柱塞頭包括一個筒形側(cè)壁及若干從筒形側(cè)壁下端向內(nèi)凸起的臺肩，這些臺肩與筒形側(cè)壁制成一體，該柱塞固定地裝配到這些臺肩的中間。
3.如權(quán)利要求2所述的電磁泵，其中，上述臺肩按規(guī)則的圓周間隔相互分開布置，這些臺肩具有內(nèi)表面，每個內(nèi)表面均為弧形，這些內(nèi)表面構(gòu)成一個與上述筒形側(cè)壁同心的不連貫筒形的若干部分，上述筒形側(cè)壁至上述每個內(nèi)表面的距離均相等。
4.如權(quán)利要求3所述的電磁泵，其中，該柱塞與上述內(nèi)表面緊密接觸。
5.如權(quán)利要求1所述的電磁泵，其中，上述油路按規(guī)則的圓周間隔相互分開布置，每個油路均呈扇形。
6.如權(quán)利要求1所述的電磁泵，其中，上述柱塞頭由一種合金制成，該合金包括97-99.7％重量比的鐵、0.2-2.8％重量比的鉻、0.1％重量比的鎳和0.1％重量比的硅。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電磁泵的致動柱塞，該致動柱塞具有良好的磁性，以改善電磁泵的工作效率并減少致動柱塞產(chǎn)生的振動和工作噪音。該致動柱塞具有一個高溫?zé)Y(jié)而成的柱塞頭，該柱塞頭具有一個環(huán)形側(cè)壁和若干臺肩。這些臺肩從環(huán)形側(cè)壁的下端向內(nèi)凸起。一個柱塞固定地裝配到上述臺肩的中央，該柱塞向下延伸可滑動地裝配在第二缸體中。
文檔編號F04B17/04GK1131729SQ9510843
公開日1996年9月25日 申請日期1995年7月14日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月16日
發(fā)明者文成大 申請人:大宇電子株式會社