CN112283382A - 一种基于阀芯旋转的高频间歇阀装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于阀芯旋转的高频间歇阀装置，包括：驱动组件；流体腔；旋转阀芯，旋转阀芯安装在流体腔内部，且旋转阀芯的端部与驱动组件连接；流体出口，流体出口设置在流体腔的侧面；流体进口，流体进口设置在流体腔的端部。本发明解决了现有技术中传统电磁阀工作频率不高与逐渐升高的使用频率之间的存在矛盾的技术问题。

Description

一种基于阀芯旋转的高频间歇阀装置
技术领域
本发明涉及流体输送控制技术领域，尤其涉及一种基于阀芯旋转的高频间歇阀装置。
背景技术
在航空航天、汽车、船舶等领域中，流体输运系统中广泛运用各种形式的控制阀，比如控制流体通断、调节流量大小、调整流动方向等。阀门形式的选择主要是根据实现的功能需求。在某些情况下，需要通过阀门控制实现间歇式的流路通断，即脉冲式的流体输运。比如活塞式内燃机中只在进气冲程需要供油，而其它冲程供油系统处于关闭状态；再比如在燃烧设备中由于燃料燃烧释热脉动和压力脉动之间相互耦合，会发生震荡燃烧的现象，尤其是在小工况工作状态和地面燃气轮机中该问题尤为突出，为了避免出现震荡燃烧现象，可以选择一定频率和幅值脉冲供油的主动控制方式。上述脉冲式流体输运通常利用电磁阀来实现。然而传统电磁阀的工作频率是有限的，从目前的技术水平来看，电磁阀工作频率超过300Hz之后，其性能会大幅度下降。然而随着流体机械性能的提高，对间歇阀的工作频率越来越高，传统电磁阀的使用局限逐渐凸显；另外在燃料供用压力较大的时候电磁阀打开难度大，工作不可靠，而当前流体机械中流体输运系统正高速朝着更高压力方向发展，同样限制了电磁阀的应用空间。
如申请号为CN201921500710.5的专利公开了“一种高频率开启关闭无泄漏的高频开关阀”，包括高频电磁铁室、高频电磁铁、阀杆、流量传感器等部分，可以有效延长执行机构使用寿命问题，但不能有效提高工作频率；再如申请号为CN201920403175.5的专利公开了一种可视化的高频电磁阀，包括外壳、固定圈、导片、立柱等结构，通过检测电路中的电流电压并显示在显示屏上，让使用者能够直观了解电磁阀的工作状态，然而并没有实质性解决间歇阀工作频率限制的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于阀芯旋转的高频间歇阀装置，解决了现有技术中传统电磁阀工作频率不高与逐渐升高的使用频率之间的存在矛盾的技术问题。
本申请实施例公开了一种基于阀芯旋转的高频间歇阀装置，包括：
驱动组件；
流体腔；
旋转阀芯，所述旋转阀芯安装在所述流体腔内部，且旋转阀芯的端部与所述驱动组件连接；
流体出口，所述流体出口设置在所述流体腔的侧面；
流体进口，所述流体进口设置在所述流体腔的端部。
本申请实施例通过利用旋转阀芯的高速旋转，代替传统电磁阀阀针的往复运动，大幅度提高间歇阀的工作频率；而且阀芯旋转采用伺服电机驱动，使得间歇阀的工作频率连续可调；另外液体腔内无压差，可以克服传统电磁阀高压条件下阀针打开困难、可靠性不高的缺点。
在上述技术方案的基础上，本申请实施例还可以做如下改进：
进一步地，所述驱动组件包括：
控制器；
驱动器，所述驱动器与所述控制器电连接；
伺服电机，所述伺服电机与所述驱动器电连接，且伺服电机的输出端与所述旋转阀芯连接。
进一步地，所述驱动组件还包括：
固边法兰，所述固边法兰安装在所述伺服电机的输出端；
卡头，所述卡头安装在所述伺服电机的输出端，且卡头与所述旋转阀芯连接。
进一步地，所述流体腔包括：
筒体，所述筒体前端开设有穿轴孔；
安装边，所述安装边设置在所述筒体的末端；
径向孔，所述径向孔开设在所述筒体的侧面，且径向孔与所述流体出口连通；
盲盖，所述盲盖与所述安装边连接，且盲盖的中部设置有所述流体进口；
轴承座，所述轴承座安装在所述筒体内部，且轴承座与所述穿轴孔同心；
轴承，所述轴承安装在所述轴承座上，且轴承为滚珠轴承。
进一步地，所述流体腔的前壁开设有多个螺纹孔。
进一步地，还包括密封圈，所述密封圈设置在所述安装边和盲盖之间。
进一步地，所述螺栓孔为等边三角形分布。
进一步地，所述旋转阀芯包括：
转轴，所述转轴设置在所述筒体内部；
凸台，所述凸台设置在所述转轴上，且凸台与所述轴承座相对应；
密封盘，所述密封盘安装在所述转轴上，且密封盘与所述筒体的内侧前端之间留有间隙；
转盘，所述转盘安装在所述转轴的末端。
进一步地，所述密封盘的端部设置有密封凸台。
进一步地，所述转盘沿其圆周方向对称设置有泄压缺口。
本申请实施例中提供的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：
1.本申请实施例中的间歇阀的工作频率受伺服电机限制，而不受执行机构运动速度限制，可以实现更高的间歇工作频率；
2.本申请实施例具有自冷却、自润滑、自密封的特点，能够满足长时间工作的需求；
3.本申请实施例的工作频率及单频率流量均可调，使用灵活方便范围广；
4.本申请实施例的阀芯运动环境无压差，不受工作压力限制，适用工作范围更广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。
图1为本发明具体实施例所述的一种基于阀芯旋转的高频间歇阀装置的结构示意图；
图2为本发明具体实施例所述的一种基于阀芯旋转的高频间歇阀装置的驱动组件示意图；
图3为本发明具体实施例所述的一种基于阀芯旋转的高频间歇阀装置的流体腔示意图；
图4为本发明具体实施例所述的一种基于阀芯旋转的高频间歇阀装置的流体腔剖视图；
图5为本发明具体实施例所述的一种基于阀芯旋转的高频间歇阀装置的旋转阀芯结构示意图；
图6为本发明具体实施例所述的一种基于阀芯旋转的高频间歇阀装置的旋转阀芯结构剖视图；
图7为本发明具体实施例所述的一种基于阀芯旋转的高频间歇阀装置的螺栓部件示意图；
附图标记：
1-驱动组件，2-流体腔，3-旋转阀芯，4-轴承，5-电机固定螺栓，6-流体进口，7-流体出口，8-伺服电机，9-控制器，10-驱动器，11-固边法兰，12-螺栓孔，13-卡头，14-筒体，15-穿轴孔，16-轴承座，17-螺纹孔，18-流体腔筒壁，19-径向孔，20-安装边，21-安装边螺栓孔，22-盲盖，23-密封圈，24-转轴，25-转盘，26-凸台，27-密封盘，28-密封凸台，29-泄压缺口，30-螺栓，31-螺帽A，32-螺帽B。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶”、“底”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，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。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本申请实施例提供的一种基于阀芯旋转的高频间歇阀装置，解决了传统电磁阀工作频率不高与逐渐升高的使用频率之间的矛盾，同时打破工作环境压力的局限。采用伺服电机驱动旋转阀芯的旋转，在旋转阀芯上设置泄压缺口实现间歇流体输送，伺服电机转速高且可调，实现间歇阀的工作频率大幅度提高。流体腔内流体压力均匀分布，不存在压差，因此即使流体腔内压力很高，也不会影响间歇阀的工作可靠性。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体实施方式对上述技术方案进行详细说明。
实施例1
如图1-7所示，本实施例所提供的一种基于阀芯旋转的高频间歇阀装置，包括：
驱动组件1，该驱动组件1由伺服电机8、控制器9和驱动器10组成，使用过程中通过控制器9控制伺服电机8的转速，从而进一步控制旋转阀芯3的转速；
流体腔2，该流体腔2为筒状组件；
旋转阀芯3，所述旋转阀芯3安装在所述流体腔2内部，且旋转阀芯3的端部与所述驱动组件1连接，本申请实施例通过驱动组件带动旋转阀芯3在流体腔2内部转动；
流体出口7，所述流体出口7设置在所述流体腔2的侧面；
流体进口6，所述流体进口6设置在所述流体腔2的端部。
具体地，所述驱动组件1包括：
控制器9；
驱动器10，所述驱动器10与所述控制器9电连接；
伺服电机8，所述伺服电机8与所述驱动器10电连接，且伺服电机8的输出端与所述旋转阀芯3连接；
固边法兰11，所述固边法兰11安装在所述伺服电机8的输出端；
卡头13，所述卡头13安装在所述伺服电机8的输出端，且卡头13与所述旋转阀芯3连接；本申请实施例在伺服电机8的一端设置固边法兰11，固边法兰11上均匀布置3个螺栓孔12，利用三角形的稳定性，固定伺服电机8，伺服电机8的输出端设置卡头13，用于连接旋转阀芯3；其中螺栓孔12内部穿设有电机固定螺栓5，电机固定螺栓5用于限制伺服电机8和流体腔2之间的相对位置，共三套电机固定螺栓5，呈等边三角形布置，充分利用三角形的稳定性实现固定效果。每套电机固定螺栓,5均包括螺栓30、螺帽A31和螺帽B32，伺服电机8与旋转阀芯3连接后，螺栓30穿过固边法兰11上的螺栓孔12，将螺帽A31和螺帽B32旋上螺栓30，然后将螺栓30拧入流体腔前端壁面14上的螺纹孔17，限制伺服电机8的周向自由度。将螺帽A31旋紧，压紧固边法兰11，限制伺服电机8相对于流体腔2的轴向震动，最后将螺帽B32旋紧，压紧流体腔2，防止螺栓脱落；
具体地，所述流体腔2包括：
筒体14，所述筒体14前端开设有穿轴孔15，且筒体14的前端面开设有多个螺纹孔17，该穿轴孔15用于后续装配转轴24，而螺纹孔17与螺栓孔12相对应，配合完成伺服电机与筒体14的装配；
安装边20，所述安装边20设置在所述筒体14的末端；
径向孔19，所述径向孔19开设在所述筒体14的侧面，且径向孔19与所述流体出口7连通；
盲盖22，所述盲盖22与所述安装边20连接，且盲盖22的中部设置有所述流体进口7；
轴承座16，所述轴承座16安装在所述筒体14内部，且轴承座16与所述穿轴孔15同心；
轴承4，所述轴承4安装在所述轴承座16上，且轴承4为滚珠轴承；本申请实施例中的流体腔2为一筒状结构，其前端壁面中心设置穿轴孔15，与穿轴孔15同心设置轴承座16，另外前端壁面上与固边法兰11上螺栓孔12对应位置均匀布置3个螺纹孔17，用于定位伺服电机8。流体腔筒壁18上开有径向孔19，用于安装流体出口7。流体腔2末端设置安装边20，安装边20上均匀布置一系列螺栓孔12，用于安装盲盖22，形成腔体。盲盖22中心处布置流体进口6，盲盖22与流体腔2末端安装边20之间布置密封圈23，避免高压流体泄漏；
具体地，所述旋转阀芯3包括：
转轴24，所述转轴24设置在所述筒体14内部；
凸台26，所述凸台26设置在所述转轴24上，且凸台26与所述轴承座16相对应；
密封盘27，所述密封盘27安装在所述转轴24上，且密封盘27与所述筒体14的内侧前端之间留有间隙；
转盘25，所述转盘25安装在所述转轴24的末端；
其中，所述密封盘27的端部设置有密封凸台28，所述转盘25沿其圆周方向对称设置有泄压缺口29；本申请实施例中的旋转阀芯3由转轴24和转盘25构成，转轴24上设置凸台26用于和轴承4配合，此外转轴24上还设置密封盘27，密封盘27与流体腔2前端壁面14间保持微小间隙，工作过程中旋转阀芯3高速旋转，剪切高压液体形成液体膜起到密封作用。为了提高密封效果，密封盘27上额外设置密封凸台28，增加流动阻力，进一步减小泄漏量。转盘25上对称布置泄压缺口29，泄压缺口29对称分布确保旋转阀芯的动平衡，当泄压缺口旋转到流体出口7位置时，输出一个压力脉冲。转盘25外径与流体腔筒壁18内径之间保持微小间隙，通过转盘25高速旋转剪切流体形成液膜实现密封。
本申请实施例通过控制器9控制伺服电机8的转速，可以改变旋转阀芯3上泄压缺口29和流体出口7之间的接触频率，从而控制间歇流体输送的脉冲频率；通过改变泄压缺口29的尺寸，可以控制单个流体输送脉冲时间内流体流量，改变旋转阀芯3的转盘25上泄压缺口29的对数，可以实现流体输送频率的成倍提高，提高流体间歇输送的效率；液体腔2内流体属于流体输送系统的一部分，处于流动状态，可以带走转子系统旋转摩擦产生的热量，实现自冷却；另外旋转阀芯3上的密封盘27和转盘25高速旋转时剪切流体形成液膜，可以实现自润滑和密封；同时本申请实施例中的液体腔2内流体压力均匀，旋转阀芯3的运动范围内不存在压差，因此该间歇阀理论上适用于任意大小的压力环境。
本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种基于阀芯旋转的高频间歇阀装置，其特征在于，包括：
驱动组件(1)；
流体腔(2)；
旋转阀芯(3)，所述旋转阀芯(3)安装在所述流体腔(2)内部，且旋转阀芯(3)的端部与所述驱动组件(1)连接；
流体出口(7)，所述流体出口(7)设置在所述流体腔(2)的侧面；
流体进口(6)，所述流体进口(6)设置在所述流体腔(2)的端部。
2.根据权利要求1所述的一种基于阀芯旋转的高频间歇阀装置，其特征在于，所述驱动组件(1)包括：
控制器(9)；
驱动器(10)，所述驱动器(10)与所述控制器(9)电连接；
伺服电机(8)，所述伺服电机(8)与所述驱动器(10)电连接，且伺服电机(8)的输出端与所述旋转阀芯(3)连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于阀芯旋转的高频间歇阀装置，其特征在于，所述驱动组件(1)还包括：
固边法兰(11)，所述固边法兰(11)安装在所述伺服电机(8)的输出端；
卡头(13)，所述卡头(13)安装在所述伺服电机(8)的输出端，且卡头(13)与所述旋转阀芯(3)连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于阀芯旋转的高频间歇阀装置，其特征在于，所述流体腔(2)包括：
筒体(14)，所述筒体(14)前端开设有穿轴孔(15)；
安装边(20)，所述安装边(20)设置在所述筒体(14)的末端；
径向孔(19)，所述径向孔(19)开设在所述筒体(14)的侧面，且径向孔(19)与所述流体出口(7)连通；
盲盖(22)，所述盲盖(22)与所述安装边(20)连接，且盲盖(22)的中部设置有所述流体进口(6)；
轴承座(16)，所述轴承座(16)安装在所述筒体(14)内部，且轴承座(16)与所述穿轴孔(15)同心；
轴承(4)，所述轴承(4)安装在所述轴承座(16)上，且轴承(4)为滚珠轴承(4)。
5.根据权利要求4所述的一种基于阀芯旋转的高频间歇阀装置，其特征在于，所述流体腔(2)的前壁开设有多个螺纹孔(17)。
6.根据权利要求5所述的一种基于阀芯旋转的高频间歇阀装置，其特征在于，还包括密封圈(23)，所述密封圈(23)设置在所述安装边(20)和盲盖(22)之间。
7.根据权利要求6所述的一种基于阀芯旋转的高频间歇阀装置，其特征在于，所述螺栓(30)孔(12)为等边三角形分布。
8.根据权利要求1所述的一种基于阀芯旋转的高频间歇阀装置，其特征在于，所述旋转阀芯(3)包括：
转轴(24)，所述转轴(24)设置在所述筒体(14)内部；
凸台(26)，所述凸台(26)设置在所述转轴(24)上，且凸台(26)与所述轴承座(16)相对应；
密封盘(27)，所述密封盘(27)安装在所述转轴(24)上，且密封盘(27)与所述筒体(14)的内侧前端之间留有间隙；
转盘(25)，所述转盘(25)安装在所述转轴(24)的末端。
9.根据权利要求8所述的一种基于阀芯旋转的高频间歇阀装置，其特征在于，所述密封盘(27)的端部设置有密封凸台(28)。
10.根据权利要求9所述的一种基于阀芯旋转的高频间歇阀装置，其特征在于，所述转盘(25)沿其圆周方向对称设置有泄压缺口(29)。
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