CN110107719B - 一种压力控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阀技术领域，公开了一种压力控制阀，其包括带有筒状阀腔(2)的阀体(1)，所述阀腔(2)的底部轴向设置有阀口(6)，还包括设置在所述阀体(1)的底部并与所述阀口(6)连通的流体进口端(3)、与所述阀腔(2)的内侧部连通的流体出口端(4)、设置在所述阀腔(2)内可沿轴向滑动的柱状阀芯(5)、设置在所述阀腔(2)内将所述阀芯(5)抵向所述阀口(6)的弹簧(7)，其特征在于，在所述阀芯(5)的外周部与所述阀腔(2)的内壁部之间形成有使流路流通面积在轴向向出口流体方向由大到小的流体过渡通道(22)，该压力控制阀通过过渡通道实现稳流并保持一定的压力，避免导致阀腔2内的流体出现紊流或开阀困难等问题，提高了阀的可靠性。

Description

一种压力控制阀

技术领域

本发明涉及控制阀技术领域，特别是涉及一种压力控制阀。

背景技术

压力控制阀使用比较广泛，一般用于控制进口端与出口端流体介质的压力差。当介质的压力差小于设定的压力时，阀口处于关闭状态；当介质的压力差大于设定的压力时，阀口处于导通状态。

图1为现有技术的一种常用的压力控制阀结构简图。如图1所示。压力控制阀包括整体锻压或铸造成型的阀体1’，阀体1’的内部设置有圆筒状的阀腔2’，进口端3’与阀腔2’的轴向底部相通，出口端4与阀腔2’的侧向相通。阀芯5可滑动的设置在阀腔2’中，封盖8’安装在阀体1’的上部并密封阀腔2’。封盖8与阀芯5’之间设置有弹簧7’。在阀腔2’的侧部，阀芯5的外缘与阀腔2’的内壁之间具有流通间隙9。

该现有技术的压力控制阀，流通间隙9一般为尺寸不变，但是该流通间隙9的参数确定比较困难。如果流通间隙9的尺寸较小，则该流段的流体流通面积较小，当阀口打开，流体介质通过该流段时，会产生节流效应，导致阀腔2’内的流体出现紊流，从而产生流动噪音；如果流通间隙9的尺寸较大，则该流段的流体流通面积较大，在阀口打开的瞬间，进口端施加给阀芯’的作用力会剧减，阀芯’两侧的压差建立不起来，不能按预设的参数开阀，同时阀芯’也会出现不平稳的开阀撞击噪音问题。产品的可靠性下降。

尤其针对如图1所示的现有技术结构，其进口端开设在阀腔的轴向，出口端开设在阀腔的侧向，出口端4与流通间隙9具有部分直通的压力控制阀。因为在阀口打开时，在出口端4与流通间隙9直通部分的流体会通过的流通间隙9部分段就直接流向出口端4，在出口端4与流通间隙9非直通部分的流体会通间隙9流向阀腔再流向出口端4。阀芯5径向所受的压力波动交大，而且不平稳，所以缺陷尤其突出。对于用于工作压力差较大的环境的压力控制阀，该问题尤其突出。所以如何改善设计，提供压力控制阀的工作可靠性和开阀稳定性，是本技术领域的设计人员所要解决的问题。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种压力控制阀，包括带有筒状阀腔的阀体，所述阀腔的底部轴向设置有阀口，还包括设置在所述阀体的底部并与所述阀口连通的流体进口端、与所述阀腔的内侧部连通的流体出口端、设置在所述阀腔内可沿轴向滑动的柱状阀芯、设置在所述阀腔内将所述阀芯抵向所述阀口的弹簧，在所述阀芯的外周部与所述阀腔的内壁部之间形成有使流路流通面积在轴向向流体出口方向由大到小的流体过渡通道，当所述阀口开启时，流体通过所述过渡通道进入所述阀腔。

上述压力控制阀的基础上，优选地，所述过渡通道进口端的流路流通面积定义为S1，所述过渡通道出口端的流路面积定义为S2，则则满足关系35％S1＞S2＞5％S1；

优选地，所述过渡通道还包括在轴向向流体出口方向流通面积连续渐小的过渡段，所述过渡段沿轴向的长度(L)大于所述过渡通道在径向的最小宽度；

优选地，所述过渡通道还包括在轴向向流体出口方向流通面积连续渐小的过渡段，所述过渡段沿轴向的长度(L)大于所述过渡通道在径向的最大宽度与最小宽度之间的差值；

进一步，所述过渡通道上还包括朝向出口端的流体流通面积不变的恒定节流段；

具体地，在所述阀芯关闭所述阀口位置，所述过渡通道与所述流体出口端部分直通；

优选地，所述阀芯的外周部具有锥台状的第一段面，所述第一段面构成所述过渡段；

优选地，所述阀腔的内壁部具有锥台状的第二段面，所述第二段面构成所述过渡段。

本发明给出的压力控制阀，通过在阀口与出口端之间设置开口由大到小的过渡通道，使开阀后具有一定高压的流体通过过渡通道，实现稳流并保持一定的压力，避免导致阀腔内的流体出现紊流或开阀困难等问题，提高了阀的可靠性。在进一步优化的设计中，通过在过渡通道设置一段恒定面积的节流部和面积连续变小段，能够使流入阀腔的流体进一步稳定以满足预设的开阀要求。

附图说明

图1:现有技术中一种典型的压力控制阀结构示意图；

图2:本发明给出的一种具体实施的压力控制阀结构的主视图；

图3:图2中压力控制阀结构的侧视图；

图4：图2中压力控制阀的阀芯与阀体相对配合的局部放大示意图；

图5：图2中压力控制阀在阀芯开启后的流体流通状态示意图；

图5a/图5b:过渡段的进口与出口面积之比过大和过小情况下的流体示意图；

图6:本发明给出的另一种具体实施的压力控制阀结构示意图；

图7：图6中压力控制阀的阀芯与阀体相对配合的局部放大示意图。图2-7中的符号说明：

1-阀体；

2-阀腔；

21/21A-内壁部、22-过渡通道；

221/221A-过渡段、222/222A-恒定节流段、初始段223；

23-台阶孔、24-侧向孔；

3-流体进口端、4-流体进口端；

5-阀芯；

51/51A-第一段面、52/52A-第二段面、53/53A-第三段面；

6-阀口

7-弹簧；

8-封盖；

9-流通间隙。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图2为本发明给出的一种具体实施的压力控制阀结构的主视图，图3为图2中压力控制阀结构的侧视图。

如图2和图3所示。压力控制阀包括整体锻压或铸造成型的阀体1，阀体1上设置有轴向设置的圆筒状的阀腔2。在阀腔2的底部加工成直径变小的台阶孔23形成进口端3，阀腔2与台阶孔23过渡部形成轴向可密封的阀口6。在阀腔2的径向侧部还加工有侧向孔24形成出口端4。在该实施例中，进口端3和出口端4与阀体1整体成型。当然也可以通过焊接接管形式设置。

封盖8安装通过螺纹安装在阀体1的上端并密封阀腔2。在阀腔2中还设置有可以沿轴向滑动的阀芯5，弹簧7设置在封盖8与阀芯5之间并抵接阀芯5以趋于密封阀口6。

一般的，压力控制阀的进口端3与系统的高压侧连通，出口端4与系统的低压侧连通，所以在进口端3与出口端4之间形成有一定的压力差ΔF。弹簧7的抵接力F按预设的参数选定。所以ΔF随系统高压的变化而变化，当F＞ΔF时，在弹簧7的抵接力F作用下，阀芯5抵接阀口，压力控制阀处于关闭状态；当F＜ΔF时，压力差ΔF趋于阀芯5离开阀口6，压力控制阀处于开启状态。随着阀芯的移动形成新的力平衡(F＝ΔF)后，阀芯停止移动。

图4为图2中压力控制阀的阀芯与阀体配合的局部放大示意图。

如图4所示。该实施例中,在压力控制阀的阀芯5与阀体1在周向相对配合的区域，阀腔2的内壁部21为直径不变的直筒段。阀芯5大致呈圆柱状结构，在外侧周面上设置有锥台状的第一段面51，在第一段面51向流体出口方向，设置有外径不变的大直径的第二段面52、在第一段面51向流体进口方向，设置有外径不变的小直径的第三段面53。

阀芯5的第一段面51与阀体1的内壁配合构成了在轴向向流体出口方向流体流通面积连续渐小的过渡段221；阀芯5的第一段面52与阀体1的内壁配合构成流体流通面积不变的恒定节流段222，阀芯5的第三段面53与阀体1的内壁配合构成流通面积恒定的初始段223。节流段222、过渡段221及初始段223构成了过渡通道22。

过渡通道22的进口端的流路流通面积定义为S1，过渡通道22的出口端的流路流通面积定义为S2。其中过渡段221沿轴向方向的长度定义为L，过渡通道22在径向的最小宽度定义为H(在本实施例中，H具体为阀体1的内壁与阀芯5的第二段面52之间的距离)。过渡通道22在径向的最大宽度定义为H1。

在本实施例中，阀芯5关闭阀口6位置(见图2并参考图3)，侧面的出口端4伸向阀腔2并与阀腔2的内壁部21相连接，定义为连接区域X，其连接区域X中至少包括了过渡通道22的过渡段221的部分区域。

图5为图2中的压力控制阀在阀口开启后的流体流通状态示意图。

如图5所示并参见图2。在压力控制阀初始关闭的状态下，当进口端3与出口端4之间的压力差ΔF压力大于与弹簧7的抵接力F时，阀口6开启。在连接区域X的流体流通线路为：[进口端3--阀口6--初始段223--过渡段221(部分)--出口端4]；在其他区域的流体流通线路为：[进口端3--阀口6--223初始段--过渡段221--恒定节流段222—阀腔2--出口端4]。

本发明所公开的技术，通过过渡段221的结构设计优化，能保证在小下压力差的情况下阀的开启能力，而不会发生流体扰动形象。进一步，流体进入过渡段221后，再通过恒定节流段222可以能够保证阀芯滑动的平稳性，该技术方案尤其适合出口端4伸向阀腔的结构，因为这种结构下，阀芯在受到轴向流体压力的同时，还受到径向的流体压力，容易造成相互干扰，所以通过流路面积在轴向向流体出口方向由大到小的过渡通道的设计，提高阀芯轴向控制作用，改善流体流动压力的不良影响。

图5a/图5b:为图2中的压力控制阀在过渡段的进口与出口面积之比过大和过小情况下的流体状态示意图；其中图5a为进口端的流路面S1与出口端的流路面积S2之比过大情况下的流体流通状态；图5b为进口端的流路面S1与出口端的流路面积S2之比过小情况下的流体流通状态。如图5a和图5b。通过流体分析和实际研究实验，作为优选的方案，在过渡通道22的设计中，进口端的流路面S1与出口端的流路面积S2的关系设定为35％S1＞S2＞5％S1，效果较为明显。

同样通过流体分析和实际研究实验，作为优选的方案，在过渡通道22中的过渡段221沿轴向方向的长度L大于过渡通道22在径向的最小宽度H时，技术方案效果较为明显。

同样通过流体分析和实际研究实验，作为优选的方案，在过渡通道22中的过渡段221沿轴向方向的长度L大于过渡通道22在径向的最大宽度H1与最小宽度H之差(L＞H1-H)时，技术方案效果较为明显。

图6为本发明给出的另一种具体实施的压力控制阀结构示意图，图7为图6中压力控制阀的阀芯与阀体相对配合的局部放大示意图。

如图6和图7所示。与前述方案不同在于：在该实施例中,压力控制阀的阀芯5与阀体1在周向相对配合的区域，阀芯5大致呈外缘直径不变圆柱状结构，而阀腔2A的内壁部21A在该区域直径有变化。具体地，为自上向下设置有内径不变的大孔状第一段面51A、外径向中心扩散渐大的锥状第二段面52A、外径不变的大孔状第三段面53A。在阀口开启使阀芯向开阀方向滑动过程中，阀腔2A的第一段面51A与阀芯5的外缘配合构成流通面积不变的恒定节流段222A，阀腔2A的的第二段面52A与阀芯5的外缘配合构成流通面积连续渐小的过渡段221A。恒定节流段222A与过渡段221A及过渡段221A构成过渡通道22。

本领域的一般技术人员应该理解，该拓展方案所起的作用与前述方案相同，所以在此不再赘述。

以上对本发明所提供的先导式电磁阀进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种压力控制阀，包括带有筒状阀腔(2)的阀体(1)，所述阀腔(2)的底部轴向设置有阀口(6)，还包括设置在所述阀体(1)的底部并与所述阀口(6)连通的流体进口端(3)、与所述阀腔(2)的内侧部连通的流体出口端(4)、设置在所述阀腔(2)内可沿轴向滑动的柱状阀芯(5)、设置在所述阀腔(2)内将所述阀芯(5)抵向所述阀口(6)的弹簧(7)，其特征在于，在所述阀芯(5)的外周部与所述阀腔(2)的内壁部之间形成有使流路流通面积在轴向向出口流体方向由大到小的流体过渡通道(22)，当所述阀口(6)开启时，流体通过所述过渡通道(22)进入所述阀腔(2)，所述过渡通道(22)进口端的流路流通面积定义为S1，所述过渡通道(22)出口端的流路面积定义为S2，则满足关系：35％S1＞S2＞5％S1,所述过渡通道(22)包括在轴向向流体出口方向流通面积连续渐小的过渡段(221)，所述阀腔(2)的内壁部具有锥台状的第二段面(51A)，所述第二段面(51A)构成所述过渡段，所述过渡段(221)沿轴向的长度(L)大于所述过渡通道(22)在径向的最小宽度，所述过渡通道(22)上还包括朝向出口端的流体流通面积不变的恒定节流段(222)。

2.如权利要求1所述的压力控制阀，其特征在于，所述过渡段(221)沿轴向的长度(L)大于所述过渡通道(22)在径向的最大宽度与最小宽度之间的差值。

3.如权利要求1-2任一项所述的压力控制阀，其特征在于，在所述阀芯(5)关闭所述阀口(6)位置，所述过渡通道(22)与所述流体出口端(4)部分直通。

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