本實(shí)用新型涉及一種高速開關(guān)閥，屬于流體傳動(dòng)與控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

高速開關(guān)閥即為脈沖開關(guān)閥，廣泛應(yīng)用于液壓控制領(lǐng)域。傳統(tǒng)技術(shù)中采用礦物油作為液壓傳動(dòng)介質(zhì)存在著嚴(yán)重的環(huán)境污染和易燃問題，而水本身固有的清潔性和阻燃性正好滿足了現(xiàn)代社會(huì)對(duì)工業(yè)工程提出安全、環(huán)境友好的要求，重新進(jìn)入科研人員的視線，伴隨著新材料的發(fā)展、精密加工技術(shù)的進(jìn)步和新結(jié)構(gòu)的液壓元件研制成功，基本上克服了初始水壓傳動(dòng)存在的諸如易腐蝕、易磨損、泄漏大、效率低等缺點(diǎn)，從而使得水液壓傳動(dòng)技術(shù)重新獲得了研究人員的青睞。

自二十世紀(jì)七十年代末起，國外已經(jīng)開始研究高速電磁開關(guān)閥，目前已開發(fā)出多種新型的高速電磁開關(guān)閥。我國的高速電磁開關(guān)閥的開發(fā)研究工作起步相對(duì)較晚，有關(guān)高速電磁開關(guān)閥的研究始于二十世紀(jì)八十年代后期，所開展的工作大致可以分為兩個(gè)方面，即一方面是跟蹤國外的研究，探索電磁開關(guān)閥實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)的基礎(chǔ)理論；另一方面則是自主或合作開發(fā)高速電磁開關(guān)閥樣機(jī)及與之配套的驅(qū)動(dòng)控制裝置，清華大學(xué)、浙江大學(xué)、華中科技得到在這方面都取得了一定的成果。但由于純水自身物理化學(xué)特性與液壓油有著迥異的區(qū)別，直接以水為工作介質(zhì)的高速電磁開關(guān)閥還鮮有人研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于：針對(duì)上述存在的問題，提供一種高速開關(guān)閥，能夠應(yīng)用于以水為介質(zhì)的液壓控制系統(tǒng)中，克服滑閥或球閥在高壓流體領(lǐng)域密封性和可控性不足的問題；克服油介質(zhì)以腐蝕、易磨損、易泄露等問題。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：

本實(shí)用新型公開了一種高速開關(guān)閥，包括閥門組件和電磁組件，閥門組件包括閥體、閥芯、及閥座；閥座和閥芯位于閥體內(nèi)，閥座呈環(huán)狀并套于柱狀的閥芯外，閥芯上具有與閥座密封配合的錐狀密封面，在閥芯的端部設(shè)有彈簧以將閥芯抵于閥座上，電磁組件可推動(dòng)閥芯背向于閥座移動(dòng)，閥芯與閥座配合使閥門組件的進(jìn)出水口連通或隔斷。

該結(jié)構(gòu)采用錐閥式的閥芯結(jié)構(gòu)，以減小閥芯泄漏和壓力不平衡對(duì)閥綜合性能的影響，避免滑閥式產(chǎn)生較大的液體泄漏的情況，并避免球閥結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生很大的壓力不平衡；閥芯選用工程陶瓷、閥座選用銅，可以依靠形成的氧化膜來防止腐蝕，并降低成本；該結(jié)構(gòu)的電磁閥能夠?qū)崿F(xiàn)快速穩(wěn)定的控制，并實(shí)現(xiàn)水在液壓控制中的應(yīng)用。

進(jìn)一步，所述錐狀密封面與閥芯軸線的夾角為30±5°。該角度能夠保證錐狀面的快速使用，能夠保證密封的可靠性，實(shí)現(xiàn)徑向 和軸向的雙重密封。

進(jìn)一步，在閥體內(nèi)具有進(jìn)水腔和出水腔， 進(jìn)水腔和出水腔分別連通進(jìn)水口和出水口；閥芯與閥座配合可使進(jìn)水腔與出水腔連通。該結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，能夠保證開關(guān)閥中水的流動(dòng)，從而保證閥體內(nèi)水流的通暢性。

進(jìn)一步，所述閥門組件還包括堵頭和軸套，堵頭與閥體螺紋連接并通過密封圈密封配合；彈簧置于堵頭與閥芯之間并呈壓縮狀態(tài)，閥芯遠(yuǎn)離彈簧的一端伸出閥體外并與電磁組件配合，且該遠(yuǎn)離彈簧的一端處通過軸套與閥體密封配合。該堵頭的設(shè)計(jì)，能夠方便于內(nèi)閥芯和閥座的安裝，方便于內(nèi)部零件的維修和更換，該軸套的設(shè)計(jì)，保證了閥芯的密封性。

進(jìn)一步，所述電磁組件包括電磁鐵機(jī)構(gòu)和杠桿機(jī)構(gòu)，杠桿機(jī)構(gòu)包括杠桿外殼、杠桿、球頭、支點(diǎn)、及防塵罩；杠桿外殼固定于閥體的一側(cè)，防塵罩蓋于杠桿外殼上并形成密封的杠桿腔，杠桿置于杠桿腔內(nèi)并通過支點(diǎn)連接杠桿外殼；杠桿的阻力端通過球頭與閥芯配合、動(dòng)力端與電磁鐵機(jī)構(gòu)配合。采用杠桿結(jié)構(gòu)對(duì)輸出位移進(jìn)行放大，閥芯位移移動(dòng)距離大，可獲得較大的流量輸出。

進(jìn)一步，所述電磁鐵組件包括線圈、電磁鐵外殼、永磁鐵、及推桿；電磁鐵外殼的一側(cè)與杠桿外殼固定連接，線圈置于電磁鐵外殼內(nèi)并套設(shè)于永磁鐵外，推桿的一端連接永磁鐵，另一端伸入杠桿腔內(nèi)以推動(dòng)杠桿的動(dòng)力端。該電磁鐵的設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)閥的電磁控制，提供開關(guān)閥控制的方便性，從而有效保證開關(guān)閥的實(shí)時(shí)控制。

進(jìn)一步，所述電磁鐵組件還包括定位塊、調(diào)節(jié)螺釘、壓板、及控制器；壓板位于永磁鐵遠(yuǎn)離推桿的一側(cè)，定位塊與電磁鐵外殼螺紋連接，調(diào)節(jié)螺釘位于定位塊中部并穿過定位塊抵于壓板上，使推桿和銜鐵在其軸向上移動(dòng)；控制器與線圈電連接并控制線圈的通斷電。該結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)螺釘能夠避免設(shè)備使用的安全帶，能夠?qū)崿F(xiàn)推桿初始位置的調(diào)節(jié)，保證電磁鐵控制的精確性。其控制器為現(xiàn)有技術(shù)中常用的實(shí)現(xiàn)通斷電控制的結(jié)構(gòu)，比如電磁開關(guān)或MCU、PLC等控制器。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是：

1.該結(jié)構(gòu)采用錐閥式的閥芯結(jié)構(gòu)，以減小閥芯泄漏和壓力不平衡對(duì)閥綜合性能的影響，避免滑閥式產(chǎn)生較大的液體泄漏的情況，并避免球閥結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生很大的壓力不平衡；閥芯選用工程陶瓷、閥座選用銅，可以依靠形成的氧化膜來防止腐蝕，并降低成本；該結(jié)構(gòu)的電磁閥能夠?qū)崿F(xiàn)快速穩(wěn)定的控制，并實(shí)現(xiàn)水在液壓控制中的應(yīng)用；

2.本結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，能夠使用水作為介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)液壓控制，克服油介質(zhì)以腐蝕、易磨損、易泄露等問題；降低液壓設(shè)備使用的成本。

附圖說明

圖1是高速開關(guān)閥的主視圖。

圖中標(biāo)記：1-堵頭，2-彈簧，3-密封圈，4-閥體，5-閥芯，6-杠桿外殼，7-杠桿，8-球頭，9-支點(diǎn)，10-推桿，11-線圈，12-電磁鐵外殼，13-定位塊，14-調(diào)節(jié)螺釘，15-套筒，16-壓板，17-永磁鐵，18-控制器，19-防塵罩，20-閥座，21-軸套。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型的一種高速開關(guān)閥，包括閥門組件和電磁組件。

閥門組件包括閥體4、閥芯7、堵頭1、軸套21、及閥座20；閥體4由45^#鋼制造，在閥體4中心加工有階梯孔，閥座20和閥芯7位于閥體4內(nèi)，閥座20呈環(huán)狀并套于柱狀的閥芯7外，其中閥座20由銅制造，依靠在銅表面形成的氧化膜來防止腐蝕。閥芯7上具有與閥座20密封配合的錐狀密封面，錐狀密封面與閥芯7軸線的夾角為30±5°，在閥芯7的端部設(shè)有彈簧2以將閥芯7抵于閥座20上，閥體4一側(cè)加工有內(nèi)螺紋孔，堵頭1加工有中心盲孔，中心盲孔內(nèi)可容納彈簧2，堵頭1與閥體4螺紋配合以調(diào)節(jié)壓緊彈簧2的剛度，并調(diào)節(jié)對(duì)閥芯7的壓緊力。在堵頭1與閥體4接觸部位安裝有密封圈3，防止液體發(fā)生泄漏。閥體4上階梯孔兩一側(cè)安裝有軸套21與密封圈3組成的多層密封體系，其中軸套21與閥體4通過螺紋配合連接。在閥體4內(nèi)具有進(jìn)水腔和出水腔， 進(jìn)水腔和出水腔分別連通進(jìn)水口和出水口；閥芯7與閥座20配合可使進(jìn)水腔與出水腔連通。堵頭1與閥體4螺紋連接并通過密封圈3密封配合；彈簧2置于堵頭1與閥芯7之間并呈壓縮狀態(tài)，閥芯7遠(yuǎn)離彈簧2的一端伸出閥體4外并與電磁組件配合，且該遠(yuǎn)離彈簧2的一端處通過軸套21與閥體4密封配合。電磁組件可推動(dòng)閥芯7背向于閥座20移動(dòng)，閥芯7與閥座20配合使閥門組件的進(jìn)出水口連通或隔斷。

電磁組件包括電磁鐵機(jī)構(gòu)和杠桿機(jī)構(gòu)，杠桿機(jī)構(gòu)包括杠桿外殼6、杠桿、球頭8、支點(diǎn)9、及防塵罩19；杠桿外殼6固定于閥體4的一側(cè)，防塵罩19蓋于杠桿外殼6上并形成密封的杠桿腔，杠桿置于杠桿腔內(nèi)并通過支點(diǎn)9連接杠桿外殼6；杠桿的阻力端通過球頭8與閥芯7配合、動(dòng)力端與電磁鐵機(jī)構(gòu)配合。

電磁鐵組件包括線圈11、電磁鐵外殼12、永磁鐵17、推桿10、定位塊13、調(diào)節(jié)螺釘14、壓板16、及控制器18；電磁鐵外殼12的一側(cè)與杠桿外殼6固定連接，線圈11置于電磁鐵外殼12內(nèi)并套設(shè)于永磁鐵17外，推桿10的一端連接永磁鐵17，另一端伸入杠桿腔內(nèi)以推動(dòng)杠桿的動(dòng)力端。壓板16位于永磁鐵17遠(yuǎn)離推桿10的一側(cè)，定位塊13與電磁鐵外殼12螺紋連接，調(diào)節(jié)螺釘14位于定位塊13中部并穿過定位塊13抵于壓板16上，使推桿10和銜鐵在其軸向上移動(dòng)；控制器18與線圈11電連接并控制線圈11的通斷電。

本開關(guān)閥的使用原理如下：線圈11得電時(shí)，線圈11中部產(chǎn)生磁場(chǎng)，并永磁鐵17軸向移動(dòng)，并推動(dòng)推桿10向左伸出，推桿10推動(dòng)杠桿的動(dòng)力端，進(jìn)而杠桿的阻力端推動(dòng)閥芯7向右移動(dòng)，彈簧2被壓縮，高速開關(guān)閥的閥芯7遠(yuǎn)離閥座20，使開關(guān)閥的進(jìn)出口連通。當(dāng)線圈11失電后，杠桿復(fù)位，閥芯7在彈簧2的彈性作用下復(fù)位，高速開關(guān)閥的閥芯7壓緊并密封閥座20。