CN103939650A - 一种有超压保护功能的大流量恒流量阀 - Google Patents

一种有超压保护功能的大流量恒流量阀 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种有超压保护功能的大流量恒流量阀，入口与腔室的进口之间设有弹簧活塞，弹簧活塞可控制入口的通断，出口和腔室的出口之间设有弹簧活塞，弹簧活塞可控制出口的通断；腔室内由设有水平设置的开口挡板、水平设置的薄膜、竖向设置的阀芯，开口挡板的中部与阀芯的顶部固定，薄膜位于开口挡板的下方，薄膜中部与阀芯固定，薄膜中部开有环形通孔；阀芯的底部接弹簧支架，弹簧支架下方设有弹簧，阀芯的上部呈倒锥台形曲面，该倒锥台形曲面位于薄膜的下方，该倒锥台形曲面与腔室内壁之间形成可实现流量控制的阀口。

Description

一种有超压保护功能的大流量恒流量阀
技术领域
本发明涉及一种有超压保护功能的大流量恒流量阀。
背景技术
对于飞机等大型运载器，采用大流量恒流加油技术对其加油，有利于提高其加油效率，提高对其空飞能力、飞行半径等的准确计算，进而提高其作战效能。设计一种恒流量阀，满足飞机等大型运载器大流量恒流量加油的技术要求，不仅具有恒流量功能，同时具有输入输出过压保护功能，是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种有超压保护功能的大流量恒流量阀，能够实现大流量的油液恒流量加注和过压安全保护。
实现本发明目的的技术方案：
一种有超压保护功能的大流量恒流量阀，阀体顶部设有入口（13），底部设有出口（14），入口（13）和出口（14）之间通过阀体内的腔室连通，其特征在于：
入口（13）与腔室的进口（25）之间设有弹簧活塞（12），弹簧活塞（12）可控制入口（13）的通断，出口（14）和腔室的出口之间设有弹簧活塞（11），弹簧活塞（11）可控制出口（14）的通断；
腔室内由设有水平设置的开口挡板（20）、水平设置的薄膜（2）、竖向设置的阀芯（1），开口挡板（20）的中部与阀芯（1）的顶部固定，薄膜（2）位于开口挡板（20）的下方，薄膜（2）中部与阀芯（1）固定，薄膜（2）中部开有环形通孔（21）；阀芯（1）的底部接弹簧支架（6），弹簧支架（6）下方设有弹簧（5），阀芯（1）的上部呈倒锥台形曲面，该倒锥台形曲面位于薄膜（2）的下方，该倒锥台形曲面与腔室内壁之间形成可实现流量控制的阀口（15）
腔室的进口（25）与开口挡板（20）之间设有开口挡板（4），开口挡板（4）中部设有中心板，该中心板呈向上的突起状，中心板通过连接板（26）与开口挡板的侧面固定。
阀芯（1）下端外侧接有用于密封隔离的薄膜（3）。
弹簧活塞（12）水平设置，包括2个活塞，2个活塞之间通过中空的连接支架连接，其中一个活塞端部接有弹簧，另一个活塞所在的工作腔通过通孔与入口（13）连通。
弹簧活塞（11）竖向设置，包括2个活塞，2个活塞之间通过中空的连接支架连接，其中一个活塞端部接有弹簧，另一个活塞所在的工作腔通过通孔与出口（14）连通。
对应弹簧活塞（12）、弹簧活塞（11）、弹簧（5）所在的弹簧安装腔室，阀体开有细长小孔。
本发明具有的有益效果：
本发明在阀体入口（13）与腔室的进口（25）之间设有弹簧活塞（12），阀体出口（14）和腔室的出口之间设有弹簧活塞（11），当输入油压过高或输出油压过高时，会自动切断油路，起到过压保护作用。本发明阀芯（1）的上部呈倒锥台形曲面，该倒锥台形曲面位于薄膜（2）的下方，该倒锥台形曲面与腔室内壁之间形成可实现流量控制的阀口（15），在压力发生变化时，阀芯（1）在弹簧（5）的作用下可上下位移，使阀口（15）的开合度产生变化，进而使阀口（15）的缝隙节流面积发生变化，实现输出流量的自动调节，保持输出流量恒定。本发明阀芯（1）上部和下端分别接有薄膜（2）、薄膜（3），避免阀芯与阀体的直接接触，减少阀芯与阀体之间的摩擦阻力，有助提高流量阀的使用寿命。本发明腔室内还设有开口挡板（4）、开口档板（20），通过薄膜存在的张力特性和开口挡板，有效改变液体在阀体内的流向，吸收阀体内流体压力波动带来的流量波动，另外，开口挡板（4）中部设有中心板，该中心板呈向上的突起状，可以改变油液方向，减少进入阀内油液对阀芯（1）的直接冲击力。本发明对应弹簧活塞（12）、弹簧活塞（11）、弹簧（5）所在的弹簧安装腔室，阀体开有细长小孔，使弹簧安装腔室内的气压与大气压力保持恒定，减少各个弹簧安装腔内气体压缩引起的压力对流量控制精度的影响，有助于进一步提高恒流量控制精度。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是开口挡板4的俯视图；
图3是开口挡板20的俯视图；
图4是阀芯与薄膜部分的半切示意图。
具体实施方式
如图1所示，阀体顶部设有入口13，底部设有出口14。入口13和出口14之间通过阀体内的腔室连通。各部件将阀体内的腔室分割成阀室16、阀室17、阀室18和加压室19。实施时，阀体由下至上由本体7、本体10、本体8、本体9组成，各本体间通过螺栓固定在一起。
如图1所示，入口13与腔室的进口（25）之间设有弹簧活塞12，弹簧活塞12水平设置，包括2个活塞，2个活塞之间通过中空的连接支架连接，其中一个活塞端部接有弹簧，另一个活塞所在的工作腔通过通孔与入口13连通，弹簧活塞12可控制入口13的通断。出口14和腔室的出口（即阀室18的出口）之间设有弹簧活塞11，弹簧活塞11竖向设置，包括2个活塞，2个活塞之间通过中空的连接支架连接，其中一个活塞端部接有弹簧，另一个活塞所在的工作腔通过通孔与出口14连通，弹簧活塞11可控制出口14的通断。
如图1所示，腔室内由设有水平设置的开口挡板20、水平设置的薄膜2、竖向设置的阀芯1。腔室的进口（25）与开口挡板20之间设有开口挡板4，开口挡板4中部设有中心板，该中心板呈向上的突起状，如图3所示，中心板通过连接板（26）与开口挡板的侧面固定。如图1所示，开口挡板20的中部与阀芯1的顶部固定，薄膜2位于开口挡板20的下方，薄膜2中部与阀芯1固定，薄膜2的外侧固定在在阀体上开的凹槽内，薄膜2中部开有环形通孔21，环形通孔21使得位于薄膜2上方的阀室16和位于薄膜2下方的阀室17相连通。阀芯1的上部呈倒锥台形曲面，该倒锥台形曲面位于薄膜2的下方，该倒锥台形曲面与腔室内壁之间形成可实现流量控制的阀口15。阀芯1的底部接弹簧支架6，弹簧支架6下方设有弹簧5，阀芯1下端突出呈半球状，通过圆柱状厚壁22坐在弹簧支架6上，薄膜3由张力较小的材料制成，从圆柱状厚壁厚壁22的上端径向延伸与阀体连接，实现阀室18与加压室19的密封隔离。对应弹簧活塞12、弹簧活塞11、弹簧5所在的弹簧安装腔室（弹簧5所在的弹簧安装腔室即加压室19），阀体开有细长小孔。
工作时，油液由入口13经弹簧活塞12进入阀室16内。通过开口挡板4中心板向上的突起，改变油液方向，减少进入油液对阀芯1的直接冲击力。油液再通过挡板20内侧的开口下行，该下行的油液经过薄膜2的环形通孔21进入阀室17。进入阀室17的油液流经阀口15的环缝射出，进入腔室18。薄膜2可以减缓油液的冲击，同时在阀室17压力发生变化时，阀芯1的受力平衡遭到破坏，阀芯1和弹簧5分别发生位移和变形，进而使阀口15的缝隙节流面积发生变化，实现输出流量的自动调节，保持输出流量恒定。当输入压力增加时，薄膜2受压，带动阀芯1下移，减少阀口15的开度，同时弹簧5压缩，使进入阀室18的流量在受高压时仍保持恒定；当进入腔室16的油液压力降低，阀芯1将在薄膜2的张力及弹簧5的弹力作用下上移，增加阀口15的开度，使进入阀室18的流量在低压时仍保持恒定。进入阀室18的油液流经弹簧活塞11，到达出口14。正常情况下，弹簧活塞11和弹簧活塞12处于如图1所示位置，并不影响油液的进出。当入口油液压力增大时，弹簧活塞12将在油液压力的作用下左移；当压力过大时，活塞12将堵住入口，截断油液由入口13进入腔室。同理，当出口油液压力增大时，弹簧活塞11将在油液压力的作用下上移；当压力过大时，活塞11将堵住阀室18的出口，截断油液由出口4流出。
阀芯1对应阀口15部位的倒锥台形曲面设计可参照如下原理确定：假设流量系数C，油液密度ρ不变，阀室17和阀室18之间的压力差为Δp，则由薄壁小孔流量公式，其节流面积A应满足：
A = f ( Δp ) = Q C ρ 2 Δp - - - ( 1 )
为保证经过阀口15的流量Q保持恒定，在阀口15的开孔不变条件下，按照式(1)设计阀芯1的曲面，使阀室17，阀室18之间的压差Δp波动时，阀芯1随Δp变化上下移动，进而可以保证流过阀的流量保持恒定。

Claims (6)

1.一种有超压保护功能的大流量恒流量阀，阀体顶部设有入口（13），底部设有出口（14），入口（13）和出口（14）之间通过阀体内的腔室连通，其特征在于：
入口（13）与腔室的进口（25）之间设有弹簧活塞（12），弹簧活塞（12）可控制入口（13）的通断，出口（14）和腔室的出口之间设有弹簧活塞（11），弹簧活塞（11）可控制出口（14）的通断；
腔室内由设有水平设置的开口挡板（20）、水平设置的薄膜（2）、竖向设置的阀芯（1），开口挡板（20）的中部与阀芯（1）的顶部固定，薄膜（2）位于开口挡板（20）的下方，薄膜（2）中部与阀芯（1）固定，薄膜（2）中部开有环形通孔（21）；阀芯（1）的底部接弹簧支架（6），弹簧支架（6）下方设有弹簧（5），阀芯（1）的上部呈倒锥台形曲面，该倒锥台形曲面位于薄膜（2）的下方，该倒锥台形曲面与腔室内壁之间形成可实现流量控制的阀口（15）。
2.根据权利要求1所述的有超压保护功能的大流量恒流量阀，其特征在于：腔室的进口（25）与开口挡板（20）之间设有开口挡板（4），开口挡板（4）中部设有中心板，该中心板呈向上的突起状，中心板通过连接板（26）与开口挡板的侧面固定。
3.根据权利要求2所述的有超压保护功能的大流量恒流量阀，其特征在于：阀芯（1）下端外侧接有用于密封隔离的薄膜（3）。
4.根据权利要求3所述的有超压保护功能的大流量恒流量阀，其特征在于：弹簧活塞（12）水平设置，包括2个活塞，2个活塞之间通过活塞杆连接，其中一个活塞端部接有弹簧，另一个活塞所在的工作腔通过通孔与入口（13）连通。
5.根据权利要求4所述的有超压保护功能的大流量恒流量阀，其特征在于：弹簧活塞（11）竖向设置，包括2个活塞，2个活塞之间通过活塞杆连接，其中一个活塞端部接有弹簧，另一个活塞所在的工作腔通过通孔与出口（14）连通。
6.根据权利要求5所述的有超压保护功能的大流量恒流量阀，其特征在于：对应弹簧活塞（12）、弹簧活塞（11）、弹簧（5）所在的弹簧安装腔室，阀体开有细长小孔。
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