CN106382268B - 外控先导式高压气动电磁开关阀 - Google Patents

Abstract

本发明属于气动开关阀，具体公开了一种外控先导式高压气动电磁开关阀，其主要包括主阀阀体、直流电磁铁和工作口连接件，该主阀阀体一侧设置有先导阀体，所述主阀阀体内有一空腔，该空腔分别与主阀阀体上的通孔、工作口和入气口连通，还单独设置有控制口与主阀阀体上的阀口连通，所述空腔内设置有主阀阀芯，所述主阀阀芯设有开放的控制腔与通孔连通；通过直流电磁铁的通断电推动先导阀阀芯，同时配合高压气体和弹性元件的作用，可推动主阀阀芯移动，从而实现气体通断的目的。本发明外控先导式高压气动电磁开关阀密封性能好，采用外控式结构可保证该电磁阀具有较小的开启压力，实现高压气体的快速通断，且其结构简单、加工方便，适合大规模产业化制造。

Description

外控先导式高压气动电磁开关阀

技术领域

本发明属于流体控制阀门技术领域，具体涉及一种外控先导式高压气动电磁开关阀，其能够满足高压工作环境的要求，还具备结构简单、密封可靠、响应速度快、开启压力低等特点。

背景技术

气动技术因其工作介质为压缩空气，具有能源获得方便、清洁无污染、低成本、易操作等优点而广泛应用于农业机械、自动化工业、交通运输、能源、化工、航空航天、航海、国防军事等领域。

该领域中压力低于1MPa的气动系统称为低压气动系统，压力在1MPa～10MPa之间的气动系统称为中压气动系统，压力高于10MPa的气动系统称为高压气动系统。目前关于低压气动技术的认识较成熟，现有的气动开关阀，额定工作压力通常小于1MPa。然而随着各个行业对系统高压、高响应的需求日益增加，同时也由于各种新材料、新工艺及高寿命器件的出现，有力地推动了高压气动技术的发展，新型高压气动元件的开发与研制已成为气动技术新的发展方向。

进一步的研究表明，低压气动开关阀由于其额定工作压力通常小于1MPa，已经越来越不能满足高压气体控制系统的发展要求。高压气体由于功率比重大，相对于低压系统可有效改善系统动态性能与刚度，且有利于元件结构小型化及执行机构高速化，节省安装空间，使得高压气动技术成为当前国内外流体传动与控制领域的研究热点之一。而在高压气动电磁开关阀中，由于工作气源与控制气源为同一气源，导致先导式电磁开关阀在低压情况下无法实现打开动作，从而高压气动电磁开关阀失去控制作用的情况。相应地，本领域亟需对现有的电磁开关阀作出进一步的完善和改进，生产出以满足工作压力大于10MPa、工作性能稳定、响应快、开启压力低、体积小的电磁开关阀，以满足高压气动系统中对于电磁开关阀的迫切需求。

发明内容

针对现有技术的改进需求，本发明提供一种外控先导式高压气动电磁开关阀，通过对阀体中关键组成部件各自的设置方式及其相互衔接配合等方面进行设计，单独设置控制气源，使其通过直流电磁铁的通断电，配合高压气体和弹性元件的作用，实现气体通断的目的。本发明的外控先导式高压气动电磁开关阀能够在高压环境下使用并能够快速响应，同时解决了传统式先导式电磁开关阀在低压情况下无法实现打开动作的问题，保证了其工作的稳定性，还具有结构简单、密封可靠等优点，尤其适用于高压气动系统。

为了实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种外控先导式高压气动电磁开关阀，其特征在于，

包括主阀阀体、固定在主阀阀体一侧的直流电磁铁和连接在主阀阀体另一侧的工作口连接件，

该主阀阀体靠近所述直流电池铁一侧的中部内沿轴向依次设置有先导阀阀芯和顶杆，上述先导阀阀芯和顶杆的外部套设有先导阀阀套和先导阀阀体，所述顶杆与先导阀阀体形成间隙配合，所述先导阀阀芯和先导阀阀套形成间隙配合，所述先导阀阀芯的两端分别对应所述先导阀阀体的阀口和主阀阀体上的阀口，所述顶杆一侧与直流电磁铁连接，上述顶杆另一侧穿过先导阀阀体的阀口可与先导阀阀芯接触，进而可推动先导阀阀芯运动，所述主阀阀体上的阀口附近设置有先导阀弹簧可使先导阀阀芯复位；

所述主阀阀体内部有一空腔，该空腔内设置有主阀阀芯与主阀阀体滑动配合，所述主阀阀芯靠近主阀阀体上的阀口的一侧的中部设有开放的控制腔，所述主阀阀体上还设置有主阀弹簧，该主阀弹簧伸入控制腔内；

所述空腔一侧与所述主阀阀体上的通孔连通，该通孔通过两阀体之间的间隙可将所述空腔内的控制腔与先导阀阀套气流通道连通，进而可与所述先导阀阀体上的排气孔连通，所述空腔另一侧中部通过工作口连接件上的气流通道，与工作口连接件侧壁上的工作口连通，所述主阀阀体该侧的两侧壁上还分别设置有控制口和入气口与所述空腔靠近工作口的一侧连通，所述控制口通过工艺孔组与主阀阀体上的阀口连接。

进一步优选地，所述主阀阀芯一端套设有主阀阀套，所述控制口和入气口通过主阀阀套与空腔连通，且上述主阀阀套以O形密封圈与主阀阀体形成密封，同时该主阀阀套与主阀阀芯通过O形密封圈以及单侧挡圈形成密封。通过采用主阀阀套，可以将控制口K’与入气口P与阀体和阀芯之间实现良好密封，减缓主阀阀芯与主阀阀体之间的摩擦，提高电磁开关阀密封性和实用寿命。

优选地，所述主阀阀芯另一端与主阀阀体之间设置有密封件，优选为O形密封圈，所述的主阀阀芯靠近工作口的一端采用密封圈与压紧环配合密封，保证了可靠的密封，而且在高压气流作用下不会破坏密封结构。

优选地，所述直流电磁铁与主阀阀体通过定位座连接，并采用数只M6螺钉穿过定位座将所述直流电磁铁与主阀阀体连接。采用定位座能够简单快速地固定直流电磁铁与主阀阀体，操作简单且固定效果好。

优选地，所述主阀阀体与工作口连接件采用数只M6螺钉连接，并用O形密封圈形成密封，采用该类型的密封圈能很好地契合主阀阀体与工作口连接件的封口形状，密封效果好且使用寿命长。

优选地，所述的先导阀阀芯为双面密封阀芯，该阀芯的两端均设置有密封元件，使得在高压环境下密封可靠，持久耐用。

具体地，外控先导式高压气动电磁开关阀从气流工作路径上可分为入气口P、工作口A、控制口K’和排气口E，当电磁铁不通电时，先导阀阀芯在先导阀弹簧作用下处于复位位置，其一端面与先导阀阀体上的阀口形成密封，使得控制腔K与控制口K’导通并形成高压环境，主阀阀芯在高压气和主阀弹簧的作用下与工作口连接件上的阀口形成密封，保证入气口P与工作口A的有效断开，从而实现电磁阀的关闭；当电磁铁通电时，电磁铁推动顶杆移动进而推动先导阀阀芯，使得先导阀阀芯的另一端面与主阀体上的阀口形成密封，使得控制口K’的高压气体与控制腔K断开，同时控制腔K与排气口E相通，导致控制腔K中的压力等同于大气压，主阀体的环形面积在入气口P压力作用下，克服主阀弹簧力推动主阀阀芯打开，使得入气口P与工作口A相通，从而实现电磁阀的打开。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比具有以下优势：

(1)本发明提供的外控先导式高压气动电磁开关阀，通过对阀体中关键组成部件各自的设置方式及其相互衔接配合等方面进行设计，采用直流电磁铁的通断电配合高压气体和弹性元件来推动阀芯移动，控制阀座和阀体的阀口的打开和闭合，即可实现气体的通断，且该电磁开关阀还能适应用于工作压力大于10MPa的工作条件，此外还有结构简单、密封可靠、响应速度快等优点。

(2)本发明的外控先导式高压气动电磁开关阀单独设置有控制气源，能够使阀体内部的气压保持稳定，避免传统先导式高压气动电磁开关阀中由于采用同一气源同时作为工作气源和控制气源，导致的阀体内部气压较低而无法打开动作的问题。

(3)本申请的主阀阀芯一端套设有主阀阀套，可以将控制口K’与入气口P与阀体和阀芯之间实现良好密封。而在主阀阀体、主阀阀芯和主阀阀套之间均设置密封元件，由此保证了密封的可靠性，而且在高压气流作用下不会破坏密封结构。所述的先导阀阀芯采用双面密封阀芯，且该阀芯的两端均设置有密封元件，能够使得外控先导式高压气动电磁开关阀在高压环境下密封可靠，持久耐用。

(4)本发明外控先导式高压气动电磁开关阀密封性能好，结构简单，可保证该电磁阀具有较小的开启压力，能够实现高压气体的快速通断，且加工方便，适合大规模产业化制造，在降低成本和提高制造效率方面具备优势，十分适用于高压气动系统。

附图说明

图1是本发明的外控先导式高压气动电磁开关阀的剖视图；

图2是本发明的外控先导式高压气动电磁开关阀中先导阀阀芯的剖视图；

图3为本发明的外控先导式高压气动电磁开关阀中主阀阀芯的剖视图；

图4(a)和(b)为本发明的外控先导式高压气动电磁开关阀中先导阀阀套的剖视图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1直流电磁铁，2定位座，3顶杆，4先导阀阀体，5先导阀阀套，7主阀弹簧，8主阀阀芯，9主阀阀体，10工作口连接件，11密封圈，12压紧环，13先导阀弹簧，14先导阀阀芯，16密封元件，I工艺孔组，Ⅱ通孔，K控制腔，K’控制口，P入气口，A工作口，E排气口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是一种外控先导式高压气动电磁开关阀的剖视图。如图1中所示，一种外控先导式高压气动电磁开关阀，包括主阀阀体9、固定在主阀阀体9一侧的直流电磁铁1和连接在主阀阀体9另一侧的工作口连接件10，

该主阀阀体9靠近所述直流电池铁1一侧的中部内沿轴向依次设置有先导阀阀芯14和顶杆3，上述先导阀阀芯14和顶杆3的外部套设有先导阀阀套5和先导阀阀体4，所述顶杆3与先导阀阀体4形成间隙配合，所述先导阀阀芯14和先导阀阀套5形成间隙配合，所述先导阀阀芯14的两端分别对应所述先导阀阀体4的阀口和主阀阀体9上的阀口，所述顶杆3一侧与直流电磁铁1连接，上述顶杆3另一侧穿过先导阀阀体4的阀口可与先导阀阀芯14接触，进而可推动先导阀阀芯14运动，所述主阀阀体9上的阀口附近设置有先导阀弹簧13可使先导阀阀芯14复位；

所述主阀阀体9内部有一空腔，该空腔内设置有主阀阀芯8与主阀阀体9滑动配合，所述主阀阀芯8靠近主阀阀体9上的阀口的一侧的中部设有开放的控制腔K，所述主阀阀体9上还设置有主阀弹簧7，该主阀弹簧7伸入控制腔K内；

所述空腔一侧与所述主阀阀体9上的通孔Ⅱ连通，该通孔Ⅱ通过两阀体之间的间隙可将所述空腔内的控制腔K与先导阀阀套5的气流通道连通，进而可与所述先导阀阀体4上的排气孔E连通，所述空腔另一侧中部通过工作口连接件10上的气流通道，与工作口连接件10侧壁上的工作口A连通，所述主阀阀体9该侧的两侧壁上还分别设置有控制口K’和入气口P与所述空腔靠近工作口A的一侧连通，所述控制口K’通过工艺孔组Ⅰ与主阀阀体9上的阀口连接。

在本发明的一个具体实施例中，所述主阀阀芯8一端套设有主阀阀套15，所述控制口K’和入气口P通过主阀阀套15与空腔连通，且上述主阀阀套15以O形密封圈与主阀阀体9形成密封，同时该主阀阀套15与主阀阀芯8通过O形密封圈以及单侧挡圈形成密封。

在本发明的一个具体实施例中，所述主阀阀芯8另一端与主阀阀体9之间设置有密封件，优选为O形密封圈，所述的主阀阀芯8靠近工作口A的一端还采用密封圈11与压紧环12配合密封。

在本发明的一个具体实施例中，所述直流电磁铁1与主阀阀体9通过定位座2连接，并采用数只M6螺钉穿过定位座2将所述直流电磁铁1与主阀阀体9连接。

在本发明的一个具体实施例中，所述主阀阀体9与工作口连接件10采用数只M6螺钉连接，并用O形密封圈形成密封。

在本发明的一个具体实施例中，所述的先导阀阀芯14为双面密封阀芯，该阀芯的两端均设置有密封元件16。

外控式高压电磁开关阀的工作原理：当电磁铁未得电时，电磁铁推杆不伸出，先导阀阀芯在先导阀弹簧作用下处于复位位置，此时先导阀阀芯的一端与先导阀阀体上的阀口密封，另一端则脱离主阀阀体上的阀口，使得高压气体从控制口K’流经工艺孔组I进入先导阀腔体，进而流经通孔II进入控制腔K，从而使控制腔K中保持高压，由于控制腔K处作用面积远大于入气口P处作用面积，因此主阀阀芯被紧紧压在工作口连接件10上的阀口处，依靠主阀阀芯处密封圈的变形，形成有效密封；当电磁铁得电时，电磁铁推杆伸出，推动顶杆，进而推动先导阀阀芯，先导阀阀芯一端与先导阀阀体上的阀口分离，另一端与阀体上的阀口形成密封，此时控制口K’处的高压气体被密封住，无法到达先导阀腔体，同时控制腔K处的气体可以通过通孔II到达先导阀腔体，进而通过先导阀阀套上的流道，从排气口E排向大气，使得控制腔K处保持大气压，此时主阀阀芯另一端受到控制口K’和入气口P两处高压作用，在两端压力差的作用下，克服主阀弹簧的弹簧力，将主阀打开，实现了入气口P与工作口A的连通。为了保证在电磁铁未得电时能可靠密封，需保证控制口压力足够大，根据力学计算和试验论证，当控制口K压力大于0.46倍入气口P压力时，即能正常工作。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种外控先导式高压气动电磁开关阀，包括主阀阀体(9)、固定在主阀阀体(9)一侧的直流电磁铁(1)和连接在主阀阀体(9)另一侧的工作口连接件(10)，

该主阀阀体(9)靠近所述直流电磁铁(1)一侧的中部内沿轴向依次设置有先导阀阀芯(14)和顶杆(3)，上述先导阀阀芯(14)和顶杆(3)的外部套设有先导阀阀套(5)和先导阀阀体(4)，所述顶杆(3)与先导阀阀体(4)形成间隙配合，所述先导阀阀芯(14)和先导阀阀套(5)形成间隙配合，所述先导阀阀芯(14)的两端分别对应所述先导阀阀体(4)的阀口和主阀阀体(9)上的阀口，所述顶杆(3)一侧与直流电磁铁(1)连接，上述顶杆(3)另一侧穿过先导阀阀体(4)的阀口可与先导阀阀芯(14)接触，进而可推动先导阀阀芯(14)运动，所述主阀阀体(9)上的阀口附近设置有先导阀弹簧(13)可使先导阀阀芯(14)复位；

所述主阀阀体(9)内部有一空腔，该空腔内设置有主阀阀芯(8)与主阀阀体(9)滑动配合，所述主阀阀芯(8)靠近主阀阀体(9)上的阀口的一侧的中部设有开放的控制腔(K)，所述主阀阀体(9)上还设置有主阀弹簧(7)，该主阀弹簧(7)伸入控制腔(K)内；

所述空腔一侧与所述主阀阀体(9)上的通孔(Ⅱ)连通，该通孔(Ⅱ)通过两阀体之间的间隙可将所述空腔内的控制腔(K)与先导阀阀套(5)气流通道连通，进而可与所述先导阀阀体(4)上的排气孔(E)连通，所述空腔另一侧中部通过工作口连接件(10)上的气流通道，与工作口连接件(10)侧壁上的工作口(A)连通，所述主阀阀体(9)的两侧壁上还分别设置有控制口(K’)和入气口(P)，所述入气口(P)与所述空腔靠近工作口(A)的一侧连通，所述控制口(K’)通过工艺孔组(Ⅰ)与主阀阀体(9)上的阀口连接。

2.根据权利要求1所述的外控先导式高压气动电磁开关阀，其特征在于：所述主阀阀芯(8)一端套设有主阀阀套(15)，所述控制口(K’)和入气口(P)通过主阀阀套(15)与空腔连通，且上述主阀阀套(15)以O形密封圈与主阀阀体(9)形成密封，同时该主阀阀套(15)与主阀阀芯(8)通过O形密封圈以及单侧挡圈形成密封。

3.根据权利要求2所述的外控先导式高压气动电磁开关阀，其特征在于：所述主阀阀芯(8)另一端与主阀阀体(9)之间设置有O形密封圈，所述的主阀阀芯(8)靠近工作口(A)的一端还采用密封圈(11)与压紧环(12)配合密封。

4.根据权利要求3所述的外控先导式高压气动电磁开关阀，其特征在于：所述直流电磁铁(1)与主阀阀体(9)通过定位座(2)连接，并采用数只M6螺钉穿过定位座(2)将所述直流电磁铁(1)与主阀阀体(9)连接。

5.根据权利要求4所述的外控先导式高压气动电磁开关阀，其特征在于：所述主阀阀体(9)与工作口连接件(10)采用数只M6螺钉连接，并用O形密封圈形成密封。

6.根据权利要求5所述的外控先导式高压气动电磁开关阀，其特征在于：所述的先导阀阀芯(14)为双面密封阀芯，该先导阀阀芯(14)的两端均设置有密封元件(16)。