CN111473143A - 一种带流量计的恒流式省气阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带流量计的恒流式省气阀，该省气阀包括流量计，阀体、减压阀芯组件、流量调节阀，隔膜组件，阀盖和调压组件和转换阀杆，所述流量计安装在所述阀体上端，所述隔膜组件覆盖在所述阀体的下端端面上，所述阀体的下端和所述隔膜组件安装在所述阀盖的内腔中，所述调压组件和所述转换阀杆安装在所述隔膜组件下面的所述阀盖内腔中，所述减压阀芯组件和所述流量调节阀安装在所述阀体中，所述转换阀杆用于实现所述省气阀的稳定气体流量工作方式和节省气体工作方式之间的切换。本发明带流量计的恒流式省气阀可以根据不同的需要选择不同的工作方式。

Description

一种带流量计的恒流式省气阀

技术领域

本发明涉及一种省气阀，更具体地说，涉及一种带流量计的恒流式省气阀。

背景技术

在一些气体应用行业中，需要对使用中的气体流量进行控制调节，如在大型构件的电焊领域中，在焊接汽车底盘时，为提高焊接质量和焊接效率，需采用气体保护焊接。对这种焊接装置来说，焊接保护气体控制大多是采用带流量调节的浮标式流量计进行流量调节及控制。如图1所示的焊接装置可以设定气体的流量，利用经济的保护气体用量达到预期的焊接效果，但是这种焊接装置不能实现气体的稳定输出。

在另外一些气体使用领域，如利用保护气体进行物质的分析中(例如，分析化合物、大分子、蛋白质的纯度和分子量等)，除进行流量调节外还需要稳定流量。而供气气源的压力通常都会有一定的波动，设定的输出流量也会随着供气压力的波动而波动，不能完全满足分析领域中对气体稳定性的要求。大中型构件焊接中也需要用保护气体，由于焊接位置更换频繁，焊接都是采用断续的焊点方式，为节约用气，需要用电磁阀来开关气体。电磁阀只在焊接时才开启保护气体，不焊接时关闭保护气体。但在保护气体的开关过程中，由于气体压力的冲击，开启时流量冲击导致保护气体的损失很大，远高于其需求的流量。如图2所示，待气流稳定后流量才能恢复到设置大小，这样导致保护气体开启过程中浪费量较大。而大中型构件焊接中常规的流量调节只单纯地利用调节阀控制流量，但是调节阀既不能稳定流量，也不能缓冲气压冲击，流量冲击峰值较高。在一个焊接周期内累积起来的气体冲击中的保护气体浪费量仍很大。在这些情况中，稳定流量是通过监控由人工不断调节来稳定气体流量或采用昂贵复杂的电子恒流设备控制气体流量。人工调节时，劳动强度大，流量稳定性质量不高，达不到理想的工艺要求，影响质量。电子设备控制除价格昂贵外，抗干扰性不能满足当前需求。

常规减压阀具有输出压自动稳定的功能，压差稳定可以借助减压阀稳定压力的方法来实现。常规减压阀输出的压力是以大气压为基准点稳定输出压力的，如图4所示。但是该减压阀只能根据大气压为基准压力设定气体的输出压力。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种带流量计的恒流式省气阀，既可以实现稳定气体流量又可以达到节省气体的目的。为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案如下：

一种带流量计的恒流式省气阀，包括流量计、阀体、减压阀芯组件、流量调节阀、隔膜组件、阀盖和调压组件和转换阀杆，所述流量计安装在所述阀体端，所述隔膜组件覆盖在所述阀体的下端端面上，所述阀体的下端和所述隔膜组件安装在所述阀盖内腔中，所述调压组件和转换阀杆安装在所述隔膜组件下面的阀盖内腔中，

所述减压阀芯组件和流量调节阀安装在所述阀体上，

所述转换阀杆用于实现所述省气阀的稳定气体流量工作方式和节省气体工作方式之间的切换。

进一步地，所述阀体整体呈圆柱体形状，所述阀体在其圆柱体的纵轴方向上设置有用于安装减压阀芯组件的第一安装腔，并且在其圆柱体的径向上设置有进气腔、出气腔和用于安装流量调节阀的第二安装腔，所述第一安装腔的开口位于圆柱体的下表面上；所述进气腔、所述出气腔和所述安装腔的开口位于所述阀体的圆柱体外圆周表面上，并且这些腔的底部靠近圆柱体的中心纵轴。

进一步地，所述第一安装腔呈台阶式，其内径从开口向底部逐渐减小，包括小直径腔部分、中间直径腔部分和大直径腔部分，所述小直径腔部分和中间直径腔部分用于安装所述减压阀芯组件，所述第一安装腔的开口由所述隔膜组件密封，这样，所述小直径腔部分形成气体输入压力腔，所述大直径腔部分形成减压腔。

进一步地，所述阀盖的内腔也呈台阶式，其内径从开口向底部逐渐减小，形成小直径内腔部分、中间直径内腔部分和大直径内腔部分，所述小直径内腔部分和中间直径内腔部分用于密封安装调压组件，所述大直径内腔部分用于安装所述阀体的圆柱体下端和隔膜组件，内腔的中间直径内腔部分形成基准压力腔。

进一步地，所述阀体内部还设置有多个气体通道，用于使所述进气腔、所述流量计、所述气体输入压力腔、所述减压腔、所述流量调节阀、所述出气腔、以及所述基准压力腔之间相互连通，

当所述多个气体通道依次将所述进气腔、所述流量计、所述气体输入压力腔，所述减压腔、所述流量调节阀、所述出气腔连通，同时将所述流量调节阀的出气口与所述基准压力腔连通时，所述省气阀处于稳定气体流量工作方式，

当所述气体通道依次将所述进气腔、所述流量计、所述气体输入压力腔，所述减压腔、所述流量调节阀、所述出气腔连通，同时所述基准压力腔与外界连通时，所述省气阀处于节省气体工作方式。

进一步地，所述阀体内部设置有第一气体通道、第二气体通道、第三气体通道、第四气体通道、第五气体通道和第六气体通道，所述第一气体通道的一端与所述流量管的内腔连通，其另一端与所述第二气体通道的一端连通，所述第二气体通道的另一端与所述进气腔连通，所述第三气体通道的一端与所述流量调节阀的出气口连通，另一端可与所述阀盖的基准压力腔连通，所述第四气体通道的一端与所述流量调节阀的进气口连通，其另一端与所述第五气体通道的一端连通，所述第五气体通道另一端与所述第一安装腔的减压腔连通，所述第六气体通道的一端与所述流量计的间隙连通，另一端与所述第一安装腔的气体输入压力腔连通。

进一步地，所述阀体在其圆柱体下表面中心设置有直径小于圆柱体的直径的下端圆凸台，在其圆柱体下端的外圆周表面靠近所述下端圆凸台处设置环形凹槽，这样，当圆柱体下端安装在阀盖的内腔中时，下端圆凸台的外圆周表面和阀盖的内壁之间形成间隙，所述间隙与环形凹槽直接连通；所述第三气体通道的一端开口位于所述环形凹槽中，这样，所述流量调节阀的出气口可通过所述第三气体通道、所述环形凹槽和所述间隙与所述基准压力腔连通。

进一步地，所述阀盖还具有用于放置转换阀杆的安装通孔。

进一步地，所述安装通孔的下端开口位于阀盖的外表面，上端开口位于阀盖的大直径内腔部分的台阶表面上，阀盖在靠近所述上端开口处设置有将安装通孔与所述基准压力腔连通的连通通道，

所述转换阀杆通过密封所述连通通道下面的安装通孔实现所述省气阀的稳定气体流量工作方式，通过密封所述连通通道上面的安装通孔实现实现所述省气阀的节省气体工作方式。

进一步地，所述安装通孔的上下直径一致，所述转换阀杆具有上端圆柱体密封部分，下端安装部分和位于它们之间的直杆构成，

进一步地，所述上端圆柱体密封部分的外圆周表面上设置有用于安装密封圈的环形沟槽，

上端圆柱体密封部分的直径和所述安装通孔的直径基本上相等，所述直杆的直径小于上端圆柱体密封部分的直径，使得当将所述转换阀杆放置在所述安装通孔中时，所述上端圆柱体密封部分可密封所述安装通孔，所述直杆与所述安装通孔之间形成间隙。

进一步地，所述下端安装部分为中空的开口向下的圆周体形状，下端圆柱体部分的圆柱体外圆周表面设置有螺纹，用于使下端安装部分螺纹拧紧在安装通孔的内螺纹表面上，下端圆柱体部分的圆柱体上表面具有通气孔，用于连通所述间隙和所述下端安装部分的空腔。

与现有技术相比本发明的带流量计的恒流式省气阀在使用过程中既可以实现稳定地输出气体又可以到达节省气体的目的。可以根据不同的需要，选择不同工作方式，稳定气体流量工作方式和节省气体工作方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的附图做简单地介绍，很显然下面描述的附图仅仅是对本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前题下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1示意性地示出了现有的常规流量计结构的一个实施例。

图2示意性地示出了现有的常规减压阀结构的一个实施例。

图3是现有技术中电磁阀开关气体导致不佳的气体实时流量曲线，其中阴影部分表示浪费的气体量。

图4示意性地示出了稳定压差后的理想的气体实时流量曲线，其中阴影部分表示浪费的气体量，与图3相比，该图中浪费的气体量明显减少。

图5a是省气阀的稳定气体流量工作方式的示意图。

图5b是省气阀的节省气体工作方式的示意图。

图6a和图6b分别示意性地示出了本发明一个实施例的省气阀的不同剖面的剖视图。

图7示意性地示出了图6a和图6b的省气阀的分解图。

图8a、图8b和图8c分别分别示意性地示出了图6a和图6b的省气阀的不同剖面的剖视图，图8a的剖视图主要显示了省气阀的进气腔和出气腔及其与其他部件的连通，图8b的剖视图主要显示了省气阀的流量计和安装减压阀芯组件的第一安装腔之间的连通，图8b的剖视图主要显示了省气阀的流量调节阀及其与其他部件的连通。

图9a和图9b分别示意性地示出了图6a和图6b的省气阀的稳定气体流量工作方式节和省气体工作方式下的转换阀杆的位置。

具体实施方式

本发明描述的带流量计的恒流式省气阀是根据下面的原理进行了设计：

流量等于流速与过流面之积，即:

Q＝vA…………………………(1)

从流体力学原理中可以知道，流速与流道的几何形状有关，即与流量系数成正比。流速还与流道上下游的压差有关，即与压差的平方根成正比，另外，还与气体的密度成反比。综合到上式中流量为：

其中：

Q:流量

c:流量系统，主要与流道的形状有关，当流道确定后，可视为是个常量。

A:过流面积，当流量设定后为常量；

Δp:流道上下游压差；

γ：气体的密度，在压力变化不大时，不考虑压缩性，亦可视为常量。

因此，式(2)可简化为：

k：为整合后的常数。

从式(3)可以看出，在工作条件设置后，稳定流量只要稳定压差Δp即可实现。

因此，只要解决压差的稳定性问题就可解决流量的稳定性问题，达到到图3所示的较为理想的结果。此时，保护气体浪费明显减少，或稳定输出流量减少了进气压力波动对输出流量的影响。

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白理解，下面结合附图，进一步阐述现有技术和本发明的实施例。

图1显示了现有的焊接装置的气体流量控制部件，其采用带流量调节的浮标式流量计进行气体流量调节及控制。该装置具有中心纵轴A-A’，包括流量计1，阀体2和流量调节阀3。流量计1和阀体2的各自中心纵轴与该装置的中心纵轴A-A’重合。流量计1安装在阀体2上端。流量调节阀3安装在阀体2中。流量计1包括流量管11，外罩12、浮标13和锁紧螺帽14，并且流量管11和外罩12之间形成间隙11-12。阀体2整体呈圆柱体形状，阀体2在其圆柱体的径向方向上设置有进气腔21和用于安装流量调节阀3的安装腔23，阀体2在其圆柱体的轴向上设置有出气腔22。进气腔21和安装腔23的开口位于阀体3的圆柱体外圆周表面上，进气腔21和安装腔23的底部靠近阀体2的中心纵轴。出气腔22的开口位于阀体3的圆柱体下表面上。阀体2 还包第一气体通道201、第二气体通道202、第三气体通道203和第四气体通道204(图中未示出)。第一气体通道201的一端与流量管11的内腔连通，其另一端与第二气体通道202的一端连通。第二气体通道202的另一端与进气腔21连通(该端开口位于进气腔21的底部)。第三气体通道203的一端与流量调节阀3的出口连通，其另一端与出气腔22连通(该端开口位于出气腔22 的底部)。第四气体通道204的一端与流量计1的间隙11-12连通，其另一端与流量调节阀3的进气口连通。当气源连接到进气腔21上时，气体通过第一气体通道201和第二气体通道202进入流量计1，然后依次通过间隙11-12和第四气体通道204进入流量调节阀3，最后通过第三气体通道203从出气腔 22排出。在此过程中流量调节阀3可以根据流量计1显示的大小进行气体流量的调节。

图2显示了现有的用于稳定输出气体压力的减压阀，该减压阀具有中心纵轴B-B’，包括阀体1、减压阀芯组件2、阀盖3、隔膜组件4和调压组件5。阀体1、减压阀芯组件2、阀盖3、隔膜组件4和调压组件5的各自中心纵轴与中心纵轴B-B’重合。减压阀芯组件2安装在阀体1内部，调压组件5安装在阀盖3内部，阀体1的下端安装在阀盖3的开口端。阀体1整体呈圆柱体形状。阀体1在其圆柱体的径向上设置有进气腔11和出气腔12。进气腔11 和出气腔12的开口位于阀体1的圆柱体外圆周表面上，进气腔11和出气腔 12的底部靠近阀体1的中心纵轴。阀体1在其圆柱体纵轴方向上设置有用以安装减压阀芯组件2的安装腔13。安装腔13呈台阶式，安装腔13的开口位于阀体1的圆柱体下表面上。从开口向底部，安装腔13的直径依次减小，包括大直径腔部分、中间直径腔部分和小直径腔部分。减压阀芯组件2的减压弹簧21和减压阀杆22安装在安装腔13的小直径腔部分，减压阀芯组件2的减压阀座23安装在中间直径腔部分。安装腔13的开口利用隔膜组件4气密封。安装腔13的小直径腔部分形成气体输入压力腔，大直径腔部分形成减压腔。阀体1还包第一气体通道101、第二气体通道102和第三气体通道103。第一气体通道101的一端与进气腔11连通(该端开口位于进气腔11的底部)，其另一端与第二气体通道102连通。第二气体通道102另一端与气体输入压力腔连通(该端开口位于安装腔13的底部)。第三气体通道103的一端与减压腔连通(该端开口位于安装腔13的大直径腔部分的台阶表面上)，另一端与出气腔12连通(该端开口位于出气腔12的底部)。阀盖3也具有台阶式内腔，从开口向底部，内腔的直径依次减小，包括大直径内腔部分、中间直径内腔部分和小直径内腔部分。大直径内腔部分安装阀体1的下端和隔膜组件4，中间直径内腔部分安装调压组件5的弹簧帽51、调压弹簧52和调压弹簧座 53，小直径内腔部分安装调压杆54。阀盖3的中间直径内腔部分形成基准压力腔，并且该基准压力腔通过连通通孔31与外界连通。

当气源连接到进气腔11上时，气体通过第一气体通道101和第二气体通道102进入气体输入压力腔连通，然后通过减压阀杆22与减压阀座23之间的间隙进入减压腔，再依次通过第三气体通道103进入出气腔12，从而排出。

参见图6a、图6b和图7显示了本发明的一个实施例，在该实施例中，带流量计的恒流式省气阀具有中心纵轴C-C’。该省气阀包括流量计1，阀体2、减压阀芯组件3、流量调节阀4，隔膜组件5，阀盖6，调压组件7和转换阀杆8。流量计1，阀体2、减压阀芯组件3、隔膜组件5和调压组件7的各自中心纵向轴与中心纵轴C-C’重合。

流量计1可以是常规的流量计，例如，图1所示的常规浮标式流量计，包括内部的流量管11，罩在流量管11外面的外罩12，放置在流量管11内部的浮标13，用于将外罩12固定连接在阀体2上端的锁紧螺帽14。流量管11 与外罩12之间具有间隙11-12。

阀体2整体呈圆柱体形状，圆柱体的中心轴即是阀体2的中心纵轴，阀体2的圆柱体上表面中心设置有上端圆凸台21，上端圆凸台21的直径与流量计1的外罩12的开口直径相配合，并且上端圆凸台21在其与流量计1的流量管11和外罩12接触的上表面位置和外圆周表面位置分别设置有用于安装密封圈的环形沟槽211和212，密封圈分别用于气密封流量管11和外罩12。这样，当流量计1安装在阀体6上时，流量计1是气密封的。阀体2的圆柱体上端的外圆周表面设置有螺纹，用于使锁紧螺帽14螺纹拧紧在阀体2上端。阀体2的圆柱体下表面中心设置有下端圆凸台22。下端圆凸台22的直径略小于圆柱体的直径，这样，圆柱体下端安装在阀盖6的内腔中时，下端圆凸台 22与阀盖6之间形成间隙22-6。阀体2在其圆柱体下端的外圆周表面从上到下依次设置有用于安装密封圈的环形沟槽23、环形凹槽24和螺纹。环形凹槽 24紧邻凸台22。当圆柱体下端安装在阀盖6的内腔中时，间隙22-6与环形凹槽24直接连通。阀体2在其圆柱体纵轴方向上设置有用于安装减压阀芯组件 3的第一安装腔25，第一安装腔25的开口位于下端圆凸台22的下表面上。第一安装腔25是多台阶腔，其内径从开口向底部逐渐减小，包括大直径腔部分、中间直径腔部分和小直径腔部分。小直径腔部分用于安装减压阀芯组件3 的减压弹簧31和减压阀杆32的上部圆柱体321，中间直径腔部分内表面设置有螺纹用于螺纹安装减压阀芯组件3的减压阀座33。安装腔13的开口利用隔膜组件5气密封。这样，安装腔13的小直径腔部分形成气体输入压力腔，大直径腔部分形成减压腔。阀体2在其圆柱体径向上设置有进气腔26、出气腔 27和用于安装流量调节阀4的第二安装腔28。进气腔26、出气腔27和安装腔28的开口都位于阀体2的圆柱体外圆周表面上，这些腔的底部靠近阀体2 的中心纵轴。从图6a可以看出进气腔26和出气腔27的开口在正好相反的方向上。出气腔27和第二安装腔28位于同一径向面上，并且出气腔27的底部的开口与第二安装腔28中的流量调节阀4的出气口连通。

参见图6a图6b和8b，阀体2内部还设置有第一气体通道201、第二气体通道202、第三气体通道203、第四气体通道204、第五气体通道205和第六气体通道206(参见8b)。第一气体通道201位于阀体6的中心纵轴处，其一端与流量管11的内腔连通，其另一端与第二气体通道202的一端连通，第二气体通道202的另一端与进气腔26连通(该端的开口位于进气腔26的底端)。第三气体通道203是倾斜的，其一端与流量调节阀4的出气口连通，另一端与环形凹槽24连通。第四气体通道204的一端与流量调节阀4的进气口连通，其另一端与第五气体通道205的一端连通，第五气体通道205另一端与减压腔连通(该端开口位于第一安装腔25的大直径腔部分的台阶表面上)。第六气体通道616的一端与流量计的间隙11-12连通，另一端与气体输入压力腔连通(该端开口位于第一安装腔25的小直径腔部分的侧表面上)。

减压阀芯组件3可以是常规的，包括减压弹簧31、减压阀杆32和减压阀座33。减压阀杆32由上部圆柱体321和下部杆322构成，减压弹簧31安装在上部圆柱体321上，下部杆322穿过减压阀座33的阀孔331使得其末端与隔膜组件5的隔膜夹持部件52接触。下部杆322上设置有密封圈3221，当减压阀杆32安装在减压阀座33上时，密封圈3221被夹在上部圆柱体321和减压阀座33之间变形，从而密封下部杆322和阀孔331之间的间隙。当减压阀芯组件3安装在第一安装腔25内时，减压弹簧21和上部圆柱体321位于第一安装腔25的小直径腔部分(即减压腔)，减压阀座33螺纹安装在第一安装腔25的中间直径腔部分。

隔膜组件5可以是常规隔膜式减压阀柔性隔膜组，包括柔性隔膜51及隔膜夹持部件52。隔膜组件5覆盖在阀体2的凸台22下表面，将第一安装腔 25的开口密封。

阀盖6可以是常规的，整体呈开口向上放置的钟罩形状，阀盖6具有台阶式内腔61，内腔61的直径从开口向底部呈台阶式减小，包括大直径内腔部分，中间直径内腔部分和小直径内腔部分。大直径内腔部分用于放置阀体2 的圆柱体下端和隔膜组件5。当阀体2的圆柱体下端和隔膜组件5放置在大直径内腔部分中时，柔性隔膜51将阀体2的下端圆凸台22与大直径内腔部分的台阶表面之间的间隙密封住。中间直径内腔部分用于安装调压组件7的调压弹簧71和调压弹簧座72，并且调压弹簧座72密封安装在中间直径内腔部分。这样，内腔61的中间直径内腔部分形成基准压力腔。小直径内腔部分安装调压组件7的调压螺杆73。

阀盖6还具有用于安装转换组件8的安装通孔62。安装通孔62的下端开口位于阀盖6的外表面，上端开口位于内腔61的大直径内腔部分的台阶表面上。阀盖6在靠近上述上端开口处设置有将内腔61和阀盖6的中间直径内腔部分连通的连通通道63(参见图9a和9b)。在本实施例中，安装通道62的直径上下是一致的。

调压组件7包括调压弹簧71、调压弹簧座72和调压螺杆73。调压弹簧 71和调压弹簧座72位于内腔61的中间直径内腔中，调压螺杆73位于内腔 61的小直径内腔中。调压弹簧71的上端安装在隔膜夹持部件52的下端部位。调压弹簧座72由圆盘721和设置在圆盘上表面的中心的圆凸台722，圆凸台 722用于将调压弹簧71的下端放置在其上。圆盘721的下表面中心设置有呈凹锥形的槽，用于与调节螺杆73的凸锥形的上端配合。圆盘721的外圆周表面的上设置有用于安装密封圈环的环形沟槽7211，使得将圆盘721放置在内腔61的中间直径内腔部分中时实现气密封安装。调压螺杆73由螺杆731和位于其一端的固定螺母732构成。螺杆731的上端呈凸锥形。

参见图9a和9b，转换阀杆8具有上端圆柱体密封部分81，下端安装部分83和位于它们之间的直杆82构成，上端圆柱体密封部分81的外圆周表面上设置有用于安装密封圈的环形沟槽811，上端圆柱体密封部分81的直径和安装通孔62的直径基本上相等。直杆82的直径小于上端圆柱体密封部分81 的直径，使得当将转换阀杆8放置在安装通孔62中时，上端圆柱体密封部分 81可密封地堵住安装通孔62，直杆82和安装通孔62之间形成间隙82-62。下端安装部分83为中空的开口向下的圆周体形状，下端圆柱体部分83的圆柱体外圆周表面设置有螺纹，用于使下端圆柱体部分83螺纹拧紧在安装通孔 62的内螺纹表面上(即，安装通孔62的相应内表面上设置有螺纹)，下端圆柱体部分83的圆柱体上表面具有通气孔831，用于连通间隙(82-62)和下端圆柱体部分83的内腔。

本发明的带流量计的恒流式省气阀安装过程如下：

阀体2的环形沟槽211、环形沟槽212和环形沟槽23安装好密封圈，流量计1安装在阀体6上端，由锁紧螺帽14紧固。流量调节阀4装入阀体2的第二安装腔28内，拧紧。减压阀芯组件3安装在阀体2的第一安装腔25内。隔膜组件4盖在下端圆凸台22的下表面上。

调压螺杆73置于阀盖6的小直径内腔部分，通过螺纹安装在其中，安装密封圈的调压弹簧座72置于阀盖6的中间件直径内腔的台阶内表面上，与调节螺杆73的上端配合。调压弹簧71放置在调压弹簧座72上。将安装密封圈的转换阀杆8插入阀盖6的安装通孔62内，拧入到适当位置。装配好的阀盖 6连同调压组件7一起装配到阀体2下端，拧紧在阀体2上，并压住隔膜组件 4。

本发明的带流量计的恒流式省气阀工作时，气源从进气腔26接入，由调压螺杆73加载调压弹簧71，控制输出压力或压差。转换阀杆8设置省气阀的工作方式。

本发明的带流量计的恒流式省气阀的工作过程如下：

如图8a箭头所示，气源与进气腔26接通后，气体依次通过第二气体通道202和第一气体通道201进入流量管11的内腔中，经流浮标13，从流量管 11上部流出，进入流量计1的外罩12内。如图8b箭头所示，然后气体依次穿过流量管11与外罩12之间的间隙11-12和第六气体通道206进入气体输入压力腔(即第一安装腔25的小直径腔部分)。然后根据调节螺杆73设置的输出压力的输出值，气体进入减压腔(即第一安装腔25的大直径腔部分)，然后气体依次通过第五气体通道205和第四气体通道204进入流量调节阀4的进气口，最后由流量调节阀4调节后从出气腔27输出(如图8c所示)。

如图9a和9b所示，转换阀杆8的位置可决定省气阀的不同工作方式。当转换阀杆8选择如图9a所示位置时，转换阀杆8的上端圆柱体密封部分81 位于较低的位置，将阀盖6的位于气体通道63下面安装通孔62密封地堵住，使阀盖6的基准压力腔通过间隙82-62、环形凹槽24和第三通道203与流量调节阀2的出气口连通，形成图5a所示的工作方式。调压螺杆73设置流量调节阀2的前后压差，流量调节阀2控制过流面积，组成式(2)的工作方式。当流量调节阀2固定在某一位置后，组成式(3)工作方式，稳定输出流量。当转换阀杆8在如图9b所示位置时，转换阀杆8的上端圆柱体密封部分81位于较高的位置，将阀盖6的位于气体通道63上面的安装通孔62密封地堵住，阀盖6的基准压力腔不再与流量调节阀2的出气口连通。同时借助气体通道 63、间隙82-62和安装通孔831，阀盖6的基准压力腔与外界连通，流量调节阀2全开，完全导通，此时由调压螺杆73调节输出流量，形成图5b所示的工作方式。这样，输出压力仅仅用于克服输出通道的阻力，达到节省气体的目的。

本发明省气阀的原理如下：

常规减压阀具有输出压自动稳定功能，压差稳定可以借助减压阀稳定压力的方法来实现，(常规减压阀其输出的压力是以大气压为基准点稳定输出压力的，如图4所示)。如果将所用气体的下游压力引入基准压力腔，则输出压力即为以所用气体的下游压力为基准的压力，也就是所用气体的上下游压力差，即可实现压差稳定。由于常规减压阀基准压力腔被没有密封，它的基准压力就是大气压，所以，改变这种常规减压阀的基准压力腔的基准压力需要把基准压力腔密封起来，形成密封的基准压力腔(DOM)，并且将该基准压力设置到所用气体通道下游末端，形成如图5a所示的工作方式。即采用带密封的基准压力腔调压阀结构，密封的基准压力腔与气体通道道下游连通，这样通过气体通道道的压差就由减压阀来稳定控制，从而得到恒定的流量目的。基准压力腔为大气压时，可以不需要流量调节阀，流量调节阀全开，通过调节减压阀的出气压力来控制输出流量(即阀出口与大气间的压差，压力主要用于抵消管路阻力)，用最低的输出压力满足流量要求。开关气体供应时压力冲击最小，达到节省气体的目的，如图5b所示的工作方式。将稳定气体流量工作方式和节省气体工作方式结合在一起，通过一种装置根据使用需要选择如图5a，图5b所示的工作方式，达到稳定气体流量或节省气体的目的。

通过以上描述可以看出本发明的带流量计的恒流式省气阀既可以实现稳定流量的目的又可以实现节省气体的目的，可以根据不同的需要选择不同的工作方式。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (12)

1.一种带流量计的恒流式省气阀，其特征在于，该省气阀包括流量计(1)，阀体(2)、减压阀芯组件(3)、流量调节阀(4)，隔膜组件(5)，阀盖(6)和调压组件(7)和转换阀杆(8)，

所述流量计(1)安装在所述阀体(2)上端，所述隔膜组件(5)覆盖在所述阀体(2)的下端端面上，所述阀体(2)的下端和所述隔膜组件(5)安装在所述阀盖(6)的内腔中，所述调压组件(7)和所述转换阀杆(8)安装在所述隔膜组件(5)下面的所述阀盖(6)内腔中，

所述减压阀芯组件(3)和所述流量调节阀(4)安装在所述阀体(2)中，

所述转换阀杆(8)用于实现所述省气阀的稳定气体流量工作方式和节省气体工作方式之间的切换。

2.根据权利要求1所述的省气阀，其特征在于，所述阀体(2)整体呈圆柱体形状，所述阀体(2)在其圆柱体的纵轴方向上设置有用于安装减压阀芯组件(3)的第一安装腔(25)，并且在其圆柱体的径向上设置有进气腔(26)、出气腔(27)和用于安装流量调节阀(4)的第二安装腔(28)，

所述第一安装腔(25)的开口位于圆柱体的下表面上，

所述进气腔(26)、所述出气腔(27)和所述安装腔(28)的开口位于所述阀体(2)的圆柱体外圆周表面上，并且这些腔的底部靠近圆柱体的中心纵轴。

3.根据权利要求2所述的省气阀，其特征在于，所述第一安装腔(25)呈台阶式，其内径从开口向底部逐渐减小，包括小直径腔部分、中间直径腔部分和大直径腔部分，所述小直径腔部分和中间直径腔部分用于安装减压阀芯组件(3)，所述第一安装腔(25)的开口由所述隔膜组件(5)密封，这样，所述小直径腔部分形成气体输入压力腔，所述大直径腔部分形成减压腔。

4.根据权利要求3所述的省气阀，其特征在于，所述阀盖(6)的内腔(61)也呈台阶式，其内径从开口向底部逐渐减小，形成小直径内腔部分、中间直径内腔部分和大直径内腔部分，所述小直径内腔部分和所述中间直径内腔部分用于密封安装所述调压组件(7)，所述大直径内腔部分用于安装所述阀体(2)的圆柱体下端和隔膜组件(5)，内腔(61)的中间直径内腔部分形成基准压力腔。

5.根据权利要求4所述的省气阀，其特征在于，所述阀体(2)内部还设置有多个气体通道，用于使所述进气腔(26)、所述流量计(1)、所述气体输入压力腔、所述减压腔、所述流量调节阀(4)、所述出气腔(27)、以及所述基准压力腔之间相互连通，

当所述多个气体通道依次将所述进气腔(26)、所述流量计(1)、所述气体输入压力腔，所述减压腔、所述流量调节阀(4)、所述出气腔(27)连通，同时将所述流量调节阀(4)出气口与所述基准压力腔连通时，所述省气阀处于稳定气体流量工作方式，

当所述气体通道依次将所述进气腔(26)、所述流量计(1)、所述气体输入压力腔，所述减压腔、所述流量调节阀(4)、所述出气腔(27)连通，同时所述基准压力腔与外界连通时，所述省气阀处于节省气体工作方式。

6.根据权利要求5所述的省气阀，其特征在于，所述阀体(2)内部设置有第一气体通道(201)、第二气体通道(202)、第三气体通道(203)、第四气体通道(204)、第五气体通道(205)和第六气体通道(206)，

所述第一气体通道(201)的一端与所述流量管(11)的内腔连通，其另一端与所述第二气体通道(202)的一端连通，所述第二气体通道(202)的另一端与所述进气腔(26)连通，所述第三气体通道(203)的一端与所述流量调节阀(4)的出气口连通，另一端可与所述阀盖(6)的基准压力腔连通，所述第四气体通道(204)的一端与所述流量调节阀(4)的进气口连通，其另一端与所述第五气体通道(205)的一端连通，所述第五气体通道(205)另一端与所述第一安装腔(25)的减压腔连通，所述第六气体通道(616)的一端与流量计的间隙(11-12)连通，另一端与所述第一安装腔气体(25)的气体输入压力腔连通。

7.根据权利要求6所述的省气阀，其特征在于，所述阀体(2)在其圆柱体下表面中心设置有直径小于圆柱体直径的下端圆凸台(22)，在其圆柱体下端的外圆周表面靠近所述下端圆凸台(22)处设置有环形凹槽(24)，这样，当圆柱体下端安装在上述阀盖(6)的内腔中时，所述下端圆凸台(22)的外圆周表面和所述阀盖(6)的内壁之间形成间隙(22-6)，所述间隙(22-6)与环形凹槽24直接连通，

所述第三气体通道(203)的一端开口位于所述环形凹槽(24)中，这样，所述流量调节阀(4)的出气口可通过所述第三气体通道(203)、所述环形凹槽(24)和所述间隙(22-6)与所述基准压力腔连通。

8.根据权利要求前述权利要求任一项所述的省气阀，其特征在于，所述阀盖(6)还具有用于放置转换阀杆(8)的安装通孔(62)。

9.根据权利要求8所述的省气阀，其特征在于，所述安装通孔(62)的下端开口位于所述阀盖(6)的外表面，上端开口位于所述阀盖6的大直径内腔部分的台阶表面上，

所述阀盖(6)在靠近所述上端开口处设置有将所述安装通孔(62)与所述基准压力腔连通的连通通道(63)，

所述转换阀杆(8)通过密封连通通道(63)下面的安装通孔(62)实现所述省气阀的稳定气体流量工作方式，通过密封连通通道(63)上面的安装通孔(62)实现实现所述省气阀的节省气体工作方式。

10.根据权利要求9所述的省气阀，其特征在于，所述安装通孔(62)的上下直径一致，

所述转换阀杆(8)具有上端圆柱体密封部分(81)，下端安装部分(83)和位于它们之间的直杆(82)构成。

11.根据权利要求10所述的省气阀，其特征在于，所述上端圆柱体密封部分(81)的外圆周表面上设置有用于安装密封圈的环形沟槽(811)，

所述上端圆柱体密封部分(81)的直径和所述安装通孔(62)的直径基本上相等，所述直杆(82)的直径小于所述上端圆柱体密封部分(81)的直径，使得当将所述转换阀杆(8)放置在所述安装通孔(62)中时，所述上端圆柱体密封部分(81)可密封所述安装通孔(62)，所述直杆(82)和所述安装通孔(62)之间形成间隙(82-62)。

12.根据权利要求10或11所述的省气阀，其特征在于，所述下端安装部分(83)为中空的开口向下的圆周体形状，所述下端圆柱体部分(83)的圆柱体外圆周表面设置有螺纹，用于使所述下端安装部分(83)螺纹拧紧在所述安装通孔(62)的内螺纹表面上，所述下端圆柱体部分(83)的圆柱体上表面设置有通气孔(831)，用于连通所述间隙(82-62)和所述下端安装部分(83)的空腔。

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