CN103016807B - 精密调压阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种调压阀，该调压阀结构简单、调压精度高，对阀的加工工艺和气源的过滤精度要求低。所述调压阀包括反馈腔、膜片上腔、膜片下腔、输入口和输出口，反馈腔和膜片下腔之间通过输出压力反馈孔连通，膜片上腔内设有节气孔与大气相通，膜片上腔和膜片下腔之间通过膜片隔开，输入口和输出口均与膜片下腔相通，反馈腔和膜片上腔之间设有第一通孔，且第一通孔的开口大小通过第一流量调节装置调节，输入口和膜片下腔之间设有第二通孔，且第二通孔的开口大小通过第二流量调节装置调节。相对于现有精密调压阀，该调压阀仅包含一个橡胶膜片和三个分阀块，灵敏度高和工作温度范围宽。

Description

精密调压阀

技术领域

本发明涉及一种调压阀，具体来说涉及一种精确控制输出压力的调压阀。

背景技术

气动系统中，要求输入气动阀、气缸等气动元件的压力一般低于气源压力，因此，气源和气动阀、气缸等气动元件之间一般设有调压阀，把由气源供给的压缩气体调压到气动元件所要求的压力再供给气动元件。纸张的张力控制、丝网张紧、气动定位等很多领域需要调压精度高达0.1%或以上的精密调压阀，也称为精密减压阀。而现有的精密调压阀结构都极为复杂，对阀的加工工艺以及气源的过滤精度要求很高，否则气阻小孔易发生阻塞。

发明内容

本发明的目的是提供一种精密调压阀，该调压阀结构简单、调压精度高，对阀的加工工艺和气源的过滤精度要求低。

本发明实现上述发明目的所采用的技术方案为：所述精密调压阀包括反馈腔、膜片上腔、膜片下腔、输入口和输出口，反馈腔和膜片下腔之间通过输出压力反馈孔连通，膜片上腔内设有节气孔与大气相通，膜片上腔和膜片下腔之间通过膜片隔开，输入口和输出口均与膜片下腔相通，反馈腔和膜片上腔之间设有第一通孔，该第一通孔的开口大小通过第一流量调节装置调节，输入口和膜片下腔之间设有第二通孔，该第二通孔的开口大小通过第二流量调节装置调节。

上述第一流量调节装置包括调压旋钮、伸入反馈腔内的调压螺柱、膜盒、先导阀芯，调压螺柱设有第一中心孔，且调压螺柱的一端与调压旋钮连接，另一端连接在位于反馈腔内的膜盒上，第一中心孔的一端与大气相通，另一端与膜盒的内腔相通，先导阀芯上设有第一法兰，该先导阀芯的一端与膜盒相连，第一法兰通过弹性部件紧压在第一通孔上。

上述调压阀还包括第一阀体和第二阀体，反馈腔为第一阀体和第二阀体之间的空腔；上述调压螺柱穿过第一阀体；第二阀体的中间部位呈顶端开口的圆桶状，该圆桶状的中间部位的底部设有第三中心孔；先导阀芯的下方设有与其相配合的先导阀芯座，先导阀芯座上设有第二中心孔，且先导阀芯座过盈配合在第二阀体的圆桶状的中间部位的开口端；先导阀芯穿过先导阀芯座的第二中心孔，一端抵住膜盒的底面，另一端的第一法兰通过安装在第二阀体底部的弹簧紧压在先导阀芯座的火山口上，在反馈腔和膜片上腔之间形成先导腔，该先导腔通过第三中心孔与膜片上腔相通。

上述第二流量调节装置包括膜片硬芯、挡环、预紧弹性部件、主阀芯，挡环与膜片硬芯顶部过盈配合并将膜片压紧在膜片硬芯，预紧弹簧一端连接在挡环上，另一端连接在反馈腔底部，优选连接在第二阀体10圆桶状中间部位的底部；主阀芯为中空的管状，其一端活动地抵在膜片硬芯的底面，另一端通向大气，主阀芯上设有第二法兰，第二法兰紧压在第二通孔上。该波纹膜片硬芯的底部可嵌有钢珠，主阀芯的一端活动地抵在该钢珠上。

上述调压阀可包括第三阀体，第三阀体和第二阀体之间形成空腔，膜片将该空腔隔离成膜片上腔和膜片下腔。

主阀芯设有与其相配合的主阀芯座，该主阀芯座上设有第五中心孔；主阀芯的一端通过主阀芯座上的第五中心孔与大气相通，另一端活动地抵在钢珠上，使膜片下腔与大气隔断。

上述第三阀体上设有第四中心孔，且输入口与输出口均设置在第三阀体上，第二法兰通过安装在主阀芯座上的主阀芯复位弹簧紧压在第三阀体上的第四中心孔的火山口上，并在第三阀体的第四中心孔与主阀芯座之间形成输入腔，输入腔通过输入口与输入气源相通，输出口与待供气的气动元件相连。

上述膜片为橡胶波纹膜片。

上述膜片上腔上设有与大气相通的节流孔。

上述膜盒为金属膜盒，用弹性金属材料制成。

上述法兰部位包胶。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：现有精密调压阀中均包含两到四个橡胶膜片，且至少包含一个由两个橡胶膜片组成的组合膜片，阀体部分至少包括四个分阀块，结构复杂，而本发明中仅包含一个橡胶膜片和三个分阀块，使调压阀的结构大大简化，也使得阀的加工工艺变得简单；另外，本发明中的橡胶膜片等运动部件的减少和简化使得阀动态特性的影响因素减少，有利于阀动态特性的提高；而且，本发明采用特殊不锈钢合金制造的金属膜盒将阀的输出压力变化转换成喷嘴挡板位移的变化，灵敏度较橡胶膜片式平衡结构高，而且其工作温度范围较橡胶膜片式平衡结构的精密调压阀要宽；本发明气流通道中没有直径小于0.3mm的气阻，气流通道不容易发生阻塞，因此对气源过滤精度的要求降低。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

    下面结合附图对本发明进行详述。

图1为本发明的结构示意图。该调压阀包括调压旋钮1、调压螺柱2、第一密封圈5、第一阀体6、金属膜盒7、先导阀芯8、先导阀芯座9、第二阀体10、节流孔11、波纹膜片12、输入口13、第三阀体14、主阀芯复位弹簧15、主阀芯座16、第二密封圈17、第三密封圈18、输出口19、主阀芯20、钢珠21、波纹膜片硬芯22、波纹膜片预紧弹簧23、先导阀芯复位弹簧24、膜片上腔25、膜片下腔26、第四密封圈27、输出压力反馈孔28、先导腔29、反馈腔30、输入腔31、挡环32构成。

第一阀体6、第二阀体10和第三阀体14之间相互配合，第一阀体6位于第二阀体10之上，并在中心部位形成反馈腔30；第三阀体14位于第二阀体10之下，形成的空腔被波纹膜片12隔成膜片上腔25和膜片下腔26。

调压螺柱2上设有第一中心孔，且调压螺柱2穿过第一阀体6，两者之间通过第一密封圈5密封。调压螺柱2的一端焊接在调压旋钮1上，另一端焊接在金属膜盒7的表面，而第一中心孔一端通大气，另一端与金属膜盒7的内腔相通。金属膜盒7用弹性材料制成。先导阀芯8的下端设有第一法兰，且该部位包胶。先导阀芯座9设有第二中心孔，第二阀体10的中间部位呈一端开口的圆桶状，且底部设有第三中心孔，先导阀芯座9过盈配合在第二阀体10圆桶状中间部位的开口端，且第二中心孔和第三中心孔的中心轴重合。先导阀芯8穿过先导阀芯座9的第二中心孔，顶端抵住金属膜盒7的底部，下端的包胶部位通过安装在第二阀体10圆桶状中间部位的底部的弹簧24紧压在先导阀芯座9的火山口上，使第二阀体10圆桶状中间部位形成先导腔29。

在膜片上腔25侧壁的第二阀体10上设有节流孔11。膜片上腔25和膜片下腔26之间通过波纹膜片12隔开，该波纹膜片12位于波纹膜片硬芯22上，挡环32与波纹膜片硬芯22顶部过盈配合并将波纹膜片12压紧，该波纹膜片硬芯22的底部嵌有钢珠21，波纹膜片预紧弹簧23置于挡环32与第二阀体10圆桶状中间部位的底部之间。

第三阀体14上设有第四中心孔，主阀芯20为中空的管状，主阀芯座16上设有第五中心孔，主阀芯座16通过螺纹紧固在第三阀体14的底部，两者之间通过第三密封圈18密封。主阀芯20穿过第四中心孔和第五中心孔，主阀芯20和第五中心孔之间通过第二密封圈17密封。主阀芯20的一端通过主阀芯座16上的第五中心孔通入大气，另一端抵在钢珠21上，即钢珠21将膜片下腔26与大气隔断。主阀芯20中部设有第二法兰，且该部位包胶，该包胶部位通过安装在主阀芯座16上的主阀芯复位弹簧15紧压在第三阀体14上的第四中心孔下端，并在第三阀体14的第四中心孔与主阀芯座16之间形成输入腔31，该输入腔31通过输入口13与输入气源相通。在第三阀体14上设有与膜片下腔26相通的输出口19，与待供气的气动元件相连。

膜片下腔26与反馈腔30之间通过输出压力反馈孔28连接，该输出压力反馈孔28在与第一阀体6和第二阀体10连接部位通过第四密封圈27密封。

旋转调压旋钮1使先导阀芯8上下移动，能改变先导阀芯座9的火山口与先导阀芯8包胶部位之间的通流面积。该通流面积越大，进入先导腔29的压缩气体流量越大，通过第二阀体10上的第三中心孔进入波纹膜片12上腔25的压缩气体流量也就越大，由于节流孔11的内孔面积不变，因此，膜片上腔25内的压力会随着先导阀芯座9火山口与先导阀芯8包胶部位之间通流面积的增大而增大，膜片上腔25内的压力越大，波纹膜片12向下的轴向位移就越大。反之，先导阀芯座9火山口与先导阀芯8包胶部位之间的通流面积越小，进入先导腔29的压缩气体流量就越小，通过第二阀体10上的第三中心孔进入膜片上腔25的压缩气体流量就越小，因此膜片上腔25内的压力越小，波纹膜片12向下的轴向位移就越小。波纹膜片12上下移动可使主阀芯20上下移动，从而调节第三阀体14上的第四中心孔火山口与主阀芯20包胶部位之间的通流面积。第三阀体14上的第四中心孔火山口与主阀芯20包胶部位之间的通流面积越大，通过输入口13进入膜片下腔26的压缩气体流量就越大，膜片下腔26的压力也越大，由于输出口19与膜片下腔26相通，则输出口19的输出压力越大。反之，第三阀体14上的第四中心孔火山口与主阀芯20包胶部位之间的通流面积越小，通过输入口13进入膜片下腔26的压缩气体流量就越小，膜片下腔26的压力也越小，则输出口19的输出压力也越小。

该调压阀不用时，逆时针旋转调压旋钮1将其置于拧松状态，先导阀芯8包胶部位将先导阀芯座9的火山口封住，压缩气体无法进入先导腔29，由于节流孔11通大气，所以膜片上腔25的压力为大气压。波纹膜片12在波纹膜片预紧弹簧23的作用下下移，使主阀芯20包胶部位与第三阀体14的第四中心孔火山口之间有微小的通流面积，也即在初始状态下，输出口19有较小的压力输出，但该压力值低于该调压阀的最低调节压力。此时，输出口19的压缩气体通过输出压力反馈孔28进入反馈腔30。

使用时，顺时针旋转调压旋钮1，使调压螺柱2和金属膜盒7推动先导阀芯8下移，反馈腔30内的压缩气体通过先导阀芯8和先导阀芯座9之间的通流截面进入先导腔29，再通过第二阀体10上的第三中心孔进入膜片上腔25，随着先导阀芯8逐渐下移，先导阀芯8和先导阀芯座9之间的通流截面越大，进入先导腔29的压缩气体流量也越大，通过第二阀体10上的第三中心孔进入膜片上腔25的压缩气体流量也逐渐增大。由于第二阀体10上的第三中心孔的直径大于节流孔11的直径，因此，膜片上腔25内的压力会逐渐升高。膜片上腔25内的气压会推动波纹膜片12和主阀芯20下移，随着膜片上腔25内的压力逐渐升高，主阀芯20下移的距离逐渐增大，第三阀体14上的第四中心孔火山口与主阀芯20的包胶部位之间的通流面积也逐渐增大，则由输入口13进入膜片下腔26的气体流量也越大，膜片下腔26和输出口19的压力也随之逐渐增大。当输出口19的压力增大到设定值时，停止旋转调压旋钮1，则调压阀的输出压力即设定为该值。

该调压阀的稳压原理如下：当输出口19的压力值设定后，如果输入口13的压力或者与输出口19相连的管路中的压力产生波动，会引起输出口19的压力值产生波动。若输出口19的压力增大，经输出压力反馈孔28进入到反馈腔30内的压缩气体的压力也增大，则反馈腔30内压缩气体的压力增大会使金属膜盒7产生轴向压缩，先导阀芯8随之上移，先导阀芯8和先导阀芯座9之间的通流面积调小，经先导腔29和第二阀体10中心孔进入膜片上腔25内的压缩气体流量调小，膜片上腔25内的压力降低，波纹膜片12上移，主阀芯20上端与钢珠21脱离，与输出口19相连管路里的压缩气体经主阀芯20排入大气，输出口19的压力迅速降低到设定值，从而起到稳压作用。若输出口19的压力降低，经输出压力反馈孔28进入到反馈腔30内的压缩气体的压力也降低，则反馈腔30内的压缩气体的压力降低会使金属膜盒7产生轴向伸展，先导阀芯8随之下移，先导阀芯8和先导阀芯座9之间的通流面积增大，经先导腔29和第二阀体10中心孔进入膜片上腔25内的压缩气体流量增大，膜片上腔25内的压力升高，波纹膜片12下移推动主阀芯20下移，主阀芯20中部的包胶部位与第三阀体14上的第四中心孔火山口之间的通流面积增大，输入口13进入输出口19的压缩气体流量增大，输出口19的压力迅速升高，从而起到稳压作用。

现有精密调压阀中均包含两到四个橡胶膜片，且至少包含一个由两个橡胶膜片组成的组合膜片，阀体部分至少包括四个分阀块，结构复杂。上述调压阀仅包含一个橡胶膜片和三个分阀块，使调压阀的结构大大简化，也使得阀的加工工艺变得简单；由于橡胶膜片等运动部件的减少和简化，使得阀动态特性的影响因素减少，有利于阀动态特性的提高；上述金属膜盒采用特殊不锈钢合金制造，该金属膜盒将阀的输出压力变化转换成喷嘴挡板位移的变化，灵敏度较橡胶膜片式平衡结构高，而且其工作温度范围橡胶膜片式平衡结构的精密调压阀要宽；上述调压阀的气流通道中没有直径小于0.3mm的气阻，气流通道不容易发生阻塞，因此对气源过滤精度的要求降低。

Claims (10)

1.一种精密调压阀，包括反馈腔(30)、膜片上腔(25)、膜片下腔(26)、输入口(13)和输出口(19)，所述反馈腔(30)和所述膜片下腔(26)之间通过输出压力反馈孔(28)连通，所述膜片上腔(25)中设有与大气相通的节气孔(11)，所述膜片上腔(25)和所述膜片下腔(26)之间通过膜片(12)隔开，所述输入口(13)和所述输出口(19)均与所述膜片下腔(26)相通，所述反馈腔(30)和所述膜片上腔(25)之间设有第一通孔，且所述第一通孔的开口大小通过第一流量调节装置调节，所述输入口(13)和所述膜片下腔(26)之间设有第二通孔，且所述第二通孔的开口大小通过第二流量调节装置调节。

2.如权利要求1所述的精密调压阀，其特征在于：所述第一流量调节装置包括调压旋钮(1)、伸入所述反馈腔(30)内的调压螺柱(2)、膜盒(7)、先导阀芯(8)，所述调压螺柱(2)设有第一中心孔，且所述调压螺柱(2)的一端与所述调压旋钮(1)连接，另一端连接在所述膜盒(7)上，所述第一中心孔的一端与大气相通，另一端与所述膜盒(7)的内腔相通，所述先导阀芯(8)上设有第一法兰，所述先导阀芯(8)的一端与所述膜盒(7)相连，所述第一法兰通过复位弹性部件(24)紧压在所述第一通孔上。

3.如权利要求2所述的精密调压阀，其特征在于：所述精密调压阀还包括第一阀体(6)和第二阀体(10)，所述反馈腔(30)为所述第一阀体(6)和所述第二阀体(10)之间的空腔。

4.如权利要求3所述的精密调压阀，其特征在于：所述调压螺柱(2)穿过所述第一阀体(6)；所述第二阀体(10)的中间部位呈顶端开口的圆桶状，所述圆桶状的中间部位的底部设有第三中心孔；所述先导阀芯(8)的下方设有与其相配合的先导阀芯座(9)，所述先导阀芯座(9)上设有第二中心孔，且所述先导阀芯座(9)过盈配合在所述第二阀体(10)的所述圆桶状的中间部位的开口端；所述先导阀芯(8)穿过所述先导阀芯座(9)的第二中心孔，一端抵住所述膜盒(7)的底面，另一端的所述第一法兰通过安装在所述第二阀体(10)底部的弹簧(24)紧压在所述先导阀芯座(9)的火山口上，在所述第二阀体(10)圆桶状中间部位形成先导腔(29)，所述先导腔(29)通过所述第三中心孔与所述膜片上腔(25)相通。

5.如权利要求1所述的精密调压阀，其特征在于：所述第二流量调节装置包括膜片硬芯(22)、挡环(32)、预紧弹性部件(23)、主阀芯(20)，所述挡环(32)与所述膜片硬芯(22)顶部过盈配合并将所述膜片(12)压紧在所述膜片硬芯(22)上，所述预紧弹性部件（23）一端连接在所述挡环（32）上，另一端连接在所述反馈腔（30）底部，所述主阀芯(20)为中空的管状，其一端活动地抵在所述膜片硬芯(22)的底面，另一端通向大气，所述主阀芯(20)上设有第二法兰，所述第二法兰紧压在所述第二通孔上。

6.如权利要求5所述的精密调压阀，其特征在于：所述膜片硬芯(22)的底部嵌有钢珠(21)，所述主阀芯(20)的一端活动地抵在所述钢珠(21)上。

7.如权利要求3或4所述的精密调压阀，其特征在于：所述调压阀还包括第三阀体(14)，所述第三阀体(14)和所述第二阀体(10)之间形成空腔，所述空腔被所述膜片(12)隔离成所述膜片上腔(25)和所述膜片下腔(26)。

8.如权利要求5或6所述的精密调压阀，其特征在于：所述精密调压阀还包括第三阀体(14)；所述膜片硬芯(22)的底部嵌有钢珠(21)；所述主阀芯(20)设有与其相配合的主阀芯座(16)，所述主阀芯座(16)上设有第五中心孔，并且所述主阀芯座(16) 固定在所述第三阀体(14)的底部；所述主阀芯(20)的一端通过所述主阀芯座(16)上的第五中心孔与大气相通，另一端活动地抵在所述钢珠(21)上，使所述膜片下腔(26)与大气隔断。

9.如权利要求5或6所述的精密调压阀，其特征在于：所述精密调压阀还包括第三阀体(14)；所述输入口(13)与所述输出口(19)设置在所述第三阀体(14)上，所述第三阀体(14)上设有第四中心孔；所述主阀芯(20) 上的第二法兰通过安装在所述主阀芯座(16)上的主阀芯复位弹簧(15)紧压在所述第三阀体(14)上的第四中心孔的火山口上，并在所述第三阀体(14)的第四中心孔与所述主阀芯座(16)之间形成输入腔(31)，所述输入腔(31)通过所述输入口(13)与输入气源相通，所述输出口(19)与待供气的气动元件相连。

10.如权利要求2或4所述的精密调压阀，其特征在于：所述膜盒(7)为金属膜盒，用弹性金属材料制成。

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