CN104265919B - 一种阀芯及使用该阀芯的快速排气阀和气动活塞执行机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阀芯及使用该阀芯的快速排气阀和气动活塞执行机构，一种阀芯包括阀芯本体，阀芯本体的外形为锥台形，阀芯本体的小端为底端、大端为具有唇边的密封端，在阀芯本体的周面上沿周向间隔布设有用于限制阀芯在阀腔中移动时歪斜的限位凸起，限位凸起在阀芯本体的轴向上处于靠近阀芯本体底端的区域、在阀芯本体的径向上处于所述唇边的端面外边沿所在柱面以内的区域。本发明的阀芯通过在阀芯本体的周面上沿周向间隔布设限位凸起，当唇边受到气体压力产生变形，使得阀芯与阀腔的内壁之间的缝隙变大时，限位凸起的导向作用能够将阀芯扶正、避免阀芯发生歪斜。

Description

一种阀芯及使用该阀芯的快速排气阀和气动活塞执行机构
技术领域
本发明涉及气动元件技术领域，尤其是涉及一种阀芯及使用该阀芯的快速排气阀和气动活塞执行机构。
背景技术
在自动化气动控制系统中，通常要求气动活塞执行机构在动作时能够平稳运行来保证动作的安全可靠性，在动作结束后又要求气动活塞执行机构能够快速回位来提高气缸往复运动速度、缩短工作周期、提高生产效率，这就要求在控制系统中增设快速排气阀。
中国专利文献CN2806908Y中公开了一种快速排气阀，该快速排气阀包括阀体和设置在阀体内的阀腔，阀体上设有进气口（即第一通道）、出气口（即第二通道）和排气口（即第三通道），进气口、出气口和排气口均与阀腔连通，进气口位于阀腔的一侧，出气口和排气口连通且均位于阀腔上背离进气口的另一侧。阀腔内装配有上下移动的阀芯，阀芯包括阀芯本体，阀芯本体的外形为锥台形，阀芯本体的小端为底端、阀芯本体的大端为具有唇边的密封端。在使用过程中，进气口通气，压缩气体推动阀芯移动，阀芯封堵排气口，压缩气体压缩阀芯的唇边并经唇边变形后与阀腔形成的缝隙进入出气口，由于出气口连通气动活塞执行机构，压缩气体推动气动活塞执行机构平稳运行。当气动活塞执行机构动作结束时，由于进气口处不再通气，气动执行机构回缩，压缩空气经出气口进入阀腔后推动阀芯移动，阀芯封堵进气口，出气口和排气口均与阀腔连通，压缩气体经排气口快速排出，这样气动执行机构就能够快速回位。
由此可知，阀芯的结构直接决定了快速排气阀的使用性能、流量特性和产品质量，以及气动活塞执行机构运行的安全、可靠性。但是，现有的阀芯由于其外形为锥台形，当阀芯在阀腔内移动时，尤其是在唇边受到气体压力作用向阀芯轴线聚拢变形时，阀芯与阀腔的内壁之间就会产生较大的空隙致使阀芯的移动导向性能变差而容易发生歪斜，降低封堵的密封效果，进而引起快速排气阀的使用性能的下降。此外，由于现有的阀芯通常采用橡胶件，使得其在长期使用后，易老化变形，这样即使阀芯在没有受到气体压力时也会与阀腔之间产生缝隙，致使阀芯不得不频繁更换，但是，在取出更换阀芯时，由于安装阀芯的阀腔为设置在阀体内部的深孔，维修人员需使用辅助工具伸入阀腔内才能将阀芯取出，不仅给维修带来了不便而且很容易刮花阀腔内壁，进而降低阀芯的密封效果并磨损阀芯。而且在需要装入阀芯时，由于阀腔的轴向长度较长，阀芯也易发生歪斜，且在歪斜后不好调整，也需要使用辅助工具，这样就耗费了工人的工时，降低了生产效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有导向功能的阀芯，以解决阀芯在移动过程中容易歪斜的技术问题。同时，本发明还提供了一种使用该阀芯的快速排气阀和气动活塞执行机构。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种阀芯，包括阀芯本体，阀芯本体的外形为锥台形，阀芯本体的小端为底端、大端为具有唇边的密封端，在阀芯本体的周面上沿周向间隔布设有用于限制阀芯在阀腔中移动时歪斜的限位凸起，限位凸起在阀芯本体的轴向上处于靠近阀芯本体底端的区域、在阀芯本体的径向上处于所述唇边的端面外边沿所在柱面以内的区域。
所述限位凸起的有效限位部为限位面或者限位棱，限位面或者限位棱处于与阀芯本体同轴线的柱面上。
所述限位凸起的有效限位部为限位棱，限位凸起为棱边沿阀芯本体轴向延伸的三棱柱型结构或者锥尖朝向阀芯本体大端的三棱锥型结构，限位凸起上的不处于阀芯本体周面上的棱边形成所述的限位棱。
一种快速排气阀，包括阀体和阀腔，所述阀体上设有均与阀腔连通的第一、第二、第三通道，所述阀腔内装配有左右移动的阀芯，所述阀芯包括阀芯本体，阀芯本体的外形为锥台形，阀芯本体的小端为底端、大端为具有唇边的密封端，在阀芯本体的周面上沿周向间隔布设有用于限制阀芯在阀腔中移动时歪斜的限位凸起，限位凸起在阀芯本体的轴向上处于靠近阀芯本体底端的区域、在阀芯本体的径向上处于所述唇边的端面外边沿所在柱面以内的区域。
所述限位凸起的有效限位部为限位面或者限位棱，限位面或者限位棱处于与阀芯本体同轴线的柱面上。
所述限位凸起的有效限位部为限位棱，限位凸起为棱边沿阀芯本体轴向延伸的三棱柱型结构或者锥尖朝向阀芯本体大端的三棱锥型结构，限位凸起上的不处于阀芯本体周面上的棱边形成所述的限位棱。
所述阀体包括阀座和可拆密封安装在阀座左端面上的阀芯座，阀芯座的右端伸入阀座内，阀芯座的右端面上设有沉孔，沉孔形成所述的阀腔。
所述第一、第二和第三通道的用于连接气路的连接端口呈直线形由左至右排列设置在阀座的侧面上。
一种气动活塞执行机构，包括换向阀、气缸和连接在换向阀和气缸之间的快速排气阀，快速排气阀的阀腔内装配有左右移动的阀芯，所述阀芯包括阀芯本体，阀芯本体的外形为锥台形，阀芯本体的小端为底端、大端为具有唇边的密封端，在阀芯本体的周面上沿周向间隔布设有用于限制阀芯在阀腔中移动时歪斜的限位凸起，限位凸起在阀芯本体的轴向上处于靠近阀芯本体底端的区域、在阀芯本体的径向上处于所述唇边的端面外边沿所在柱面以内的区域。
所述限位凸起的有效限位部为限位面或者限位棱，限位面或者限位棱处于与阀芯本体同轴线的柱面上。
本发明的一种阀芯通过在阀芯本体的周面上沿周向间隔布设限位凸起，当唇边受到气体压力产生变形，使得阀芯与阀腔的内壁之间的缝隙变大时，限位凸起的导向作用能够将阀芯扶正、避免阀芯发生歪斜。此外，本发明通过将该限位凸起设置在阀芯本体的轴向上处于靠近阀芯本体底端的区域，确保该限位凸起的设置不影响唇边受到气体压力时的变形状况，而将该限位凸起设置在阀芯本体的径向上处于唇边的端面外边沿所在柱面以内的区域，这样该限位凸起在保证了对阀芯的扶正、避免阀芯歪斜的基本功能的同时，又避免了该限位凸起的径向尺寸过大时，其与阀腔的内壁之间产生摩擦，进而降低阀芯随气体变化的动作灵敏性的问题。
进一步的，本发明通过将限位凸起设置为锥尖朝向阀芯本体大端的三棱锥型结构，并将限位凸起上的不处于阀芯本体周面上的棱边设置为限位棱，这样的设置进一步地降少了阀芯与阀腔的内壁之间的接触面，这样不仅减少了阀芯与阀腔的内壁之间的摩擦，而且提高了阀芯对气体流量变化的快速感应，提高了其运动的灵活性，同时限位棱与阀腔之间还形成了较大的供气体流动的通道，并不影响快速排气阀的进气。此外，将限位凸起设置为三棱锥结构增强了其与阀芯本体的连接可靠性，增加了阀芯的使用寿命。
进一步的，本发明的快速排气阀通过设置可拆密封安装在阀座左端面上的阀芯座，并将阀腔设置在阀芯座上，这样就将阀腔与阀体设置为了分体式组装结构。阀芯和阀腔的安装过程就可以在阀座的外部进行。本发明通过将阀腔为开放的沉孔，视野开阔，方便安装和维修，且由于阀腔的轴向长度短，安装时无需辅助工具就可将阀芯调正。当需要更换阀芯时，只需拆卸阀芯座就能够轻松地将阀芯从阀座内取出。由于安装方便，本发明的快速排气阀尤其适用于大批量生产，缩短生产周期，提高生产效率。
附图说明
图1是本发明的气动活塞执行机构的原理图，同时也是本发明的快速排气阀使用状态的原理图；
图2是本发明的快速排气阀的一种实施例的结构示意图；
图3是图2中阀芯的一种实施例的结构示意图；
图4是图3的左视图；
图5是图3的A-A剖视图；
图6是图3的轴测图。
图中各附图标记名称为：1阀座，2孔用挡圈，3阀芯座，4阀芯，5动作腔室，6快速排气阀，7换向阀。
具体实施方式
如图2-6所示的快速排气阀，包括阀体和阀腔，阀腔内装配有左右移动的阀芯4。上述的阀体包括阀座1和阀芯座3，阀座1上设有均与阀腔连通的第一通道A、第二通道B和第三通道C，上述的阀芯座的右端伸入阀座1并插装在阀座的支撑孔内，为了防止第一通道A与第二通道B之间气体相互泄露，还在该支撑孔处增设了密封圈。阀芯座的左端插装在阀座左端面的安装孔内，并通过阀座上的设置在安装孔右侧的环形凸起和卡设在安装孔左侧的孔用挡圈2可拆安装在阀座1上，为了防止快速排气阀漏气，保证快速排气阀运行的可靠性，在阀座1与阀芯座3之间增设了密封圈。
上述的阀芯座的右端面设有沉孔，沉孔形成上述的阀腔，沉孔的开口端与上述的第二通道B和第三通道C均连通，为了防止阀芯从沉孔的开口端滑脱，将第三通道C的进气端口部分伸入阀腔内。在阀芯座3上还设有连通第一通道A和沉孔底部的通道。
为了使多个快速排气阀和其安装气路均整体的排列，使自动化控制系统更加美观，将第一、第二、第三通道的用于连接气路的连接端口呈直线形由左至右排列设置在阀座的侧面上，同时，为了方便阀芯更换，保证阀芯座取出时无需拔掉气路管路，本实施例中将第一、第二、第三通道设置在阀座的上侧面上，当然，在其它实施例中，还可以将第一、第二、第三通道呈直线形由左至右排列设置在阀座的除阀芯座所在的安装侧面的任意侧面上。
上述的阀芯4包括阀芯本体，阀芯本体的外形为锥台形，阀芯本体的小端为底端、大端为具有唇边的密封端，为了避免阀芯在阀腔内左右滑动时因气体的冲力或振动而发生的歪斜现象，在阀芯本体的周面上沿周向间隔布设有用于限制阀芯在阀腔中移动时歪斜的限位凸起，限位凸起在阀芯本体的轴向上处于靠近阀芯本体底端的区域、在阀芯本体的径向上处于唇边的端面外边沿所在柱面以内的区域。上述的限位凸起的有效限位部为限位面或者限位棱，限位面或者限位棱处于与阀芯本体同轴线的柱面上。当然，在其它实施例中，上述的限位凸起还可以枝杈状结构，而限位凸起的有效限位部为位于枝杈端部的限位点。
在本实施例中，为了进一步地减少阀芯与阀腔的内壁之间的接触面，降低阀芯和阀腔的内壁之间的摩擦，将上述的限位凸起设置为锥尖朝向阀芯本体大端的三棱锥型结构，限位凸起上的不处于阀芯本体周面上的棱边形成上述的限位棱。当然，在其它实施例中，限位凸起也可以是棱边沿阀芯本体轴向延伸的三棱柱型结构，其有效限位部为限位棱；或者限位凸起还可以是球型结构或圆柱形条状结构，其有效限位部均为弧状的限位面。此外，为了方便限位凸起的加工、提高其上的限位面或限位棱对阀芯限位的可靠性，将限位面或限位棱设置在与阀芯本体同轴线的柱面上。
本发明的阀芯与图3所示阀芯的结构一致，在此不再赘述。本发明的阀芯不仅可以作为快速排气阀的阀芯，还可以应用在其它阀类结构中。
如图1所示的气动活塞执行机构，包括气缸、换向阀6、可调节流阀和快速排气阀，气缸包括气缸缸体，气缸缸体具有供活塞往复运动的活塞腔，活塞上固设有用于动力输出的活塞杆，活塞将活塞腔分为动作腔室和回位腔室。快速排气阀的结构与图2所示的快速排气阀的结构一致，在此不再赘述。快速排气阀的第二通道B与动作腔室5连通，第一通道A与换向阀7连通。
本发明在使用时，当电磁阀通电时，气体经换向阀依次进入第一通道A、第一通道A与阀腔底部连通的通道，然后推动阀腔内的阀芯向右移动，阀芯在气体压力作用下封堵第三通道C的进气端口，与此同时，阀芯的唇边在气体压力作用下向内收缩，气体经阀芯的唇边与阀腔之间的缝隙先后进入第二通道B、动作腔室，推动活塞杆平稳运动。
当电磁阀断电时，气缸的回位腔室内的气体推动活塞移动并挤压动作腔室5内的气体，气体经第二通道B进入快速排气阀的阀腔，推动阀芯向左移动，阀芯封堵第一通道并打开第三通道C，气体经第三通道C快速排出。
以上为本发明的优选实施例，在其它实施例中，上述的阀芯座还可以通过螺旋安装的方式可拆安装在阀座内。本领域技术人员也可以在不同情况下，根据本领域的设计常识进行等同替换，其都在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种阀芯，包括阀芯本体，阀芯本体的外形为锥台形，阀芯本体的小端为底端、大端为具有唇边的密封端，其特征在于：在阀芯本体的周面上沿周向间隔布设有四个用于限制阀芯在阀腔中移动时歪斜的限位凸起，限位凸起在阀芯本体的轴向上处于靠近阀芯本体底端的区域、在阀芯本体的径向上处于所述唇边的端面外边沿所在柱面以内的区域；所述限位凸起的有效限位部为限位棱，限位棱处于与阀芯本体同轴线的柱面上；限位凸起为棱边沿阀芯本体轴向延伸的三棱柱型结构或者锥尖朝向阀芯本体大端的三棱锥型结构，限位凸起上的不处于阀芯本体周面上的棱边形成所述的限位棱。
2.一种快速排气阀，包括阀体和阀腔，所述阀体上设有均与阀腔连通的第一、第二、第三通道，所述阀腔内装配有左右移动的阀芯，所述阀芯包括阀芯本体，阀芯本体的外形为锥台形，阀芯本体的小端为底端、大端为具有唇边的密封端，其特征在于：在阀芯本体的周面上沿周向间隔布设有四个用于限制阀芯在阀腔中移动时歪斜的限位凸起，限位凸起在阀芯本体的轴向上处于靠近阀芯本体底端的区域、在阀芯本体的径向上处于所述唇边的端面外边沿所在柱面以内的区域；所述限位凸起的有效限位部为限位棱，限位棱处于与阀芯本体同轴线的柱面上；限位凸起为棱边沿阀芯本体轴向延伸的三棱柱型结构或者锥尖朝向阀芯本体大端的三棱锥型结构，限位凸起上的不处于阀芯本体周面上的棱边形成所述的限位棱。
3.根据权利要求2所述的一种快速排气阀，其特征在于：所述阀体包括阀座和可拆密封安装在阀座左端面上的阀芯座，阀芯座的右端伸入阀座内，阀芯座的右端面上设有沉孔，沉孔形成所述的阀腔。
4.根据权利要求3所述的一种快速排气阀，其特征在于：所述第一、第二和第三通道的用于连接气路的连接端口呈直线形由左至右排列设置在阀座的侧面上。
5.一种气动活塞执行机构，包括换向阀、气缸和连接在换向阀和气缸之间的快速排气阀，快速排气阀的阀腔内装配有左右移动的阀芯，所述阀芯包括阀芯本体，阀芯本体的外形为锥台形，阀芯本体的小端为底端、大端为具有唇边的密封端，其特征在于：在阀芯本体的周面上沿周向间隔布设有四个用于限制阀芯在阀腔中移动时歪斜的限位凸起，限位凸起在阀芯本体的轴向上处于靠近阀芯本体底端的区域、在阀芯本体的径向上处于所述唇边的端面外边沿所在柱面以内的区域；所述限位凸起的有效限位部为限位棱，限位棱处于与阀芯本体同轴线的柱面上；限位凸起为棱边沿阀芯本体轴向延伸的三棱柱型结构或者锥尖朝向阀芯本体大端的三棱锥型结构，限位凸起上的不处于阀芯本体周面上的棱边形成所述的限位棱。
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