电磁控制阀的制作方法

1.本技术涉及一种可用于喷丸强化(shot peening)设备的电磁控制阀。


背景技术：

2.喷丸强化是一种冷加工工艺，用于处理金属零件表面，防止发生疲劳和应力腐蚀而损坏，从而延长金属零件的产品寿命。喷丸强化是利用加速运动的小球珠轰击金属零件表面实现表面处理。小球珠就像圆头锤一般在表面冲窝，并在多个重叠凹窝下方产生压缩应力。小球珠在持续撞击金属零件过程中，在整个所处理表面上产生多个重叠凹窝。表面压缩应力能够强化金属零件，可确保经表面处理的金属零件能够耐受疲劳、腐蚀、开裂、擦伤和表面空化侵蚀。常用媒介或介质包括钢珠、陶瓷珠和玻璃珠。喷丸强化是一种经济高效的方法，通过产生表面残余压应力延长金属零件寿命。喷丸强化还用于硬化金属零件，以改善其耐磨特性，矫正变形，实现表面结构优化。经处理的金属零件能以重量较轻的结构实现较高的耐磨和耐疲劳特性。因此，本技术主要涉及一种用于增强特性、降低运行成本并改善喷丸强化可靠性的电磁控制阀。


技术实现要素：

3.本技术旨在为喷丸强化提供一种或多种新型实用的电磁控制阀。
4.本技术所述的电磁控制阀包括：
5.一个喷丸导管，在其内形成一个通道，以用于将铁磁介质(ferrous shot medium)从所述喷丸导管的第一端传递到第二端；和
6.一个磁体，在所述第一端和第二端之间连接于所述喷丸导管；其中，所述磁体包括至少一个磁极，被配置在喷丸导管内形成一个磁场，以用于调节铁磁介质的流动。
7.在一些实施例中，所述至少一个磁极包括一个北极和一个南极，其被配置为在所述喷丸导管内分别形成一个北极磁场和一个南极磁场。
8.在一些实施例中，所述磁体位于所述喷丸导管内部，以用于将所述通道分成至少一个子通道，所述子通道窄于所述通道。
9.在一些实施例中，所述磁体包括一个永磁体和一个电磁体组件，所述永磁体和电磁体组件的端部彼此附接，形成单个磁性单元。
10.在一些实施例中，所述电磁体组件包括一个消磁线圈(demagnetizing coil)。
11.在一些实施例中，所述电磁体组件还包括一个用于控制所述消磁线圈电流的控制单元。
12.在一些实施例中，所述电磁体组件还包括一个包裹着所述消磁线圈的导热胶带(thermal tape)，不仅可以从所述消磁线圈传导热量，还可用于使消磁线圈绝缘。
13.在一些实施例中，所述磁体还包括一个导磁体(magnetic conductor)，以用于将由所述永磁体产生的磁场传输到所述铁磁介质附近的区域。所述导磁体由具有高磁导率特性的铁材料制成，可以传输所述永磁体产生的磁场。
14.在一些实施例中，所述电磁控制阀还包括一个封装所述电磁体组件的导热材料，以用于耗散所述电磁体组件产生的热量。
15.在一些实施例中，所述电磁控制阀还包括一个包围所述磁体的左垫片(left shim plate)和右垫片(right shim plate)，其中所述左垫片和右垫片被配置成与所述铁磁介质的流动方向成一个角度。优选地，所述角度为0
°
至30
°
之间；更优选地，所述角度为5
°
至25
°
之间；更优选地，所述角度为10
°
至20
°
之间；更优选地，所述角度为15
°
。
16.与传统技术相比，本技术所述的电磁控制阀具有如下多个优点：
17.首先，所述电磁控制阀在所述喷丸导管内部施加或投射磁体的至少一个磁极所产生的磁场，以用于调节铁磁介质的流动(包括加速、减速和停止)，体积较小；而相反，传统技术是采用磁体的中间部分来产生磁场以调节铁磁介质的流动，体积较大；
18.其次，所述电磁控制阀的磁体可放置在喷丸导管内部，将由喷丸导管限定的通道分成较窄的子通道，使磁体的磁场能够有效地作用于所述铁磁介质；
19.再次，所述电磁控制阀的磁体的南北两极都可放置在喷丸导管之内，可方便充分利用所述磁体的两端，而不仅是磁体的一极(即南极或北极)。
附图说明
20.以下附图(图)表示了实施例并用于解释所公开的实施例的原理。然而，应该理解，这些图仅出于说明的目的而给出，而不是对相关特征进行限制。
21.图1描述了一个电磁控制阀的分解图；
22.图2描述了图1中的电磁控制阀中的永磁体和电磁体组件的组装图以及电磁体组件的分解图；
23.图3描述了图1中的电磁控制阀的透视图；
24.图4描述了图1中的电磁控制阀的前视图；
25.图5描述了图4中沿着a
‑
a虚线的截面图；
26.图6描述了图4的前视图中电磁控制阀在关闭状态时的磁场分布。
27.图中标号示意如下：
28.100、电磁控制阀；102、铁磁介质；104、左支铁磁介质；106、右支铁磁介质；108、磁体；110、永磁体；120、电磁体组件；122、消磁线圈；124、控制单元；126、顶件；128、底件；130、壳体；132、前盖；134、后盖；142、左垫片；144、右垫片；150、左导磁体与右导磁体彼此接触后的组件；152、左导磁体；154、右导磁体；160、导热胶带；170、导热材料；182、左导向器；184、右导向器；190、顶板；200、入口阀；210、介质收集器；220、电感传感器；222、电磁线圈；242、第一左消磁线圈；244、第一右消磁线圈；246、第一左导磁体；248、第一右导磁体；252、第二左消磁线圈；254、第二右消磁线圈；256、第二左导磁体；258、第二右导磁体；262、第三左消磁线圈；264、第三右消磁线圈；266、第三左导磁体；268、第三右导磁体；270、第一永磁体；272、第二永磁体；274、第三永磁体；280、喷丸导管；282、左内壁；284、左侧通道；286、右内壁；288、右侧通道；300、磁通量；302、北极；304、南极。
具体实施方式
29.现结合附图和实施例对本技术的技术方案进行详细说明。
30.实施例
31.图1描述了一个电磁控制阀100的分解图。所述电磁控制阀100是用于控制铁磁介质102(例如：尺寸相同或不同的铸铁球)(在图4中示出)的流通及流速。
32.本实施例所述电磁控制阀100包括：
33.一个喷丸导管280(blast catheter)，在其内形成一个通道，以用于将铁磁介质102从喷丸导管280的第一端传递到第二端；和
34.一个磁体108，在第一端和第二端之间连接于喷丸导管280。所述磁体108包括一个北极302和一个南极304(在图2中示出)，被配置在喷丸导管280内形成一个北极磁场和一个南极磁场，以用于调节铁磁介质102的流动。
35.所述磁体108包括一个永磁体110，以用于对铁磁介质102产生永久磁场，该永久磁场的磁通量基本恒定；和一个电磁体组件120，以用于向铁磁介质102产生电磁场。永磁体110和电磁体组件120的端部彼此附接，形成单个磁性单元。
36.所述电磁控制阀100还包括一个用于封闭磁体108(包括永磁体110和电磁体组件120)的壳体130。其中，永久磁场和电磁场可被配置为相同朝向或相反朝向，以用于当铁磁介质102流经喷丸导管280(在图4中示出)时，对铁磁介质102进行调节(包括停止，减速和加速)。与传统电磁控制阀相比，本技术的电磁控制阀100体积较小，可完全放置于喷丸导管280内部，同时可对铁磁介质102实现准确有效的控制功能。
37.当电磁控制阀100断电时，电磁体组件120不产生电磁场，永磁体110产生的永久磁场可完全阻止铁磁介质102通过喷丸导管280，此时电磁控制阀100处于关闭状态。当电磁控制阀100通电时，电磁体组件120产生的电磁场可抵消永磁体110产生的永久磁场，铁磁介质102就可以通过喷丸导管280，此时电磁控制阀100处于工作状态。
38.可选地，电磁控制阀100还包括用于保护电磁体组件120的垫片，以用于在喷丸导管280中形成积累区，从而在电磁控制阀100断电不工作时，能防止铁磁介质102在电磁控制阀100处产生聚集。在一些实施例中，所述垫片包括左垫片142(left shim plate)和右垫片(right shim plate)144，分别位于电磁体组件120的左侧和右侧，与喷丸导管280的内壁分别形成左侧通道和右侧通道，供铁磁介质102在喷丸导管280中，分别从左侧通道和右侧通道流过电磁体组件120。所述垫片可由不锈钢片制成。
39.可选地，垫片和铁磁介质102在喷丸导管280的流动方向形成大约15
°
的角度，以防止铁磁介质102对电磁控制阀100的碰撞。
40.当铁磁介质102在喷丸导管280中流至电磁控制阀100时，将被电磁控制阀100分为左右两支，其中左支铁磁介质104(在图4中示出)在喷丸导管280的内壁和左垫片142之间的左侧通道流动，同时右支铁磁介质106(在图4中示出)在喷丸导管280的内壁和右垫片144之间的右侧通道流动。电磁控制阀100和喷丸导管280的内壁在前侧和后侧接触连接，因此铁磁介质102不能从电磁控制阀100的前侧和后侧通过。
41.可选地，电磁控制阀100还包括一个与永磁体110相连的导磁体，以用于将永磁体110的磁通量(magnetic flux)传递到垫片(在一些实施例中，传递到左垫片142和右垫片144)。导磁体由铁磁材料制成，可使磁通量有效通过。优选地，导磁体由金属薄板堆叠而成，以用于减小涡电流的影响并最大程度地减小涡流损耗。
42.在一些实施例中，导磁体包括左导磁体(left magnetic conductor)152和右导磁
体(right magnetic conductor)154，分别连接到永磁体110的左侧和右侧，以用于阻止不被左支铁磁介质104或右支铁磁介质106从喷丸导管280中通过。
43.可选地，电磁体组件120包括一个或多个消磁线圈122(demagnetizing coil)，以用于产生电磁场。相同条件下，消磁线圈122的匝数越多，产生的电磁场越强。当消磁线圈122上施加电压时，其会产生与永磁体110相反的磁通量，彼此抵消，从而使铁磁介质102从电磁控制阀100处流通。所施加的电压越强，消磁线圈122产生的电磁场越强。所施加的电压可以恒定也可以随时间变化。在一些实施例中，所施加的电压具有方形脉冲形式。所述消磁线圈122由缠绕在导磁体上并由导热胶带160隔开的绝缘线组成，其形成的电磁体可产生与永磁体110的磁通相同或相反的磁场。
44.可选地，电磁体组件120还包括一个控制单元124，以用于控制消磁线圈122中的电流。相同条件下，电流越强，产生的电磁场越强。控制单元124可包括一个电源组件，以用于控制电磁体组件120上的电流，从而控制其产生的电磁场。电源组件片可电连接到一个印刷电路板上(pcb)。
45.可选地，电磁体组件120还包括一个顶件126，从上侧覆盖于电磁体组件120，以用于将铁磁介质102分流为左支铁磁介质104和右支铁磁介质106。电磁体组件120还包括一个位于电磁体组件120底侧的底件128，以用于支撑电磁体组件120。顶件126和底件128可由黄铜制成。
46.可选地，电磁体组件120还包括导热胶带160，可传导消磁线圈122产生的热量，避免电磁控制阀100长时间工作时消磁线圈122过热；同时还可使消磁线圈122和导磁体绝缘。
47.可选地，电磁控制阀100还包括填充在壳体130内部的导热材料170，以用于将电磁体组件120产生的热量散发到壳体130。在一些实施例中，导热材料170包括高性能环氧树脂。
48.可选地，壳体130包括前盖132和后盖134，以用于包围永磁体110和电磁体组件120，并将电磁控制阀100从前侧和后侧固定于喷丸导管280。前盖132和后盖134可由铝材制成。
49.可选地，壳体130还包括一个导向器，以用于引导铁磁介质102的均匀流动。在一些实施例中，导向器包括左导向器182(left guide)和右导向器184(right guide)，分别位于左垫片142和右垫片144的外侧。导向器可由黄铜制成。
50.可选地，电磁控制阀100还包括一个顶板190，以用于固定导向器(例如左导向器182和右导向器184)。顶板190可由铝材料制成。
51.可选地，电磁控制阀100还包括一个入口阀200，连接到顶板190，以用于铁磁介质102流入喷丸导管280。入口阀200可连接到喷丸强化机械的介质料斗，以用于提供铁磁介质。入口阀200可固定于顶板190。入口阀200可由铝材料制成。
52.特别地，顶件126和入口阀200之间可产生一个缓冲区。缓冲区的高度在30厘米至100厘米，可使铁磁介质102在电磁控制阀100内均匀流动。
53.可选地，电磁控制阀100还包括一个介质收集器210，当铁磁介质102流过电磁控制阀100时，以用于收集和引导铁磁介质102流动。在一些实施例中，介质收集器210由缩醛树脂构成，例如derline。
54.可选地，电磁控制阀100还包括一个电感传感器220，耦合到介质收集器210，以用
于检测铁磁介质102的流速。在一些实施例中，电感传感器220包括一个电磁线圈222，当铁磁介质102通过电磁线圈222时，电磁线圈222中将产生感应电流。通过测量该感应电流，可以测算出铁磁介质102的流速。铁磁介质102被介质收集器210收集后再被引导至电感传感器220。
55.可选地，电磁控制阀100还包括一个连接到感应传感器和控制单元的计算单元，其与电感传感器220和控制单元124形成闭环反馈系统，从而控制通过喷丸导管280内的铁磁介质102的流速和流量。
56.图2描述了图1中的电磁控制阀100中的永磁体110和电磁体组件120的组装图以及电磁体组件120的分解图。导磁体上包裹了导热胶带160，再插入消磁线圈122之中，从而使得导磁体和再插入消磁线圈122彼此绝缘。永磁体110连接至导磁体的一段，并位于再插入消磁线圈122之外。图2中的150是左导磁体与右导磁体彼此接触后的组件。
57.图3描述了图1中的电磁控制阀100的透视图。电磁体组件120包括三组(pair)消磁线圈122，即第一消磁线圈，第二消磁线圈和第三消磁线圈，三者并行排列。其中，第一消磁线圈包括第一左消磁线圈(first left demagnetizing coil)242和第一右消磁线圈(first second demagnetizing coil)244。类似地，第二消磁线圈包括第二左消磁线圈(second left demagnetizing coil)252和第二右消磁线圈(second right demagnetizing coil)254；第三消磁线圈包括第三左消磁线圈262(third left demagnetizing coil)和第三右消磁线圈264(third right demagnetizing coil)。相应地，导磁体包括第一左导磁体(first left magnetic conductor)246和第一右导磁体248(first right magnetic conductor)，分别位于第一左消磁线圈242和第一右消磁线圈244之内；第二左导磁体256(second left magnetic conductor)和第二右导磁体258(second right magnetic conductor)，分别位于第二左消磁线圈252和第二右消磁线圈254之内；以及第三左导磁体266(third left magnetic conductor)和第三右导磁体268(third right magnetic conductor)，分别位于第三左消磁线圈262和第三右消磁线圈264之内。而永磁体110包括第一永磁体270，第二永磁体272和第三永磁体274。其中，第一永磁体270分别连接第一左导磁体246和第一右导磁体248，第二永磁体272分别连接第二左导磁体256和第二右导磁体258，第三永磁体274分别连接第三左导磁体266和第三右导磁体268。当电磁控制阀100断电时，铁磁介质102将吸附在电磁控制阀100的两侧，即第一左导磁体246，第二左导磁体256和第三左导磁体266的一侧；以及即第一右导磁体248，第二右导磁体258和第三右导磁体268的另一侧，从而无法从喷丸导管280中通过。图3中未表出的技术特征将在图5中示出。
58.图3中由第一消磁线圈，第二消磁线圈和第三消磁线圈所产生的磁场即可整体控制也可单独控制。整体控制时，第一消磁线圈，第二消磁线圈和第三消磁线圈均连接于控制单元124的一个控制端；单独控制时，第一消磁线圈，第二消磁线圈和第三消磁线圈均分别连接于控制单元124的三个控制端。
59.值得注意的是，图3中的电磁体组件120不局限于三个消磁线圈122的设计(即第一消磁线圈，第二消磁线圈和第三消磁线圈)，也可以采用一个消磁线圈122的设计，两个消磁线圈122的设计，四个消磁线圈122的设计或更多消磁线圈122的设计。类似地，两个、四个或多个消磁线圈122即可以整体控制也可以单独控制。
60.图4描述了图1中的电磁控制阀的前视图。电磁控制阀100位于喷丸导管280之内，即电磁控制阀100与位于喷丸导管280的左内壁282形成左侧通道284，与位于喷丸导管280的右内壁286形成右侧通道288。当电磁控制阀100通电开启后，铁磁介质102的左支铁磁介质104和右支铁磁介质106分别从左侧通道284和右侧通道288之间流过。
61.图5描述了图4中沿着a
‑
a虚线的截面图。可以清楚地看到，铁磁介质102的左支铁磁介质104和右支铁磁介质106分别从左侧通道284和右侧通道288之间流过。同时，电磁控制阀100和喷丸导管280的前内壁和后内壁紧密接触，铁磁介质102无法通过。
62.图6描述了图4的前视图中电磁控制阀100在关闭状态时的磁场分布。可以清楚地看到，永磁体110的磁通量300(magnetic flux)分别从第一左导磁体246和第一右导磁体248到达左侧通道284和右侧通道288，从而使铁磁介质102聚集在第一左导磁体246和第一右导磁体248附近，而无法从左侧通道284和右侧通道288通过喷丸导管280。此时，电磁控制阀100处于关闭状态。
63.在本技术中，除非另有说明，否则术语“包括”及其语法变体，旨在代表“开放的”或“包括在内的”语言，因此它们不仅包括已叙述的部分，而且还允许包括其它的未明确叙述的部分。
64.在本公开内容的各个部分，某些实施例可能以范围的格式进行披露。以范围的格式进行描述仅是为了方便简洁起见，不应视为对披露范围的硬性限制。因此，范围性的描述应视为已具体披露所有可能的子范围以及该范围内的每个数值。例如，对1至6这一范围的描述应视已具体披露其子范围(如1至3，1至4，1至5，2至4，2至6，3至6等)以及该范围内的每个数值(如1、2、3、4、5和6)。无论该范围的宽度大小，此条说明均适用。
65.很明显，在不脱离本专利申请的主旨和范围的情况下，本领域的技术人员在阅读上述公开之后显然会认识到本专利申请的各种其它修改和改动，并且所有的这些修改和改动均属于所附权利要求的范围。