CN104315198B - 进气阀及节能进气系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了进气阀及节能进气系统，其中，进气阀包括阀体、设于阀体内的阀芯，其中，阀体上开设有相对设置的第一进气口、第一出气口和第二出气口；阀体还设有第一逸气孔、第一回气孔；第一封盖开设有第一调节气孔；阀芯能在筒状体内作活塞运动；阀体内部还设有复位装置。此设计避免在吸气过程中导致阀芯发生偏移，进而妨碍阀芯在阀体内的顺利移动。节能进气系统，包括进气阀、反比例阀、空气压缩机和气罐，此系统能根据用气设备的用气量自动调节阀门的开启和关闭以及开启的程度，避免了资源的浪费。

Description

进气阀及节能进气系统
技术领域
本发明涉及设备输气领域，具体涉及一种阀门技术。
背景技术
目前大量的设备的动力源都是气体，因此气阀的运用十分广泛。为了提高用气设备内的气体压力，往往需要将气体在空气压缩机内压缩后再输至用气设备。空气压缩机是从阀门的出气口吸气的，在吸气的时候常常将阀芯也吸得紧贴在阀体内壁上，影响了阀门的正常开启和关闭。另外，现有的输气设备都不能有效考虑到用气设备的实际用量，不能根据实际用气量控制阀门的开关程度，不利于能效的节约。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够根据用气量自动调节阀门开闭程度的阀门。
根据本发明的一个方面，提供的进气阀，包括阀体、设于阀体内的阀芯，其中，阀体包括筒状体、第一封盖和第二封盖，第一封盖和第二封盖分别固定于筒状体两个端部；筒状体上开设有第一进气口、第一出气口和第二出气口，第一出气口与第二出气口相对设置；阀体还设有第一逸气孔、第一回气孔；第一封盖开设有第一调节气孔；阀芯能在筒状体内作活塞运动；阀芯上开有在阀门开启时仅连通第一进气口和第一出气口以及第二出气口的第一通道；在阀门关闭时，第一通道能连通第一逸气孔和第一回气孔；阀芯靠近第二封盖的一端端部与第二封盖之间设有复位装置。此设计提供了两个相对的出气口，当空气压缩机吸气时，从第一出气口和第二出气口同时吸气，使得对阀芯的作用力互相保持平衡，避免在吸气过程中导致阀芯发生偏移，从而导致阀芯对阀体的内壁摩擦阻力过大，进而妨碍阀芯在阀体内的顺利移动。
在一些实施方式中，复位装置为弹簧，弹簧的一端与阀芯靠近第二封盖的一端端部抵接，另一端与第二封盖抵接。此设计下，当弹簧发生疲劳时，便于复位装置的替换。另外，使用弹簧作为复位装置使得阀芯的移动更加灵敏。
在一些实施方式中，复位装置包括设置于阀芯靠近所述第二封盖的一端端部的第一磁铁以及设于第二封盖靠近阀芯的一侧的第二磁铁；第一磁铁与第二磁铁同极相向设置。本设计利用磁铁同极相斥的原理，在使用磁铁作为复位装置的情况下，延长了复位装置在潮湿环境中的使用寿命。
在一些实施方式中，第一通道是在阀芯上环向开设的第一通槽。这种设计，供气流通过的空间更大。另外，当阀芯发生旋转时也不影响空气的通过。
在一些实施方式中，第一通道是在阀芯上径向开设的第一通路。这种设计能使气流没有阻隔地通过，流速更快。
在一些实施方式中，筒状体上还开设有第二逸气孔、第二回气孔；阀芯上还开设有仅在阀门关闭时连通第二逸气孔和第二回气孔的第二通道。当阀门关闭后，若气罐内的气体仍然“供大于求”的，多余的气体可通过第二逸气孔和第二回气孔回流至第一进气口，避免气罐内长期高压。
在一些实施方式中，第二通道是在阀芯上环向开设的第二通槽。这种设计，供气流通过的空间更大。另外，当阀芯发生旋转时也不影响空气的通过。
在一些实施方式中，第二通道是在阀芯上径向开设的第二通路。这种设计能使气流没有阻隔地通过，流速更快。
在一些实施方式中，第二封盖上开设有滑动逸气孔。由于阀芯的外周向与筒状体的内壁是紧密接触的，阀芯和第二封盖之间形成密闭空间，当阀芯在阀体内移动时，这个密闭空间内的空气会阻碍阀芯的移动。设置滑动逸气孔后，这个密闭空间与外界相同，能自动调节这个密闭空间内空气的量。
根据本发明的另一个方面，还提供了使用上述进气阀的节能进气系统，包括进气阀、反比例阀、空气压缩机和气罐，其中，空气压缩机开设有吸气口和第三出气口以及设于吸气口与第三出气口之间的第一排气口；气罐开设有第二进气口、第二排气口、第二调节气孔以及第四出气口；进气阀的第一出气口和第二出气口均与吸气口连通，第三出气口与第二进气口连通；第一排气口与第一回气孔连通，第一逸气孔与吸气口连通；第二调节气孔通过反比例阀与第一调节气孔连通；第二排气口与第二逸气孔连通；第二回气孔与第一进气口连通。此系统能根据用气设备的用气量自动调节阀门的开启和关闭以及开启的程度，避免了资源的浪费。
附图说明
图1为进气阀的第一种实施方式开启状态的剖面示意图；
图2为进气阀的第一种实施方式关闭状态的剖面示意图；
图3为进气阀的第二种实施方式开启状态的剖面示意图；
图4为图3的B-B剖面示意图；
图5为阀芯的一种实施方式的立体示意图；
图6为阀芯的另一种实施方式的立体示意图；
图7为图6的A-A剖面示意图；
图8为节能进气系统的装配示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本发明进行进一步详细的说明。
如图1至图4所示，进气阀包括阀体1、设于阀体1内的阀芯2，其中，阀体1包括筒状体11、第一封盖12和第二封盖13，第一封盖12和第二封盖13分别通过焊接或一体成型的方式固定于筒状体11两个端部；筒状体11上开设有第一进气口111、第一出气口1141和第二出气口1142，第一出气口1141与第二出气口1142相对设置；阀体1还设有第一逸气孔1121、第一回气孔1122；第一封盖12开设有第一调节气孔121。
需要说明的是，筒状体11是指其内部呈粗细一致的筒体，其截面形状可以是圆形也可以是其他几何形状。第一封盖12和第二封盖13可以是平面状也可以是球面状。其中，第一封盖12的作用在于完全封堵筒状体11的一个端部，第二封盖13的作用在于固定复位装置，因此，第二封盖13并非一定要完全密封筒状体11的另一个端部，只要能提供固定复位装置的凸台即可。
如图4所示，筒状体11上开设有第一进气口111、第一出气口1141和第二出气口1142。其中，第一出气口1141与第二出气口1142相对设置。这里“相对设置”在结构上的体现是第一出气口1141的中轴线与第二出气口1142的中轴线在一直线上，其作用是保证空气压缩机通过第一出气口1141和第二出气口1142吸气时，使得两个出气口对阀芯2的吸力在一直线上，并且方向相反，从而使得阀芯2不会因为空气压缩机的吸力而被吸附在筒状体11的内壁上。
如图1所示，阀体1还设有第一逸气孔1121、第一回气孔1122、第二逸气孔1131、第二回气孔1132。其中，第一逸气孔1121、第一回气孔1122、第二逸气孔1131、第二回气孔1132均是开设在筒状体11的侧壁上的通透的通孔。第一封盖12开设有通透的第一调节气孔121。
本发明中的阀芯2能在筒状体11内作活塞运动，换言之，阀芯2既能在筒状体11沿筒状体11的轴向移动，而且，筒状体11的侧壁与筒状体11的内壁之间保持不能使空气通过。因此，可在筒状体11的内壁或者阀芯2的侧壁上铺设具有弹性的密闭层，既不影响阀芯2的移动，又能使阀芯2侧壁与筒状体11内壁尽可能地紧贴。
阀芯2上开有在阀门开启时仅连通第一进气口111和第一出气口1141以及第二出气口1142的第一通道。另外，在阀门关闭时，第一通道能连通第一逸气孔1121和第一回气孔1122。
需要说明的是，前述“阀门开启时”既包括阀门完全开启的状态，也包括阀门逐渐开启过程中的状态；前述“阀门关闭时”既包括阀门完全关闭的状态，也包括阀门逐渐关闭过程中的状态。
换言之，在阀门完全开启时，第一进气口111和第一出气口1141以及第二出气口1142通过第一通道完全连通；此时，阀芯2隔断了第一逸气孔1121和第一回气孔1122的连通。在阀门逐渐开启过程中，第一通道逐渐移至第一进气口111和第一出气口1141以及第二出气口1142之间，第一进气口111和第一出气口1141以及第二出气口1142由完全被隔断的状态变为逐渐连通。
另外，在阀门完全关闭时，第一通道完全不在第一进气口111和第一出气口1141以及第二出气口1142之间，阀芯2隔断了这三者之间的连通；同时，第一通道位于第一逸气孔1121和第一回气孔1122之间，第一逸气孔1121和第一回气孔1122通过第一通道实现连通。
总而言之，第一通道在阀门开启时是起到了连通第一进气口111和第一出气口1141以及第二出气口1142的作用；在阀门关闭时是起到了连通第一逸气孔1121和第一回气孔1122的作用。
需要进一步说明的是，如图5所示，第一通道可以是在阀芯2上环向开设的第一通槽21。
如图6、图7所示，第一通道还可以是在阀芯2上径向开设的第一通路210。在此种方案下，如图7所示，第一通路210的截面呈内部相通的“⊥”形或呈内部相通的“T”形，在阀门完全开启时，在呈“⊥”形时，第一通路210的上端与第一进气口111完全连通，下端两侧分别与第一出气口1141、第二出气口1142完全连通；在阀门完全关闭时，第一通路210完全连通第一逸气孔1121、第一回气孔1122。
阀芯2靠近第二封盖13的一端端部与第二封盖13之间设有复位装置，以使在阀门关闭时对阀芯2形成推力。复位装置的具体设置方法可有多种。比如，如图1和图2所示，复位装置可以是弹簧31，弹簧31的一端与阀芯2靠近第二封盖13的一端端部抵接，另一端与第二封盖13抵接。
另外，还可如图3所示，复位装置包括同极相向设置的第一磁铁321和第二磁铁322。其中，第一磁铁321通过粘贴或者镶嵌等方式固定于阀芯2靠近第二封盖13的一端端部，第二磁铁322通过粘贴或者镶嵌等方式固定于第二封盖13靠近阀芯2的一侧。需要解释的是，本段前述“同极相向设置”包含如下两方面含义：第一，第一磁铁321与第二磁铁322互相平行，且从二者在第二封盖13上的垂直投影来看，二者的中心基本能够重合；第二，第一磁铁321与第二磁铁322相对的面，要么都是S极，要么都是N极。
由于阀芯2的外周向与筒状体11的内壁是紧密接触的，在第二封盖13完全封闭了筒状体11的端部时，阀芯2和第二封盖13之间形成密闭空间，而且，这个密闭空间内空气的量是不变的。当阀芯2在阀体1内向第一封盖12方向移动时，这个密闭空间内的空气会对阀芯2的移动产生负压，当阀芯2向第二封盖13方向移动时，这个密闭空间内的空气会对阀芯2的移动产生正压。因此，如不能随时调节这个密闭空间内空气的体积，便会妨碍阀芯2的正常移动。鉴于此，可在第二封盖13上开设有滑动逸气孔131。当阀芯2向第一封盖12方向移动时，外部空气便会从滑动逸气孔131被吸入这个密闭空间内，避免了负压的形成；当阀芯2向第二封盖13方向移动时，这个密闭空间内的空气通过滑动逸气孔131逐渐被挤出，避免了正压的形成。
此外，考虑到当用气设备减少用气或停止用气后，如果气罐6内的气压仍较高的话，会使再次启动时设备负载太大，无法启动。。因此，有必要将此种情况下气罐6内的多余气体释放出去。
鉴于此，筒状体11上还开设有第二逸气孔1131、第二回气孔1132；阀芯2上还开设有仅在阀门完全关闭时连通第二逸气孔1131和第二回气孔1132的第二通道。具体而言，在阀门完全开启时，第二通道完全不在第二逸气孔1131和第二回气孔1132之间，第二逸气孔1131与第二回气孔1132完全被阀芯2隔断连通；当阀门完全关闭时，第二逸气孔1131和第二回气孔1132完全通过第二通道实现连通。
与第一通道相同，如图5所示，第二通道可以是在阀芯2上环向开设的第二逸气通槽22。需要注意的是，第一通槽21和第二逸气通槽22不一定是完全环阀芯2周向360度开设，只要能满足连通相应通孔即可。
如图6所示，第二通道还可以是在阀芯2上径向开设的第二逸气通路220。
如图8所示，本发明还提供了使用上述进气阀的节能进气系统，包括进气阀100、反比例阀3、空气压缩机5和气罐6。其中，空气压缩机5的壁部开设有吸气口51和第三出气口52以及位于吸气口51与第三出气口52之间的第一排气口53；气罐6罐壁开设有第二进气口61、第二排气口63、第二调节气孔62以及第四出气口64。
具体而言，进气阀100的第一出气口1141和第二出气口1142均与吸气口51直接相连或者通过连通输气管道相连接。第一排气口53与第一回气孔1122直接相连或者通过连通输气管道相连通。第三出气口52与第二进气口61直接相连或者通过连通输气管道相连通。第二排气口63与第二逸气孔1131直接相连或者通过连通输气管道相连通，第二调节气孔62通过反比例阀3与第一调节气孔121直接相连或者通过连通输气管道相连通。需要说明的是，反比例阀3的进气端与第二调节气孔62连通，反比例阀3的出气端与第一调节气孔121连通。
在实际使用中，第一进气口111与外部气源4直接相连或者通过连通输气管道相连，为保证输入第一进气口111的空气的纯净度，还可在第一进气口111和外部气源4之间设置空气滤芯41。第二回气孔1132与外部气源直接相连或者通过连通输气管道与第一进气口相连通。第四出气口64与用气设备7相连通。
假设在整个节能进气系统在运行之前是没有气体的，此时阀门处于关闭状态，部分外部气源4的气体自第一进气口111进入进气阀100内。空气压缩机5启动后，开始通过第一出气口1141和第二出气口1142吸纳外部气源4的气体，并开始压缩。压缩后的气体流向气罐6，气罐6的内体又流向用气设备7。此时，空气压缩机5一直在工作。当用气设备不在需要用气或者用气量减少时，体现为气罐6的气体不再进入用气设备，此时，随着空气压缩机5的继续工作，气罐6的内的气体出现“供大于需”。气罐6内的气压越来越高，大量的气体自第二调节气孔62，通过反比例阀3涌向第一调节气孔121，但根据反比例阀的工作原理，气罐6内的气压越高，进入第一封盖12和阀芯2之间的气体就越少。于是，阀芯2在复位装置的回复力的作用下，使得阀芯2逐渐向第一封盖12方向移动，逐渐关闭阀门。当阀门完全关闭时，第二逸气孔1131和第二回气孔1132实现连通，气罐6内的多余气体通过第二逸气孔1131和第二回气孔1132流回至外部气源4，降低了气罐6内的气压，避免资源浪费，也避免气罐6内长期高压。另外，在阀门逐渐关闭时，第一逸气孔1121和第一回气孔1122逐渐连通，空气压缩机5内多余的待压缩气体通过第一回气孔1122和第一逸气孔1121流回至吸气口51，实现循环。同时适应了因用气设备7用气量的减少而对空气压缩机5的压缩率的要求有所降低的状况。
当用气设备7的用气量上升时，体现为气罐6内的气体“供小于需”，气罐6内的气压降低，引起对反比例阀3的气压也降低。此时，根据反比例阀的工作原理，自反比例阀3进入第一封盖12和阀芯2之间的空气量上升，直接引起第一封盖12和阀芯2之间的密闭空间的气压上升。进而，推动阀芯2向第二封盖13方向移动，使进气阀100逐渐开启，外部气源4的气体被吸入空气压缩机5内，增加了对气罐6的气体供应量。
需要重点说明的是，上述工作状态的变化仅仅是本系统工作原理的描述。事实上，本系统中的进气阀100并非是要么全开或者要么全闭的状态。本系统能保持动态的平衡，当用气设备7的用气量变化时，灵敏地反映到反比例阀3，根据第一封盖12和阀芯2之间的气压变化，以及复位装置回复力的作用，阀芯2的位置实现动态的平衡。
以上表述仅为本发明的优选方式，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.进气阀，其特征在于，包括阀体(1)、设于所述阀体(1)内的阀芯(2)，其中，
所述阀体(1)包括筒状体(11)、第一封盖(12)和第二封盖(13)，所述第一封盖(12)和第二封盖(13)分别固定于所述筒状体(11)两个端部；所述筒状体(11)上开设有第一进气口(111)、第一出气口(1141)和第二出气口(1142)，所述第一出气口(1141)与所述第二出气口(1142)相对设置；所述阀体(1)还设有第一逸气孔(1121)、第一回气孔(1122)；所述第一封盖(12)开设有第一调节气孔(121)；
所述阀芯(2)能在所述筒状体(11)内作活塞运动；所述阀芯(2)上开有在阀门开启时仅连通第一进气口(111)和第一出气口(1141)以及第二出气口(1142)的第一通道；在阀门关闭时，所述第一通道能连通第一逸气孔(1121)和第一回气孔(1122)；
所述阀芯(2)靠近所述第二封盖(13)的一端端部与所述第二封盖(13)之间设有复位装置。
2.根据权利要求1所述的进气阀，其特征在于，所述复位装置为弹簧(31)，所述弹簧(31)的一端与所述阀芯(2)靠近所述第二封盖(13)的一端端部抵接，另一端与所述第二封盖(13)抵接。
3.根据权利要求1所述的进气阀，其特征在于，所述复位装置包括设置于所述阀芯(2)靠近所述第二封盖(13)的一端端部的第一磁铁(321)以及设于所述第二封盖(13)靠近所述阀芯(2)的一侧的第二磁铁(322)；所述第一磁铁(321)与所述第二磁铁(322)同极相向设置。
4.根据权利要求1至3任一项所述的进气阀，其特征在于，所述第一通道是在所述阀芯(2)上环向开设的第一通槽(21)。
5.根据权利要求1至3任一项所述的进气阀，其特征在于，所述第一通道是在所述阀芯(2)上径向开设的第一通路(210)。
6.根据权利要求1所述的进气阀，其特征在于，所述筒状体(11)上还开设有第二逸气孔(1131)、第二回气孔(1132)；
所述阀芯(2)上还开设有仅在阀门关闭时连通第二逸气孔(1131)和第二回气孔(1132)的第二通道。
7.根据权利要求6所述的进气阀，其特征在于，所述第二通道是在所述阀芯(2)上环向开设的第二通槽(22)。
8.根据权利要求6所述的进气阀，其特征在于，所述第二通道是在所述阀芯(2)上径向开设的第二通路(220)。
9.根据权利要求1所述的进气阀，其特征在于，所述第二封盖(13)上开设有滑动逸气孔(131)。
10.包括权利要求6至8任一项所述的进气阀的节能进气系统，其特征在于，包括进气阀(100)、反比例阀(3)、空气压缩机(5)和气罐(6)，其中，
所述空气压缩机(5)开设有吸气口(51)和第三出气口(52)以及设于所述吸气口(51)与所述第三出气口(52)之间的第一排气口(53)；所述气罐(6)开设有第二进气口(61)、第二排气口(63)、第二调节气孔(62)以及第四出气口(64)；
所述进气阀(100)的第一出气口(1141)和第二出气口(1142)均与所述吸气口(51)连通，第三出气口(52)与所述第二进气口(61)连通；所述第一排气口(53)与所述第一回气孔(1122)连通，所述第一逸气孔(1121)与所述吸气口(51)连通；所述第二调节气孔(62)通过所述反比例阀(3)与所述第一调节气孔(121)连通；所述第二排气口(63)与所述第二逸气孔(1131)连通；第二回气孔(1132)与所述第一进气口(111)连通。
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