CN105485412B - 一种可控开度的先导阀 - Google Patents

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Abstract

一种可控开度的先导阀，主要包括阀体、前控阀芯、阀芯导杆、皮碗、阀芯背腔、控制杆、后控阀芯、阀座、主阀芯。本发明设计了一种利用管道压力驱动的主阀芯跟随前控阀芯的随动装置，通过控制前控阀芯的开度，利用主阀芯与前控阀芯的随动来达到控制先导阀阀门开度的目的。本发明相比于传统先导阀不但具有控制力矩小的特点，还具有阀门开度自动可调、结构简单可靠、设计要求低、生产制造成本低廉、运用范围广的特点。

Description

一种可控开度的先导阀
技术领域
本发明涉及管道阀门中先导阀的设计应用邻域，是一种可以控制阀门开度的先导阀。
背景技术
先导阀作为一种控制力矩小、控制可靠、使用寿命长的常用阀门，特别适合于自动化控制领域。在农业自动化、工业自动化等邻域都有应用。
传统先导阀通过副流道控制阀芯背腔与管道压力端的通断，来达到开关阀门的目的。传统先导阀无法使用控制流道来控制阀门的开度，即阀门只有全开和全闭两种状态，而无法实现可控的中间状态。传统先导阀为了改善这个问题，采用了增加手动限位的方式来进行最大开度限制，但其限位控制无法利用其控制流道完成，因此控制操作力矩极大，丧失了先导阀控制力矩小的优势，极大的限制了先导阀的运用领域和应用范围。
发明内容
本发明为了解决这个问题，创新一种可以利用控制流道来控制阀门开度的先导阀。
一种可控开度的先导阀，首先本发明创造性的将阀门所有控制部件全部安装在管状阀体内，并采用主阀芯前置的方式，使用进水腔的压力使主阀芯封闭住阀口，达到关闭阀门的目的，这样使阀门关闭更可靠。主阀芯、皮碗、阀座密封连接形成阀芯背腔，同时采用同压强下阀芯背腔压力大于主阀芯正面压力的设计，利用阀芯背腔压力驱动主阀芯打开阀门。在这个基础上，主阀芯上的进水孔、阀芯背腔和阀座上的排水孔共同组成控制流道，进水腔通过进水孔与阀芯背腔连通，阀芯背腔通过排水孔与出水腔连通。使用前控制阀芯来控制阀芯背腔与进水腔的连通状态，后控阀芯控制阀芯背腔与出水腔的连通状态，前控制阀芯和后控阀芯通过阀芯连杆、控制杆进行可变距离连接，前控阀芯、阀芯导杆、控制杆、后控阀芯连接组成的控制组件整体在轴向上为浮动状态（即可沿轴向做自由的直线运动）。
基于以上特征，控制杆可调节前控阀芯与后控阀芯的距离，将主阀芯贴合封闭住阀口，调节前控阀芯与后控阀芯的距离，使前控阀芯与主阀芯贴合封闭住进水孔、后控阀芯与阀座贴合封闭住排水孔，我们将此时前控阀芯与后控阀芯的轴向距离称之为零界距离。
当调节控制杆，使前控阀芯与后控阀芯的距离大于零界距离（这个距离差我们称之为控制开度），则由于进水腔压力作用于前控阀芯，使后控阀芯压紧阀座上的排水孔，此时主阀芯上的进水孔打开，进水腔与阀芯背腔连通，阀芯背腔压力使主阀芯向进水腔方向移动（主阀芯向进水腔方向移动的距离我们称之为阀门开度），进水腔通过阀口与出水腔连通，阀门开始打开。当阀门开度与控制开度相同时，主阀芯与前控阀芯贴合封闭住进水孔，阻断了进水腔与阀芯背腔的连通，主阀芯停止移动，进入保持状态（阀门开度与控制开度相同的状态我们称之为保持状态）。当由于水压等原因导致主阀芯继续向进水腔方向移动时，则会带动前控阀芯、阀芯连杆、控制杆与后控阀芯整体向进水腔方向移动，则排水孔被打开，阀芯背腔与出水腔连通，阀芯背腔压力减小，主阀芯在进水腔压力下向出水腔方向移动，回到保持状态。这样就实现了主阀芯对前控阀芯的自动状态跟随。
当调节控制杆，使控制开度小于零界距离时，前控阀芯封闭住进水孔，阻断了进水腔与阀芯背腔的连通，后控阀芯向进水腔方向移动，排水孔打开，阀芯背腔与出水腔连通，阀芯背腔压力减小，主阀芯在进水腔压力封闭住阀口，阀门可靠关闭。
基于以上特征的一种可控开度的先导阀具有阀门开度可调、结构紧凑、简单可靠、并且流道设计紧凑，不易堵塞的特点，极大的拓展了先导阀的应用领域和市场。
附图说明
图1为一种可控开度的先导阀的示意图。
图1中标记： 1 阀体，2 进水腔，3 前控阀芯，4 进水孔，5 阀芯导杆，6 皮碗，7 阀芯背腔，8 控制杆，9 后控阀芯，10 排水孔，11 阀座，12 出水腔，13 阀口，14 主阀芯。
具体实施方式
如图1 所示：阀体（1）前端设有进水腔（2），后端设有出水腔（12），中间设有阀口（13），进水腔（2）通过阀口（13）与出水腔（12）连通。
主阀芯（14）位于进水腔（2），主阀芯（14）可封闭住阀口（13）。主阀芯（14）设有进水孔（4），阀座（11）固定安装于阀体（1），阀座（11）设有排水孔（10），主阀芯（14）从进水腔（2）端穿过阀口（13）在出水腔（12）内与皮碗（6）密封连接，皮碗（6）另一端与阀座（11）密封连接，主阀芯（14）、皮碗（6）、阀座（11）密封连接形成阀芯背腔（7）。
前控阀芯（3）位于主阀芯（14）前（相对于进水腔（2）），前控阀芯（3）可封闭住进水孔（4）。后控阀芯（9）位于阀芯背腔（7）内，阀座（11）前，可封闭住排水孔（10）。前控阀芯（3）后端设有阀芯导杆（5），阀芯导杆（5）穿过进水孔（4）在阀芯背腔（7）内与控制杆（8）和后控阀芯（9）连接构成控制组件。前控阀芯（3）、阀芯导杆（5）、控制杆（8）、后控阀芯（9）连接组成的控制组件整体在轴向上为浮动状态（即可沿轴向做自由的直线运动）。
当进水腔（2）有压力时，增大前控阀芯（3）与后控阀芯（9）的距离，进水腔（2）压力通过前控阀芯（3）、阀芯导杆（5）、控制杆（8）施加在后控阀芯（9）上，后控阀芯（9）封闭住排水孔（10），同时进水孔（4）打开，阀芯背腔（7）与进水腔（2）连通。阀芯背腔（7）压力使主阀芯（14）跟随前控阀芯（3）同向移动，直至贴合到前控阀芯（3）使进水孔（4）封闭，完成阀门可控开启。
减小前控阀芯（3）与后控阀芯（9）的距离，主阀芯（14）跟随前控阀芯（3）移动到阀口位置后被阀口（13）限制移动，前控阀芯（3）封闭进水孔（4），后控阀芯（9）向进水腔方向移动，排水孔（10）导通，阀芯背腔（7）与出水腔（12）连通，阀芯背腔（7）泄压，完成阀门可控关闭。
本发明通过利用管道压力实现主阀芯（14）对前控阀芯（3）的自动状态跟随，来达到通过极小力矩来控制阀门开度的目的。

Claims (8)

1.一种可控开度的先导阀，包括：固接成一体的阀体（1）、前控阀芯（3）、阀芯导杆（5）、皮碗（6）、控制杆（8）、后控阀芯（9）、阀座（11）、主阀芯（14），阀体（1）前端设有进水腔（2），阀体（1）的进水腔（2）端方向为前，后端设有出水腔（12），阀体（1）的出水腔（12）端方向为后，中间设有阀口（13），进水腔（2）通过阀口（13）与出水腔（12）连通，主阀芯（14）设有进水孔（4），阀座（11）固定安装于阀体（1），阀座（11）设有排水孔（10），主阀芯（14）、皮碗（6）、阀座（11）密封连接形成阀芯背腔（7），前控阀芯（3）一端设有阀芯导杆（5），其特征在于：主阀芯（14）位于进水腔（2），主阀芯（14）可封闭住阀口（13），阀芯导杆（5）从进水腔（2）端穿过阀口（13）在出水腔（12）内与皮碗（6）密封连接，阀座（11）安装在出水腔（12）内，皮碗（6）与阀座（11）密封连接，前控阀芯（3）位于主阀芯（14）前端，前控阀芯（3）可封闭住进水孔（4），阀芯导杆（5）穿过进水孔（4）在阀芯背腔（7）内通过控制杆（8）与后控阀芯（9）连接，后控阀芯（9）可封闭住排水孔（10）。
2.根据权利要求1所述的一种可控开度的先导阀，其特征在于：阀芯背腔（7）施加于主阀芯（14）上的压力与进水腔（2）施加于主阀芯（14）上的压力方向相反，并存在一个压力差，采用控制前控阀芯（3）做轴向直线运动，阀芯背腔（7）与进水腔（2）施加于主阀芯（14）的压力差驱动主阀芯（14）跟随前控阀芯（3）做同向的轴向直线运动，达到可控开度开关阀门的目的。
3.根据权利要求2所述的一种可控开度的先导阀，其特征在于：前控阀芯（3）通过阀芯导杆（5）与控制杆（8）、后控阀芯（9）连接组成控制组件，控制组件整体在轴向上为浮动状态，可沿轴向做自由的直线运动，前控阀芯（3）与后控阀芯（9）的相对轴向距离可调，通过调节前控阀芯（3）与后控阀芯（9）的相对轴向距离，称为控制距离，使前控阀芯（3）做轴向直线运动，主阀芯（14）跟随前控阀芯（3）做同向的轴向直线运动，导致主阀芯（14）与阀口（13）的相对距离发生变化，称为阀门开度，控制距离变化量正比于阀门开度变化量。
4.根据权利要求3所述的一种可控开度的先导阀，其特征在于：前控阀芯（3）向前做直线运动时，前控阀芯（3）打开主阀芯（14）上的进水孔（4），使进水腔（2）通过进水孔（4）与阀芯背腔（7）连通，后控阀芯（9）封闭住阀座（11）的排水孔（10），阻断阀芯背腔（7）与出水腔（12）的连通，阀芯背腔（7）压力克服进水腔（2）压力驱动主阀芯（14）向前做直线运动，主阀芯（14）向前做直线运动会使前控阀芯（3）与主阀芯（14）上的进水孔（4）距离缩小，直至前控阀芯（3）封闭住进水孔（4），阻断进水腔（2）与阀芯背腔（7）的连通。
5.根据权利要求4所述的一种可控开度的先导阀，其特征在于：主阀芯（14）推动前控阀芯（3）向前做直线运动时，前控阀芯（3）带动后控阀芯（9）向前做直线运动，前控阀芯（3）会封闭进水孔（4），阻断进水腔（2）与阀芯背腔（7）的连通，后控阀芯（9）打开阀座（11）的排水孔（10），阀芯背腔（7）通过排水孔（10）与出水腔（12）的连通。
6.根据权利要求5所述的一种可控开度的先导阀，其特征在于：当进水腔（2）与阀芯背腔（7）压强相同时，阀芯背腔（7）施加于主阀芯（14）上的压力大于进水腔（2）施加于主阀芯（14）上的压力。
7.根据权利要求5所述的一种可控开度的先导阀，其特征在于：前控阀芯（3）与阀芯导杆（5）为轴向固定连接，阀芯导杆（5）与控制杆（8）通过螺纹方式连接，控制杆（8）与后控阀芯（9）为轴向固定连接，通过控制杆（8）相对于阀芯导杆（5）做旋转运动，可以调节前控阀芯（3）与后控阀芯（9）的轴向距离。
8.根据权利要求1所述的一种可控开度的先导阀，其特征在于：阀体（1）为管状结构，前控阀芯（3）、阀芯导杆（5）、皮碗（6）、控制杆（8）、后控阀芯（9）、阀座（11）、主阀芯（14）全部安装于阀体（1）内部，且全部为共轴结构。
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