CN1008936B - 压力调节阀 - Google Patents

Abstract

为清除压力调节阀启闭过程中产生的排气噪音，本发明中的压力调节阀的排气阀(18，19)的开启过程分两级进行，这种两级式排气过程是通过一个可以在排气阀(18，19)的控制活塞(24)上滑移的密封圈(32)实现的，这个密封圈既可以与位于外壳上的一个限位挡台(33)相互作用，也可以与位于控制活塞(24)上的另一个限位挡台(29)相互作用，从而在控制活塞(24)上产生一个能自动工作的附加工作面(32，29)。

Description

本发明涉及一种压力调节阀，该阀具有一个与压力介质源相连的压力介质入口和一个与负载器相连的压力介质出口;还具有一个调节活塞，可以将受到控制压力作用的第一控制腔隔开，在第一控制腔内控制压力的作用下，调节活塞可以克服调节元件的反向移动;还具有一个受调节活塞控制的阀门装置，该装置能将第一控制腔与第二控制腔连在一起;第二控制腔被第二个阀门装置的控制活塞的第一工作面隔开，第二个阀门装置位于一个将压力介质入口和压力介质出口连通在一起的压力腔内，压力腔通过第二个阀门装置与通向大气的压力介质排放口相连;控制活塞第一工作面的位置设置允许控制活塞在第二控制腔内压力介质的作用之下朝着第二个阀门装置的开启方向运动;控制活塞的周围有密封元件，可以使第二控制腔和压力腔之间达到密封。

联邦德国公开专利说明书第3222247中公开了这样一种类型的压力调节阀。

这种公知的压力调节阀有一个阀门装置，通过该装置可以将一个连接着压力介质入口和压力介质出口的压力腔与一个通向大气的压力介质排放口相连通，该装置是由一个控制活塞操纵的。这个阀门装置的功能相当于一个由控制活塞启闭的排气阀。

这种压力调节阀的缺点是，在排气过程中会产生很大的噪音。

因此本发明提出的任务是，制造一种上述类型的压力调节阀，该阀应能减少噪音的产生。

上述任务的解决方案是，将密封元件装在控制活塞上面，使其能 沿着控制活塞的纵轴线方向移动，控制活塞至少在其一部分圆周上设有密封元件的第一限位挡台，该第一限位挡台设在密封元件远离第二控制腔的那一侧，再设置一个与外壳相连的第二限位挡台，该挡台位于密封元件靠近第二控制腔的那一侧，第一限位挡台与第二限位挡台之间的间隔允许密封元件在两个挡台中间的控制活塞上面移动。本发明的其他结构和构造是，在压力介质出口处装有一个可以在负载器方向上开启的单向阀;第一限位挡台由设置在控制活塞上的、并且环绕着该控制活塞的凸肩构成;第一限位挡台也可以由若干个设置在控制活塞上面的，并且沿径向朝外分布的凸块构成;与外壳形成一体的第二限位挡台由一个位于控制活塞径向上的环形外壳凸肩构成;与外壳形成一体的第二限位挡台也可以由若干个沿控制活塞径向分布的凸块构成;控制活塞以其作为第二控制室边界的那一侧起引导作用活动于第二控制腔内，和第二控制腔相连的是一个通向压力腔的外壳内孔，该孔的直径大于第二控制腔的直径，构成第二控制腔的侧壁和构成外壳内孔的侧壁共同形成一个台阶，台阶的平面形成了密封元件在外壳上的限位挡台，位于控制活塞上面的限位挡台在控制活塞上沿径向一直延伸到外壳内孔的侧壁;密封元件至少有一个远离限位挡块的端面上面带有凸缘或/和沿径向分布的凸台，它们至少分布在构成端面的部分平面上;第二个阀门装置的结构能保证当压力腔内的压力达到或者超过预定值时，使压力腔与大气连通。

本发明的明显优点在于，所制造的压力调节阀在其阀门机构动作过程中会在控制活塞上自动产生一个附加的工作面，该工作面是由一个可以贴在控制活塞上的密封元件产生的，它可以使阀的动作过程（阀门机构的开启过程）先是缓慢，再加速进行。由于阀门机构的开启横截面先缓慢，后加速增加，所以压缩空气不会冲击式地自压力腔 内排出。这样就可以大大减少噪音的产生。

压力调节阀除了具有正常的压力调节功能外还可起到安全阀的作用，因此当控制活塞丧失作用时，如果压力腔内的压力达到了一个预定值，阀就会进入开启状态。控制活塞上可以自动增加一个工作面的优点在于，阀门的受到压力腔内压力介质作用的阀体可以增大，从而在改善其作为安全阀的功能的同时，并不增加因使用了较强的关闭弹簧所需要操纵力。

在一般情况下，具有安全阀功能的压力调节阀的结构和尺寸应如下：受到压力腔内压力介质朝着阀门开启方向作用的阀体的工作面直径应当大于容纳控制活塞的外壳开孔的直径。

这种结构可以保证当控制活塞失效时，阀门仍能在压力腔内的压力达到预定值时开启。

但这种压力调节阀的问题是如何选择受压力腔内压力介质作用的阀体工作面的尺寸。

如果选择较大的工作面，以保证该阀门的安全阀功能，就要采用力量较大的关闭弹簧。但这样做的结果是，需要较大的力量才能将阀门的控制活塞移向开启方向，也就是说需要较高的压力。这样，在正常工作过程中，即在行使由控制活塞所操纵的排气阀功能时，阀门机构的开启过程就会被延迟。

如果将阀体的工作面选择得相对较小，则就不能保证阀门在所有工作条件下都具有良好的安全阀功能。

以上问题已通过本发明以前面所述的方式和方法得到了解决，该解决方案的优点是明显的。

下面对照附图所示的实例对本发明作进一步的说明。

附图所表示的压力调节阀具有一个位于控制活塞上的可以开启的 附加工作面。

附图中所示的阀壳体（17）上有一个压力介质入口（28），它与一个图中没有画出的作为压力介质源的压力介质发生器相连;阀壳体上还有一个压力介质出口（14），它与一个图中没有画出的作为负载源的压缩空气贮罐相连。在压力介质出口（14）内，安装着一个可以朝着气流方向开启的单向阀（15，16）。在容纳起调整元件作用的调节弹簧（4）的阀盖（2）和阀壳体（17）之间安装着一个膜片式调节活塞（6），该调节活塞（6）通过位于其上部的第一弹簧托（5）处在调节弹簧（4）的弹簧力的作用下，这一弹簧力可以通过顶在第二弹簧托（3）上面的螺纹杆（1）调节。

在调节活塞（6）的下部是一个起第一控制腔（8）作用的压力室，该压力室的进气加压是通过与压力介质出口（4）相连的孔道（13）实现的。

顶在第一弹簧托（5）上的挺杆（37）从中心穿过调节活塞（6）和第一控制腔（8），该挺杆的端部形成为阀座（11），它与一个同样被挺杆（37）穿过的阀体（9）一起构成了第一个阀门装置的排气阀（11，9）。上述阀体（9）又以双重功能的方式与一个固定在外壳上的阀座（10）构成第一个阀门装置（9，10，11）的进气阀（9，10）。一个位于调节活塞（6）下端和阀体（9）之间的压簧（7）以较弱的压力将阀体（9）压在阀座（10）上面。

一个安装在阀壳体（17）下部的控制活塞（24）是用于第二个阀门装置的，该装置的压力加载是通过第二控制腔（36）实现的而第二控制腔则通过第一个阀门装置（9，10，11）的开启式进气阀（10，9）与第一控制腔（8）相连通;控制活塞（24）与 一个固定在下端的阀体（19）和一个固定在外壳上的阀座（18）一起构成了第二个阀门装置（19，18），其中的阀体和阀座组成了第二个排气阀（19，18）。另外，在控制活塞（24）的下部有一个压簧（21），该压簧的一端支撑在外壳的环形凸肩（22上，并通过中间环（20）将控制活塞（24）紧压在第二排气阀（19，18）的闭合位置上。调节活塞（膜片6）与第二排气阀（19，18）之间存在着联动关系，其联接方式是，当调节活塞（6）朝着进气阀（9，10）开启的方向移动时，压力介质即可由第一控制腔（8）进入第二控制腔（36），并同时驱使控制活塞（24）朝着第二排气阀（19，18）开启的方向动作。位于外壳下部（25）内的起到压力介质排放口作用的孔（23）与压力介质排放腔（26）相通，其作用是当达到动作压力时，将来自空气压缩机的压缩空气排放到大气中去。

第二个阀门装置（19，18）中的控制活塞（24）上有一个作为第二控制腔（36）分界面的第一工作面（12），该工作面可以在第二控制腔（36）内的压力作用下朝着第二个阀门装置（19，18）开启的方向动作。

控制活塞（24）在其第一工作面（12）所处的端部范围里装有一个密封元件（32），该密封元件是一个O形圈，套在控制活塞的端部。该密封元件将第二控制腔（36）与连通了压力介质进口（28）和压力介质出口（14）的压力腔（27）相互分隔开来。控制活塞（24）至少有一部分圆周形成了第一限位挡台（29，30），用以挡住密封元件（32），该挡台呈沿径向向外分布的凸肩形状。第一限位挡台（29，30）的位置布置允许其贴在密封元件（32）的远离第二控制腔（36）一侧。第一限位挡台（29， 30）在径向上一直延伸到外壳开孔的侧壁（31），这一外壳开孔与第二控制腔（36）相通，并且与位于第二控制腔（36）径向上的侧壁一同构成一个台阶（31，33，35）。台阶（31，33，35）上的平面（33）形成了属于外壳一部分的第二限位挡台（33），用以挡住密封元件（32），这个第二限位挡台（33）可以贴在密封元件（32）的靠近第二控制腔（36）一侧。

控制活塞（24）具有第一工作面（12）的端头的直径选择应当能在第二控制腔（36）的径向侧壁（35）和控制活塞（24）的第一工作面（12）所属的圆周面（34）之间形成一道间隙，使得压力介质可以从第二控制腔（36）抵达密封元件（32）的靠近第二控制腔（36）的那一侧。

密封元件（32）可以沿着控制活塞（24）的纵轴线方向在两个限位挡台（29，30）和（33）之间滑移，从而当来自第二控制腔（36）的压力作用在密封元件（32）上面时，密封元件（32）可以滑移到第一限位挡台（29，30）处并与其贴紧，因此实际上构成了控制活塞（24）的可驱使第二个阀门装置（19，18）朝着开启方向动作的第二工作面（32）。如果连通着压力介质入口（28）和压力介质出口（14）的压力腔（27）内的压力等于或者大于第二控制腔（36）内的压力，则控制活塞（24）的第二工作面（32）将不会发生作用，因为这时压力腔内的压力作用在密封元件（32）的远离第二控制腔（36）的那一侧。

下面对以上所介绍的压力调节阀的功能进一步加以说明。

由压缩机送来的压缩空气通过压力介质入口（28）、压力腔（27）、由压缩空气所打开的单向阀（15，16）和压力介质出口（14）进入压缩空气贮罐。压缩空气穿过第一限位挡台（29， 30）与容纳第一限位挡台（29，30）的开孔的侧壁（31）之间的缝隙，作用在密封元件（32）的与第二控制腔（36）相对的那一侧，并驱使密封元件朝着与外壳形成为一体的限位挡台（33）方向滑移。

在此同时，压缩空气从压力腔（14）通过孔道（13）进入调节活塞（6）下面的第一控制腔（8）内。在第一控制腔（8）内产生的压力作用在调节活塞（6）的底部。当该压力大于由螺纹杆（1）预先调好的压簧（4）的压力时，膜片形的调节活塞（6）便开始向上拱起，同时带动挺杆（37）一起移动。

第一个阀门装置（9，10，11）的排气阀（9，11）这时关闭，而进气阀（9，10）则开启，因此使第一控制腔（8）内的压缩空气进入第二控制腔（36）。

第二控制腔内的压力作用在控制活塞（24）的第一工作面（12）上，并驱使控制活塞（24）克服弹簧（21）的阻力向下移动。

此外，第二个阀门装置（19，18）的排气阀（19，18）打开，由压缩机送来的压缩空气自压力腔（26）和压力介质排放口（24）排到大气中。在同一时刻，压缩空气通过第二控制腔（36）在径向上的侧壁（35）和控制活塞（24）的外圆周面（34）之间的缝隙自第二控制腔（36）进入，作用在密封元件（32）的靠近第二控制腔（36）的那一侧上面，从而使密封元件朝着第一限位挡肩（29，30）的方向滑移。因为压力在压力腔（27）内所产生的力与压力在第二控制腔（36）内所产生的力的方向相反，大小基本相等，分别作用在密封元件（32）的两侧，因此密封元件（32）保持在原位不动。当将压力介质入口（28）与压力介质出 口（14）连通在一起的压力腔（27）内的压力下降到一定程度，使得第二控制腔（36）作用在密封元件（32）上的压力大于压力腔（27）作用在密封元件（32）上的方向相反的压力时，密封元件（32）将向下滑移到作为第一限位挡台（29，30）的环形凸肩（29，30）处，并紧贴在限位挡台（29，30）的平面（30）上。

这时，在贴在第一限位挡台（29，30）上的密封元件（32）处会出现控制活塞（24）的呈环形的第二工作面（30，32）。这个第二工作面（密封元件32），第一限位挡台29，30）与第一工作面（12）一样，在同一方向上受到第二控制腔（36）内的压力介质的作用，两者叠加在一起，在控制活塞（24）上面形成了更大的组合工作面，驱使控制活塞（24）加速朝着第二个阀门装置（19，18）开启的方向动作，从而加速增大第二个阀门装置（19，18）的排气截面积。

这样，由压缩机送来的压缩空气从压力腔（27）进一步加速通过开启的第二个阀门装置（19，18）的排气阀和压力介质排放口（23）排入大气。

当压力介质贮罐内的压力下降时，第一控制腔（8）内的压力也随之下降。这就会使第一个阀门装置（9，10，11）中的进气阀（9，10）关闭，而第一个闭门装置（9，10，11）中的排气阀（9，11）则打开。第二控制腔（36）通过第一个阀门装置（9，10，11）中的排气阀（9，11）排气。由于弹簧（21）的作用力可使控制活塞（24）朝着关闭第二个阀门装置（19，18）的排气阀（9，11）的方向移动，因此控制活塞（24）被驱向第二控制腔（36）的方向。这时第二个阀门装置（19，18） 的排气阀回复到关闭位置。

在压力腔（27）内重新产生的压力可以使单向阀（15，16）进入开启状态，由压缩机送来的压缩空气即可通过压力腔（27）和开启的单向阀（15，16）进入压力介质贮罐。在此同时，压缩空气自压力腔（27）进入，朝着第二控制腔（36）的方向作用在密封元件（32）上面。密封元件（32）此时脱离第一限位挡台（29，30），移向与外壳构成一体的第二限位挡台（33），并与其相接触，所以造成在密封元件（32）上形成的控制活塞（24）的第二个工作面失去作用。

位于控制活塞（24）上的限位挡台（29，30）可以如图中所示是一个环绕着控制活塞（24）的环形凸肩。但它也可以由若干个沿径向朝外分布的独立的凸台构成，但其结构和分布位置应能保证密封元件（32）不会拱起。

与外壳结为一体的限位挡台（33）不仅可以是位于外壳上的台阶（31，33，35），即如附图中所表示的那样，也可以由连续的凸台或若干个独立分布在孔内并包围着控制活塞的凸台构成。

还可以在密封元件（32）端面上（即靠在限位挡台〔33，29〕的那一个端面上）设置凸缘或沿径向分布的凸台，使得来自第二控制腔（36）式压力腔（27）的压力介质能够可靠地作用在密封元件的端面上，这些凸缘或者凸台至少应当分布在密封元件的一部分端面平面上。

当控制活塞（24）的功能丧失时，如果压力腔（27）内的压力达到了一个预定值，则第二排气阀（18，19）的阀体（19）会自阀座（18）上抬起，压力腔（27）内的压力介质通过排放口（23）进入大气。这一安全阀功能可以在所有的操作条件之下得到 确保，其原因是，受到压力腔（27）内压力介质作用的第二个阀门装置的阀体（19）直径大于容纳控制活塞（24）的外壳开孔的直径。

如上所述，该压力调节阀在压力介质出口（14）处具有一个可朝气体流动方向开启的单向阀（15，16），还具有一条连接压力介质出口与第一控制腔（8）的孔道（13）。但也可以通过外部控制省掉这一单向阀。第一控制腔（8）所需的压力可以由另外一个不与压力介质出口相连的压力介质接口供给。

本发明的意义在于，控制活塞上的密封元件可以沿着控制活塞的纵轴线方向滑移，不仅可以移至位于控制活塞上的限位挡台处，还可以移至与外壳构成一体的限位挡台处，而且该密封元件即处在第二控制腔内压力的作用之下，又处在连接着压力介质入口和压力介质出口的压力腔的压力作用之下。

Claims (9)

1、具有如下特征的压力调节阀：

a)设有一个与压力介质源相连的压力介质入口(28)和一个与负载器相连的压力介质出口(14)；

b)装有一个调节活塞(6)，可以将受控制压力作用的第一控制腔(8)隔开，在第一控制腔(8)内控制压力的作用下，调节活塞可以克服调节元件(4)的反力移动；

c)设有一个受调节活塞(6)控制的阀门装置(9，10，11)，该装置能将第一控制腔(8)与第二控制腔(36)连在一起；

d)第二控制腔(36)被第二个阀门装置(19，18)的控制活塞(24)的第一工作面(12)隔开，第二个阀门装置位于一个将压力介质入口(28)和压力介质出口(14)连通在一起的压力腔(27)内，压力腔(27)通过第二个阀门装置与通向大气的压力介质排放口(23)相连；

e)控制活塞(24)第一工作面(12)的设置允许控制活塞(24)在第二控制腔(36)内压力介质的作用之下朝着第二个阀门装置(9，18)的开启方向移动；

f)控制活塞(24)的周围有密封元件(32)，可以使第二控制腔(36)和压力腔(27)之间达到密封；

其特征在于：

g)密封元件(32)装在控制活塞(24)上面，可沿控制活塞(24)的纵轴线方向移动；

h)控制活塞(24)至少在某一部分圆周上设有密封元件(32)的第一限位挡台(29，30)；

i)第一限位挡台(29，30)位于密封元件(34)远离第二控制腔(36)的那一侧；

j)设有一个与外壳相连的第二限位挡台(33)，该挡台位于密封元件(34)靠近第二控制腔(36)的那一侧；

k)第一限位挡台(29，30)与第二限位挡台(33)之间的间隔允许密封元件(32)在两个限位挡台(29，30，33)中间的控制活塞(24)上面移动。

2、根据权利要求1所述的压力调节阀，其特征是，在压力介质出口（14）处装有一个可以在负载器方向上开启的单向阀（15，16）。

3、根据权利要求1所述的压力调节阀，其特征是，第一限位挡台（29，30）由设在控制活塞（24）上的，并且环绕着该控制活塞（24）的凸肩构成。

4、根据权利要求1所述的压力调节阀，其特征是，第一限位挡台（29，30）由若干个设在控制活塞（24）上的，并沿径向朝外分布的凸块构成。

5、根据权利要求1所述的压力调节阀，其特征就，与外壳形成一体的第二限位挡台由一个位于控制活塞（24）径向上的环形外壳凸肩构成。

6、根据权利要求1所述的压力调节阀，其特征是，与外壳形成一体的第二限位挡台由若干个沿控制活塞（24）径向分布的凸块构成。

7、根据权利要求1-6中任一项所述的压力调节阀，其特征是是：

a）控制活塞（24）以其作为第二控制腔（36）边界的那一侧起引导作用活动于第二控制腔（36）内;

b）和第二控制腔（36）相连的是一个通向压力腔（27）的外壳内孔（31），该孔的直径大于第二控制腔（36）的直径;

c）构成第二控制腔（36）的侧壁和构成外壳内孔（31）的侧壁形成一个台阶（31，33，35），台阶（31，33，35）的平面（33）形成密封元件（32）在外壳上的限位挡台;

d）位于控制活塞（24）上的限位挡台（29，30）在控制活塞（24）上沿径向一直延伸到外壳内孔（31）的侧壁。

8、根据权利要求1所述的压力调节阀，其特征是，密封元件（32）至少有一个远离限位挡块（33，29）的端面上面常有凸缘或/和沿径向分布的凸台，它们至少分布在构成端面的部分平面上。

9、根据权利要求1所述的压力调节阀，其特征是，第二个阀门装置（18，19）的结构能保证当压力腔（27）内的压力达到或超过预定值时，使压力腔（27）与大气连通。

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