CN102537433B - 平衡式气控单向截止阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种平衡式气控单向截止阀，其主要技术特征是它包括气缸组件、阀门组件、阀体15、手动开关组件16、安全螺塞组件24，阀体15的上部设计有左接气口25、右接气口26，阀门组件包括的阀芯11的内部设计有轴向中心通孔28和垂直通孔27，阀芯11的外侧中部设计有环形槽29，它充分利用气体平衡原理，控制气体可在低压下(≤0.6MPa)实现阀门的自动开闭，阀门具有单向流通功能，气瓶充气时控制气缸不需工作，阀门在充气压力作用下自动开启，充气完成后可自动关闭，推杆密封件21采用耐磨环在内、弹性O型密封圈在外的反格莱圈密封结构。它具有结构新颖紧凑，磨损小，寿命高，可靠性高、安全性好等优点。

Description

平衡式气控单向截止阀

技术领域

本发明涉及一种平衡式气控单向截止阀，它特别适应于低控制压力下实现压缩天然气集束气瓶同时进行充/放气的自动控制。

背景技术

随着天然气成为我国主要的绿色清洁能源之一，储运压缩天然气的容器已由大气罐向通过汇流排连接构成的多气瓶集束瓶组的方式发展。由于气瓶集束瓶组的气瓶数量多，使得取气节点多，如采用传统阀门对气瓶进行充/放气，无论是机械还是人工充气/放气，效率都是极低。专利号ZL201010237986.6的专利公开了一种压缩气体集束瓶组专用阀门及其集中气动控制方法，它虽然采用集中气动操控方式可实现多阀门的集中控制，但是由于气动操控推力较大，需要独立的高压气源（≥2MPa），阀内推杆密封件易损坏，无论气控成本还是安全性、工作效率均不十分理想。为解决这些问题，满足压缩天然气集束瓶组在低压气体控制下可实现多个气瓶同时进行充/放气，对平衡式气控单向截止阀进行了研制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种平衡式气控单向截止阀，其阀芯内部设计有轴向中心通孔和垂直通孔，控制气体可在低压下（≤0.6MPa）实现阀门的自动开闭，可用较小的气缸直径（≤φ35mm），使阀门结构紧凑，同时阀门具有单向流通功能，即气瓶充气时，控制气缸不需工作，阀门在充气压力作用下自动开启，充气完成后可自动关闭。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：它包括气缸组件、阀门组件、阀体、手动开关组件、安全螺塞组件，

手动开关组件、安全螺塞组件装于阀体侧面对应的安装孔中，阀体上部设计有左接气口、右接气口，左接气口和右接气口均和阀体的内腔相通，

所述的气缸组件包括气缸体、活塞、活塞密封圈、卡环、垫板、支承螺座、止动螺钉，

活塞密封圈装于活塞的径向环形槽中，垫板装于活塞的内腔并通过卡环卡紧，

装有活塞密封圈、垫板的活塞装于气缸体的内腔，支承螺座螺接于阀座压盖的外螺纹并由止动螺钉进行侧向固定，

气缸体内螺纹螺接于支承螺座，气缸体的外侧立面有一控制气源接口，

所述的阀门组件包括复位弹簧、阀座压盖、阀座压盖密封圈、阀芯、阀座、锥形密封圈、阀门压盖、阀座密封圈、阀芯密封圈、弹簧座、缓冲垫、推杆密封件、螺堵、推杆，

阀座装于阀体内部腔室的中部，阀座和阀体之间以及阀座和阀座压盖之间装有阀座密封圈，阀座接触锥形密封圈的接触面为一锥面，

阀芯水平装于阀座，阀芯的中部装有阀芯密封圈，阀芯内部设计有轴向中心通孔，阀芯靠近尾端位置有和轴向中心通孔互成90°的垂直通孔，阀芯的外侧中部设计有环形槽，阀芯装入阀座后环形槽与阀座之间形成一个气腔，

锥形密封圈装于阀芯的前端止口，阀门压盖螺纹旋装于阀芯前端压靠锥形密封圈，锥形密封圈的表面锥度和阀座接触锥形密封圈的接触锥面的锥度相同，

复位弹簧套装于阀芯的后端，复位弹簧的一端顶靠阀座，另一端顶靠旋装于阀芯后端的弹簧座，

阀座压盖密封圈装于阀座压盖前端的径向环形槽中，阀座压盖外螺纹螺接于阀体，阀座压盖的外侧有一圆柱台阶，缓冲垫装于阀座压盖外侧的台阶止口，

推杆装于阀座压盖的水平中心通孔中，推杆密封件套装于推杆并装于阀座压盖的安装孔，旋入螺堵压紧推杆密封件，推杆密封件采用耐磨环在内、弹性O型密封圈在外的反格莱圈密封结构，推杆受外力时可左右自由移动。

对集束瓶组气瓶进行排气时，外部控制气源分别同时从瓶组的多个气瓶的气缸体的气源接口接入，控制气源推动活塞做功，活塞推动推杆，推杆克服复位弹簧的弹簧力推动阀芯向右运动，阀芯前端的锥形密封圈脱离阀座的接触面，多个气瓶的阀门同时处于双向开启状态。由于阀芯内部设计有轴向中心通孔和垂直通孔，阀芯左右两端的气体压强达到平衡，外部控制气源可在低压下（≤0.6MPa）只需克服复位弹簧的弹簧力即可开启阀门。排气完成后，关闭控制气源，复位弹簧的弹簧力反推阀芯运动，阀芯前端的锥形密封圈贴合阀座的接触面，多个气瓶的阀门同时处于关闭状态。

对集束瓶组气瓶进行充气时，压缩天然气从阀体两侧的左接气口或右接气口通入，当压缩天然气进入环形槽与阀座形成的气腔时，压缩天然气的自身压力克服复位弹簧的弹簧力推动阀芯向右运动，阀芯前端的锥形密封圈脱离阀座的接触面，多个气瓶的阀门同时处于双向开启状态。充入的压缩天然气进入阀门后分成二路，一路进入气瓶内，另一路压缩天然气从阀体的另一接气口分流输出，通过气路连接管进入下一气瓶，依次类推，实现集束瓶组多个气瓶的同步充气。充气完成后，此时气瓶内压缩天然气压强达到外部充入气体压强，阀芯左右两端气体压强达到平衡，复位弹簧的弹簧力推动阀芯运动，阀芯前端的锥形密封圈贴合阀座的接触面，多个气瓶的阀门同时处于关闭状态，集束气瓶充气结束。整个充气过程不需要接入外部控制气源即可自动完成，气缸组件无任何动作。

在没有接入外部控制气源时，平衡式气控单向截止阀为常闭状态。手动开关组件为常开状态，当进行瓶阀维修或出现应急状态时，手动开关组件可应急关闭阀门。当气瓶内气压过高时，安全螺塞组件及时释放压力，可有效地防止出现安全问题。

本发明同现有技术相比所产生的有益效果：

1、阀芯采用中央通孔结构，充分利用气体平衡原理，气控系统只需采用低压（≤0.6MPa）气体即可，可有效降低气控成本，提高系统安全性。

2、阀门推杆密封件采用耐磨环在内、弹性O型密封圈在外的反格莱圈密封结构（一般用于孔密封的格莱圈是耐磨环在外，弹性圈在内），可适应-50℃～100℃的使用环境和高压气体（20MPa）的工况，有效解决了阀内推杆密封件易损坏的问题。

3、阀门结构新颖紧凑，磨损小，寿命高，具有可靠性高、安全性好、检测和维护方便等优点。

附图说明

图1为本发明平衡式气控单向截止阀的结构示意图。

图2为图1的A-A视图。

图3为图1的B-B视图。

图4为图1中阀芯11的结构图。

图5为图1中推杆密封圈组件21、推杆22的局部结构图。

图6为本发明平衡式气控单向截止阀排气状态图。

图7为本发明平衡式气控单向截止阀充气状态时的B-B视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的最佳实施例作进一步描述。

参看图1、图2，一种平衡式气控单向截止阀，它包括气缸组件、阀门组件、阀体15、手动开关组件16、安全螺塞组件24。

手动开关组件16、安全螺塞组件24装于阀体15侧面对应的安装孔中，阀体15上部设计有左接气口25、右接气口26，左接气口25和右接气口26均和阀体15的内腔相通。

参看图1、图2、图3、图4，气缸组件包括气缸体1、活塞2、活塞密封圈3、卡环4、垫板5、支承螺座6、止动螺钉7。活塞密封圈3装于活塞2的径向环形槽中，垫板5装于活塞2的内腔并通过卡环4卡紧，装有活塞密封圈3、垫板5的活塞2装于气缸体1的内腔，支承螺座6螺接于阀座压盖9的外螺纹并由止动螺钉7进行侧向固定，气缸体1内螺纹螺接于支承螺座6，气缸体1的外侧立面有一控制气源接口。

所述的阀门组件包括复位弹簧8、阀座压盖9、阀座压盖密封圈10、阀芯11、阀座12、锥形密封圈13、阀门压盖14、阀座密封圈17、阀芯密封圈18、弹簧座19、缓冲垫20、推杆密封件21、螺堵22、推杆23。

阀座12装于阀体15内部腔室的中部，阀座12和阀体15之间以及阀座12和阀座压盖9之间装有阀座密封圈17，阀座12接触锥形密封圈13的接触面为一锥面。

阀芯11水平装于阀座12，在阀芯11的中部装有阀芯密封圈18，阀芯11的内部设计有轴向中心通孔28，阀芯11靠近尾端位置有和轴向中心通孔28互成90°的垂直通孔27，阀芯11的外侧中部设计有环形槽29，阀芯11装入阀座12后环形槽29与阀座12之间形成一个气腔。

锥形密封圈13装于阀芯11的前端止口，阀门压盖14螺纹旋装于阀芯11前端并压靠锥形密封圈13，锥形密封圈13的表面锥度和阀座12接触锥形密封圈13的接触锥面的锥度相同。

复位弹簧8套装于阀芯11的后端，复位弹簧8的一端顶靠阀座12，另一端顶靠旋装于阀芯11后端的弹簧座19。

阀座压盖密封圈10装于阀座压盖9前端的径向环形槽中，阀座压盖9外螺纹螺接于阀体15，阀座压盖9的外侧有一圆柱台阶，缓冲垫20装于阀座压盖9外侧的台阶止口，缓冲垫20在通入控制气体时对活塞2起缓冲作用。

参看图1、图5，推杆23装于阀座压盖9的水平中心通孔中，推杆密封件21套装于推杆23并装于阀座压盖9的安装孔，螺堵22旋装于阀座压盖9的安装孔并压紧推杆密封件21，推杆密封件21采用耐磨环在内、弹性O型密封圈在外的反格莱圈密封结构，推杆3受外力时可左右自由移动。

参看图6，对集束瓶组气瓶进行排气时，外部控制气源分别同时从瓶组的多个气瓶的气缸体1的气源接口接入，控制气源推动活塞2做功，活塞2推动推杆23，推杆23克服复位弹簧8的弹簧力推动阀芯11向右运动，阀芯11前端的锥形密封圈13脱离阀座12的接触面，多个气瓶的阀门同时处于双向开启状态。由于阀芯11内部设计有轴向中心通孔28和垂直通孔27，阀芯11左右两端的气体压强达到平衡，外部控制气源可在低压下（≤0.6MPa）只需克服复位弹簧8的弹簧力即可开启阀门。排气完成后，关闭控制气源，复位弹簧8的弹簧力反推阀芯11运动，阀芯11前端的锥形密封圈13贴合阀座12的接触面，多个气瓶的阀门同时处于关闭状态。

参看图7，对集束瓶组气瓶进行充气时，压缩天然气从阀体15两侧的右接气口26或左接气口25通入，当压缩天然气进入环形槽29与阀座12形成的气腔时，压缩天然气的自身压力克服复位弹簧8的弹簧力推动阀芯11向右运动，阀芯11前端的锥形密封圈13脱离阀座12的接触面，多个气瓶的阀门同时处于双向开启状态。充入的压缩天然气进入阀门后分成二路，一路进入气瓶内，另一路压缩天然气从阀体15的另一接气口分流输出，通过气路连接管进入下一气瓶，依次类推，实现集束瓶组多个气瓶的同步充气。充气完成后，此时气瓶内压缩天然气压强达到外部充入气体压强，阀芯11左右两端气体压强达到平衡，复位弹簧8的弹簧力推动阀芯11运动，阀芯11前端的锥形密封圈13贴合阀座12的接触面，多个气瓶的阀门同时处于关闭状态，集束气瓶充气结束。整个充气过程不需要接入外部控制气源即可自动完成，气缸组件无任何动作。

参看图1、图2，在没有接入外部控制气源时，平衡式气控单向截止阀为常闭状态。手动开关组件16为常开状态，当进行瓶阀维修或出现应急状态时，手动开关组件16可应急关闭阀门。当气瓶内气压过高时，安全螺塞组件24及时释放压力，可有效地防止出现安全问题。

以上仅仅是本发明的最佳实施例，根据上述构思，本领域的技术人员还可对此作出各种不同或相近的更改和变换，这些更改和变换均属于本发明的实质。

Claims (4)

1.一种平衡式气控单向截止阀，它包括手动开关组件（16）、安全螺塞组件（24），其特征在于它还包括气缸组件、阀门组件、阀体（15）；

所述的气缸组件包括气缸体（1）、活塞（2）、活塞密封圈（3）、卡环（4）、垫板（5）、支承螺座（6）、止动螺钉（7），活塞密封圈（3）装于活塞（2）的径向环形槽中，垫板（5）装于活塞（2）的内腔并通过卡环（4）卡紧，活塞（2）装于气缸体（1）的内腔，支承螺座（6）螺接于阀座压盖（9）的外螺纹并由止动螺钉（7）进行侧向固定，气缸体（1）内螺纹螺接于支承螺座（6），气缸体（1）的外侧立面有一控制气源接口；

所述的阀门组件包括复位弹簧（8）、阀座压盖（9）、阀座压盖密封圈（10）、阀芯（11）、阀座（12）、锥形密封圈（13）、阀门压盖（14）、阀座密封圈（17）、阀芯密封圈（18）、弹簧座（19）、缓冲垫（20）、推杆密封件（21）、螺堵（22）、推杆（23）；

阀座（12）装于阀体（15）内部腔室的中部，阀座（12）和阀体（15）之间以及阀座（12）和阀座压盖（9）之间装有阀座密封圈（17），阀座（12）接触锥形密封圈（13）的接触面为一锥面；

阀芯（11）水平装于阀座（12），在阀芯（11）的中部装有阀芯密封圈（18），阀芯（11）的内部设计有轴向中心通孔（28），阀芯（11）靠近尾端位置设计有和轴向中心通孔（28）互成90°的垂直通孔（27）； 

锥形密封圈（13）装于阀芯（11）的前端止口，阀门压盖（14）螺纹旋装于阀芯（11）前端并压靠锥形密封圈（13），锥形密封圈（13）的表面锥度和阀座（12）接触锥形密封圈（13）的接触锥面的锥度相同；

复位弹簧（8）套装于阀芯（11）的后端，复位弹簧（8）的一端顶靠阀座（12），另一端顶靠旋装于阀芯（11）后端的弹簧座（19）；

阀座压盖密封圈（10）装于阀座压盖（9）前端的径向环形槽中，阀座压盖（9）外螺纹螺接于阀体（15），阀座压盖（9）的外侧有一圆柱台阶，缓冲垫（20）装于阀座压盖（9）外侧的台阶止口；

推杆（23）装于阀座压盖（9）的水平中心通孔中，推杆密封件（21）套装于推杆（23）并装于阀座压盖（9）的安装孔，螺堵（22）旋装于阀座压盖（9）的安装孔并压紧推杆密封件（21），推杆（23）在受到外力作用时可左右自由移动。

2.根据权利要求1所述的平衡式气控单向截止阀，其特征在于所述的阀体（15）的上部设计有左接气口（25）、右接气口（26），左接气口（25）和右接气口（26）均和阀体（15）的内腔相通。

3.根据权利要求1所述的平衡式气控单向截止阀，其特征在于所述的阀芯（11）的外侧中部设计有环形槽（29），阀芯（11）装入阀座（12）后环形槽（29）与阀座（12）之间形成一个气腔。

4.根据权利要求1所述的平衡式气控单向截止阀，其特征在于所述的推杆密封件（21）采用耐磨环在内、弹性O型密封圈在外的反格莱圈密封结构。

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