CN105351585A - 变刚度弹簧式恒流阀 - Google Patents

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JIANGSU MINGQUAN IRRIGATION AND DRAINAGE EQUIPMENT Co.,Ltd.
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Abstract

本发明公布一种变刚度弹簧式恒流阀，属于液压阀技术领域。包括阀体和安装在阀体内的阀芯；阀体包括圆筒形的外壳；在外壳内依次固定有挡环和固定支撑；阀芯包括固定在固定支撑上的导向杆；导向杆穿过挡环中心并与外壳的轴线重合；在导向杆上安装有一个可沿导向杆滑动的挡板；在所述挡板和挡环之间固定有变刚度弹簧；变刚度弹簧一端与挡板固定，另一端与挡环固定。当一定压力的流体通过弹簧的缝隙时，产生压差，该压差作用在变刚度弹簧一端的挡板，压缩变刚度弹簧，改变变刚度弹簧的缝隙高度，保证一定的通流量。本发明具有结构简单可靠，安装方便，流场简单，通流面积大，流阻小等优点。

Description

变刚度弹簧式恒流阀
技术领域
本发明涉及液压阀技术领域，具体是一种变刚度弹簧式恒流阀。
背景技术
在供水、灌装、空调等系统中，大量使用恒流量控制阀来维持流量的稳定。恒流量控制阀在国外已经有30多年的应用历史，但国内尚未大量普及，相关研究也很少。机械自力式恒流量控制阀是典型的恒流量控制阀，专门用于需要恒流量控制的流体管网系统。目前已公布的机械自力式恒流量控制阀构造趋于一致，它们的共同缺点是流场复杂，通流面积小，流阻大等。
随着现代生产工艺的发展，复杂结构的变刚度弹簧制造精度越来越高，这也为变刚度弹簧的进一步应用奠定基础。
理论基础：对于普通小螺旋升角的压缩螺旋弹簧的变形x计算可使用下式(F弹簧载荷D弹簧中径n有效圈数G弹簧材料的切变模量IP为弹簧材料截面极惯性矩)，则刚度(d簧丝横截面直径)。对于变刚度弹簧可以近似认为是对于给定的普通弹簧的逐段改进，改进的方法是认为非线性弹簧相当于多个不同截面、不同弹簧中径弹簧的直列组合，根据直列式组合弹簧的当量刚度公式(i＝1，2，3.......，n为弹簧的有效圈数)。可以确定任何情况下弹簧的总刚度与新增刚度的关系，从而根据新增刚度来确定需要对有效圈位置弹簧的几何尺寸作出的该变量。基于这种思想，可以实现所要的变刚度曲线F＝k(x)。
弹簧缝隙间的流量公式可用平行板缝隙流量公式近似代替，平行板缝隙流量公式(q通流量b缝隙的长度δ缝隙的高度μ流体的动力粘度系数l缝隙的深度Δp缝隙进出口压差)，设结构参数λ，则q＝λδ3Δp。要保障通过弹簧的流量恒定，只要保证δ3Δp恒定即可。当流量q确定后，即可画出Δp-δ之间的曲线图。此时，弹簧负载(i＝1，2，3.......nn为弹簧的有效圈，F弹簧载荷A载荷作用有效面积ki弹簧的每一段有效圈数刚度系数L每一段有效圈最大高度)，ki为Δp和δ变量函数，通过Δp-δ的曲线图上取点，即可确定多个ki的大小，从而可以得出该弹簧的所有ki近似大小，通过ki确定弹簧每一个有效圈数的结构参数，基于此，实现具有恒流量功能变刚度弹簧。
发明内容
为克服机械自力式恒流量控制阀的缺点，本发明提供一种变刚度弹簧式恒流阀。
本发明通过以下技术方案实现：一种变刚度弹簧式恒流阀，包括阀体和安装在阀体内的阀芯；所述阀体包括圆筒形的外壳；在所述外壳内依次固定有挡环和固定支撑；所述阀芯包括固定在固定支撑上的导向杆；所述导向杆穿过挡环中心并与外壳的轴线重合；在导向杆上安装有一个可沿导向杆滑动的挡板；在所述挡板和挡环之间固定有变刚度弹簧；所述变刚度弹簧一端与挡板固定，另一端与挡环固定。
其进一步是：所述挡板位于挡环远离固定支撑的一侧。
所述挡环是一个中心开有圆孔的圆形板，挡环周边与外壳内壁固定连接并保证密封性；挡环的内径小于变刚度弹簧的直径。
所述挡板是一个圆形板，挡板中心与导向杆中心线重合。
所述固定支撑包括多个连接在导向杆端部与外壳内壁之间的条形板；多个所述条形板沿导向杆中心对称。
本发明是一个由变刚度弹簧控制的恒流量控制阀，当一定压力的流体通过弹簧的缝隙时，产生压差，该压差作用在变刚度弹簧一端的挡板，挡板沿着中心设置的导向杆移动，压缩变刚度弹簧，改变变刚度弹簧的缝隙高度，保证一定的通流量。当压力升高时，作用在变刚度弹簧一端挡板的压力也会增大，变刚度弹簧的压缩量增大，变刚度弹簧的缝隙高度变小，从而实现流量不发生变化；当压力降低时，作用在变刚度弹簧一端挡板的压力也会减小，变刚度弹簧的压缩量减小，变刚度弹簧的缝隙高度变大，变刚度弹簧的通流能力也不会发生变化，即流量不变。
本发明具有结构简单可靠，安装方便，流场简单，通流面积大，流阻小等优点。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是图1阶梯剖结构图。
图中：1、阀体；1.1、外壳；1.2、挡环；1.3、固定支撑；2、阀芯；2.1、导向杆；2.2、挡板；2.3、变刚度弹簧。
具体实施方式
以下是本发明的一个具体实施例，现结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，一种变刚度弹簧式恒流阀，阀体1主要由圆筒形的外壳1.1以及依次固定在外壳1.1内的挡环1.2和固定支撑1.3组成。阀芯2包括固定在固定支撑1.3上的导向杆2.1、安装在导向杆2.1上可沿导向杆2.1滑动的挡板2.2和连接在挡板2.2和挡环1.2之间变刚度弹簧2.3。挡环1.2是一个中心开有圆孔的圆形板，挡环1.2周边与外壳1.1内壁固定连接并保证密封性，挡环1.2的内径小于变刚度弹簧2.3的直径。固定支撑1.3包括多个连接在导向杆2.1端部与外壳1.1内壁之间的条形板，多个条形板沿导向杆2.1中心对称。挡板2.2是一个圆形板，挡板2.2位于挡环1.2远离固定支撑1.3的一侧，变刚度弹簧2.3一端与挡板2.2固定，另一端与挡环1.2固定。挡板2.2和挡环1.2中心与导向杆2.1中心线重合，变刚度弹簧2.3中心线与导向杆2.1中心线重合，导向杆2.1与外壳1.1的轴线重合。
当一定压力的流体通过变刚度弹簧的缝隙时，变刚度弹簧内外产生压差，该压差作用在变刚度弹簧一端的挡板2.2上，挡板2.2沿着中心设置的导向杆2.1移动，压缩变刚度弹簧2.3，改变变刚度弹簧2.3的缝隙高度，保证一定的通流量。当压力升高时，作用在变刚度弹簧2.3一端挡板2.2的压力也会增大，变刚度弹簧2.3的压缩量增大，变刚度弹簧2.3的缝隙高度变小，从而实现流量不发生变化；当压力降低时，作用在变刚度弹簧2.3一端挡板2.2的压力也会减小，变刚度弹簧2.3的压缩量减小，变刚度弹簧2.3的缝隙高度变大，变刚度弹簧的通流能力也不会发生变化，即流量不变。

Claims (5)

1.一种变刚度弹簧式恒流阀，包括阀体（1）和安装在阀体（1）内的阀芯（2）；
其特征在于：
所述阀体（1）包括圆筒形的外壳（1.1）；在所述外壳（1.1）内依次固定有挡环（1.2）和固定支撑（1.3）；
所述阀芯（2）包括固定在固定支撑（1.3）上的导向杆（2.1）；所述导向杆（2.1）穿过挡环（1.2）中心并与外壳（1.1）的轴线重合；在导向杆（2.1）上安装有一个可沿导向杆（2.1）滑动的挡板（2.2）；在所述挡板（2.2）和挡环（1.2）之间固定有变刚度弹簧（2.3）；所述变刚度弹簧（2.3）一端与挡板（2.2）固定，另一端与挡环（1.2）固定。
2.根据权利要求1所述的变刚度弹簧式恒流阀，其特征在于：所述挡板（2.2）位于挡环（1.2）远离固定支撑（1.3）的一侧。
3.根据权利要求1或2所述的变刚度弹簧式恒流阀，其特征在于：所述挡环（1.2）是一个中心开有圆孔的圆形板，挡环（1.2）周边与外壳（1.1）内壁固定连接并保证密封性；挡环（1.2）的内径小于变刚度弹簧（2.3）的直径。
4.根据权利要求3所述的变刚度弹簧式恒流阀，其特征在于：所述挡板（2.2）是一个圆形板，挡板（2.2）中心与导向杆（2.1）中心线重合。
5.根据权利要求1所述的变刚度弹簧式恒流阀，其特征在于：所述固定支撑（1.3）包括多个连接在导向杆（2.1）端部与外壳（1.1）内壁之间的条形板；多个所述条形板沿导向杆（2.1）中心对称。
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