CN110966410B - 高压差微小流量控制阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高压差微小流量控制阀，包括：阀体、安装在阀体顶部的阀盖、安装在阀盖顶部的支撑缸、安装在支撑缸顶部的气缸；还包括：设置在阀体与阀盖之间的压合结构、设置在阀体内的密封结构、对中结构；阀体内设有流道；且阀体内安装有套筒、阀座；套筒内滑动连接有阀芯，阀芯顶部连接有阀杆，阀杆滑动连接在阀盖内。本发明通过设置压合结构给阀门启闭提供更加良好的稳定性，提供设置密封结构适应高压差环境的泄漏等级要求，通过设置对中结构保证阀芯启闭过程中内部各部件的稳定运行。通过各部件的稳定配合，且采用圆柱形面的阀芯，本发明可以达到在超高压差工况，微小流量调节精度高，稳定可靠，工作压力下阀座无泄漏。

Description

高压差微小流量控制阀
技术领域
本发明涉及阀门技术领域，具体是高压差微小流量控制阀。
背景技术
流量特性型面摒弃传统结构的抛物面型面，其主要缺点有阀芯截流截面小(≤Φ6)，强度低。上导向定位差，稳定性差。等百分比流量特性阀芯流量系数只能做到0.25，线性最小做到0.01。这样的传统阀门结构在超高压的工况下，大多存在泄漏情况，且不能够自如的应对微小流量的调节。因此提供一种适用于高压差情况，且便于调节微小流量的控制阀。
发明内容
本发明正是针对现有技术存在的不足，提供高压差微小流量控制阀。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
高压差微小流量控制阀，包括：阀体、安装在所述阀体顶部的阀盖、安装在所述阀盖顶部的支撑缸、安装在所述支撑缸顶部的气缸；还包括：设置在阀体与阀盖之间的压合结构、设置在阀体内的密封结构、对中结构；所述阀体内设有流道；且阀体内安装有套筒、阀座；所述套筒内滑动连接有阀芯，所述阀芯顶部连接有阀杆，所述阀杆滑动连接在阀盖内。
作为上述技术方案的改进，所述压合结构包括：与所述流道连通的第一阶梯孔，所述第一阶梯孔的直径大于流道的直径，自然形成位于第一阶梯孔与流道相接处的底面；所述第一阶梯孔内安装有套筒和阀座；所述阀盖内设有第二阶梯孔，所述套筒的顶部卡合在所述第二阶梯孔内；所述套筒安装在第一阶梯孔内，所述阀座嵌入式安装在套筒的底部，且套筒和阀座的底面均与第一阶梯孔的底面相接触。
作为上述技术方案的改进，所述第二阶梯孔有多层阶梯，所述套筒的顶面与其中一层阶梯面相接触，形成第一卡合面；所述阀座的底面与第一阶梯孔的底面接触，形成第二卡合面；所述套筒的内部设有阶梯，所述阀座的顶面与套筒内的阶梯面接触，形成第三卡合面。
作为上述技术方案的改进，所述密封结构，用于阀门启闭位置的密封，包括：设置在所述阀芯底部的第一密封件、设置在阀座顶部的第二密封件；所述第一密封件呈羊角状，包括：嵌在阀芯底部的端盖、设置所述端盖下方的圆锥状的密封段；所述第二密封件为圆环形，所述第二密封件的顶面内边沿设有缺口，所述缺口底面外沿设有倒角。
作为上述技术方案的改进，所述第一密封件的底面与第二密封件的顶面相接触的位置为密封平面；所述密封段的外表面和所述倒角形成的斜面相接触，其接触的位置为密封斜面。
作为上述技术方案的改进，所述阀芯底部压合有导向块；所述阀芯呈圆柱形，所述导向块为圆柱状，且与所述导向块与阀座的内壁滑动连接。
作为上述技术方案的改进，所述对中结构包括：滑动部分、设置在支撑缸内部的联轴部分；所述滑动部分包括：滑动连接在所述套筒内部的阀芯、滑动连接在所述阀盖内部的阀杆、与所述气缸滑动连接的拉杆、滑动连接在所述阀座内部的导向块；所述导向块固定在所述阀芯的底部，所述阀杆安装在阀芯的顶部；所述联轴部分连接阀杆和所述拉杆。
作为上述技术方案的改进，所述支撑缸内固定有检测表，所述检测表的表面上滑动连接有指针；所述联轴部分包括：连接阀杆和拉杆的联轴器，所述联轴器包括：左半结合件、通过螺栓连接所述左半结合件的右半结合件；所述指针固定在所述右半结合件的外表面上。
作为上述技术方案的改进，所述阀杆的外端设有螺纹段，所述螺纹段上从内到外依次连接有螺母、定位套；所述定位套安装在联轴器的内部；所述定位套包括：第一轴段、直径小于所述第一轴段的第四轴段；相较于阀杆，所述第一轴段位于第四轴段的外侧；所述第一轴段的侧壁通过销钉与左半结合件连接。
本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：
本发明通过设置压合结构给阀门启闭提供更加良好的稳定性，提供设置密封结构适应高压差环境的泄漏等级要求，通过设置对中结构保证阀芯启闭过程中内部各部件的稳定运行。通过各部件的稳定配合，且采用圆柱形面的阀芯，本发明可以达到在超高压差工况，微小流量调节精度高，稳定可靠，工作压力下阀座无泄漏。
附图说明
图1为本发明所述阀门的整体结构示意图；
图2为图1的局部视图A；
图3为图1的局部视图B；
图4为图2的局部放大图AA；
图5为图3的局部放大图BA；
图6为图3的局部放大图BB；
图7为密封结构示意图；
图8为图7的局部视图C；
图9为图1的局部视图D。
图中：1—阀体，11—流道，12—第一阶梯孔，13—套筒，131—通孔，132—第二O形圈，14—阀座，15—阀芯，151—阀杆，1511—螺纹段，1512—螺母，152—第一O形圈，16—导向块，2—阀盖，21—第二阶梯孔，3—支撑缸，4—气缸，5—压合结构，51—第一卡合面，52—第二卡合面，53—第三卡合面，6—密封结构，61—第一密封件，611—端盖，612—密封段，613—导向段，62—第二密封件，621—缺口，622—倒角，63—密封平面，64—密封斜面，7—对中结构，711—拉杆，72—联轴部分721—联轴器，7211—左半结合件，7212—右半结合件，73—检测表，731—指针，74—定位套，741—第一轴段，742—第二轴段，。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。
图1为本发明所述阀门的整体结构示意图，如图1所示，本发明所述阀门包括：阀体1、安装在所述阀体1顶部的阀盖2、安装在所述阀盖2顶部的支撑缸3、安装在所述支撑缸3顶部的气缸4。本发明还包括：设置在阀体1与阀盖2之间的压合结构5、设置在阀体1内的密封结构6、对中结构7、适应结构8。所述阀体1内设有流道11。且阀体1内安装有套筒13、阀座14；所述套筒13内滑动连接有阀芯15，所述阀芯15顶部连接有阀杆151，所述阀杆151滑动连接在阀盖2内。
图2为图1的局部视图A，图3为图1的局部视图B，图4为图2的局部放大图AA，图5为图3的局部放大图BA，图6为图3的局部放大图BB，如图2-6所示，所述压合结构5包括：与所述流道11连通的第一阶梯孔12，所述第一阶梯孔12的直径大于流道11的直径，自然形成位于第一阶梯孔12与流道11相接处的底面。所述第一阶梯孔12内安装有套筒13和阀座14。所述阀盖2内设有第二阶梯孔21，所述套筒13的顶部卡合在所述第二阶梯孔21内。
所述阀座14为圆筒形。圆筒形的直压式阀座14拥有更好的密封性和稳定性。压合的方式使得精密性得到提升，稳定程度也高，便于后续密封装置的设置。同时这种规则阀芯15和精密压合方式的设置也有利于流量的规则进入。便于其调节微小流量。
所述套筒13安装在第一阶梯孔12内，所述阀座14嵌入式安装在套筒13的底部，且套筒13和阀座14的底面均与第一阶梯孔12的底面相接触。
本装置设置了几层卡合的位置。安装的时候首先将阀座14压合进套筒13内部，使两者底面齐平。再将这个配合件安装进第一阶梯孔12内，使得套筒13和阀座14的底面与第一阶梯孔12的底面接触。这样一来，在套筒13的外表面与第一阶梯孔12的内壁形成第一压合位。阀座14的外表面与套筒13的内表面形成第二压合位。再通过第二阶梯孔21的阶梯面压在套筒13的顶部，形成对这一配合的限位。综上，完成一套完整的压合结构。这样设置的好处是，采用压合的方式安装套筒13和阀座14，使得安装更加稳定牢固，不依赖机械性的连接关系，因此失效可能性小，并且易于安装。阀座14个套筒13都与阀体1接触，不单独依赖一种连接位置，使得这种安装的可靠性更高。因此这样的连接压合方式适用于较高压差的情况下，并且具有充分的使用硬密封件的空间。
所述第二阶梯孔21有多层阶梯，所述套筒13的顶面与其中一层阶梯面相接触，形成第一卡合面51。第一卡合面51的设置是为了通过阀盖2与阀体1的外部连接，限制住套筒13的轴向移动。
所述阀座14的底面与第一阶梯孔12的底面接触，形成第二卡合面52。设置第二卡合面52，将阀座14限制在阀体1的内壁与套筒13的内壁之间，这种连接更加稳定，有利于高压差下的工作。
所述套筒13的内部设有阶梯，所述阀座14的顶面与套筒13内的阶梯面接触，形成第三卡合面53。第三卡合面53与第一卡合面41配合使用以固定阀座14，并且第三卡合面53还能起到在安装阀座14进套筒13内时的定位作用。
图7为密封结构示意图，图8为图7的局部视图C，如图7和图8所示，所述套筒13内滑动连接有阀芯15，所述阀芯15顶部连接有阀杆151，所述阀杆151滑动连接在阀盖2内。所述密封结构6，用于阀门启闭位置的密封，包括：设置在所述阀芯15底部的第一密封件61、设置在阀座14顶部的第二密封件62。
所述第一密封件61呈羊角状，包括：嵌在阀芯15底部的端盖611、设置所述端盖611下方的圆锥状的密封段612。所述第二密封件62为圆环形，所述第二密封件62的顶面内边沿设有缺口621，所述缺口621底面外沿设有倒角622。
所述第一密封件61的底面与第二密封件62的顶面相接触的位置为密封平面63。所述密封段612的外表面和所述倒角622形成的斜面相接触，其接触的位置为密封斜面64。
本发明采用的是阀座14与套筒13压合的结构。设置阀芯15与套筒13的滑动连接，使阀芯15能够大面积在套筒13内可靠导向且上下运行。阀座14又与套筒13可靠定位后压合，再通过精密的研磨，通过密封平面63个密封斜面64两个位置的正确紧密贴合，形成了双密封面的密封结构，此双保险密封结构实现了高压差下阀门启闭口的无泄漏。
所述阀芯15底部压合有导向块16。所述阀芯15呈圆柱形，所述导向块16为圆柱状，且与所述导向块16与阀座14的内壁滑动连接。设置导向块16，一是在阀芯15滑动的时候起到导向作用，配合阀杆151与阀盖2的滑动连接，在阀芯15的上下两个方向起到双重导向的作用，使阀芯15的开闭更加稳定，避免压差情况下的振动，增强了启闭过程中的密封程度，降低了内漏的可能性。
所述第一密封件61还包括：设置在所述密封段612下方的导向段613。所述导向段613的外壁与第二密封件62的内壁接触。设置导向段613的密封作用不强，但能形成缓冲和为导向块16滑动时，第一密封件61向上移动的时候，密封斜面64取消的过程中形成密封的过渡。有利于提升密封程度和密封的稳定性。良好的密封性为其在高压差情况下工作提供的防泄漏保证，并在微小流量的情况下，能够拥有更好的流量感知性。
图9为图1的局部视图D，如图9所示，所述对中结构7包括：滑动部分、设置在支撑缸3内部的联轴部分72。所述滑动部分包括：滑动连接在所述套筒13内部的阀芯15、滑动连接在所述阀盖2内部的阀杆151、与所述气缸4滑动连接的拉杆711、滑动连接在所述阀座14内部的导向块16。所述导向块16固定在所述阀芯15的底部，所述阀杆151安装在阀芯15的顶部。所述联轴部分72连接阀杆151和所述拉杆711。
本装置在进流口设置套筒13和阀座14，采用这种将两者组合在一起的结构，便于设置规则形状的阀芯15和阀座14。这样的结构一是便于安装，拥有更好的密封性，二是在规则的形状内才便于设置滑动部分。阀芯15在套筒13内滑动，其滑动面本身起到了导向的作用，设置其为长圆柱形，是确保滑动时接触的面积，在滑动的过程中通过长滑动面的接触调整阀芯15的移动方向，起到对阀芯15位置的对中作用。设置导向块16，在阀芯15向下移动的时候，导向块16与阀座14配合，起到对中的作用。由于采用的是规则的圆柱形，在阀芯15向上移动的时候能起到稳定长阀芯15横向位置的作用。阀杆151与阀盖2滑动连接，配合导向块16起到上下导向的作用，能够稳定阀芯15的移动。设置联轴部分72稳定拉杆711和阀杆151的相对位置，起到防转的作用。
所述支撑缸3内固定有检测表73，所述检测表73的表面上滑动连接有指针731。所述联轴部分72包括：连接阀杆151和拉杆711的联轴器721，所述联轴器721包括：左半结合件7311、通过螺栓连接所述左半结合件7311的右半结合件7312。所述指针731固定在所述右半结合件7312的外表面上。设置联轴器721用于固定拉杆711和阀杆151的相对位置。由于气动装置和阀芯15的位置距离较远，采用单根杆会导致气动行程中杆在中间发生偏离或是碰撞，因此采用阀杆151加上拉杆711的形式。这样能够保证每根杆本身的刚度需求，避免弯折和不对中。检测表73本身的固定的，与其表面滑动连接的指针731也是位置固定的，因此限制了右半结合件7312的转动情况，同时固定了联轴器721的位置，避免其发生跑动。这样设置有效地限制了阀杆151和拉杆711的相对位置，减少了杆在移动过程中的弯折导致的不对中情况。
所述阀杆151的外端设有螺纹段1511，所述螺纹段1511上从内到外依次连接有螺母1512、定位套74。所述定位套74安装在联轴器721的内部。所述定位套74包括：第一轴段741、直径小于所述第一轴段741的第四轴段742。相较于阀杆151，所述第一轴段741位于第四轴段742的外侧。所述第一轴段741的外侧壁通过销钉与左半结合件7311连接。这样设置限制了定位套74与阀杆151之间的位置关系，再通过销钉限制联轴器721与定位套74之间的位置关系，防止阀杆151在移动过程中发生转动和偏移。设置第一轴段741和第四轴段742的直径差，将第一轴段741卡在联轴器721内，安装更加稳定可靠。
这样的防转动和对中导向结构的设置，便于在高压差情况下稳定阀芯15和阀杆151的移动，在微小流量控制上，能够更好地通过控制阀芯15的移动距离和移动速度来控制其流速和流量，实现对微小流量的调节。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.高压差微小流量控制阀，包括：阀体(1)、安装在所述阀体(1)顶部的阀盖(2)、安装在所述阀盖(2)顶部的支撑缸(3)、安装在所述支撑缸(3)顶部的气缸(4)；其特征在于，还包括：设置在阀体(1)与阀盖(2)之间的压合结构(5)、设置在阀体(1)内的密封结构(6)、对中结构(7)；所述阀体(1)内设有流道(11)；且阀体(1)内安装有套筒(13)、阀座(14)；所述套筒(13)内滑动连接有阀芯(15)，所述阀芯(15)顶部连接有阀杆(151)，所述阀杆(151)滑动连接在阀盖(2)内；
所述密封结构(6)，用于阀门启闭位置的密封，包括：设置在所述阀芯(15)底部的第一密封件(61)、设置在阀座(14)顶部的第二密封件(62)；
所述第一密封件(61)呈羊角状，包括：嵌在阀芯(15)底部的端盖(611)、设置所述端盖(611)下方的圆锥状的密封段(612)；所述第二密封件(62)为圆环形，所述第二密封件(62)的顶面内边沿设有缺口(621)，所述缺口(621)底面外沿设有倒角(622)；
所述第一密封件(61)还包括：设置在所述密封段(612)下方的导向段(613)；所述导向段(613)的外壁与第二密封件(62)的内壁接触；
所述第一密封件(61)的底面与第二密封件(62)的顶面相接触的位置为密封平面(63)；所述密封段(612)的外表面和所述倒角(622)形成的斜面相接触，其接触的位置为密封斜面(64)。
2.根据权利要求1所述的高压差微小流量控制阀，其特征在于，所述压合结构(5)包括：与所述流道(11)连通的第一阶梯孔(12)，所述第一阶梯孔(12)的直径大于流道(11)的直径，自然形成位于第一阶梯孔(12)与流道(11)相接处的底面；所述第一阶梯孔(12)内安装有套筒(13)和阀座(14)；所述阀盖(2)内设有第二阶梯孔(21)，所述套筒(13)的顶部卡合在所述第二阶梯孔(21)内；所述套筒(13)安装在第一阶梯孔(12)内，所述阀座(14)嵌入式安装在套筒(13)的底部，且套筒(13)和阀座(14)的底面均与第一阶梯孔(12)的底面相接触。
3.根据权利要求2所述的高压差微小流量控制阀，其特征在于，所述第二阶梯孔(21)有多层阶梯，所述套筒(13)的顶面与其中一层阶梯面相接触，形成第一卡合面(51)；所述阀座(14)的底面与第一阶梯孔(12)的底面接触，形成第二卡合面(52)；所述套筒(13)的内部设有阶梯，所述阀座(14)的顶面与套筒(13)内的阶梯面接触，形成第三卡合面(53)。
4.根据权利要求1所述的高压差微小流量控制阀，其特征在于，所述阀芯(15)底部压合有导向块(16)；所述阀芯(15)呈圆柱形，所述导向块(16)为圆柱状，且与所述导向块(16)与阀座(14)的内壁滑动连接。
5.根据权利要求1所述的高压差微小流量控制阀，其特征在于，所述对中结构(7)包括：滑动部分、设置在支撑缸(3)内部的联轴部分(72)；所述滑动部分包括：滑动连接在所述套筒(13)内部的阀芯(15)、滑动连接在所述阀盖(2)内部的阀杆(151)、与所述气缸(4)滑动连接的拉杆(711)、滑动连接在所述阀座(14)内部的导向块(16)；所述导向块(16)固定在所述阀芯(15)的底部，所述阀杆(151)安装在阀芯(15)的顶部；所述联轴部分(72)连接阀杆(151)和所述拉杆(711)。
6.根据权利要求5所述的高压差微小流量控制阀，其特征在于，所述支撑缸(3)内固定有检测表(73)，所述检测表(73)的表面上滑动连接有指针(731)；所述联轴部分(72)包括：连接阀杆(151)和拉杆(711)的联轴器(721)，所述联轴器(721)包括：左半结合件(7311)、通过螺栓连接所述左半结合件(7311)的右半结合件(7312)；所述指针(731)固定在所述右半结合件(7312)的外表面上。
7.根据权利要求6所述的高压差微小流量控制阀，其特征在于，所述阀杆(151)的外端设有螺纹段(1511)，所述螺纹段(1511)上从内到外依次连接有螺母(1512)、定位套(74)；所述定位套(74)安装在联轴器(721)的内部；所述定位套(74)包括：第一轴段(741)、直径小于所述第一轴段(741)的第四轴段(742)；相较于阀杆(151)，所述第一轴段(741)位于第四轴段(742)的外侧；所述第一轴段(741)的侧壁通过销钉与左半结合件(7311)连接。
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