机电阀和组装方法

相关申请的参考

本申请要求2018年11月13日提交的美国临时申请序列号62/760,099的权益，其全部内容通过引用结合到本文中。

技术领域

本公开涉及一种包括线圈的机电阀，该线圈在通电时产生磁场以驱动电枢，本发明还涉及一种组装这种阀的方法。

背景技术

诸如螺线管阀的阀可以包括阀元件或头部，当能量被提供给阀时，所述阀元件或头部相对于阀座移动，以选择性地允许流体流过阀座和/或流出阀的出口。由于制造和组装阀的各种部件时的公差，从阀出口流出的流体的流速和/或压力在这种阀的生产运作中可能从一个阀到下一个阀发生变化。

发明内容

在至少一些实施方式中，一种组装机电阀的方法包括：将电枢止挡件定位在第一位置中，所述第一位置处于与阀座相距第一距离处；致动阀以使电枢移动远离阀座；向阀提供流体流；确定流体流特性；以及根据流体流特性，使电枢止挡件相对于阀座移动到第二位置，所述第二位置处于不同于第一距离的距离处。

在至少一些实施方式中，移动电枢止挡件的步骤通过如下方式完成：移动电枢止挡件而不移动阀的另一部件。在至少一些实施方式中，移动电枢止挡件的步骤通过如下方式完成：移动电枢止挡件所联接到的部件。在至少一些实施方式中，移动电枢止挡件的步骤在流体正在流过阀时进行。在至少一些实施方式中，移动电枢止挡件的步骤在流体不流过阀时进行，并且该方法还包括如下步骤：在电枢止挡件已经移动之后确定流体流特性。

在至少一些实施方式中，流体流特性是以下中的一个或多个：通过阀的一个或多个出口的流体流速、通过阀的一个或多个入口的流体流速、在入口中的一个或多个处的流体压力和在出口中的一个或多个处的流体压力。

在至少一些实施方式中，电枢止挡件压配合到壳体的一部分，并且移动电枢止挡件的步骤通过如下方式完成：相对于壳体的该部分移动电枢止挡件，或者移动电枢止挡件压配合到其上的壳体的该部分。阀可包括壳体和盖，并且电枢止挡件可压配合到盖，并且其中，盖联接到壳体以关闭壳体的开口端部。阀可包括具有通道的绕线管，绕线管可被接收在壳体内，电枢可被接收在通道内，并且电枢止挡件的一部分可被接收在通道内，并且移动电枢止挡件的步骤可通过如下方式完成：在通道内并且相对于绕线管移动电枢止挡件。

在至少一些实施方式中，一种组装机电阀的方法包括：将电枢止挡件定位在第一位置中，所述第一位置处于与阀座相距第一距离处；致动阀以使电枢移动远离阀座；向阀提供流体流；确定流体流特性；以及如果流体流特性在流体流特性的预定阈值之外，则使电枢止挡件相对于阀座移动。

在至少一些实施方式中，提供壳体并且提供盖，电枢被接收在壳体中，并且该方法包括将电枢止挡件装配到盖并且将盖组装到壳体以将电枢止挡件定位在第一位置。移动电枢止挡件的步骤可通过如下方式完成：相对于壳体移动盖，或者相对于盖移动电枢止挡件，或者上述两者。电枢止挡件可通过过盈配合联接到盖，并且将电枢止挡件装配到盖的步骤可通过如下方式完成：将电枢止挡件压入盖的开口中。移动电枢止挡件的步骤可通过如下方式完成：线性地移动电枢止挡件或者旋转电枢止挡件。在至少一些实施方式中，电枢止挡件在第一位置中比在移动电枢止挡件的步骤之后更远离阀座。

附图说明

下面将参照附图对特定实施例和最佳模式进行详细描述，附图中：

图1是机电阀（例如螺线管阀）的透视图，示出了盖和由盖承载的电枢止挡件，其处于第一位置并从阀移除；

图2是透视图，示出了从盖移除的电枢止挡件；

图3是图1的阀的剖视图，示出了处于与图1相同的位置处的电枢止挡件和盖；

图4是阀的剖视图，示出了在第一组装位置装配到电枢的电枢止挡件和盖；以及

图5是处于最终组装位置的阀的剖视图。

具体实施方式

更详细地参考附图，图1示出了具有阀元件的机电阀10，该阀元件在第一位置至第二位置之间被驱动以改变通过阀的流体的流速。如图3-5所示，阀10可以是具有线圈12的所谓的螺线管阀，线圈12在通电时产生磁场以驱动电枢14，电枢14包括阀元件或使阀元件在第一位置和第二位置之间移动。第一位置可以是关闭位置，在关闭位置中，通过阀10的流体流（例如，从阀的出口流出）处于最小流速，该最小流速可以包括没有流动。第二位置可以是打开位置，在打开位置中，流体流速大于阀元件处于第一位置时的流速，并且第二位置可以包括完全打开位置，在完全打开位置中，流速处于最大值。

参照图1-3，螺线管阀10包括绕线管20，绕线管20具有主体22，主体22包括具有轴线的内部通道24以及间隔开且径向向外延伸的凸缘26、28。通道24可通向主体22的第一端部30，并朝向或穿过主体的轴向相对的第二端部32延伸。通道24可以是圆柱的形状，并且可以具有恒定的直径，或者通道可以是不同的形状并且根据需要具有沿着其轴向长度变化的直径或尺寸。线圈12缠绕在绕线管主体22周围，从而围绕通道24，并且线圈12的端部34、36（图1）被布置成使得它们可以联接到端子或其它电接触件38，该端子或其它电接触件38适于联接到连接器，该连接器进而联接到电源。

为了接收或支撑电端子（该电端子联接到线圈12，并且电力经由该电端子被供应到阀10），绕线管主体22可包括端子腔或端子支撑件40，端子腔或端子支撑件40接收电端子或接触件38或者沿电端子或接触件38延伸，例如铲形连接器或不同的电连接器构造。在所示的示例中，三个直立支撑件40在它们之间限定两个开口区域42，该开口区域42可以部分地由形成在直立件40中的凹槽限定，来自电连接器的突起可以被可滑动地接收在该凹槽中。导电接触件38可以设置在开口区域42的至少一部分中，使得接触件38在组装时被相应端子接合，该相应端子也联接到电源。线圈12的端部34、36以任何合适的方式电连接到由绕线管主体22所承载的接触件38或端子。在所示的示例中，线圈12的端部34、36还物理地联接到每个接触件38，并且多余的线长度可缠绕在从支撑件40中的两个延伸或与其相邻的单独的柱46周围。当然，螺线管阀10的端子或电连接器布置结构可以以任何合适的方式布置，并且所示的示例仅是一种可能性。主体22和电连接器布置结构（例如，支撑件40）可以集成地设置在同一个部件中，并且可以例如通过模制工艺形成在同一块材料中。

如图3-5所示，包括线圈12的绕线管20可以被接收在壳体50的腔48内。壳体50可以具有侧壁52，侧壁52可以是大致圆柱形的，在一个端部54处开口并且可以在其另一端部处至少部分地由从侧壁52向内延伸的基部56大致关闭。基部56可包括开口58，开口58与绕线管主体22中的通道24对准。包括阀座62或至少部分由阀座62限定的流体通道60可形成在壳体50中。阀座62可与开口58和通道24对准，并且可由壳体50的围绕流体通道60的一部分的一体化部分限定。

流体通道60可延伸到从基部56延伸的圆柱形凸台（boss）64或直径减小部分中并至少部分地由其限定。阀座62、流体通道60的至少一个入口66和至少一个出口68可限定在凸台64中或者由壳体50或由与螺线管阀10相邻的不同部件限定在别处。在至少一些实施方式中，入口66由凸台64的开口端部限定并且可与开口58、通道60和阀座62轴向对准。入口66限定流体通道60的一部分，流体通道60的该部分位于阀座62上游，并且流体通过流体通道60的该部分进入壳体50。在阀座62下游，一个或多个流体出口68可设置在壳体50中并且流体通过出口68离开壳体50。当然，流体可以以相反的方式流动通过阀，即，经由（一个或多个）端口68流入通道60并且经由（一个或多个）端口66流出通道60（即，在本文中被称为出口的也可以是入口，而在本文中被称为入口的也可以是出口）。凸台64可以是大致圆柱形的，并且布置成被装配在部件的流体通道或互补形状的室内，在该室中需要控制流体的流动。可轴向地面向绕线管20及其通道24，并且阀座62的至少一部分可径向地小于绕线管通道24（例如，相对于内部通道向内延伸和/或在内部通道中或邻近内部通道提供肩部）。壳体50可由金属形成，并且可限定螺线管阀10的磁通路径的一部分，如将要描述的。壳体可以以任何期望数量的部件和/或构造形成。

为了控制通过阀座62的流体流，电枢14被可滑动地接收在绕线管通道24和或流体通道60中，并且当电枢14被螺线管驱动时，可以打开和关闭阀座62或者控制阀座62的打开和关闭。电枢14或其至少一部分可以是铁磁性的，并且当向线圈12供电时，被从第一位置驱动到第二位置。在至少一些实施方式中，当电枢14处于第一位置时，通过阀座62的流体流被抑制或防止，并且当电枢14处于第二位置时，允许通过阀座62的更大的流体流速。为了在需要时改善阀座62的密封/关闭，阀构件72可设置在流体通道60内，或者连接到电枢14以与电枢14一起移动，或者独立于电枢而被接收在通道60中。在阀构件72被独立地接收在通道60内的实施方式中，阀构件72可充当止回阀，以防止从（一个或多个）出口68到（一个或多个）入口66的反向流动，并且其可改善阀座62的关闭和密封。阀构件72可由任何合适的材料形成，并且可为大致圆形的，并且其尺寸被设置成被接收在流体通道60中并且接合阀座62。或者，电枢14可以直接接合阀座62，而不提供任何单独的阀构件72。

诸如弹簧74的偏置构件可以被接收在绕线管通道24内，并且偏置构件的一个端部与电枢14接合，电枢14可以在端部76处具有减小的直径，弹簧74的一部分被接收在端部76上。弹簧74将电枢14朝向阀座62偏置，使得阀构件72通常与阀座62接合并且阀门10通常是关闭的。也就是说，除非电枢14被螺线管所产生的磁力移动远离阀座62，否则弹簧74将电枢14推入阀构件72中，阀构件72接合并关闭阀座62以抑制或防止流体流过阀座62。

为了控制作用在电枢14上的弹簧力（例如，提供弹簧74的期望压缩）和/或限定电枢14的第二位置（例如，通过限制电枢14远离阀座62的移动），电枢止挡件80与绕线管通道24对准并且可以至少部分地设置在绕线管通道24内。电枢止挡件80可以关闭绕线管通道24的开口端部，提供用于弹簧74的反作用表面并且提供可以被电枢14接合以限制其行程的止挡表面。电枢止挡件80可包括弹簧保持特征部，例如在一个端部处的直径减小的杆82，该杆82被接收在弹簧74内和通道24内。弹簧74可以以其它方式保持在电枢14和电枢止挡件80之间，例如通过使弹簧的端部被接收在这些部件的相邻端部中的腔内。在所示的示例中，诸如O形环84的密封件被接收在电枢止挡件80的扩大头部86周围，其可包括用于密封件84的凹槽。绕线管主体22可进而包括密封表面88，该密封表面88在组装时被密封件84接合，如图3-5所示，其中，密封表面88被限定在围绕通道24的环形腔90内。密封表面88可以在通道24的轴向外侧，或者根据需要，它可以由绕线管主体22中的通道的表面限定。杆82可从头部86延伸，其可被密封到绕线管主体22，以抑制或防止流体从通道24泄漏。

电枢止挡件80可由绕线管主体22和/或壳体50承载，例如由壳体的第二部分承载，该第二部分被示出为盖92，盖92装配到壳体50的主要部分的开口端部并关闭该开口端部。头部86可包括保持特征部，例如向外延伸的倒钩或者一个或多个肋，以接合盖92（和/或绕线管）并且保持电枢止挡件80相对于盖92的位置。

盖92可以在形状上与壳体50和绕线管20的上端部互补，并且可以根据需要压配合或以其它方式固定到壳体50，例如通过一个或多个紧固件、夹子、粘合剂、焊接、螺纹或热熔。如果需要，绕线管主体22可被牢固地捕捉在盖92和基部56之间，以便尤其保持绕线管20的一致位置并减少绕线管20和壳体50之间的振动。在所示的示例中，凸缘26、28可被接收成抵靠盖92和基部56。盖92可包括与绕线管通道24对准的开口94，并且电枢止挡件80至少部分地被接收在开口94中。开口94的尺寸可以被设置成实现与电枢止挡件80的头部86的过盈配合，以使得能够维持电枢止挡件80相对于盖92的期望位置。虽然头部86和开口94被示出为圆柱形，但是它们可以具有任何期望的形状和尺寸。替代地，电枢止挡件80和盖92可以一体地形成在单个主体中，或者盖可以包覆模制到电枢止挡件，使得它们集成为单个部件。

在组装时，电枢止挡件80可在第一位置初始地装配到盖92，在该第一位置中，电枢止挡件80仅部分地压入盖92中，如图1、图3和图4所示。然后，盖92和部分地压入的电枢止挡件80可装配到壳体50，如图4所示。替代地，在将电枢止挡件80压入盖92至第一位置之前，盖92可装配到壳体50。在第一位置，电枢止挡件80延伸到绕线管通道24中，电枢14被接收在电枢止挡件80和阀座62之间，弹簧74被接收在电枢止挡件80和电枢14之间，并且电枢止挡件80接合弹簧74，以至少稍微压缩弹簧并在电枢14上提供偏置力。密封件84也可接合绕线管密封表面88，以在电枢止挡件80和绕线管主体22之间提供流体不透密封。电枢止挡件80和盖92之间的压配合可在它们之间提供流体不透密封。而且，密封件96可设置在绕线管主体22和壳体50之间，例如在凸缘28和基部56之间，或者在绕线管主体22的被接收在凸台64内的突起98之间。因此，即使电枢止挡件80没有（或者可能没有）处于其最终位置，但是如果需要，所有的流体密封件都可处于适当位置。

在电枢止挡件80处于第一位置并且盖92装配到壳体的情况下，螺线管阀10可连接到电源并连接到流体源，该流体源可向螺线管阀10的入口66提供气体或液体流。电源和流体源可以是固定装置或工作台的一部分，并且螺线管阀10可暂时连接到工作台以允许阀的校准。或者，电源和流体源可以是包括螺线管阀10的最终组件的一部分（例如，这可以是螺线管阀用于其预期最终用途的最终安装位置）。也就是说，螺线管阀10可在阀的最终安装以用于其预期最终用途之前被校准或者在处于其最终安装位置时被校准。

为了校准阀10，线圈12被通电，并且所产生的磁场使电枢14从阀座62朝向电枢止挡件80移位。电枢14的行程可以通过电枢14与电枢止挡件80的直接接合（例如，与杆82的自由端部接触）来限制，或者通过将弹簧74压缩到弹簧力等于电枢14上的磁场力的点来限制。在电枢14从阀座62移位的情况下，流体可以被提供到入口66，并且可以确定流出（一个或多个）出口68的流体流。因为电枢止挡件80没有被完全压入盖92中，所以它可处于更远离阀座62的第一位置中，并且电枢14由此被允许比最终所期望的更远离阀座62移动。结果，通过（一个或多个）出口68的流体流大于最终所期望的。为了减少出口流体流，电枢止挡件80被进一步压向电枢14和阀座62（例如，电枢止挡件80相对于不移动的盖92移动），以在电枢处于第二位置中时减少电枢14与阀座14的距离，如图5所示。在至少一些实施方式中，这可以在流体流被主动地提供给阀10时以及在线圈12被通电时进行。替代地，可以在电枢止挡件80被进一步按压之前停止流体流，并且然后，可以在按压之后再次提供流体，以确定在当时当前电枢止挡件位置的情况下是否实现了期望的出口流速。

因此，电枢14的第二位置由电枢止挡件80的位置控制，可以在每个单独的螺线管阀10上调节电枢止挡件80的位置，以提供所期望的流速。在螺线管阀10的生产运作中，构成螺线管阀的部件存在变化。根据通过螺线管阀10的流体的实际流速而不是根据电枢止挡件80的预定位置来控制电枢位置，可以大大减小或消除在阀的生产运作中来自螺线管阀的输出流速的变化。

因此，用于螺线管阀10的组装方法可包括将电枢止挡件80定位在第一校准位置，在第一校准位置中，允许大于期望的远离阀座62的电枢移动。该方法还可包括使电枢止挡件80朝向电枢14和阀座62移动到第二校准位置，在第二校准位置中，获得来自螺线管阀10的期望流体流速。当然，流体流速可以是流速范围而不是确切的数值，并且该范围可以在一个或多个入口流体条件（例如，流速和压力）下确定。除了或代替使电枢止挡件80相对于盖92移动，盖92可相对于壳体50或绕线管20移动，这有效地使电枢止挡件80朝向电枢14移动。因此，使电枢止挡件80朝向电枢14或阀座62移动的组装步骤可通过如下方式实现：使电枢止挡件80所联接的部件（例如盖，其可与盖集成或一体形成）移动，或者使以其它方式引起电枢止挡件80的这种移动的部件移动。此外，虽然电枢或盖可相对于阀座线性移动，这可通过使盖相对于壳体旋转或使电枢止挡件相对于盖旋转来实现，例如，利用提供旋转的部件的轴向位移的螺纹来改变电枢止挡件相对于阀座的位置。沿一个方向的旋转可使电枢止挡件朝向阀座移动，而沿相反方向的旋转可使电枢止挡件远离阀座移动。

此外，虽然上述组装方法描述了电枢止挡件80的第一位置和第二位置，第一位置处于与阀座62相距第一距离处，第二位置比第一位置更靠近阀座62，但是相反的情况也是可以的。也就是说，电枢止挡件80可以初始地定位成比期望的最终位置更靠近阀座62，并且此后移动远离阀座62。或者，电枢止挡件80可以初始地设置在第一位置中，该第一位置被预期提供来自阀10的期望流速，并且此后仅在确定了流速与期望流速不同时才移动。更进一步，代替测量出口流速，可以确定一个或多个不同的流体流特性，并且根据流体流特性选择电枢止挡件的最终位置。例如，可以代替流体出口流速或入口流速而使用（一个或多个）出口处的压力、入口处的压力或入口上游的压力、阀座上的压降（例如入口和出口之间的压力差），或者除了流体出口流速或入口流速之外，还可以使用（一个或多个）出口处的压力、入口处的压力或入口上游的压力、阀座上的压降（例如入口和出口之间的压力差）。因此，一种方法可包括如下步骤：如果流体流特性在流体流特性的预定阈值之外，则相对于阀座62移动电枢止挡件80，其中，该阈值可以是一个或多个流体流特性的最小值、最大值或值的范围。阀10可用于广泛的应用中，以控制液体和/或气体流，例如但不限于控制燃烧发动机应用中的燃料或空气流（例如，控制化油器中的燃料和/或空气流，或作为燃料喷射器，通过该燃料喷射器将加压燃料提供给发动机）。

应当理解，上述说明不是对本发明的限定，而是对本发明的一个或多个优选实施例的描述。本发明不限于本文公开的（一个或多个）特定实施例，而是仅由所附权利要求限定。此外，包含在上述说明中的陈述涉及特定实施例，并且不应被解释为对本发明的范围或对权利要求中使用的术语的定义的限制，除非术语或短语在上面被明确地定义。对于本领域技术人员来说，各种其它实施例和对所公开的（一个或多个）实施例的各种改变和修改将变得明显。例如，可以替代地使用具有比所示方法更多的步骤、更少的步骤或不同的步骤的方法。所有这些实施例、变化和修改都被预期落入所附权利要求的范围内。

如本说明书和权利要求书中所使用的，术语“例如”、“诸如”、“比如”、“如”和“等等”以及动词“包括”、“具有”、“包含”和它们的其它动词形式，在与一个或多个部件或其它项目的列表结合使用时，均被解释为开放式的，意味着该列表不被认为是排除了其它附加的部件或项目。其它术语应使用其最广泛的合理含义来解释，除非它们被用于需要不同解释的上下文中。