CN109654243A - 一种具有开关功能的调节阀门 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有开关功能的调节阀门，包括阀体和执行机构；阀体的一端设有介质进口，与介质进口相对的阀体另一端设有介质出口；阀体内设有与介质进、出口相连通的最短的流道；穿过流道且在流道的垂直方向上设有一凹槽，凹槽内设有与流道相配合的柱塞，柱塞上设有一通孔；执行机构包括带动柱塞运动的连杆，连杆带动柱塞在凹槽内上下往复运动使柱塞与流道配合作用实现流道快速开启或关闭；连杆带动柱塞在流道内旋转运动使流道与通孔产生不同程度的重叠实现流道流量的连续调节。本发明的阀门不仅具有开关和连续调节的复合功能，而且避免了由于两种类型阀门串联或并联导致的管路上的接口、电源、控制线缆数量的增加带来的不便。

Description

一种具有开关功能的调节阀门
技术领域
本发明属于控制系统，具体地涉及一种具有开关功能的调节阀门。
背景技术
阀门作为自动控制系统中常见的执行和调节机构，根据基本功能分类可分为调节阀和开关阀两大类。比如：电磁闸阀属于开关阀，气动V型球阀属于调节类阀门。调节阀的执行器可以带动阀体进行0-100％开度的连续调节，一个完整的行程时间(100％开度调整)一般为10-30秒；开关阀只有全开和全关两种状态，状态切换时间一般小于1秒。
在实际应用中，例如管道输送气、液等介质，在通常条件下需要对流量或压力进行连续调节，而在某些特殊情况下又需要紧急关断或紧急开启(秒级响应)，前面所述的单一功能阀门已不适用。一般的解决办法是两种类型阀门串联通或并联，但这种方案增加了管路上的(法兰、螺纹等)接口，增加了电源、控制线缆的数量和设备复杂程度。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种具有开关功能的调节阀门，该阀门将调节阀和开关阀两种类型的阀门组合成一体化的阀门，使得该阀门具有两种属性，既可以连续调节，又可以快速关断或开启。
具体技术方案如下：
一种具有开关功能的调节阀门，包括
阀体，所述阀体的一端设有介质进口，与所述介质进口相对的阀体的另一端设有介质出口；所述阀体内设有与所述介质进、出口相连通的最短的流道；穿过所述流道且在所述流道的垂直方向上设有一凹槽，所述凹槽内设有与所述流道相配合的柱塞，所述柱塞上设有一通孔；和
执行机构，所述执行机构包括用于连接所述柱塞并带动所述柱塞运动的连杆，所述连杆带动所述柱塞在所述凹槽内上下往复运动使所述柱塞与所述流道配合作用实现流道快速开启或关闭；所述连杆带动所述柱塞在所述流道内旋转运动使所述流道与所述通孔产生不同程度的重叠实现流道流量的0-100％连续调节。
优选地，所述凹槽位于所述阀体内部，所述连杆一端延伸至所述阀体内部与所述凹槽内的柱塞连接。
优选地，所述通孔位于在所述柱塞的中心处。
优选地，所述通孔位于所述柱塞的上部或下部，并将所述柱塞分为两部分：实心部和通孔部；所述通孔部位于所述流道内使所述流道处于备开启状态，所述通孔与所述流道配合作用产生不同程度的重叠实现流道流量0-100％的连续调节；所述柱塞的实心部位于所述流道内使流道关闭；所述柱塞脱离所述流道使流道完全开启。
优选地，所述流道仅包括一条流道。
优选地，所述流道包括第一流道以及与所述第一流道平行设置的第二流道；所述柱塞的实心部位于所述第一流道或第二流道内使所述第一流道或第二流道关闭；所述通孔部与所述第一流道或第二流道配合作用产生不同程度的重叠实现流道流量0-100％的连续调节，所述柱塞脱离所述第一流道或第二流道使第一流道或第二流道完全开启。
优选地，所述执行机构为功能一体化执行机构，其还包括与所述连杆另一端相连接的动铁，弹簧，与所述动铁通过所述弹簧相连接并带动所述连杆上下往复运动的电磁铁线圈，以及套设在所述动铁外部并通过对所述动铁产生扭矩从而带动所述连杆旋转运动的电机线圈。
优选地，所述柱塞是圆柱结构。
本发明的有益效果如下：
本发明的阀门将调节阀和开关阀两种类型的阀门组合成一体，不仅具有快速开关和连续调节的复合功能；而且对外只有一对进、出口，采用统一的电源和信号控制接口；解决了单一功能阀门不适用的问题，同时避免了由于两种类型阀门串联或并联导致的管路上的(法兰、螺纹等)接口、电源、控制线缆数量的增加带来的不便。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出了本发明第一种实施方式中具有开关功能的调节阀门的结构示意图。
图2示出了本发明第二种实施方式中具有开关功能的调节阀门的结构示意图。
图3示出了本发明第三种实施方式中具有开关功能的调节阀门的结构示意图。
图4示出了本发明第四种实施方式中具有开关功能的调节阀门的结构示意图。
图5示出了本发明第五种实施方式中具有开关功能的调节阀门的结构示意图。
图6示出了本发明第五种实施方式中具有开关功能的调节阀门的结构示意图。
其中，1、进口，2、出口，3、流道，4、阀体，5、执行机构，301、第一流道，302、第二流道，401、电动调节阀阀体，402、电磁开关阀阀体，42、凹槽，43、柱塞，44、通孔，441、实心部，442、通孔部，501、电动调节器，502、电磁执行器，503、电动调节器接线口，504、电磁执行器接线口，51、连杆，52、动铁，53、弹簧，54、电磁铁线圈，55、电机线圈。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
在本发明的第一种实施方式中，提供一种具有开关功能的调节阀门，该调节阀门采用一体化的阀门和功能一体化的执行机构5；具体地，包括：
阀体4，阀体4的一端设有介质进口1，与介质进口1相对的阀体4的另一端设有介质出口2；阀体4内设有与介质进、出口2相连通的最短的直通流道3；穿过流道3且在流道3的垂直方向上设有一凹槽42，凹槽42内设有与流道3相配合的柱塞43，柱塞43上设有一通孔44；和
执行机构5，执行机构5包括用于连接柱塞43并带动柱塞43运动的连杆51，连杆51带动柱塞43在凹槽42内上下往复运动使柱塞43与流道3配合作用实现流道3开启或关闭；连杆51带动柱塞43在流道3内旋转运动使流道3与通孔44产生不同程度的重叠实现流道3流量的连续调节。
柱塞43是圆柱结构；执行机构5还包括与连杆51相连接的动铁52，弹簧53，与动铁52通过弹簧53相连接并带动连杆51上下往复运动的电磁铁线圈54，以及套设在动铁52外部并通过对动铁52产生扭矩从而带动连杆51旋转运动的电机线圈55。
优选地，如图1所示，在本实施方式中，通孔44位于在柱塞43的中心处。电磁铁线圈54通电后在电磁力的作用下通过弹簧53带动动铁52向上运动，使柱塞43完全脱硫流道3，实现流道3快速开启，如图1(b)所示；电磁铁线圈54在电磁力的作用下通过弹簧53带动动铁52向下运动，使柱塞43与流道3配合作用，流道3进入备开启状态，电机线圈55通电后对动铁52产生扭矩从而带动连杆51旋转运动，使流道3与通孔44产生不同程度的重叠实现流道3开度为0-100％的连续调节，如图1(a)所示。
本实施方式中具有开关功能的调节阀门可以实现阀门的快速开启和连续调节。
如图2所示，在本发明第二种实施方式中，具有开关功能的调节阀门的其他结构均与第一种实施方式相同；不同之处在于，通孔44位于柱塞43的上部或下部，并将柱塞43分为两部分：实心部441和通孔部442；
优选地，通孔44位于柱塞43的下部。
电磁铁线圈54通电后在电磁力的作用下通过弹簧53带动动铁52向上运动，使柱塞43的通孔部442与流道3配合作用，流道3处于备开启状态，电机线圈55通电后对动铁52产生扭矩从而带动连杆51旋转运动使通孔部442与流道3产生不同程度的重叠，实现流道3流道3开度为0-100％的连续调节，如图2(a)；需要紧急关断时，电磁铁线圈54在电磁力的作用下通过弹簧53带动动铁52继续向下运动，使柱塞43的实心部441堵塞流道3，实现调节阀门的快速关闭，如图2(b)。
本实施方式中电机线圈55接通后，通过电磁铁线圈5454的磁力作用，具有开关功能的调节阀门可以实现阀门的快速关闭和连续调节。
如图3所示，在本发明第三种实施方式中，具有开关功能的调节阀门的其他结构均与第二种实施方式相同；不同之处在于，凹槽42的纵向深度比第二种实施方式中凹槽42要深一些；
优选地，通孔44位于柱塞43的下部。
电磁铁线圈54通电后在电磁力的作用下通过弹簧53带动动铁52向上运动，使柱塞43完全脱离流道3，实现流道3快速开启，如图3(c)所示；电磁铁线圈54在电磁力的作用下通过弹簧53带动动铁52向下运动，使柱塞43的通孔部442与流道3配合作用，电机线圈55通电后对动铁52产生扭矩从而带动连杆51旋转运动使通孔部442与流道3产生不同程度的重叠，实现流道3流道3开度为0-100％的连续调节，如图3(b)所示；需要紧急关断时，电磁铁线圈54在电磁力的作用下通过弹簧53带动动铁52继续向下运动，使柱塞43的实心部441堵塞流道3，实现调节阀门的快速关闭，如图3(a)所示。
本实施方式中电机线圈55接通后，具有开关功能的调节阀门通过电磁铁线圈54的磁力作用，可以完成调节阀门快速开、关、连续调节三种状态的快速切换。
在本发明的第四种实施方式中，如图4所示，具有快速开关功能的调节阀门的其他结构均与第二种实施方式相同；不同之处在于，通孔44位于柱塞43的上部，并将柱塞43分为实心部441和通孔部442；流道3包括第一流道301和第二流道302；柱塞43的实心部441位于第一流道301或第二流道302内使第一流道301或第二流道302关闭；通孔部442与第一流道301或第二流道302配合作用产生不同程度的重叠实现流道3流量的连续调节，柱塞43脱离第一流道301或第二流道302使第一流道301或第二流道302完全开启。
优选地，电磁铁线圈54通电后在电磁力的作用下通过弹簧53带动动铁52向上运动，使柱塞43完全脱离第一流道301，且柱塞43的实心部441将第二流道302堵塞，实现第一流道301开启，第二流道302关闭，如图4(b)所示；电磁铁线圈54通过弹簧53带动动铁52向下运动，使柱塞43的实心部441与第一流道301配合作用，第一流道301处于堵塞状态，同时柱塞43的通孔部442与第二流道302配合作用，第二流道302处于备开启状态；电机线圈55通电后对动铁52产生扭矩从而带动连杆51旋转运动使通孔部442与第二流道302产生不同程度的重叠，实现流道3流量开度为0-100％的连续调节，如图4(a)所示。
本实施方式中电机线圈55接通后，具有开关功能的调节阀门通过电磁铁线圈54的磁力作用，可以完成调节阀门快速开、关、连续调节三种状态的快速切换。
在本发明中凹槽的深度是根据实际需求进行设置的，凹槽的深度大于柱塞的高度，这样柱塞才能在凹槽内做上下往复自由运动。
如图5所示，在本发明的第五种实施方式中，提供一种具有开关功能的调节阀门，该调节阀门采用一体化的阀门和两个功能独立的执行机构5；具体地，包括阀体4和控制阀体4实现快速关断和连续调节的执行机构5；
阀体4，阀体4的一端设有介质进口1，与介质进口1相对的阀体4的另一端设有介质出口2；阀体4内包括球形阀蕊41、横穿球形阀蕊41内部且与介质进、出口2相连通的最短的直通流道3，以及与流道3相配合的柱塞43；在流道3的垂直方向上且穿过流道3设有一凹槽42，柱塞43与凹槽42相配合作用；和
执行机构5，执行机构5包括用于连接柱塞43并带动柱塞43上下往复运动使柱塞43与流道3配合作用实现流道3快速开启和关闭的连杆51，以及套设在连杆51外部带动球形阀蕊41旋转运动使球形阀蕊41与流道3产生不同程度的重叠实现流道3流量的0-100％连续调节的输出轴55；输出轴55和连杆51是轴套结构。
在本实施方式中，球形阀蕊41和柱塞43是同轴的；柱塞43是圆柱结构。
执行机构5还包括与连杆51相连接且为连杆51提供动力的电磁执行器502，以及与输出轴55相连接且为输出轴提供动力的电动调节器501。电动调节器501和电磁执行器502采用同一接线口和电源。
当电磁执行器502通过连杆51带动柱塞43向上运动时，柱塞43与凹槽42配合作用使流道3快速开启，电动调节器501输出扭矩通过输出轴带动球形阀蕊41旋转运动，球形阀蕊41和流道3产生不同程度的重叠，从而实现开度为0-100％的连续调节；遇到紧急情况需要关闭调节阀门时，电磁执行器502接收到指令，在电磁力的作用下通过连杆51带动柱塞43向下运动，柱塞43与凹槽42配合作用使流道3堵塞，实现调节阀门的快速关闭；调节阀门处于关闭状态时，不论电动调节器501如何带动球形阀蕊41运动，整个调节阀门都处于关闭状态。
本实施方式中具有开关功能的调节阀门可以实现阀门的快速关闭和连续调节。
如图6所示，在本发明的第六种实施方式中，为了解决现有技术中两种类型阀门串联通或并联后管路上的(法兰、螺纹等)接口的增加，本发明提供了一种具有开关功能的调节阀门，该调节阀门将电动调节阀和电磁开关阀串联，且采用一个进口1和一个出口2，电源和控制线分开或统一。
具体地，一种具有开关功能的调节阀门包括电动调节阀阀体401，控制电动调节阀体4的电动调节器501，电动调节阀阀体402，控制电磁开关阀体4的电磁执行器502，电动调节器接线口503，以及电磁执行器502接线口。
在以下实施方式中，对于阀门的连续调节有两种调节方式，一种是采用一体化的执行机构进行调节，另一种是采用电动调节器501进行调节。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种具有开关功能的调节阀门，其特征在于，包括
阀体，所述阀体的一端设有介质进口，与所述介质进口相对的阀体的另一端设有介质出口；所述阀体内设有与所述介质进、出口相连通的最短的流道；穿过所述流道且在所述流道的垂直方向上设有一凹槽，所述凹槽内设有与所述流道相配合的柱塞，所述柱塞上设有一通孔；和
执行机构，所述执行机构包括用于连接所述柱塞并带动所述柱塞运动的连杆，所述连杆带动所述柱塞在所述凹槽内上下往复运动使所述柱塞与所述流道配合作用实现流道快速开启或关闭；所述连杆带动所述柱塞在所述流道内旋转运动使所述流道与所述通孔产生不同程度的重叠实现流道流量0-100％的连续调节。
2.根据权利要求1所述一种具有开关功能的调节阀门，其特征在于，所述凹槽位于所述阀体内部，所述连杆一端延伸至所述阀体内部与所述凹槽内的柱塞连接。
3.根据权利要求2所述一种具有开关功能的调节阀门，其特征在于，所述通孔位于在所述柱塞的中心处。
4.根据权利要求2所述一种具有开关功能的调节阀门，其特征在于，所述通孔位于所述柱塞的上部或下部，并将所述柱塞分为两部分：实心部和通孔部；所述通孔部位于所述流道内使所述流道处于备开启状态，所述通孔与所述流道配合作用产生不同程度的重叠实现流道流量0-100％的连续调节；所述柱塞的实心部位于所述流道内使流道关闭；所述柱塞脱离所述流道使流道完全开启。
5.根据权利要求4所述一种具有开关功能的调节阀门，其特征在于，所述流道仅包括一条流道。
6.根据权利要求4所述一种具有开关功能的调节阀门，其特征在于，所述流道包括第一流道以及与所述第一流道平行设置的第二流道；所述柱塞的实心部位于所述第一流道或第二流道内使所述第一流道或第二流道关闭；所述通孔部与所述第一流道或第二流道配合作用产生不同程度的重叠实现流道流量0-100％的连续调节，所述柱塞脱离所述第一流道或第二流道使第一流道或第二流道完全开启。
7.根据权利要求3或4所述一种具有开关功能的调节阀门，其特征在于，所述执行机构为功能一体化执行机构，其还包括与所述连杆另一端相连接的动铁，弹簧，与所述动铁通过所述弹簧相连接并带动所述连杆上下往复运动的电磁铁线圈，以及套设在所述动铁外部并通过对所述动铁产生扭矩从而带动所述连杆旋转运动的电机线圈。
8.根据权利要求7所述一种具有开关功能的调节阀门，其特征在于，所述柱塞是圆柱结构。
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