一种高压大流量快速响应两位三通阀的阀体组件
技术领域
一种高压大流量快速响应两位三通阀的阀体组件,属于流体控制系统中的阀体组件。
背景技术
液压气动等流体控制系统因其具有控制灵活、功率重量比大、运动平稳、结构简单、布置容易等优势,在国民经济各部门中得到了广泛的应用。作为系统的主要控制部件,阀体组件的快速响应能力、过流能力、高压承受能力等直接关系到流体控制系统应用领域的进一步扩展。例如应用于车辆电控喷射系统或可变气门驱动系统等领域的阀体组件需要同时满足毫秒级或者更低的响应时间、每分钟几十升的瞬时流量、几十甚至上百兆帕的工作压力等要求。然而,常规阀体组件的以上指标之间存在相互制约。快速响应能力要求阀体组件的运动行程尽可能小,而过流能力则要求阀体组件的流通面积尽可能大,二者之间存在矛盾;高压承受能力一方面要求阀体组件的运动部分时刻处于流体压力平衡状态以消除被控流体压力的影响,对此,滑阀结构最为合适,另一方面要求良好的密封能力,对此,锥阀或者球阀最为合适。此外,为了保持密封性,滑阀的行程较大,这与快速响应能力之间存在矛盾。
发明内容
本发明的目的在于为流体控制系统的主要控制部件,特别是要求较高的快速响应能力、过流能力、高压承受能力时,提供一种高压大流量快速响应两位三通阀的阀体组件,该阀体组件采用多个运动件同步运动的方式,实现了同时缩短阀体响应时间和增加阀体流通面积的目的,并且各运动件均采用流体压力平衡结构,具有极好的高压承受能力。
本发明所采用的技术方案是:一种高压大流量快速响应两位三通阀的阀体组件包括内阀芯、阀套,驱动装置,复位装置和外壳,其特征是:它还包括堵块,所述内阀芯包含第一内阀芯和第二内阀芯,所述堵块包含第一堵块和第二堵块;第一堵块嵌套在第一内阀芯内部,二者共同组成第一内阀芯组件;第二堵块嵌套在第二内阀芯内部,第二复位弹簧安装在第二堵块与第二内阀芯之间,三者共同组成第二内阀芯组件;第一内阀芯组件与第二内阀芯组件分别从左右两端嵌套在阀套内部;阀套嵌套在阀侧外壳内部。
所述第一内阀芯组件的第一堵块与第一内阀芯之间设有第一复位弹簧。
所述第一内阀芯上的第一内阀芯密封环面与阀套上的阀套第一密封环面形成环状密封;第一内阀芯上的第一内阀芯密封环面的横截面积与第一内阀芯流体压力平衡环面的横截面积相同。
所述第二内阀芯上的第二内阀芯密封环面与阀套上的阀套第二密封环面形成环状密封;第二内阀芯上的第二内阀芯密封环面的横截面积与第二内阀芯流体压力平衡环面的横截面积相同。
所述阀套上的阀套第一密封环面的横截面积与阀套第二密封环面横截面积相同。
通过调节第二内阀芯上的第二内阀芯限位面与阀侧外壳上的阀侧外壳第二限位面之间的距离来调节第二内阀芯的行程;通过调节所述第一内阀芯上的第一内阀芯密封环面与阀套上的阀套第一密封环面之间的距离来调节第一内阀芯和阀套的行程之和;通过调节所述第一内阀芯上的第一内阀芯推力面和第二内阀芯上的第二内阀芯推力面之间的距离来调节第一内阀芯的初始行程。
本发明的有益效果是:这种高压大流量快速响应阀的阀体组件的第一堵块嵌套在第一内阀芯内部,二者共同组成第一内阀芯组件;第二堵块嵌套在第二内阀芯内部,第二复位弹簧安装在第二堵块与第二内阀芯之间,三者共同组成第二内阀芯组件;第一内阀芯组件与第二内阀芯组件分别从左右两端嵌套在阀套内部;阀套嵌套在阀侧外壳内部。该阀体组件中的运动件,即第一内阀芯、第二内阀芯、阀套均采用流体压力平衡结构,其运动不受被控流体压力的影响,可用于高压流体的控制。在切换阶段中,第一内阀芯与第二内阀芯进行同步同向运动,阀套进行同步反向运动,缩短了阀体的响应时间,增加了阀体的总行程,解决了传统阀体在同时缩短响应时间与增加衔铁行程的矛盾,可用于同时要求高压、大流量与快速响应的流体控制场合。
附图说明
下面结合附图与实施例对本发明进一步说明。
图1是一种高压大流量快速响应两位三通阀的阀体组件的结构示意图。
图2是第一内阀芯组件的结构示意图。
图3是第二内阀芯组件的结构示意图。
图4是阀套的结构示意图。
图5是阀侧外壳主视图的结构示意图。
图6是阀侧外壳俯视图的结构示意图。
图7是采用电磁驱动弹簧复位的一种高压大流量快速响应两位三通阀的阀体组件的结构示意图。
图中:1.第一堵块,2.第一内阀芯,2a.第一内阀芯流体压力平衡环面,2b.第一内阀芯密封环面,2c.第一内阀芯推力面,3.第一复位弹簧,4.阀套,4a.阀套第一连通口,4b.阀套第二连通口,4c.阀套第三连通口,4d.阀套第一密封环面,4e.阀套第二密封环面,4f.阀套限位面,5.阀侧外壳,5a.阀侧外壳第一限位面,5b.阀侧外壳第一连通口,5c.阀侧外壳第二连通口,5d.阀侧外壳第三连通口,5e.阀侧外壳泄漏口,5f.阀侧外壳第二限位面,6.第二内阀芯,6a.第二内阀芯流体压力平衡环面,6b.第二内阀芯密封环面,6c.第二内阀芯限位面,6d.第二内阀芯推力面,6e.第二内阀芯连通孔,7.第二复位弹簧,8. 第二堵块,9.第一衔铁,10.导磁套,11.驱动侧外壳,12.第一磁轭,13.电磁线圈,14.隔磁环,15.回复弹簧,16.第二磁轭,17.第二衔铁。
具体实施方式
本具体实施方式的一种高压大流量快速响应两位三通阀的阀体组件中的第一内阀芯2采用复位装置,阀侧外壳5采用插装方式与所应用的流体控制系统的被控油路相连。在实际应用中,根据实际应用的要求,第一内阀芯2可采用电磁或机械或液压或气动方式进行驱动;第一内阀芯2可采用机械或液压反馈或气动反馈方式进行复位,或不采用复位装置。阀套4可采用电磁或机械或液压或气动方式进行驱动;阀套4可采用机械或液压反馈或气动反馈方式进行复位。阀侧外壳5可采用插装方式,也可采用螺纹连接等方式与所应用的流体控制系统的被控油路相连。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6,图7所示,一种高压大流量快速响应两位三通阀的阀体组件主要包括第一堵块1、第二堵块8、第一内阀芯2、第二内阀芯6、阀套4、阀侧外壳5等。其中,第一内阀芯2、第二内阀芯6和阀套4为运动件,其余部件为固定件。由于本实施方式中的第一内阀芯2采用复位装置,因此,第一堵块1嵌套在第一内阀芯2内部,第一复位弹簧3安装第一堵块1与第一内阀芯2之间,三者共同组成第一内阀芯组件。第二堵块8嵌套在第二内阀芯6内部,第二复位弹簧7安装二者之间,三者共同组成第二内阀芯组件;第一内阀芯组件与第二内阀芯组件分别从左右两端嵌套在阀套4内部。阀套4嵌套在阀侧外壳5内部。
当第一内阀芯2不采用复位装置时,第一堵块1嵌套在第一内阀芯2内部,二者共同组成第一内阀芯组件。
第一内阀芯2上的第一内阀芯密封环面2b的横截面积与第一内阀芯流体压力平衡环面2a的横截面积相同,第一内阀芯2不受被控流体压力的影响。第二内阀芯6上的第二内阀芯密封环面6b的横截面积与第二内阀芯流体压力平衡环面6a的横截面积相同,第二内阀芯6不受被控流体压力的影响。阀套4上的阀套第一密封环面4d的横截面积与阀套第二密封环面4e横截面积相同,阀套4不受被控流体压力的影响。通过在第二内阀芯6上的第二内阀芯连通孔6e来保证第一内阀芯密封环面2b、第二内阀芯流体压力平衡环面6a的压力与阀套第二连通口4b的压力相同。
通过调节第二内阀芯6上的第二内阀芯限位面6c与阀侧外壳5上的阀侧外壳第二限位面5f之间的距离来调节第二内阀芯6的行程;通过调节所述第一内阀芯2上的第一内阀芯密封环面2b与阀套4上的阀套第一密封环面4d之间的距离来调节第一内阀芯2和阀套4的行程之和;通过调节所述第一内阀芯2上的第一内阀芯推力面2c和第二内阀芯6上的第二内阀芯推力面6d之间的距离来调节第一内阀芯2的初始行程。
接下来以采用电磁驱动弹簧复位为例,说明一种高压大流量快速响应两位三通阀的阀体组件的工作原理。如图7所示,电磁驱动部分主要包括电磁线圈13、第一衔铁9、第二衔铁17、导磁套10、驱动侧外壳11、第一磁轭12、第二磁轭16等。其中,电磁铁可采用螺线管式结构。第一衔铁9和第二衔铁17均为柱状结构,布置在导磁套10的内部。电磁线圈13绕在导磁套10上,电磁线圈13和导磁套10固定安装在第一磁轭12内部,第一磁轭12固定安装在驱动侧外壳11内部。第二磁轭16固定安装在导磁套10上,其端面与第一磁轭12的端面贴合。第一衔铁9与第一内阀芯2固定相连,第二衔铁17与阀套4固定相连。一种高压大流量快速响应两位三通阀的阀体组件的工作原理为:
1)初始状态保持阶段:当电磁线圈13不通电时,阀体组件各部分的位置均处于初始状态,如图7所示。第二内阀芯6上的第二内阀芯密封环面6b与阀套4上的阀套第二密封环面4e相接触,形成环状密封,阀套第三连通口4c被堵塞,即阀侧外壳第三连通口5d被堵塞。第一内阀芯2上的第一内阀芯密封环面2b与阀套4上的阀套第一密封环面4d不接触,阀套第一连通口4a与阀套第二连通口4b相连,即阀侧外壳第一连通口5b与阀侧外壳第二连通口5c相连。此时,阀套4上的阀套限位面4f与阀侧外壳5上的阀侧外壳第一限位面5a相接触,限定了阀套4在初始状态的位置。第二内阀芯6上的第二内阀芯密封环面6b与阀套4上的阀套第二密封环面4e相接触,限定了第二内阀芯6在初始状态的位置。
2)初始状态向切换状态的切换阶段:当电磁线圈13通电后,第一衔铁9在向右的电磁力的作用下带动第一内阀芯2向右运动,第二衔铁17在向左的电磁力的作用下带动阀套4向左运动。当第一内阀芯推力面2c和第二内阀芯推力面6d相接触后,第一内阀芯2推动第二内阀芯6向右运动。此时,第二内阀芯6上的第二内阀芯密封环面6b与阀套4上的阀套第二密封环面4e不接触,第一内阀芯2上的第一内阀芯密封环面2b与阀套4上的阀套第一密封环面4d不接触。阀套第一连通口4a、阀套第二连通口4b与阀套第三连通口4c相连,即阀侧外壳第一连通口5b、阀侧外壳第二连通口5c与阀侧外壳第三连通口5d相连。
3)切换状态保持阶段:当第二内阀芯6向右运动至第二内阀芯6上的第二内阀芯限位面6c与阀侧外壳5上的阀侧外壳第二限位面5f接触后,停止运动,此位置为第二内阀芯6在切换状态的位置。此时,由于第一内阀芯推力面2c和第二内阀芯推力面6d相接触,因此,限定了第一内阀芯2在切换状态的位置。当阀套4向左运动至第一内阀芯2上的第一内阀芯密封环面2b与阀套4上的阀套第一密封环面4d相接触后,停止运动,此位置为阀套4在切换状态的位置。此时,由于第一内阀芯2上的第一内阀芯密封环面2b与阀套4上的阀套第一密封环面4d相接触,形成环状密封,阀套第一连通口4a被堵塞,即阀侧外壳第一连通口5b被堵塞。第二内阀芯6上的第二内阀芯密封环面6b与阀套4上的阀套第二密封环面4e不接触,阀套第二连通口4b与阀套第三连通口4c相连,即阀侧外壳第二连通口5c与阀侧外壳第三连通口5d相连。
4)切换状态向初始状态的切换阶段:当电磁线圈13断电后,第一衔铁9和第二衔铁17上的电磁力逐渐降低。第一衔铁9带动第一内阀芯2向左运动,第二衔铁17带动阀套4向右运动,第二内阀芯6向左运动。此时,第二内阀芯6上的第二内阀芯密封环面6b与阀套4上的阀套第二密封环面4e不接触,第一内阀芯2上的第一内阀芯密封环面2b与阀套4上的阀套第一密封环面4d不接触。阀套第一连通口4a、阀套第二连通口4b与阀套第三连通口4c相连,即阀侧外壳第一连通口5b、阀侧外壳第二连通口5c与阀侧外壳第三连通口5d相连。
由上可见,无论是在初始状态向切换状态的切换阶段,还是在切换状态向初始状态的切换阶段,第一内阀芯2与第二内阀芯6进行同步同向运动,阀套4进行同步反向运动,缩短了阀体的响应时间,增加了阀体的总行程,解决了传统阀体在同时缩短响应时间与增加衔铁行程的矛盾。该阀体组件中的运动件,即第一内阀芯2、第二内阀芯6、阀套4均采用流体压力平衡结构,其运动不受被控流体压力的影响。因此,本发明可用于同时要求高压、大流量与快速响应的流体控制场合。