CN102322531B - 一种组合控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合控制阀，包括主阀和先导换向阀，主阀包括主阀体和设在主阀体上的流体通道，流体通道中设有阀座，主阀体中滑动装配有用于与阀座密封配合以关闭流体通道的阀芯，组合控制阀包括一活塞缸，活塞缸中设有活塞，活塞通过一连杆与阀芯固定连接并带动阀芯同步动作，活塞将活塞缸内腔分隔为上腔和下腔，在活塞缸缸壁上设有与上腔连通的上流通口及与下腔连通的下流通口，先导换向阀为二位阀，二位先导换向阀至少具有一个进液口、一个出液口及两个工作口，两个工作口为第一工作口和第二工作口，第一工作口通过上流通口与所述上腔连通，第二工作口通过下流通口与所述下腔连通，通过进液口向活塞缸的上腔或下腔注入高压水驱动活塞移动。

Description

一种组合控制阀

技术领域

本发明属于用于控制液态流体管道通断的控制阀技术领域，特别涉及一种组合控制阀。

背景技术

目前煤矿在供水管路的通断控制方面大多采用电动球阀作为控制阀，电动球阀的阀芯为球体，在球体上设有通孔或通道，通过旋转球体实现电动球阀的打开和关闭，从而控制供水管路的通断。但采用电动球阀控制供水管路的通断时存在较多缺陷，电动球阀的适用范围受限较多。首先，电动球阀中球体通孔的尺寸有限，电动球阀的进液通径为10-25mm，因为电动球阀由电力驱动转轴带动电动球阀中的球体转动，这样当通径过大时，对转轴要求较高，为保证电动球阀安全性，电动球阀的驱动部分就需要做的较大，不适于在具有大流量要求同时安装空间有限的设备上使用；其次，目前国内生产的电动球阀的质量普遍较低，可靠性较差，影响供水管路的正常通断，这也使得电动球阀的进液通径不能做的过大；最后，电动球阀的承压范围较小，通常为0.2-10Mpa，在较大水压下，电动球阀中球体所受的压力过大，球阀开闭所需驱动力较大，而电动球阀的开启驱动力通常较小，所以电动球阀不适于在较大水压下工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种组合控制阀，以解决现有技术中控制供水管路通断的控制阀的承压范围小的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种组合控制阀，包括主阀和先导换向阀，主阀包括主阀体和设置在主阀体上的流体通道，流体通道中设有阀座，在主阀体中滑动装配有用于与阀座密封配合以关闭流体通道的阀芯，所述的组合控制阀还包括一活塞缸，活塞缸中设有活塞，活塞通过一连杆与阀芯固定连接并带动阀芯同步动作，活塞将活塞缸内腔分隔为上腔和下腔，在活塞缸缸壁上设有与上腔连通的上流通口及与下腔连通的下流通口，所述先导换向阀为二位阀，二位先导换向阀至少具有一个进液口、一个出液口及两个工作口，两个工作口为第一工作口和第二工作口，第一工作口通过上流通口与所述上腔连通，第二工作口通过下流通口与所述下腔连通，二位先导换向阀具有第一工位及第二工位，当先导换向阀动作到第一工位时，进液口与第一工作口连通，出液口与第二工作口连通，而当先导换向阀动作到第二工位时，进液口与第二工作口连通，出液口与第一工作口连通，通过进液口向活塞缸的上腔或下腔注入高压水驱动活塞移动。

将阀芯的滑动方向定义为上下方向，所述的主阀体上设有沿上下方向延伸的阀腔，所述连杆带动阀芯滑动装配在所述阀腔中，所述流体通道由设置在主阀体上的与阀腔相连通的进水口、阀腔和设置在阀芯下方的与阀腔连通的出水口组成，所述的流体通道中的阀座设置在所述出水口位置处。

将阀芯的滑动方向定义为上下方向，所述的活塞缸位于阀芯上方，活塞缸沿上下方向延伸，所述先导换向阀包括沿上下方向延伸的换向阀体，所述进液口、出液口及第一、第二工作口均设置在换向阀体上，在换向阀体上设有沿上下方向延伸的用于连通进液口、出液口及第一、第二工作口的换向阀腔，在换向阀腔中设有用于控制先导换向阀工位的换向阀芯，换向阀芯由铰接在换向阀体上的杠杆驱动动作，所述杠杆的位于换向阀体内的一端固连在换向阀芯上，杠杆的位于换向阀体外的一端设有驱动杠杆动作的浮球。

所述的活塞缸和换向阀体之间设有用于将先导换向阀固定在活塞缸上的过渡板，过渡板上设有连通所述上流通口与第一工作口的上连接通道和连通所述下流通口与第二工作口的下连接通道。

所述的活塞缸包括缸体，缸体顶部固设有缸盖，缸体的底部固设有缸底，在缸底上设有供连杆穿过的过孔，所述上流通口设置在缸体的顶部缸壁上，所述的下流通口设置在缸体的底部缸壁上。

所述的活塞由从上至下依次布置的上活塞板、中活塞板和下活塞板通过连接螺栓固定连接组成，在上、中、下活塞板上设置有与连杆相配合的安装孔，在中活塞板和上、下活塞板之间分别设置有用于密封活塞和缸体间隙的密封圈。

所述的连接螺栓的头部突出于下活塞板的下侧面，当连接螺栓的头部顶压在缸底时下活塞板的下侧面与缸底之间留有与下流通口连通的下进水间隙；所述的活塞上设有突出于上活塞板的上侧面的凸起，当活塞的凸起顶压在缸盖上时上活塞板的上侧面与缸盖之间留有与上流通口连通的上进水间隙。

所述的主阀体包括周向壳体，所述活塞缸的缸体通过螺栓固定在周向壳体上，活塞缸的缸底为在周向壳体和缸体的过渡位置处设有的固定保持板，所述缸底上供连杆穿过的过孔为固定保持板下侧面上设有的台阶孔，在台阶孔的台阶面上于固定保持板和连杆之间设有密封结构，在固定保持板的台阶孔中于密封结构的下方设置有用于固定密封结构的封隔板，所述连杆穿过所述封隔板。

本发明的有益效果是：本发明所提供的组合控制阀包括主阀、先导换向阀和活塞缸，活塞缸中装配有通过连杆带动阀芯做同步动作的活塞，活塞通过一连杆与阀芯固定连接并带动阀芯做同步动作，通过先导换向阀的进液口向活塞缸的上腔或下腔注入高压水驱动活塞移动。本发明所提供的组合控制阀中的活塞由向活塞缸中注入的高压水驱动，再由活塞通过连杆带动阀芯移动，阀芯与阀座相配合以关闭组合控制阀或阀芯与阀座相脱离以开启组合控制阀。因为阀芯由活塞带动，而活塞由活塞缸中的高压水驱动，所以在流体通道的进水口处的水压过高时同样可以迅速的实现组合控制阀的开启或关闭，不受流体通道的进水口处水压的限制，组合控制阀的承压范围较广，可以应用于高压水路。因为阀芯由活塞驱动，这样组合控制阀的打开或关闭和阀芯与阀座相对应配合的密封面的朝向无关，主阀体上流体通道的结构及流体通道的进水口和出口的位置可以根据实际使用情况设计。本发明所提供的组合控制阀中的先导换向阀通过工位的转换控制高压水在活塞缸中的流向，而由活塞缸中的高压水驱动活塞移动，然后由活塞带动阀芯滑动，而通过先导换向阀来控制活塞缸中高压水的流动方向，提高了组合控制阀的动作灵敏度。而活塞由注入活塞缸的上腔或下腔中的高压水驱动动作，这样整个组合控制发的体积就不需要做很大，能够在具有大流量要求同时安装空间有限的设备上使用。

附图说明

图1是本发明一种实施例中组合控制阀处于关闭状态的结构示意图；

图2是图1中C处放大图； 

图3是图1中的组合控制阀处于打开状态的结构示意图；

图4是图1中所示的组合控制阀的工作原理结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，一种组合控制阀，包括主阀和先导换向阀5，主阀包括主阀体1，在主阀体1上设置有供流体通过的流体通道，在流体通道中设置有阀座13，在主阀体1中滑动装配有用于与阀座相对应密封配合以关闭流体通道的阀芯12，将阀芯的滑动方向定义为上下方向，在阀芯12的上方设有沿上下方向延伸的活塞缸2，在活塞缸2中滑动装配有活塞3，活塞3通过连杆15与阀芯12固定连接并带动阀芯12同步动作，活塞缸2中的活塞3将活塞内腔分隔为上腔100和下腔200，在活塞缸2缸壁上设置有与上腔100相连通的上流通口231及与下腔200相连通的下流通口232；本实施例中的先导换向阀5为二位五通阀，二位五通阀的两个工位分别为第一工位和第二工位，二位五通阀包括进液口55、第一出液口54、第二出液口56及第一工作口58、第二工作口57，第一工作口58通过上流通口231与活塞缸2的上腔100相连通，而第二工作口57则通过下流通口232与活塞缸2的下腔200相连通，二位五通阀的进液口55为常开口，当先导换向阀处于第一工位时，进液口与第一工作口相连通，第二工作口与第二出液口相连通，高压水通过进液口、第一工作口、上连通口进入活塞缸的上腔，活塞缸下腔中的水经下连通口、第二工作口、第二出液口排走；当先导阀处于第二工位时，进液口与第二工作口相连通，第一工作口则于第一出液口连通，高压水通过进液口、第二工作口、下连通口进入活塞缸的下腔，活塞缸上腔中的水经上连通口、第一工作口、第一出液口排走。进液口55处的高压水与主阀体1上流体通道的进水口17处的高压水同源，且两处的高压水的压力相等，通过进液口55向活塞缸2的上腔100或下腔200注入高压水驱动活塞3沿上下方向移动以带动阀芯12滑动。

本实施例中的先导换向阀为二位五通阀，其他实施例中也可以采用其他的换向阀结构，这种换向阀至少要具备一个进液口、一个出水口及两个工作口即可，例如可以采用二位四通阀等结构，只要能够满足在先导换向阀处于不同工位时，活塞缸的上、下腔中的液体流通方向相反，并使得流入活塞缸的腔体中的液体为经进液口流入的高压水，而从活塞缸的腔体中流出的液体经出液口排出。

在本实施例中，上述二位五通阀的进液口处的高压水与主阀体上流体通道的进水口处的高压水同源，且两处高压水的水压相等。在其他实施例中，二位五通阀的进液口处的高压水的水压可以大于流体通道的进水口处的水压，以提高整个组合控制阀的动作灵敏度。

如图1所示，在本实施例中，作为先导换向阀5的二位五通阀为由浮球7控制的换向阀，包括沿上下方向延伸的换向阀体51，在换向阀体51上设有沿上下方向延伸的换向阀腔53，在换向阀体51的朝向活塞缸的侧面上设置有第一工作口58和第二工作口57，在换向阀体51的背离活塞缸的侧面上从上至下依次布置有第一出液口54、进液口55和第二出液口56，所述的第一工作口、第二工作口、第一出液口、进液口和第二出液口均与换向阀腔相连通，在换向阀腔中滑动装配有用于控制二位五通阀工位的换向阀芯52，换向阀芯52控制换向阀体上的第一工作口、第二工作口、第一出液口、进液口和第二出液口在不同工位时是否与换向阀腔连通，所述的换向阀芯52由铰接在换向阀体上的杠杆6驱动动作，杠杆6的位于换向阀体内的一端固连在换向阀芯上，杠杆6的位于换向阀体外的一端上设有驱动杠杆动作的浮球7。换向阀体51通过设置在活塞缸和换向阀体之间的过渡板4固定设置在活塞缸上，在过渡板4上设有用于连通活塞缸的上流通口和二位五通阀的第一工作口的上连接通道41及连通活塞缸的下流通口和二位五通阀的第二工作口的下连接通道42，在本实施例上、下连接通道均沿上下方向延伸，当二位五通阀由过渡板固定在活塞缸上时，上连接通道连通活塞缸的上流通口与二位五通阀的第一工作口，而下连接通道连通活塞缸的下流通口与二位五通阀的第二工作口。

因为二位五通阀和活塞缸为相互独立的完整部件，这样活塞缸上的上、下流通口就不一定正好于二位五通阀的上、第二工作口的位置相对应，此时，在过渡板上设置上、下连接通道可以有效的弥补这种缺陷，提高装配效率。

本实施例中的二位五通阀的换向阀芯52由浮球7控制，当本实施例所提供的换向控制阀使用时，需要提供一个暂时存放水的箱体，由箱体中的水驱动浮球绕杠杆铰接点摆动。当不断向箱体注水时，箱体中水的液面上升，水推动浮球上浮，通过与浮球联动的杠杆驱动二位五通阀中的换向阀芯下移。而当箱体中的水不断减少时，箱体中水的液面下降，浮球下降，通过与浮球联动的杠杆驱动二位五通阀中的换向阀芯上移。这样根据箱体中液面高低反映在浮球上控制换向阀芯的上移或下移，从而实现二位五通阀的工位的转换。

上述的箱体可以为与主阀体的流体通道的出水口连通的箱体，此时，组合控制阀打开时，水从流体通道的出水口注入箱体中，箱体中的水的液面高度上升到某一位置时，当箱体中的水的液面高度继续上升时，水将驱动浮球上浮，浮球通过杠杆驱动换向阀芯下移，当二位五通阀处于第二工位时，二位五通阀的进液口与第一工作口连通，高压水经进液口、第一工作口进入活塞缸的上腔中，高压水将推动活塞向下移动，且因为此时第二工作口与第二出液口相连通，活塞缸的下腔中的水经第二出液口排走，不会阻挡活塞的向下动作，活塞将一直向下移动直至阀座与阀座密封配合后关闭组合控制阀。此时，箱体中的水不再增加，当箱体中的水因使用而逐渐减少时，箱体中水的液面高度下降，浮球下降，浮球通过杠杆驱动换向阀芯上移，当二位五通阀处于第一工位时，二位五通阀的进液口与第二工作口连通，高压水经进液口、第二工作口进入活塞缸的下腔中，高压水将推动活塞向上移动，且因为此时第一工作口与第一出液口相连通，活塞缸的上腔中的水经第一出液口排走，不会阻挡活塞的向上动作，活塞将一直向下移动直至阀座与阀座脱离后打开组合控制阀。

本实施例中采用浮球杠杆式的机械手段实现二位五通阀工位的转换，在其他实施例中也可以采用电磁等其他非机械方式来控制二位五通阀工位的转换，控制信号可以根据实际要求输入二位五通阀中，例如：在箱体中可以在两个高度不相等的位置处设置的两个水位传感器，通过水位传感器采集箱体中的液面高度信息来决定二位五通阀的换向阀芯是否动作，从而控制二位五通阀的工位的转换。

当然作为优选的方案，本实施中采用纯机械式的浮球控制方式，不存在误信号的缺陷，其控制精确有效。

如图1所示，本实施例所提供的组合控制阀的主阀包括下部的主阀体1和上部的活塞缸2，主阀体1包括沿上下方向延伸的周向壳体14，在周向壳体14顶端面上通过螺栓固定有缸体23，在缸体23的顶部固设有缸盖21，在缸体21的底部设置有缸底，所述的活塞缸2由缸盖21、缸体23和缸底组成，由缸体、缸盖、缸底围成活塞缸内腔，由缸盖、活塞及缸体围成上腔，由活塞、缸底及缸体围成下腔，在缸体的顶部缸壁处设置上流通口231，在缸体的底部缸壁处设置下流通口232，活塞缸2中的活塞3由从上至下依次布置的上活塞板、中活塞板和下活塞板通过连接螺栓固定连接组成，在上、中、下活塞板上设置有与连杆相配合的装配孔，在本实施例中上活塞板上的装配孔为螺纹孔，而中、下活塞板上的装配孔为光孔，在中活塞板和上、下活塞板之间分别设置有用于密封活塞和缸体间隙的密封圈，在本实施例中密封圈采用唇形密封圈以适应活塞与缸体的滑动密封，所述活塞上的连接螺栓的头部突出于下活塞板的下侧面，当连接螺栓的头部顶压在缸底时下活塞板的下侧面与缸底之间留有与下流通口连通的下进水间隙，所述的活塞上设置有突出于上活塞板的上侧面的凸起，当活塞的凸起顶压在缸盖上时上活塞板的上侧面与缸盖之间留有与上流通口连通的上进水间隙。

在活塞缸中设置上、下进水间隙可以有效的避免驱动死点，保证整个组合控制阀中活塞的动作灵敏。

如图1所示，在本实施例中活塞缸的缸底为设置在周向壳体和缸体过渡位置处的固定保持板10，在固定保持板10上设置有供连杆穿过的过孔，该过孔为固定保持板下侧面上向上延伸的台阶孔，台阶孔的台阶面朝下，在台阶孔的台阶面上于固定保持板和连杆之间设有密封结构，此处的密封结构包括从上至下依次套装在连杆上的唇形密封圈和O型圈，在固定保持板的台阶孔中于密封结构的下方设置有用于固定密封结构的封隔板，在封隔板上开设有供连杆穿过的过孔。

如图1所示，在本实施例中在主阀体1的周向壳体14中设置有沿上下方向延伸的阀腔300，所述的阀芯12在连杆带动下滑动装配在阀腔300中，在周向壳体的阀腔300的底部设置有作为与阀芯相对应密封配合的阀座13的密封塞，该密封塞通过压丝11固定在周向壳体14上，在密封塞上设置有沿上下方向延伸的出水口18，在周向壳体上于密封塞的上方设置有与阀腔连通的进水口，在本实施例中，阀芯为上大下小的锥形结构，锥形结构的阀芯通过螺栓固定在连杆的下端，所述的作为阀座的密封塞上与阀芯相对应的配合，所述的作为阀座的密封塞同样为上大下小的与阀芯相对应密封配合的锥形结构。

当阀芯与阀座相对应密封配合以关闭组合控制阀后，因为进水口位于阀芯的上方，这样经进水口进入阀腔的高压水将阀芯上，形成自封，提高组合控制阀的稳定性。而当需要打开时，因为活塞的承压面要远大于阀芯的承压面，所以可以很方便的打开。

所述的进水口17、阀腔300和出水口18组成供流体流过的流体通道。在本实施例中，流体通道为弯折通道，在其他实施例中也可以为直通道，此时流体通道中的阀座设置在直通道的与阀芯相对应的位置，直通道的进水口和出水口同轴。

在本实施例中整个组合控制阀的各组成部分可以分别拆开，在维修更换时，可以单独更换某一部件，这种结构的组合控制阀装配效率高，维修方便。

如图1、图2、图3、图4，组合控制阀工作时其工作原理如下所述：图1所示，此时组合控制阀处于关闭状态，此时二位五通阀动作位于第二工位，二位五通阀的进液口55与第一工作口58连通，高压水经进液口55注入活塞缸的上腔100中，避免阀芯误动作而导致组合控制阀开启。当组合控制阀需要打开时，即由图1所示状态向图2所示状态转变时，在浮球作用下通过杠杆驱动换向阀芯上移，当二位五通阀处于第一工位时，二位五通阀的进液口55与第二工作口57连通，高压水经进液口55、第二工作口5进入活塞缸的下腔200中，高压水将推动活塞3向上移动，且因为此时第一工作口58与第一出液口54相连通，活塞缸的上腔中的水经第一出液口54排走，不会阻挡活塞的向上动作，活塞将一直向下移动直至阀座与阀座脱离后打开组合控制阀，即图3所示状态，在组合控制阀处于打开状态时，高压水经进液口注入活塞缸的下腔中，避免阀芯误动作而导致组合控制阀关闭。当组合控制阀需要关闭时，即由图3所示状态向图1所示状态转变时，在浮球作用下通过杠杆驱动换向阀芯下移，当二位五通阀位于第二工位时，二位五通阀的进液口与第一工作口连通，高压水经进液口、第一工作口进入活塞缸的上腔中，高压水将推动活塞向下移动，且因为此时第二工作口与第二出液口相连通，活塞缸的下腔中的水经第二出液口排走，不会阻挡活塞的向下动作，活塞将一直向下移动直至阀座与阀座密封配合后关闭组合控制阀，即图1所示状态。

Claims (8)

1.一种组合控制阀，其特征在于：包括主阀和先导换向阀，主阀包括主阀体和设置在主阀体上的流体通道，流体通道中设有阀座，在主阀体中滑动装配有用于与阀座密封配合以关闭流体通道的阀芯，所述的组合控制阀还包括一活塞缸，活塞缸中设有活塞，活塞通过一连杆与阀芯固定连接并带动阀芯同步动作，活塞将活塞缸内腔分隔为上腔和下腔，在活塞缸缸壁上设有与上腔连通的上流通口及与下腔连通的下流通口，所述先导换向阀为二位阀，二位先导换向阀至少具有一个进液口、一个出液口及两个工作口，两个工作口为第一工作口和第二工作口，第一工作口通过上流通口与所述上腔连通，第二工作口通过下流通口与所述下腔连通，二位先导换向阀具有第一工位及第二工位，当先导换向阀动作到第一工位时，进液口与第一工作口连通，出液口与第二工作口连通，而当先导换向阀动作到第二工位时，进液口与第二工作口连通，出液口与第一工作口连通，通过进液口向活塞缸的上腔或下腔注入高压水驱动活塞移动，从活塞缸的腔体中流出的液体经出液口排出。

2.根据权利要求1所述的组合控制阀，其特征在于：将阀芯的滑动方向定义为上下方向，所述的主阀体上设有沿上下方向延伸的阀腔，所述连杆带动阀芯滑动装配在所述阀腔中，所述流体通道由设置在主阀体上的与阀腔相连通的进水口、阀腔和设置在阀芯下方的与阀腔连通的出水口组成，所述的流体通道中的阀座设置在所述出水口位置处。

3.根据权利要求1所述的组合控制阀，其特征在于：将阀芯的滑动方向定义为上下方向，所述的活塞缸位于阀芯上方，活塞缸沿上下方向延伸，所述先导换向阀包括沿上下方向延伸的换向阀体，所述进液口、出液口及第一、第二工作口均设置在换向阀体上，在换向阀体上设有沿上下方向延伸的用于连通进液口、出液口及第一、第二工作口的换向阀腔，在换向阀腔中设有用于控制先导换向阀工位的换向阀芯，换向阀芯由铰接在换向阀体上的杠杆驱动动作，所述杠杆的位于换向阀体内的一端固连在换向阀芯上，杠杆的位于换向阀体外的一端设有驱动杠杆动作的浮球。

4.根据权利要求3所述的组合控制阀，其特征在于：所述的活塞缸和换向阀体之间设有用于将先导换向阀固定在活塞缸上的过渡板，过渡板上设有连通所述上流通口与第一工作口的上连接通道和连通所述下流通口与第二工作口的下连接通道。

5.根据权利要求2至4中任意一项所述的组合控制阀，其特征在于：所述的活塞缸包括缸体，缸体顶部固设有缸盖，缸体的底部固设有缸底，在缸底上设有供连杆穿过的过孔，所述上流通口设置在缸体的顶部缸壁上，所述的下流通口设置在缸体的底部缸壁上。

6.根据权利要求5所述的组合控制阀，其特征在于：所述的活塞由从上至下依次布置的上活塞板、中活塞板和下活塞板通过连接螺栓固定连接组成，在上、中、下活塞板上设置有与连杆相配合的安装孔，在中活塞板和上、下活塞板之间分别设置有用于密封活塞和缸体间隙的密封圈。

7.根据权利要求6所述的组合控制阀，其特征在于：所述的连接螺栓的头部突出于下活塞板的下侧面，当连接螺栓的头部顶压在缸底时，下活塞板的下侧面与缸底之间留有与下流通口连通的下进水间隙；所述的活塞上设有突出于上活塞板的上侧面的凸起，当活塞的凸起顶压在缸盖上时，上活塞板的上侧面与缸盖之间留有与上流通口连通的上进水间隙。

8.根据权利要求5所述的组合控制阀，其特征在于：所述的主阀体包括周向壳体，所述活塞缸的缸体通过螺栓固定在周向壳体上，活塞缸的缸底为在周向壳体和缸体的过渡位置处设有的固定保持板，所述缸底上供连杆穿过的过孔为固定保持板下侧面上设有的台阶孔，在台阶孔的台阶面上于固定保持板和连杆之间设有密封结构，在固定保持板的台阶孔中于密封结构的下方设置有用于固定密封结构的封隔板，所述连杆穿过所述封隔板。

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