CN112361058A - 气体比例阀和仪器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种气体比例阀结构，包括：阀芯、密封装置、弹性组件和阀座，其中，密封装置嵌入阀芯的一端面上；弹性组件穿过阀芯，通过弹性组件的预压缩力将阀芯压紧在阀座上；弹性组件采用组合弹簧形式，由宝塔弹簧与柔性板式弹簧组合；阀芯中部设有通道，当气体比例阀的进气口受到进气气体压力时，进气气体通过通道能使阀芯两端面的压力平衡。本发明的有效效果是通过阀芯两端面的压力平衡，阀芯运动不受进口压力波动的影响，能够保证气体比例阀流量控制的稳定性，并且能够对气体流量进行精确控制，且工作寿命较长。

Description

气体比例阀和仪器
技术领域
本发明涉及分析仪器与设备技术领域，具体地，涉及一种气体比例阀和仪器，特别涉及一种长寿命微型气体比例阀结构。
背景技术
在分析仪器、医疗设备和生命科学仪器等领域适用的气体比例电磁阀产品，通常要求结构体积小、功耗低、可靠性高且使用寿命长，例如医用呼吸机上应用的气体流量控制比例阀，要求有超过1亿次的工作寿命。目前，国内还没有可靠性高、工作寿命长、控制精度较高的成熟产品，多数高性能的气体流量控制比例阀都依赖进口，成为制约我国医疗设备等行业发展的瓶颈。
经过检索，专利文献CN202215826U公开了一种先导式、大流量、低功率高压气体专用电磁阀，包括：阀芯壳体、轭铁、主动铁、阀芯和置于主动铁内部的套有弹簧的弹簧轴，还包括：可沿轴向移动的次阀芯，次阀芯的移动端置于主动铁内部，密封端靠近出气口用于密封电磁阀；置于次阀芯的移动端与密封端之间的从动铁；置于主动铁外侧靠近出气口的压缩体，压缩体套有一个次弹簧，次弹簧一端顶住阀芯且另一端顶住压缩体。虽然该现有技术采用高压先导结构，电磁阀在采用低功率电磁线圈的状态下，具有较大的阀芯行程，较高的电磁阀额定流量，双压缩弹簧提高了电磁阀的稳定性和抗冲击性。但是其发明重点侧重于如何提高电磁阀的流量，不足之处在于并不能解决体积小且寿命长的电磁阀的应用问题，并且阀的线性形成范围有限，且无法实现较大流量的控制，密封性较差；加之，开启阀口之后电流随进出口的压力变化影响仪器的使用效果。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种气体比例阀和仪器，能够对气体流量进行精确控制，且工作寿命较长。
根据本发明提供的一种气体比例阀，包括：阀芯、密封装置、弹性组件和阀座，其中，密封装置嵌入阀芯的一端面上；弹性组件穿过阀芯，通过弹性组件的预压缩力将阀芯压紧在阀座上；弹性组件的预压缩力使密封装置产生弹性变形并对气体比例阀的阀口进行密封；
阀芯中部设有通道，当气体比例阀的进气口受到进气气体压力时，进气气体通过通道能使阀芯两端面的压力平衡。
优选地，还包括线圈和隔磁环、线圈套设于隔磁环上。
优选地，通道能够连通阀芯的上端面和下端面。
优选地，还包括上导磁体和下导磁体，隔磁环的一端与上导磁体相连，另一端与下导磁体相连。
优选地，还包括外壳，下导磁体与阀座、外壳的一端相连；外壳的另一端与上导磁体相连。
优选地，弹性组件由多类弹簧组合而成。
优选地，弹性组件包括柔性板弹簧和宝塔弹簧，宝塔弹簧的小端与柔性板弹簧相连。
优选地，当气体比例阀中的线圈不通电时，在弹性组件的预压缩力作用下，阀芯嵌入有密封装置的一端面被紧压在阀座上，密封装置产生弹性变形，对气体比例阀的阀口起密封作用。
优选地，当气体比例阀中的线圈通电时，阀芯两端面的压力平衡，在电磁力作用下，阀芯克服弹力运动，使密封装置离开阀座，气体比例阀的阀口打开，气体从进气口流出。
根据本发明提供的一种仪器，包含上述的气体比例阀。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过使阀芯两端面的压力平衡，阀芯运动不受进口压力波动的影响，能够保证气体比例阀流量控制的稳定性。
2、本发明通过利用柔性弹簧的结构体积小，刚度大，疲劳寿命长，有利于减小气体比例阀的体积。
3、本发明通过利用柔性板弹簧与宝塔弹簧组合使用，在阀口开度一定的情况下，减小了柔性弹簧形变量，有助于提高零件寿命。
4、本发明通过利用宝塔弹簧的刚度随压缩量的增加而增大，可以补偿电磁铁的非线性部分，增加整阀的线性工作行程。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中弹性组件的结构示意图；
图3为本发明中柔性弹簧的结构示意图。
图中：
Figure BDA0002800291920000031
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1-3所示，本发明提供了一种气体比例阀，包括上导磁体1、外壳2、线圈3、隔磁环4、下导磁体5、弹性组件6、阀芯7、密封装置8和阀座9。
其中，弹性组件6穿过阀芯7，通过弹性组件6的预压缩力将阀芯7压紧在阀座9上；下导磁体5与阀座9、外壳2的一端相连，外壳2的另一端与上导磁体1相连；隔磁环4一端与下导磁体5相连，一端与上导磁体1相连，线圈3套在隔磁环4上。
密封装置8嵌入阀芯7的一端面上，弹性组件6的预压缩力使密封装置8产生弹性变形并对阀口起到密封作用。
阀芯7的中部有一通道，可以连通阀芯7的上、下两端面，当进气口有一定压力后，阀芯7两端的压力平衡。
本发明的优选例，作进一步说明。
基于上述基础实施例，本发明中的弹性组件由一片柔性弹簧601与一个宝塔弹簧602组成，宝塔弹簧602的小端与柔性弹簧相连。
基于上述优选例，本发明中的柔性弹簧601为圆形薄片结构。
本发明的变化例，作进一步说明。
基于上述基础实施例，本发明中的密封装置8可以采用密封垫或者橡胶垫片。
工作原理：
当线圈3不通电时，在弹性组件6的预压缩力作用下，阀芯7嵌有密封装置8的一端面被紧紧压在阀座9上，密封装置8产生弹性变形，对阀口起密封作用。线圈3通电后，阀芯7两端面的压力平衡，在电磁力作用下，阀芯7克服弹簧力运动，使密封装置8离开阀座，阀口打开，气体从进气口流出。
根据本发明提供的一种仪器，包含上述的气体比例阀。本发明通过使阀芯两端面的压力平衡，阀芯运动不受进口压力波动的影响，能够保证气体比例阀流量控制的稳定性。通过利用柔性弹簧的结构体积小，刚度大，疲劳寿命长，有利于减小气体比例阀的体积。通过利用柔性弹簧与宝塔弹簧组合使用，在阀口开度一定的情况下，减小了柔性弹簧形变量，有助于提高零件寿命。通过利用宝塔弹簧的刚度随压缩量的增加而增大，可以补偿电磁铁的非线性部分，增加整阀的线性工作行程。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种气体比例阀，其特征在于，包括：阀芯(7)、密封装置(8)、弹性组件(6)和阀座(9)，
所述密封装置嵌入所述阀芯(7)的一端面上；
所述弹性组件(6)穿过所述阀芯(7)，通过弹性组件(6)的预压缩力将所述阀芯(7)压紧在阀座(9)上；
所述弹性组件(6)的预压缩力使所述密封装置(8)产生弹性变形并对气体比例阀的阀口进行密封；
所述阀芯(7)中部设有通道，当气体比例阀的进气口受到进气气体压力时，进气气体通过通道能使阀芯(7)两端面的压力平衡。
2.根据权利要求1所述的气体比例阀，其特征在于，还包括线圈(3)和隔磁环(4)、所述线圈(3)套设于所述隔磁环(4)上。
3.根据权利要求1所述的气体比例阀，其特征在于，所述通道能够连通所述阀芯(7)的上端面和下端面。
4.根据权利要求1所述的气体比例阀，其特征在于，所述弹性组件(6)由多类弹簧组合而成。
5.根据权利要求4所述的气体比例阀，其特征在于，所述弹性组件(6)包括柔性板弹簧(601)和宝塔弹簧(602)，所述宝塔弹簧(602)的小端与所述柔性板弹簧(601)相连。
6.根据权利要求1所述的气体比例阀，其特征在于，当气体比例阀不通电时，在所述弹性组件(6)的预压缩力作用下，所述阀芯(7)嵌入有密封装置(8)的一端面被紧压在所述阀座(9)上，所述密封装置(8)产生弹性变形，对气体比例阀的阀口起密封作用。
7.根据权利要求1所述的气体比例阀，其特征在于，当气体比例阀通电时，所述阀芯(7)两端面的压力平衡，在电磁力作用下，阀芯(7)克服弹力运动，使密封装置(8)离开所述阀座(9)，气体比例阀的阀口打开，气体从进气口流出。
8.一种仪器，其特征在于，包含权利要求1-9中任一项所述的气体比例阀。
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