CN110319243A - 控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阀结构领域，旨在解决现有技术的阀件密封性不良或磨损后泄露的问题，提供一种控制阀，其包括阀体、定心轴、阀芯以及弹性件。阀体具有阀腔以及连通阀腔的多个呈周向分布的通道口；定心轴沿轴向设置于阀腔的中间；阀芯包括芯柱和固定连接于芯柱侧面的叶片；叶片的外表面设置为适配通道口的外弧面；芯柱开设有沿轴向的定心孔，并通过定心孔可转动地套入在定心轴上；定心孔的截面大于定心轴，以使定心孔和定心轴之间存在径向间隙；弹性件设置于径向间隙内，并弹性地支撑于定心轴和阀芯之间。本发明的有益效果是密封性好且能够补偿接触磨损。

Description

控制阀

技术领域

本发明涉及阀结构领域，具体而言，涉及控制阀。

背景技术

如三通阀等控制阀作为控制介质流向或流量的装置被安装于各循环回路之间。

现有的控制阀存在一些不足，例如密封性不良，例如阀芯磨损后导致泄露。

发明内容

本发明旨在提供一种控制阀，以解决现有技术的阀件无法兼顾密封性和阀芯运动的顺畅性的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

一种控制阀，其包括阀体、定心轴、阀芯以及弹性件。阀体具有阀腔以及连通阀腔的多个呈周向分布的通道口；定心轴沿轴向设置于阀腔的中间；阀芯包括芯柱和固定连接于芯柱侧面的叶片；叶片的外表面设置为适配通道口的外弧面；芯柱开设有沿轴向的定心孔，并通过定心孔可转动地套入在定心轴上；定心孔的截面大于定心轴，以使定心孔和定心轴之间存在径向间隙；弹性件设置于径向间隙内，并弹性地支撑于定心轴和阀芯之间。

本方案中的控制阀使用时，通过外力带动阀芯旋转至所需位置(如完全封闭某个通道口或部分封闭某个或某些通道口的位置)，从而实现流道的切换和/或流量的控制等功能。

基于本方案中的控制阀的结构设置，弹性件弹性地对阀芯施加沿径向向外的弹性力，能够进一步地提高阀芯和阀腔之间的接触密封性，而且即使在叶片或阀腔出现磨损后，叶片可以向阀腔内壁方向前进补偿，即仍然能保持紧密贴合，形成良好密封。此外，由于径向间隙的存在，在阀腔内部存在介质液压力时，介质压力也能进一步地将叶片压紧在阀腔内壁上，进一步提高接触密封性。

由此，本方案中的控制阀具有密封性好且能够补偿接触磨损的有益效果。

在一种实施方案中：定心孔为具有半圆柱面的长孔，且定心孔的径向长度大于定心轴的直径，以使定心轴一侧紧贴定心孔的半圆柱面一侧时，定心轴的另一侧和定心孔的另一侧之间存在径向间隙。

在一种实施方案中：

叶片为弧形的片状结构，芯柱为柱状结构；叶片的内弧面和芯柱的外周面之间相互间隔，并通过沿垂直于芯柱轴向的横筋板连接在一起。

在一种实施方案中：

叶片的外弧面的最大外径大于阀腔的内径。

在一种实施方案中：

阀体包括具备阀腔的阀壳以及可拆卸地连接于阀壳并盖合阀腔的阀盖。

在一种实施方案中：

控制阀还包括驱动杆，驱动杆可转动地配合于阀盖；驱动杆的下端穿过阀盖进入阀腔内并传动连接阀芯。

在一种实施方案中：

弹性件为弹性簧片，弹性簧片为弯曲的条形片状结构；弹性簧片的两端弯向同一侧，中间呈弧形地弯向另一侧，以在两侧之间存储弹性势能。

在一种实施方案中：

控制阀还包括驱动杆，驱动杆沿阀腔的轴线可转动地配合于阀腔的顶壁和底壁，且驱动杆的下部作为穿过阀芯的定心孔的定心轴；驱动杆的上端位于阀体之外，用于连接外部结构。

在一种实施方案中：

定心轴为一圆柱形杆件，定心轴通过其下端固定于阀腔的底壁上。

在一种实施方案中：

通道口共有三个，三个通道口呈T型分布或分别间隔120°的均匀圆周分布。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中提及之附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例一中的控制阀的结构示意图；

图2为图1沿A-A线的剖视图；

图3为本发明实施例二中的控制阀的结构示意图；

图4为本发明实施例二中的控制阀的三维展开视图；

图5为本发明实施例二中的阀壳的三维视图；

图6为本发明实施例二中的阀盖的三维视图；

图7为本发明实施例二中的油封的三维视图；

图8为本发明实施例二中的阀芯的三维视图；

图9为图8的横截面视图；

图10为本发明实施例二中的弹性件的三维视图；

图11为阀芯完全封闭其中一个通道口时的视图；

图12为阀芯完全封闭另一个通道口时的视图；

图13为阀芯部分封闭两个通道口是的视图。

图标：10-控制阀；11-阀体；12-定心轴；13-阀芯；14-弹性件；15-阀腔；16-通道口；17-芯柱；18-叶片；19-外弧面；20-定心孔；21-径向间隙；22-驱动杆；23-阀壳；24-阀盖；25-螺钉；26-油封；27-凸环；28-管卡；29-横筋板；30-竖筋板；31-扁圆孔；32-内端；10a-控制阀。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，本发明的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本发明的描述中若出现“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

配合参见图1和图2，本实施例提供一种控制阀10，其包括阀体11、定心轴12、阀芯13以及弹性件14。

其中，阀体11具有阀腔15以及连通阀腔15的多个呈周向分布的通道口16。定心轴12沿轴向设置于阀腔15的中间，阀芯13包括芯柱17和固定连接于芯柱17侧面的叶片18。叶片18的外表面设置为适配通道口16的外弧面19。芯柱17开设有沿轴向的定心孔20，并通过定心孔20可转动地套入在定心轴12上。定心孔20的截面大于定心轴12，以使定心孔20和定心轴12之间存在径向间隙21。弹性件14设置于径向间隙21内，并弹性地支撑于定心轴12和阀芯13之间。

为方便施加使阀芯13旋转的力，本方案中还设置穿过阀体11并连接阀芯13的驱动杆22，如此，可方便地实现对阀芯13的驱动。当然，驱动杆22可以替代为其他设置方式，例如使阀芯13的上部向上延伸至穿出阀体11并转动配合于阀体11；亦可采取外部驱动结构伸入阀腔15内连接阀芯13。

本方案中的控制阀10使用时，通过外力带动阀芯13旋转至所需位置(如完全封闭某个通道口16或部分封闭某个或某些通道口16的位置)，从而实现流道的切换和/或流量的控制等功能。

基于本方案中的控制阀10的结构设置，弹性件14弹性地对阀芯13施加沿径向向外的弹性力，能够进一步地提高阀芯13和阀腔15之间的接触密封性，而且即使在叶片18或阀腔15出现磨损后，叶片18可以向阀腔15内壁方向前进补偿，即仍然能保持紧密贴合，形成良好密封。此外，由于径向间隙21的存在，在阀腔15内部存在介质液压力时，介质压力也能进一步地将叶片18压紧在阀腔15内壁上，进一步提高接触密封性。

由此，本方案中的控制阀10具有密封性好且能够补偿接触磨损的有益效果。

实施例二

参见图3和图4，本实施例中的控制阀10a为在实施例一的基础上进一步设计而成。其进一步设计的结构将在下文描述。当然，进一步设计的结构是为了达到一些额外的效果，而并非本发明必须的结构。

参见图3和图4，本实施例中，阀腔15的周面为绕一轴线旋转一周形成的环面(可以是圆柱面、球面或其他表面)，定心轴12沿轴向设置于阀腔15的中间，其可固定连接阀体11，也可以自身的中轴为转动轴线可转动地连接于阀体11，使其可绕自身轴线自转。总的来说，定心轴12的作用为作为阀芯13转动的基础轴，只需具备容许阀芯13以其为转轴转动即可。由此，定心轴12可以与阀体11直接固接，也可以与阀体11间接连接。例如定心轴12可采用注塑方式安装埋入阀体11，埋入段可采用滚花、切槽等方式以增加接合强度。

本实施例中，阀体11包括具备阀腔15的阀壳23以及可拆卸地连接于阀壳23并盖合阀腔15的阀盖24。阀壳23和阀盖24之间可以设置为通过螺钉25可拆卸地连接在一起。本实施例中将阀体11进一步设置为可拆卸连接的阀壳23和阀盖24，能够方便内部结构的拆装更换等。本方案中，通道口16设置在阀壳23上以连通阀腔15。配合参见图5和图6，为避免阀壳23和阀盖24连接处的泄露，可在两者之间设置油封26密封。油封26的外周设置为波纹段其过盈安装在台阶孔内。具体可在将阀壳23的阀腔15开口处设置为台阶孔，在台阶面上设置一油封26(油封26结构可参见图7)，使阀盖24的下表面设置下凸的凸环27，使阀盖24连接在阀壳23上的情况下，阀盖24的凸环27下压油封26，实现油封26安装和密封。油封26的设置方式。或者说实现密封的方式可以根据需要选择。阀盖24和/或阀壳23上还可设置诸多其他结构，如在阀盖24上设置管卡28，以方便连接在该控制阀10a上的管件的定位。

本实施例中，通道口16共有三个，三个通道口16呈型分布，使本方案中的控制阀10a作为一种三通阀使用。

在其他实施例中，通道口16还可设置为如120°的均匀圆周分布或其他分部方式；甚至通道口16还可以设置成其他个数，是的控制阀10a从三口的三通阀变成如四通阀、单通阀等。

本实施例中，参见图8和图9，定心孔20为具有半圆柱面的长孔，且定心孔20的径向长度大于定心轴12的直径，以使定心轴12一侧紧贴定心孔20的半圆柱面一侧时，定心轴12的另一侧和定心孔20的另一侧之间存在径向间隙21。本方案中定心轴12为一圆柱形杆件，定心轴12通过其下端固定于阀腔15的底壁上。可选地，定心孔20设置为扁方孔，即由半圆柱孔和矩形孔组合而成的孔。基于该形状的定心孔20，可在预留容置弹性件14的径向间隙21的基础上，很好地保持定心孔20和定心轴12的转动配合。在其他实施方式中，定心孔20还可设置为其他形状，只需确保定心轴12的转动即容置弹性件14即可，例如设置为腰孔，甚至设置为矩形孔。可选地，叶片18为弧形的片状结构，芯柱17为柱状结构；叶片18的外弧面19适配阀腔15的环面，以使两者能够紧密贴合实现接触面的密封。并且外弧面19大于通道口16，以使其能够实现全部盖合某通道口16。本方案中，叶片18的内弧面和芯柱17的外周面之间相互间隔，并通过沿垂直于芯柱17轴向的横筋板29连接在一起。可选地，横筋板29位于芯柱17的轴向中间位置，并通过上下两个连接于芯柱17外周面、叶片18内弧面以及横筋板29之间的竖筋板30加强连接。该设置形式中，阀腔15内的液体将填充入叶片18的内弧面和芯柱17之间，以对叶片18施加径向向外的液压力，进一步确保叶片18的密封性。本实施例中，可选地，叶片18的外弧面19的最大外径大于阀腔15的内径。以进一步确保完全覆盖某个通道口16，实现关闭该通道口16的功能。

如实施例一中已经描述的一种方案，本实施例中，参见图3，控制阀10a还包括驱动杆22，驱动杆22可转动地配合于阀盖24；驱动杆22的下端穿过阀盖24进入阀腔15内并传动连接阀芯13。驱动杆22露出阀盖24外侧的部分可以设置成齿状等，以方便接收外力来带动阀芯13旋转。驱动杆22的内端32可设置成扁圆型截面，同时在阀芯13的芯柱17的顶部设置扁圆孔31，通过驱动杆22的内端32和阀芯13的芯柱17的顶部的扁圆型面配合，可将驱动杆22的转动传递至阀芯13，用于驱动叶片18转动至所需位置。扁圆孔31可以和定心孔20连通。

参见图3，对于设置有驱动杆22的方案中，油封26的内圈还需和驱动杆22的周面形成动密封。油封26的内周设置密封唇，且可以是双唇口、O型圈、星型圈等。

在其他实施方式中，驱动杆22的内端32可向阀腔15底部延伸，使驱动杆22沿阀腔15的轴线可转动地配合于阀腔15的顶壁和底壁，如此，可使驱动杆22的下部作为穿过阀芯13的定心孔20的定心轴12，就不需要额外设置杆件来充当定心轴12。当然，为确保阀芯13的径向位移，驱动杆22和阀芯13的传动连接具有径向的间隙，具体来说，可使驱动杆22的截面略小于芯柱17顶部的扁圆孔31。

本实施例中，参见图10，弹性件14为弹性簧片，弹性簧片为弯曲的条形片状结构；弹性簧片的两端弯向同一侧，中间呈弧形地弯向另一侧，以在两侧之间存储弹性势能。弹性件14插入径向间隙21后，可使其呈被压缩状态，以提供弹性力。

在其他实施方式中，弹性件14还可以是弹性橡胶块等结构，只需能够适应径向间隙21和能够提供弹性力即可。

配合参见图11、图12和图13，本实施例中的控制阀10a使用时，外界动力通过驱动杆22等部件控制阀10a芯的转动和停止位置。

当阀芯13的叶片18停止在图11或图12示出的位置时，其中一个通道口16被完全封闭，另外两个通道口16连通，可一个用作入口、另一个用作出口实现通流；

当阀芯13的叶片18停止在图13示出的位置时，其中一个通道口16完全打开，另外两个通道口16被部分封闭部分打开，如此可保留两个通道同时通流，同时通过控制叶片18停止角度的不同，可以控制两个流道的流量。

综合以上两个实施例的描述，可知本方案至少具有以下有益效果之一：

1、叶片18的外弧面19与阀腔15配合形成密封，摒除种类辅助件，使结构简单，零件数量少、体积小，装配难度低，成本低。

2、因阀芯13和定心轴12之间设有弹性件14，弹性件14在安装后被预压缩，可持续向叶片18扩张以施加推力，从而使叶片18的外弧面19始终与阀腔15保持紧密贴合；并且即使在叶片18或阀腔15内壁出现微量磨损，可通过叶片18向前进补偿，仍然保持紧密贴合，形成良好密封。

3、阀腔15内部存在介质液压力时，介质压力也使叶片18压紧在阀腔15侧壁上，形成良好密封。

4、叶片18旋转时无需克服各类辅助密封件，或多组辅助密封件产生的额外摩擦阻力，使驱动力矩需求降低。

5、叶片18可使用低摩擦系数、高成型精度的耐磨、耐介质材料，在与阀腔15内壁摩擦运动时产生较小摩擦力，使驱动力矩需求降低。

6、叶片18旋转过程中，外弧面19与外壳内孔侧壁的贴合面不断改变，表面会持续存在介质润滑，并非干摩擦，可有效减小摩擦阻力，减小磨损。

7、该结构抗杂质能力强。由于叶片18外弧面19与外壳内孔侧壁持续保持贴合，杂质难以进行贴合面内，即便偶然进入，则弹性件14被压缩，叶片18后退进行让位。而当叶片18旋转到对应通道口16位置时，杂质掉落排出。

8、叶片18、弹性件14、驱动杆22等内部零件体积小，与阀体11配合形成的流道具有通流截面积大、流动行程短、截面变化平缓有序、无明显节流位置的特点，可有效降低介质的流动阻力。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种控制阀，其特征在于，包括：

阀体，其具有阀腔以及连通所述阀腔的多个呈周向分布的通道口；

定心轴，其沿轴向设置于所述阀腔的中间；

阀芯，其包括芯柱和固定连接于所述芯柱侧面的叶片；所述叶片的外表面设置为适配所述通道口的外弧面；所述芯柱开设有沿轴向的定心孔，并通过所述定心孔可转动地套入在所述定心轴上；所述定心孔的截面大于所述定心轴，以使定心孔和定心轴之间存在径向间隙；以及

弹性件，其设置于所述径向间隙内，并弹性地支撑于所述定心轴和所述阀芯之间。

2.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于：

所述定心孔为具有半圆柱面的长孔，且所述定心孔的径向长度大于所述定心轴的直径，以使定心轴一侧紧贴定心孔的半圆柱面一侧时，定心轴的另一侧和定心孔的另一侧之间存在所述径向间隙。

3.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于：

所述叶片为弧形的片状结构，所述芯柱为柱状结构；所述叶片的内弧面和所述芯柱的外周面之间相互间隔，并通过沿垂直于所述芯柱轴向的横筋板连接在一起。

4.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于：

所述叶片的外弧面的最大外径大于所述阀腔的内径。

5.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于：

所述阀体包括具备所述阀腔的阀壳以及可拆卸地连接于所述阀壳并盖合所述阀腔的阀盖。

6.根据权利要求5所述的控制阀，其特征在于：

所述控制阀还包括驱动杆，所述驱动杆可转动地配合于所述阀盖；

所述驱动杆的下端穿过所述阀盖进入所述阀腔内并传动连接所述阀芯。

7.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于：

所述弹性件为弹性簧片，所述弹性簧片为弯曲的条形片状结构；所述弹性簧片的两端弯向同一侧，中间呈弧形地弯向另一侧，以在两侧之间存储弹性势能。

8.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于：

所述控制阀还包括驱动杆，所述驱动杆沿所述阀腔的轴线可转动地配合于所述阀腔的顶壁和底壁，且所述驱动杆的下部作为穿过所述阀芯的定心孔的所述定心轴；

所述驱动杆的上端位于所述阀体之外，用于连接外部结构。

9.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于：

所述定心轴为一圆柱形杆件，所述定心轴通过其下端固定于所述阀腔的底壁上。

10.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于：

所述通道口共有三个，三个所述通道口呈T型分布或分别间隔120°的均匀圆周分布。