CN103486019B - 组合阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合阀，它包括内部设有管路的阀座和设于所述阀座内的阀芯，其特征在于：所述的阀座还包括内部设有进液结构的进液部和内部设有排液结构的排液部，所述进液结构与排液结构相连通，所述进液部上还设有使所述进液部卸荷的顶出机构，所述排液部上还设有由电机驱动作往复运动的使所述排液部的腔体容积改变的柱塞。采用本发明结构，只需要运行顶出机构的开合，即可实现往复泵的正常工作和卸荷。因此本发明不用额外的增加管路和卸荷阀来实现往复泵的卸荷，设备成本和维护成本更低，同时也减少了各阀的开关次数，使各阀的使用寿命增加。

Description

组合阀

技术领域

本发明涉及一种阀门技术领域，具体为一种机动往复泵上用的组合阀。

背景技术

目前，通用的机动往复泵由原动机、传动装置、动力端、液力端组成，其液力端一般包括泵体、柱塞〈有些泵为活塞〉以及设置在泵体内的吸入阀和排出阀，并且所述泵体上设有吸入口、排出口以及用来安装柱塞的柱塞孔。所述泵体内设有泵腔以及具有导向作用的阀座，所述阀座有两个即吸入阀座和排出阀座，它们分别固定在泵体内泵腔的两端。上述机动往复泵的工作原理是:柱塞朝离开泵腔方向运动时，泵腔的容积会逐渐增大，此时吸入口中的液体介质在液动力的作用下自动开启吸入阀，而排出阀却在液动力的作用下自动闭合。当柱塞朝着靠近泵腔的方向运动时，吸入阀在液动力作用下自动闭合，而泵腔内的液体介质在柱塞的挤压下将排出阀打开，并通过排出口排出，这样机动往复泵就完成了一个工作循环，而在柱塞的往复运动下，泵会不断地重复以上循环动作而进行持续的工作。

从上述机动往复泵的工作原理中不难发现，只要柱塞在往复运动，泵就会有额定排量的液体介质排出，而且从理论上说，泵排量是不会随着排出压力的改变而变化，即泵的本身无法空运转，只要驱动柱塞运动的电动机不停，机动往复泵就会有液体介质排出。但是，在实际应用中，有些由这类机动往复泵组成的系统为了满足其负荷需要频繁地周期性地闭合的要求，所以这些系统时常需要机动往复泵工作在空运转状态。考虑到驱动柱塞运动的电动机不允许频繁的开停，因此传统的做法是在用于这些系统中的机动往复泵的液力端的吸入口和排出口之间加装管路和卸荷阀，这样当系统中的负载不需要高压液体介质时，只要打开管路中的卸荷阀就可以让液体介质在泵的吸入口和排出口之间循环流动，从而实现泵的空运转；而当系统中的负载需要高压液体介质时，只要关闭管路中的卸荷阀就可以使高压液体介质流向负载。虽然这种方法可以实现机动往复泵的空运转，使机动往复泵具有卸荷功能，但是它仍然存在以下三个缺陷：1、泵在空载卸荷状态下，由于液体戒指还是在不停的循环滚动，因此，泵依旧需要消耗能量；2、泵在空载卸荷状态下，由于泵体内的吸入阀和排出阀仍然在工作，因此加剧了吸入阀和排出阀的磨损；3、增加了管路和卸荷阀，不但增加了设备成本同时也增加管路和卸荷阀的维护费用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种不但结构简单，维修成本低，而且在空载卸荷状态下，液体介质不会因循环流动而消耗能量，吸入阀和排出阀不会因继续工作而受到磨损的具有卸荷功能的组合阀。

本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的组合阀：它包括内部设有管路的阀座和设于所述阀座的腔体内使所述管路在连通状态与截断状态转换的阀芯，所述的阀座还包括内部设有进液结构的进液部和内部设有排液结构的排液部，所述进液结构与排液结构相连通，所述进液部上还设有使所述进液部卸荷的顶出机构，所述排液部上还设有由电机驱动作往复运动的使所述排液部的腔体容积改变的柱塞。

作为本发明的一种改进，所述的进液结构和排液结构是指，所述进液部内设有通过第一通孔相互连通的第一腔体和第二腔体，所述排液部内也设有通过第二通孔相互连通的第三腔体和第四腔体，且所述第一腔体与进液口相连通，所述第四腔体与排液口相连通；所述第二腔体和第三腔体通过连接管相连通，所述第二腔体内设有使第一腔体和第二腔体之间连通与截断进行转换的进液阀芯，所述第四腔体内设有使第三腔体和第四腔体之间连通与截断进行转换的排液阀芯。通过合理的设计四个腔体，使结构更完整。

作为本发明的一种改进，所述第二腔体内设有使第一腔体与第二腔体之间连通与密封进行转换的进液阀芯是指，所述第二腔体内设有一个圆柱形的进液阀芯，所述进液阀芯靠近第一通孔的一端设有直径大于第一通孔的密封盘，所述进液阀芯的另一端与进液部之间通过一个复位弹簧固定连接。通过设置一个直径大于第一通孔的密封盘，可以通过与第一通孔的贴合和远离，实现第一腔体和第二腔体的连通和密封的转换，同时设置一个复位弹簧，当密封盘受到液体压力被顶开实现两个腔体连通后，可以通过复位弹簧使所述密封盘重新贴合第一通孔，实现密封。

更进一步地，所述密封盘靠近第一通孔的一侧设有一个导向柱，所述导向柱与第一通孔间隙配合，所述导向柱的外圆周面上设有使第一腔体和第二腔体连通的导流槽。通过设置一个导向柱，可以使所述密封盘准确的第一通孔贴合，防止轴向错位，导致密封效果不好，并且设置一个导流槽，使所述密封盘远离第一通孔后，通过导流槽正常的连通两个腔体，当然所述导流槽的长度必然要＞所述第一通孔的长度，否则无法实现两个腔体的连通。

作为本发明的另一种改进，所述第四腔体内设有使第三腔体与第四腔体之间连通与密封进行转换的排液阀芯是指，所述第四腔体内设有一个圆柱形的排液阀芯，所述排液阀芯靠近第二通孔的一端设有直径大于第二通孔的密封盘，所述排液阀芯的另一端与排液部之间通过一个复位弹簧固定连接。同样地，通过设置一个直径大于第二通孔的密封盘，可以通过与第二通孔的贴合和远离，实现第三腔体和第四腔体的连通和密封的转换，同时设置一个复位弹簧，当密封盘受到液体压力被顶开实现两个腔体连通后，可以通过复位弹簧使所述密封盘重新贴合第二通孔，实现密封。

更进一步地，所述密封盘靠近第二通孔的一侧设有一个导向柱，所述导向柱与第二通孔间隙配合，所述导向柱的外圆周面上设有使第三腔体和第四腔体连通的导流槽。同样地，通过设置一个导向柱，可以使所述密封盘准确的第二通孔贴合，防止轴向错位，导致密封效果不好，并且设置一个导流槽，使所述密封盘远离第二通孔后，通过导流槽正常的连通两个腔体，当然所述导流槽的长度必然要＞所述第二通孔的长度，否则无法实现两个腔体的连通。

作为一种优选，所述第一腔体内设有使进液阀芯处于常开状态的顶出机构是指，所述第一腔体内与进液阀芯所在一侧相对的另一侧面上滑动连接有垂直于所述进液阀芯的且与驱动机构连接的活塞杆。通过驱动机构带动活塞杆运行顶开进液阀芯，从而克服复位弹簧对于进液阀芯的作用，使进液阀芯与第一通孔之间一直处于远离状态，由此，第一腔体和第二腔体处于常开状态，因此，柱塞在前后往复运动过程时，所述排液口和进液口均直接连通，达到泵体的卸荷的作用。

作为本发明的另一种改进，所述柱塞是指，所述柱塞的一端由电机驱动作往复运动，其另一端伸入排液部的第三腔体内，且所述柱塞与第三腔体滑动配合并密封。

作为本发明的最后一种改进，所述进液部和排液部之间设有一个连接块，所述连接块的左右两侧分别与进液部和排液部固定连接，所述连接块内设有使所述连接管6连通第二腔体3.3和第三腔体4.2的通孔。通过一个连接块连接两个阀座，便于阀座的多个腔体的加工，同时也便于阀芯的安装。

采用以上结构，本发明与现有技术相比具有以下优点：通过顶出机构作用与进液阀芯，使第一腔体、第二腔体、第三腔体和第四腔体直接连通，由此在柱塞不间断的往复运动的情况下，可以实现泵的卸荷，使液体不进行持续的做功，减少了液体介质流动带来的能量消耗。需要本发明正常工作时，只需要运行顶出机构脱离，即可作为正常的往复泵的进口阀和出口阀使用。因此本发明不用额外的增加管路和卸荷阀来实现往复泵的卸荷，设备成本和维护成本更低，同时也减少了各阀的开关次数，使各阀的使用寿命增加。

附图说明

图1为本发明的组合阀的结构示意图。

图2为本发明的组合阀的运动到一个位置的结构示意图。

图3为本发明的卸荷状态的示意图。

图中所示：1、阀座，2、阀芯，2.1、进液阀芯，2.1.1、密封盘，2.1.2、复位弹簧，2.1.3、导向柱，2.1.4、导流槽，2.2、排液阀芯，2.2.1、密封盘，2.2.2、复位弹簧，2.2.3、导向柱，2.2.4、导流槽，3、进液部，3.1、第一通孔，3.2、第一腔体，3.3、第二腔体，4、排液部，4.1、第二通孔，4.2、第三腔体，4.3、第四腔体，5、进液口，6、排液口，7、连接管，8、柱塞，9、活塞杆，10、连接块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明的组合阀，包括位于右侧的进液部3和位于左侧排液部4，所述进液部3和排液部4连接，该连接可以是通过螺钉固定连接，也可以通过轴承活动连接，当然所述各连接处均设有密封用的密封圈。所述进液部3内设有通过第一通孔3.1相互连通的第一腔体3.2和第二腔体3.3，所述排液部4内也设有通过第二通孔4.1相互连通的第三腔体4.2和第四腔体4.3，并且所述第一腔体3.2与进液口5相连通，所述第四腔体4.3与排液口6相连通，所述进液部3和排液部4内设有使第二腔体3.3和第三腔体4.2连通的连接管7。由此液体可以依次通过进液口5、第一腔体3.2、第二腔体3.3、连接管7、第三腔体4.2、第四腔体4.3、最终从排液口6排出。上述的连接管7分为两段，即设于进液部内的管路和设于排液部内的管路，二者对接，并通过O型密封圈进行密封，当然如上文所述进液部3与排液部4之间通过轴承进行转动连接时，此两部分的连接管路的接口端可以由一对连接盘组成，即由两个的同样的环形槽贴合并密封组成连接管的接口。

所述阀芯2包括设于所述第二腔体3.3内使第一腔体3.2和第二腔体3.3之间连通与截断进行转换的进液阀芯2.1和设于所述第四腔体4.3内使第三腔体4.2和第四腔体4.3之间连通与密封进行转换的排液阀芯2.2。上述所指的连通与截断进行转换是指，所述各阀芯可以沿各自的通孔的轴线进行轴向移动，当与通孔贴合时起到截断作用，当远离通孔时所述通孔连通两侧腔体。所述第一腔体3.2内设有使进液阀芯2.1处于常开状态的顶出机构，所述常开状态即指进液阀芯2.1与第一通孔3.1之间始终远离，保证所述第一腔体3.2和第二腔体3.3之间始终处于连通状态。

另外，所述第三腔体4.2内设有可以往复运动用于改变第三腔体4.2容积大小的柱塞8，所述柱塞8与驱动机构相连。当驱动机构带动柱塞8往复运动过程中，由于柱塞8的伸入第三腔体4.2使腔体的体积变小导致液体压力升高。并且，由于进液阀芯2.1靠近第一通孔3.1的一端设有一个直径大于第一通孔3.1的密封盘2.1.1，同时所述进液阀芯2.1的另一端与进液部3之间通过一个复位弹簧2.1.2固定连接，所以受到液动力和弹簧弹力的双重作用导致密封盘2.1.1堵住并密封了第一通孔3.1。最终，液压力增大到一定程度时克服排液阀芯2.2中复位弹簧2.2.2的弹力，顶开排液阀芯2.2，完成排液过程。同理当柱塞8抽离第三腔体4.2时由于腔体的体积变大，液体压力下降，即产生负压，此时位于第四腔体4.3内的排液阀芯2.2靠近第二通孔4.1的一端的直径大于第二通孔4.1的密封盘2.2.1受到来自第三腔体4.2内的吸力，同时由于固定连接于排液阀芯2.2和排液部4之间的复位弹簧2.2.2的弹力作用，所述密封盘2.2.1贴紧并密封了第二通孔4.1，因此液体的负压只能经由连接管7作用于第二腔体3.3，因此当所述液体负压到达一定程度时，克服进液阀芯2.1的复位弹簧2.1.2的弹力，使第一通孔3.1连通，最终液体经由进液口5、第一腔体3.2、第一通孔3.1进入到第二腔体3.3，完成吸液过程。

更进一步地，为了使所述进液阀芯2.1上的密封盘2.1.1和排液阀芯2.2上的密封盘2.2.1均起到很好的密封效果，所述各密封盘靠近各自通孔的一端设有一个导向柱，即进液阀芯2.1的导向柱2.1.3和排液阀芯2.2的导向柱2.2.3，所述各导向柱分别伸入各自的第一通孔3.1和第二通孔4.1内，由此使各自的密封盘进行贴合的过程中，其中心轴线一致，对位更精确，使密封效果较好。当然由于所述的各导向柱均与各自通孔较小间隙的滑动配合以达到精确的中心轴线的对位，因此为了保证所述通孔两侧的腔体的连通，所述的各导向柱的外圆周面上均设有导流槽。所述导流槽的长度＞各自通孔的长度。作为一种变化，所述导流槽也可以是在导向柱上穿孔，其发明的核心指在对阀芯的导向进行精确的轴向定位，并且使所述导向柱上设置导流槽用于当密封盘远离通孔时的通孔两侧腔体的连通，不论它是长条形凹槽也好，通孔也好，均在本发明的保护范围内。当然所述密封盘必须保证良好的密封效果，由此，在密封盘上可以设置密封圈或者凸缘等增加密封效果的常规设计。

上述所指的所述第一腔体3.2内设有使进液阀芯2.1处于常开状态的顶出机构可以是这样地，所述第一腔体3.2内与进液阀芯2.1所在一侧相对的另一侧面上滑动连接有垂直于所述进液阀芯2.1的且与驱动机构连接的活塞杆9。具体地，图上所述的第一腔体的右侧面上设置一个可以左右往复运动的活塞杆9，所述活塞杆9的往复运动由电机带动。当往复泵需要进行卸荷，使液体停止循环时，只要驱动活塞杆9往第一腔体3.2内伸入，并且穿过第一腔体3.2，顶住进液阀芯2.1的右端面，进一步克服进液阀芯2.1的复位弹簧2.1.2的弹力，使进液阀芯2.1往左侧移动。其最终的效果是进液阀芯2.1的密封盘2.1.1远离第一通孔3.1，使第一腔体3.2、第二腔体3.3、连接管7之间始终处于连通状态。因此当柱塞8往复运动过程中，腔体内的压力没有变化，因此液体不进行循环，处于卸荷状态。

更进一步地，由于所述进液部3和排液部4内需要加工多个腔体、管路和安装各自的阀芯，因此不论阀座的加工难度、精度还是成本都相对较高，所以，本发明的具体实施例中给出这样一种优选，即在所述进液部3和排液部4之间设有一个连接用的连接块10，所述连接块10的左右两侧分别与进液部3和排液部4固定连接，当然所述连接也可以是活动连接，只要所述的连接7可以通过进液部3、排液部4和连接块10使第二腔体3.3和第三腔体4.2之间进行连通即可。

本发明的工作原理是这样的：所述的排液口与进液口分别与排液管道和进液管道相连通，当需要往复泵正常工作时，所述活塞杆收缩不进行工作，此时柱塞抽离第三腔体，使第三腔体的体积变小，由此排液阀芯受到复位弹簧的弹力和液体吸力的作用贴合第二通孔，使第二通孔密封，同时受到来自第三腔体通过连接管传递到第二腔体的液体吸力，所述进液阀芯的密封盘克服复位弹簧的弹力往远离第一通孔轴向的位置移动，从而使第一通孔连通第一腔体和第二腔体，因此液体从进液口依次进入第三腔体，完成吸液过程。当柱塞伸入第三腔体时，使第三腔体的体积变小，液体受到挤压，产生高压，此时，进液阀芯受到液体的高压和复位弹簧的弹力很好的密封了第一通孔，因此，全部的液体压力作用与排液阀芯的密封盘上，使密封盘克服复位弹簧的弹力，远离第二通孔，从而使第三腔体和第四腔体连通，完成了排液过程。而当不需要往复泵工作时，只需要驱动活塞杆，使活塞杆穿过第一腔体，顶开进液阀芯的密封盘，使第一腔体和第二腔体始终处于连通状态，此时，无论柱塞如何往复运动，由于第三腔体、连接管、第二腔体、第一腔体和进液口依次连通，腔体内的压力均不会有变化，因此液体也不会有吸液和排液的过程，达到卸荷的效果。

另外，本发明中的组合阀外必然安装在所述泵体内，因此，所述泵体在图中仅以虚框画出，并且在图中可以很明显看出所述各连接件和活动件之间为保证密封性，均安装有密封圈，在此就不进行详细赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种组合阀，包括内部设有管路的阀座（1）和设于所述阀座（1）的腔体内使所述管路在连通状态与截断状态转换的阀芯（2），其特征在于：所述的阀座（1）还包括内部设有进液结构的进液部（3）和内部设有排液结构的排液部（4），所述进液结构与排液结构相连通，所述进液部（3）上还设有使所述进液部（3）卸荷的顶出机构，所述排液部（4）上还设有由电机驱动作往复运动的使所述排液部（4）的腔体容积改变的柱塞（8）。

2.根据权利要求1所述的组合阀，其特征在于：所述的进液结构和排液结构是指，所述进液部（3）内设有通过第一通孔（3.1）相互连通的第一腔体（3.2）和第二腔体（3.3），所述排液部（4）内也设有通过第二通孔（4.1）相互连通的第三腔体（4.2）和第四腔体（4.3），且所述第一腔体（3.2）与进液口（5）相连通，所述第四腔体（4.3）与排液口（6）相连通；所述第二腔体（3.3）和第三腔体（4.2）通过连接管（7）相连通，所述第二腔体（3.3）内设有使第一腔体（3.2）和第二腔体（3.3）之间连通与截断进行转换的进液阀芯（2.1），所述第四腔体（4.3）内设有使第三腔体（4.2）和第四腔体（4.3）之间连通与截断进行转换的排液阀芯（2.2）。

3.根据权利要求2所述的组合阀，其特征在于：所述第二腔体（3.3）内设有使第一腔体（3.2）与第二腔体（3.3）之间连通与截断进行转换的进液阀芯（2.1）是指，所述第二腔体（3.3）内设有一个圆柱形的进液阀芯（2.1），所述进液阀芯（2.1）靠近第一通孔（3.1）的一端设有直径大于第一通孔（3.1）的密封盘（2.1.1），所述进液阀芯（2.1）的另一端与进液部（3）之间通过一个复位弹簧（2.1.2）固定连接。

4.根据权利要求3所述的组合阀，其特征在于：所述密封盘（2.1.1）靠近第一通孔（3.1）的一侧设有一个导向柱（2.1.3），所述导向柱（2.1.3）与第一通孔间隙配合，所述导向柱（2.1.3）的外圆周面上设有使第一腔体（3.2）与第二腔体（3.3）连通的导流槽（2.1.4）。

5.根据权利要求2所述的组合阀，其特征在于：所述第四腔体内（4.3）设有使第三腔体（4.2）和第四腔体（4.3）之间连通与截断进行转换的排液阀芯（2.2）是指，所述第四腔体（4.3）内设有一个圆柱形的排液阀芯（2.2），所述排液阀芯（2.2）靠近第二通孔（4.1）的一端设有直径大于第二通孔（4.1）的密封盘（2.2.1），所述排液阀芯（2.2）的另一端与排液部（4）之间通过一个复位弹簧（2.2.2）固定连接。

6.根据权利要求5所述的组合阀，其特征在于：所述密封盘（2.2.1）靠近第二通孔（4.1）的一侧设有一个导向柱（2.2.3），所述导向柱（2.2.3）与第二通孔（4.1）间隙配合，所述导向柱（2.2.3）的外圆周面上设有使第三腔体（4.2）和第四腔体（4.3）连通的导流槽（2.2.4）。

7.根据权利要求2所述的组合阀，其特征在于：所述进液部（3）上还设有使所述进液结构卸荷的顶出机构是指，所述第一腔体（3.2）内与进液阀芯（2.1）所在一侧相对的另一侧面上滑动连接有垂直于所述进液阀芯（2.1）的且与驱动机构连接的活塞杆（9）。

8.根据权利要求2所述的组合阀，其特征在于：所述柱塞（8）是指，所述柱塞（8）的一端由电机驱动作往复运动，其另一端伸入排液部（4）的第三腔体（4.2）内，且所述柱塞（8）与第三腔体（4.2）滑动配合并密封。

9.根据权利要求2所述的组合阀，其特征在于：所述进液部（3）和排液部（4）之间设有一个连接块（10），所述连接块（10）的左右两侧分别与进液部（3）和排液部（4）固定连接，所述连接块（10）内设有使所述连接管（7）连通第二腔体（3.3）和第三腔体（4.2）的通孔。