本发明所属的技术领域通常可以置于有关阀装置的这一分类中。（按美国专利分类，类似于本发明的主题内容，过去已归类于137类的流体控制中，看来是恰当的）。 众所周知，在阀件领域里提供的三通阀和四通阀不是控制空气就是控制液压油流体流到一种由压力流体所控制的装置，例如，另外的阀或一种液压缸装置。至今，电磁阀用来控制高压流体时，需要有一个大的电磁推力，这一大的电磁推力是克服为保持电磁铁芯处于关闭位置时需要的弹簧压力。本发明所解决的问题是取消了电磁控制阀中所需要的一种强大电磁推力，因为设置了一种独特的和电磁铁芯相平衡的平衡装置。
一个现有的电磁控制技术的例子，带压力平衡器的三通阀在美国专利No.3，865，140中已有描述。然而，在这一专利中所揭示的电磁控制阀没有提供一种对电磁铁芯或衔铁直接平衡的装置，而且它包括一个复杂的液压平衡结构，该平衡结构由一串联的阀门操纵件、阀门孔咀以及另外有关的构件所组成。
本发明提供了一种结构小巧的平衡式三通阀或四通电磁阀。依据本发明所制造的这种电磁控制阀带有平衡装置，可以适用于以三通阀或四通阀独立实施控制作用，也可以将它们作为一个先导阀和其他阀一起构成组合装置，例如一种具有一个可滑动的主滑阀的三通或四通阀，它具有同样的控制作用。
本发明靠一个平衡装置克服了前述的使一种电磁阀处在平衡状态所存在的问题，上述平衡装置是直接附加到电磁铁芯或衔铁上以使电磁线圈在去激励或激励状态下都平衡。在一种依据本发明原则所制造的四通阀里，这种平衡装置是直接附加到电磁铁芯或衔铁上，而且它的作用就象一个滑动柱塞阀一样控制流体通过两个阀口之间流经阀内的方向。这种独特的带有平衡装置的电磁阀结构，由于平衡电磁线圈的结构特点而可以做得小型化。依照本发明制造的四通阀所独有的特征是它的阀体可以用两个部件构成，其中下部件能够相对于上部件旋转以便能够调整圆筒体、排放通道和进口通道之间的相对位置。
图1是依照本发明制造的一个带平衡装置的三通电磁阀的主剖视图，图中所示阀处于去激励时位置。
图2是图1中所描述的阀门结构取自2-2截面，按箭头所指方向看的局部俯视剖面图。
图3是一个省略的局部视图，取自图1中所描述的阀体结构的3-3截面，按箭头所指方向看，
图4是一个图1中所描述的三通阀的正剖视图，与图1相似，但图中所示阀处于激励时的位置，
图5是一个与图1相似的正剖视图，展示于与图1中所描述的相同的三通阀结构，但是该阀具有一个带螺纹的用来和排放管连接的磁极件排放通道。
图6是依据本发明制造的一个带平衡装置的四通电磁阀正剖视图，图中所示阀处在去激励时的位置。
图7也是图6中所描述的四通阀正剖视图，但图中所示阀处于激励状态。
图8是一个与图6中所描述的相似四通阀正剖视图，该阀具有一个带螺纹的磁极件排放通道以与一个排放管相连接，
图9是一个取自图8中描述的四通阀9-9截面，按箭头方向看去，缩小了的底视图。
图10是依据本发明制造的一个四通电磁控制阀的局部主透视图，并局部表示了电磁控制器，该阀具有一个阀体，其由一个上阀体件和一个下阀体件组成，上述的这两个上下阀体件的相对位置可以调整以使阀体中的通道处于不同的位置。
图11是一个与图10相似的主透视图，图中所示的下阀体件旋转到一个与图10中所表示的不同的位置。
图12是一个取自描述四通阀结构的图10中，沿12-12截面，按箭头所指方向看去的省略的正剖视图。
图13是一个图12中所示的上阀体件沿13-13线。并按箭头方向看去的顶部平面图。
图14是图13中所示上阀体件沿14-14线，按箭头方向看去的一个后视图。
图15是图13中所示的上阀体件沿15-15线，按箭头方向看去的一个右侧视图。
图16是图12中所示上阀体件的省略底平面图，取自16-16截面，按箭头方向看。
图17是图13中所示上阀体件沿17-17线，按箭头方向看去的一个左侧视图。
图18是图13中所示上阀体件结构的一个正剖视图，取自18-18截面，按箭头方向看。
图19是在上阀体件中构成的上边电控提升阀座的一个局部正剖视图。
图20是图12中所示下阀体件的一个省略的顶部平面图，取自20-20截面，按箭头方向看。
图21是图20中所示下阀体件沿21-21截面，按箭头方向看去的一个左侧视图。
图22是图20中所示下阀体件沿22-22线，按箭头方向看去的一个右侧视图。
图23是图22中所示下阀体件沿23-23线，按箭头方向看去的一个底平面图。
现在参看附图，特别是图1，依照本发明所制造的一种三通阀阀体通常用号码10来标明。号码12标明了一个电磁控制器，而号码11通常表明一个磁极件排放通道接合器以将电磁控制器12的各种零件固定在一起。正如图1和图2所示，电磁控制器12包括一个圆筒形电磁铁芯导向管15，导向管15有一个扩大的、整体的、在其外圆柱面上有螺纹的下端部16并用号码17来表示。在阀体10的上端有一个向下和向里的内螺纹圆孔用号码18表示，以用来与圆筒形电磁铁芯导向管15的下部16上的螺纹部分17作螺纹连接。
如图1所示，一个圆筒形磁极件19具有一个下端部并可滑动地安装在圆筒导向管15的上端管内;而磁极件19的上端伸展超出导向管15的上端并在上面制有外螺纹，用号码20表示。磁极件19的螺纹上端20拧入螺纹孔21中，该螺纹孔21是在排放通道接合器11的下端内加工而成的。一个相应的圆环形密封圈22安置在螺纹孔21中以防止流体从磁极件螺纹端20和螺纹孔21之间的连接间隙往外泄漏。一个适当的圆环形密封件23也安装在螺纹孔18中以防止流体通过电磁铁芯导向管15的下端螺纹17和阀体10上螺纹孔18之间的连接间隙泄漏。
如图1所示，磁极件19具有一个纵向延伸贯通的、中心设置的管状排放通道25，它与排放通道接合器11中的一个相似排放通道26相连通。排放通道26的外端构成一个排放口以便排入大气，或连接到一个适当的排放系统上以使流体经过通道26传送排放到一个所希望去的地方和位置。这磁极件排放通道25的下端或里端制有一个环形的锐利边缘的提升阀座27。
电磁控制器12包括一个普通的螺线管30，它安装在圆筒形电磁铁芯导向管15的周围;螺线管30的上端与排放通道接合器11的下端31相顶靠住，螺线管30的下端具有一个台阶式下端表面，如号码32和33所示。由图1可以看出，螺线管30的台阶式下端表面32和33的设置为的是与圆筒形电磁铁芯导向管15的下端部16上的台阶式表面34和35相配合。
电磁控制器12包括一个磁通环38，如图1所示，它安装在螺线管30上端的周围，它的下端座落在圆筒形螺线管壳体40的上端面39上，它的上端与排放通道接合器11的下端面31相顶靠。如图1所示，螺线管外壳40的下端41安置在电磁铁芯导向管15的下端部16的上部台阶表面35上。由此可以看出，排放通道接合器11的作用就象一个定位器，当它旋转而紧紧压住螺线管30和磁通环38的上端面时，就将这两个零件以及螺线管壳体40牢牢地固定在筒形导向管下端部16的上台阶表面34和35的位置上。在图1中标注的号码42和43指的是用于螺线管30的普通电源导线。
正如图1和图2中所示，电磁铁芯或衔铁47带有一个立式装置的圆管形套筒48并固定住。这电磁铁芯47和套筒48滑动地安装在电磁铁芯导向管15的圆柱孔或空腔46内，如图1和图2表明的，数个轴向延伸的排放槽49在管形套筒48的整个轴向长度贯通而构成。电磁铁芯导向管15及其整体式下端部16为电磁铁芯47形成一个磁性构架。
如图1所示，电磁铁芯47的上端部有一个向内延伸的孔52，它与一个扩大了的孔53相连通，而孔53进一步在铁芯47中向内和向下伸展，如图1所见到的。一个阀门密封件54，如图1所示，具有一个倒置的“T”形垂直断面、该密封件54置于孔52中，而它的扩大的“T”形头部置于由孔52和孔53相接所构成的凸肩上。一个相应的螺旋弹簧55置于孔53中，它的上端与上提升阀密封件54相顶靠，它的下端压在孔53的里端墙上。这上提升阀密封件54是由任何适当的材料构成的，例如，一种弹性材料。
如图1所示，电磁铁芯套筒48的下端部具有一个径向向外延伸的仍为一整体的凸缘58，一个铁芯复位弹簧59的下端安置在该凸缘上。铁芯47和带凸缘套筒48的下端以及复位弹簧59都安置在一个直径稍大的圆柱形孔60内并可在孔60内移动，该孔60是在电磁铁芯导向管15的下端16内构成的。此凹槽或孔60与较小直径的孔46的下端相通。复位弹簧59的上端顶在大孔60和小孔46相交所构成的凸肩上，正常状态，复位弹簧59向下压电磁铁芯47，以使安装在电磁铁芯47下端内的提升阀密封件64封住阀体10上安置的提升阀座66，更详细的描述在以后进行。号码61一般表示一个手动控制器，可根据人们的希望用手动的方法使电磁铁芯47向上运动以使提升阀密封件64离开阀座66。
如图1所示，阀体10具有一个轴向延伸的孔67，其中轴线与电磁铁芯47的中轴线相重合，这轴向孔67从提升阀座66向下延伸到阀体10内。一个进口通道68穿入阀体10内，其里端与轴向孔67相连通，其外端与阀体10的外表面相通，其功用如一个进口通道。可以理解，这进口通道68可连接到一个适合的压力流体源上，如一个压力空气源。一个圆柱形通道69在进口通道68的上方也穿入阀体10内，其里端与阀体10中的孔86相通。孔86的上端与电磁铁芯导向管下端16中的孔60相通。圆柱形通道69的作用也是作为一个圆柱形接口连接到一个配有压力流体的装置上以完成相同的控制工作。
如图1所示，一个用号码72标注的电磁线圈反向平衡装置安装在轴向孔67中并可在孔67中沿轴向移动。该电磁反向平衡装置72包括一个杆式双向平衡柱塞件，它具有一个伸长杆73，在杆73的上端有一个连为整体的扩大的环形凸缘74，如图1所示。一个螺纹杆75位于杆凸缘74的上端并为一整体，如图1示。螺纹杆75穿过提升阀密封件64上的一个孔77并拧入到电磁铁芯47下端中的一个定位螺纹孔76中。当螺纹杆75牢固地拧紧到位时，这环形凸缘74就会在密封件64的中心部分向里压住提升阀密封件64，并使它与环形提升阀座66贴合。
如图1所示，反向平衡装置杆73的下端具有一纵向布置的仍为整体的凸缘80，在它们之间安装了一个圆环形密封件81以便滑动地与轴向孔67的圆表面密封。一个排气孔82穿入阀体10与孔67的下端相通，它位于下凸缘80的下面、临近杆73，与阀体10的外表面相通。
可以看到，在图1中所描述的阀处于去激励时位置，这时，电磁铁芯47是处在一种平衡状态，这是由于杆式反向平衡装置密封件81下端处的直径与提升阀座66的直径相等，该阀座66被提升阀密封件64所封闭。由于上面刚描述的反向平衡这一作用，因而复位弹簧59在电磁阀去激励状态使提升阀密封件64封住提升阀座66时并不需要克服孔67中的流体压力，这就容许电磁控制器可以设置一个小推力的弹簧。
如图1和图3所示，阀体10内置有一个横向孔85，其中安装了一个手动控制器，一般用号码61表示。该手动控制器61包括一个安装在孔85中可旋转的圆柱体，它的外端置有一个凹槽88用来插入一个工具以旋转控制器61。在手动控制器的里端置有一个整体式偏心安置的圆柱凸轮87，用来向上运动并顶住电磁铁芯47上的凸缘58的底部89，由此，当手动控制器61旋转到一个方位时，就把凸轮件87向上举起顶住凸缘58并配合动作。一个调整螺钉90旋装在阀体10中制成的一个螺纹孔91中，该孔向下纵伸通到孔85，如图1所见。调整螺钉90的下端用来插入手动控制器61圆柱外表面上制成的一个圆周沟槽内，以防止手动控制器61纵向移动但允许它作旋转运动。手动控制器61具有一个适宜的圆环形密封件92，它安装在手动控制器外圆柱面的圆周沟槽里。
当图1中所描述的阀处在所示的去激励位置时，在压力作用下流入进口通道68中的流体进入轴向孔67，但由于下方提升阀密封件64盖在阀座66上就防止了流体进入圆柱形通道69中。这压力流体是以相同的压力作用在底端凸缘80、反向平衡装置72的密封件81和提升阀密封件64上面，以使电磁铁芯47处于图1所示的平衡位置。在图1中所示的位置时，圆柱形通道69是与排放通道26连通的，即经过一个由孔60和孔86连成的通路、再经过沟槽49和处于电磁铁芯47上端的孔46，然后经过通道25与排放通道26连通。
当电磁控制器12是激励状态时，电磁铁芯47向上运动以使下面的提升阀密封件64提起离开下方提升阀座66，同时，使上方的提升阀密封件54盖住上方提升阀座27。在图4所示的位置时，从圆柱通道69到排放通道26的排放通路被关闭，然而，压力流体却容许从进口通道68流入，再经过轴向孔67和开着的下方提升阀座66以及孔86流入圆柱形通道69。当电磁控制器12是去激励状态时，电磁铁芯47就在复位弹簧59的作用下返回图1中所示的去激励或原来的位置。
图5揭示了一个与图1到图4中所描述的实质相似的三通阀，但该阀置有管连接螺纹通道。图5中实施例的零件与图1到图4中的第一个阀体实施例的零件相同并用相同的参考编码附注，只是在号码后加写一个小写“a”字。由图5所示的实施例中可知，在图1实施例中采用的排放通道接合器11被一个螺纹连接的锁紧螺母95所代替，它安装在磁极件19a的外螺纹部分20a上，它的作用就是将电磁控制器12a的各种零件固定在如同图1到图4第一实施例排放接合器11那样方式的位置。一个适当的圆环形密封件98安装在螺母95内，并围绕着磁极件19a的螺纹部分和紧邻电磁铁芯导向管15上端的位置。磁极件19a有一个内螺纹出口通道99，该内螺纹通道位于磁极件19a的上端或者向外的末端并与排放通道25a的上端相通。
压力流体进口通道68a在其外端与一个扩大的螺纹进口通道96相通。圆柱形通道69a在外端与一个螺纹通道97相连通。
图5中实施例的三通阀具有象前面图1到图4所描述的实施例三通阀同样方式的功用。
图6和图7揭示了一个依照本发明制造的四通阀实施例。图6和图7所描述的四通阀的零件与图1到图4第一个实施例三通阀的零件与图1到图4第一个实施例三通阀的零件相同，并用相同的参考编码表示，只在号码后加写一个“b”字。
在图6和图7的实施例中，阀体10b做成两部，即一个上件用104表示，和一个下件用105标明。该阀体下件105的上边置有一个圆环形凸起或凸出部108，它安装在一个圆形凹槽109内并相互配合转动，该凹槽109是在阀体上件104的下端内加工成的。阀体下件105通过数枚适当的机械螺钉106可拆卸地固定到阀体上件104上，螺钉106适合于穿过阀体下件105上的相应孔后旋入阀体上件104下端的螺纹孔中。
图6所示，一个第二圆柱通道100在阀体上件104中构成，其位置低于进口通道68b。第二圆柱通道100的里端经过一个开口101与一个传输环形凹腔102相通，该凹腔102是在阀体下件105的凸出部108中形成的。环形凹腔102与轴向孔67b相通，在孔67b中滑动安装着反向平衡装置72b。
如图6所示，一个第二排放通道103在阀体下件105中构成，它的里端与轴向孔67b的下端在反向平衡装置72b的下方的一个位置上相通。一个适当的圆环形密封件107安装在位于阀体上件104的下端的一个环形凹槽内，并与阀体下件105上表面密封贴合。
图6中所示的四通阀处在去激励状态，而图7表明了这个四通阀处于激励状态。在图6所示的去激励状态，电磁铁芯47b处在一个平衡位置，其原理与图1到图4第一实施例中所描述的相同。进口通道68b容许压力流体进入轴向孔67b内，此处指的是处于盖在密封座66b上的提升阀密封件64b和反向平衡装置72b下端之间的孔腔。压力流体流过进口通道68b再进入轴向孔67b，然后向下通过凹腔或通道102和开口101，再经过第二圆柱形通道100接到用压力流体控制的装置上。当阀处在去激励状态时第一圆柱通道69b与排放通道26b相连通，连通方式与前面图1中第一实施例描述的相同。当电磁控制器12b是激励状态，电磁铁芯47b向上运动到图7所示的位置，以使上边提升阀密封件54b盖住提升阀密封座27b，将排放通道26b关闭。第一圆柱形通道或进出口69b，通过阀体上件104中的孔86b与轴向孔67b连通。压力流体就容许从进口通道68b经过上述的通路进入到第一圆柱形通道69b以输送到一个用压力流体控制的装置。第二圆柱通道或进出口100经过开口101、凹腔102以及轴向孔67b的下端与第二排放通道或进出口103连通。
可以看出，在图6到图7的实施例中，反向平衡装置72b不仅起到一个反向平衡装置的作用而且还起到一个滑动阀柱塞的作用;当电磁控制器12b处于去激励状态时，复位弹簧59b使电磁铁芯47b返回到如图6所示的原始位置并使流体反向流过四通阀。
阀体下件105可以从图6和图7所示的位置旋转，以使其处于一个新的位置。上述的阀体下件105的可旋转性能是这样实现的，即在阀体上件104下端加工的与机械螺钉106配合的螺纹孔要按照所希望实现的位置数进行定位设置，以允许两个螺钉106适合于将阀体下件105固定到任何希望旋转和调整的位置，在以后图11到图23所揭示的实施例中也描述了这同样的操作方式。
图8和图9描述了依据本发明制作的另外一种四通阀。在图8和图9所示的四通阀的另件和图1到图4第一个实施例、图5第二个实施例以及图6和图7第三实施例都相同，并用相同的参考编码进行标注，只在号码后加写一个“c”字。与图6和图7所示的四通阀实施例相比，图8和图9所示的四通阀实施例的不同点在于这些圆柱形通道，即进口通道和一个排放通道相互之间离开成90°设置，而且在磁极件19c中的排放通道制成内螺纹，还有，磁极件19c的位置固定是与前面图5所述的实施例采用相同的锁紧螺母和相同方式进行的。
在图8和图9的实施例中，阀体上件104c和阀体下件105c是沿“L”形线接合的，其中号码116表示为阀体上件104c的“L”形底，号码117标明为阀体下件105的“L”形顶部。阀体下件105c用数枚适当的机械螺钉106c可拆卸地固定到阀体上件104c上。
如图8所示，号码为100c的两个圆柱形通道与一个带螺纹的圆形通道112相通。第2个排放通道103c和一个带螺纹的排放通道113相通。号码为112的第二圆柱通道和号码113的第二排放通道是相反开启的，如图8和图9所示。在图9中进口通道68c和一个螺纹进口通道111相通，该通道111安置在号码为115的第一圆柱螺纹通道的对面，而第一圆柱螺纹通道115与号码为69c的第一圆柱通道相连，号码为115的第一圆柱螺纹通道在图8中未出现。然而，号码为69c的第一圆柱通道从圆柱螺纹通道115向上引伸，通道115和进口通道111处在同一水平面上并经过通道69c向上通入孔86c。
图8中实施例的四通阀和图6图7中实施例的四通阀以相同方式工作。在图8中所示的位置，电磁控制器12c处于去激励位置，而圆形通道112和排放通道113的通路由于反向平衡装置以及阀门柱塞80c和81c而被阻断，圆形通道115是与排放螺纹通道99c连通的，此时，圆形通道112供有来自轴向孔67c的压力流体，该压力流体是由螺纹进口通道111提供的。当电磁控制器12c处于激励状态时，电磁铁芯47c向上运动并封住排放通道或接口99c，然后打开轴向孔67c到孔86c的通道，以允许压力流体流向圆柱通道115，同时也允许圆柱通道112的流体从排放通道113排出。
从图10到图23描述了本发明的另一个实施例，也为一个四通阀。该阀具有一个做成两部分的阀体，即一个上阀体件和一个下阀体件，其中下阀体件可以旋转到不同的位置，以使各种通道能够用在不同的最佳场合，而不需要配备一个阀体为整体并具有一些特殊位置通道的阀门。在图10到23中所描述的四通阀实施例的零部件与先前描述的实施例相同并用相同的参考编号进行标注，只在号码后边加写一个“d”字。正如图10和图11中所描述的，电磁控制器12d的结构与前面描述的实施例中采用的相同，功用也相同。阀体上件104d是块状形体并与一个类似的块状阀体下件105d相配合。
从图12和图20到图22更好的看出，阀体下件105d在其上端是一个沿轴向的整体凸部或枢轴120。在图12中，阀体上件104d在其下端设置有一轴向基准内圆腔或圆孔121以便可旋转地接纳阀体下件105d上的凸部120。一个适当的圆环形密封件122安装在凸部120的下根部和基准内圆腔或孔121的外端头之间。在图12中所示的装配位置，阀体上件104d的下端123可旋转地和滑动地座落在阀体下件105d的上表面124上。如图12所示，柱形基准圆孔121的里端面要与枢轴凸部120的顶部离开安置，以形成流体通道102d。如在图13中描述的，阀体上件104d用任何适当的零件可拆卸地连接到电磁控制器12d上，例如一对适当的机械螺钉137，从电磁控制器12d中伸出向下旋入阀体上件104d上制成的螺纹孔138中。但在图12中只画出了一个螺纹孔138。如图10和图16所示，阀体下件105d通过一对适当的机械螺钉129可拆卸地固定到阀体上件104d上，该螺钉用来穿过在阀体下件105d中贯穿构成的螺纹通道或通孔134（图23），然后与四个螺纹孔130（图16）中之两孔进行螺纹连接，孔130是在阀体上件104d下端内加工成的。如图12、13和18所示，号码139标志了一个凹槽或孔用来容纳电磁控制器12d的下端部。
在图10到图23中的四通阀实施例与前面图8和图9中描述的实施例以相同的方式动作。然而，在图10到图23中的实施例更有适应性，这是由于机械螺钉129可从阀体下件105d取下，阀体下件105d能旋转到有四种选择的任一位置，以将号码为112d的第二圆柱形通道和号码为113d的第二排放通道相应地置于相对进口通道111d和号码为115d的第一圆柱通道所不同的位置。机械螺钉129然后重新将阀体下件105d固定在所选定的位置。
一种能够在图1到图23中所描述的所有实施例中适用的电磁控制器是一种在纳斯、马格耐特德国股份有限公司的超级市场上的现有商品，其信箱号4327、D-3000汉挪威1型号标志TYP0543024.0。
流体传输通道102在所有的四通阀实施例中以及在今后权利要求项中都标明为一个中间流体传输腔。
本发明一个独有的特点是反向平衡装置72和电磁铁芯47对于相同尺寸的三通阀和四通阀来说其纵向行程都相同。
本发明所有实施例中的电磁铁芯47在激励状态是平衡的。这一独有的特点在图4的第一个实施例中进行了描述，它是当上提升阀密封件54盖住排放通道阀座27的时候通过密封直径28实现的。这一平衡作用是因为轴向孔67的直径做得与密封作用直径28相等所产生的。