CN113217740A - 一种自密封钢珠锁紧式充气装置及方法 - Google Patents

一种自密封钢珠锁紧式充气装置及方法 Download PDF

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赵文生
梁广真
张剑冰
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Abstract

本发明提出了一种自密封钢珠锁紧式充气装置，包括充气阀门和充气接口，所述充气阀门的内部设置阀门复位结构，外壁设置钢珠环形槽；所述充气接口的内部设置接口复位结构，外壁设置钢珠、限制钢珠径向移动的滑套，以及滑套复位结构；对接充气接口与充气阀门时，移动滑套释放钢珠沿径向向外移动的约束，压缩阀门复位结构、阀门复位结构，当钢珠落入充气阀门的钢珠环形槽后，复位滑套将钢珠限制在钢珠环形槽内，形成接充气接口与充气阀门的接通锁紧状态；解锁断开充气接口与充气阀门时，移动滑套释放钢珠沿径向向外移动的约束，使充气接口与充气阀门在阀门复位结构、阀门复位结构的作用下自动分离。本发明充气阀门和充气接口通断不需旋转，操作简单。

Description

一种自密封钢珠锁紧式充气装置及方法
技术领域
本发明涉及充气阀领域，具体涉及一种自密封钢珠锁紧式充气装置及方法。
背景技术
对内部需要维持一定正压值的气密设备，充气阀是必不可少的装置。充气装置一端连通气密设备，另一端连通气源，通过自身的通断控制对设备的充放气。考虑到大部分的气密设备内部空间较小，且正压值不能过大而造成对设备密封件的破坏，充气装置应通断操作简单、启闭响应快、泄漏少、充气量精准可控。
目前，适用于正压气密设备的充气装置的相关报道较少，且现有技术中充气阀或充气装置存在着不足之处：1）通断操作麻烦，人员不易使用误操作，且易造成对充气装置密封结构的破坏；2）启闭响应慢，通断过程易发生漏气，使得充气量较难精确控制，不易达到设备的正压要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自密封钢珠锁紧式充气装置及方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种自密封钢珠锁紧式充气装置，包括充气阀门和充气接口，所述充气阀门的内部设置阀门复位结构，外壁设置钢珠环形槽；所述充气接口的内部设置接口复位结构，外壁设置钢珠、限制钢珠径向移动的滑套，以及滑套复位结构；
对接充气接口与充气阀门时，移动滑套释放钢珠沿径向向外移动的约束，压缩阀门复位结构、接口复位结构，当钢珠落入充气阀门的钢珠环形槽后，复位滑套将钢珠限制在钢珠环形槽内，形成接充气接口与充气阀门的接通锁紧状态；
解锁断开充气接口与充气阀门时，移动滑套释放钢珠沿径向向外移动的约束，使充气接口与充气阀门在阀门复位结构、阀门复位结构的作用下自动分离。
一种自密封钢珠锁紧式充气方法，使用上述自密封钢珠锁紧式充气装置执行充气操作。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
1）通断操作简单：充气阀门和充气接口可通过钢珠锁紧结构实现快捷通断，不需旋转，操作简单，不会因误操作或用力过大破坏充气装置内部的密封结构。
2）启闭响应快：充气装置气动活塞杆动密封设计，第一阀芯行程短且通断界限清晰，启闭响应快。
3）通断过程漏气少：充气阀门自密封设计，且通过气动活塞杆动密封设计，实现其与充气接口通断过程的气密无缝衔接，使得充气装置动作全程微泄漏。
4）安装拆卸方便，扩展性强：挡圈槽内设计挡圈拆卸孔，方便挡圈及相关零件的拆装；充气装置与气密设备及气源的对接螺纹允许根据设备及气源的接口形式进行调整，另外，充气装置可根据充气量或充气流量要求进行扩展，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是自密封钢珠锁紧式充气装置充气阀门的结构剖视图；
图2是自密封钢珠锁紧式充气装置充气阀门的爆炸图；
图3是自密封钢珠锁紧式充气装置充气接口的结构剖视图；
图4是自密封钢珠锁紧式充气装置充气接口的爆炸图；
图5是自密封钢珠锁紧式充气装置接通锁紧工作原理示意图。
其中：
1-1-第一壳体，1-2-第一阀芯，1-3-衬套，1-4-第一弹簧，1-5-第一密封圈，1-6-第二密封圈，1-7-第一挡圈1，1-8-第一防尘盖；
2-1-第二壳体，2-2-第二阀芯，2-3-滑套，2-4-封闭环，2-5-第二弹簧，2-6-第三弹簧，2-7-第三密封圈，2-8-第二挡圈，2-9-第三挡圈，2-10-钢珠，2-11-第二防尘盖。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本发明一种自密封钢珠锁紧式充气装置，包括充气阀门和充气接口，所述充气阀门的内部设置阀门复位结构，外壁设置钢珠环形槽；所述充气接口的内部设置接口复位结构，外壁设置钢珠、限制钢珠径向移动的滑套，以及滑套复位结构；
对接充气接口与充气阀门时，移动滑套释放钢珠沿径向向外移动的约束，压缩阀门复位结构、接口复位结构，当钢珠落入充气阀门的钢珠环形槽后，复位滑套将钢珠限制在钢珠环形槽内，形成接充气接口与充气阀门的接通锁紧状态；
解锁断开充气接口与充气阀门时，移动滑套释放钢珠沿径向向外移动的约束，使充气接口与充气阀门在阀门复位结构、阀门复位结构的作用下自动分离。
作为一种具体实施方式，所述充气阀门包括第一壳体1-1、第一阀芯1-2、衬套1-3、第一弹簧1-4和第一挡圈1-7；其中，
第一壳体1-1为充气阀门的装配主体，在第一壳体1-1一端设置螺纹和挡圈槽，用于实现充气阀门与气密设备的对接安装，以及第一挡圈1-7的固定，另一端设置半圆形的钢珠环形槽，用于实现充气阀门与充气接口的接通锁紧；
在第一壳体1-1内嵌套第一阀芯1-2和衬套1-3，所述第一阀芯1-2上设置通气孔及与第一壳体1-1配合的气动活塞杆动密封结构；所述衬套1-3与第一阀芯1-2之间设置第一弹簧1-4，用于第一阀芯1-2的复位，在第一壳体1-1的挡圈槽内设置第一挡圈1-7，用于限制衬套1-3的位置。
作为一种具体实施方式，所述充气接口包括第二壳体2-1、第二阀芯2-2、滑套2-3、封闭环2-4、第二弹簧2-5、第三弹簧2-6、第二挡圈2-8、第三挡圈2-9和钢珠2-10；其中，
第二壳体2-1为充气接口的装配主体，一端设置钢珠防漏孔和挡圈槽，用于放置钢珠2-10，以及固定第二挡圈2-8，中间设置法兰凸缘，用于限定第二弹簧2-5的位置，另一端设置螺纹，用于实现充气接口与气源的对接安装；
在第二壳体2-1内嵌套第二阀芯2-2，所述第二阀芯2-2一端内侧设置通气孔作为充气接口的充气主通路，该端外侧嵌套封闭环2-4，中部设置带倒角的法兰凸缘，用于限定封闭环2-4的行程，另一端设置挡圈槽和倒角结构，用于固定第三挡圈2-9，与第二壳体2-1配合限定第二阀芯2-2的行程；在第二阀芯2-2上、第二壳体2-1和封闭环2-4之间设置第三弹簧2-6，用于封闭环2-4的复位；
在第二壳体2-1外嵌套滑套2-3，用于限定钢珠2-10行程，防止钢珠2-10脱落，当滑套2-3沿第二壳体2-1移动的过程中，滑套2-3和钢珠2-10接触处的内径会发生改变；在第二壳体2-1的法兰凸缘和滑套2-3之间设置第二弹簧2-5，用于滑套2-3的复位，在第二壳体2-1的挡圈槽内设置第二挡圈2-8，用于限定滑套2-3的行程。
作为一种具体实施方式，所述充气阀门和/或充气接口上设置密封结构，用于保证充气阀门与气密设备，以及充气阀门和充气接口的气动密封。例如，在第一壳体1-1内侧设置密封圈槽，用于固定第一密封圈1-5和第二密封圈1-6，其中第一密封圈1-5安装在第一壳体1-1与气密设备之间的密封槽内，保证充气阀门与气密设备之间的气密。第二密封圈1-6安装在第一壳体1-1与第一阀芯1-2之间的密封槽内，保证第一壳体1-1与第一阀芯1-2及第二阀芯2-2的气动密封。
作为一种具体实施方式，所述充气阀门和/或充气接口上设置防尘盖，用于保护非充气状态下装置的光洁。例如，在第一壳体1-1与充气接口锁紧连通的一端设置第一防尘盖1-8，保护非充气状态下的充气阀门。在第二阀芯2-2的一端设置第二防尘盖2-11，保护非充气状态下充气接口第二阀芯2-2的气动活塞杆动密封结构的光洁。
作为一种更具体实施方式，所述防尘盖采用塑料材质，装置在其安装处设置防滑凸起，用于保证防尘盖，如第一防尘盖1-8和第二防尘盖2-11不会轻易脱落。
作为一种更具体实施方式，所述挡圈槽内设置工艺圆孔，用于配合撞针辅助挡圈的拆装，提高充气装置的可操作性。
作为一种更具体实施方式，所述螺纹的尺寸及规格根据与其连接的设备接口调整。例如，第一壳体1-1的外螺纹尺寸及规格可根据气密设备接口进行调整。第二壳体2-1的外螺纹尺寸及规格可根据气源接口进行调整，此外，也可以在充气接口上设置转接头，用于连通充气接口与气源。
本发明还提出一种自密封钢珠锁紧式充气方法，使用上述自密封钢珠锁紧式充气装置执行充气操作。
实施例
为了验证本发明方案的有效性，进行如下实验设计。
如图1、2、5所示，一种自密封钢珠锁紧式充气装置充气阀门，由第一壳体1-1、第一阀芯1-2、衬套1-3、第一弹簧1-4、第一密封圈1-5、第二密封圈1-6、第一挡圈1-7、第一防尘盖1-8组成。第一壳体1-1作为充气阀门的装配主体，一端通过螺纹及第一密封圈1-5安装在气密设备上，保证充气阀门与气密设备之间的气密；中间设置法兰凸缘，起到限位、防过拧和保护第一密封圈1-5的作用；另一端设置气动活塞杆动密封结构、半圆形的钢珠环形槽及六角螺母结构，实现充气阀门与充气接口的气密对接及接通锁紧、方便充气阀门与气密设备的安装；第一壳体1-1内侧一端设置挡圈槽和挡圈拆卸孔，方便第一挡圈1-7的拆装，提高可操作性，另一端设置密封槽，配合第二密封圈1-6，保证第一壳体1-1与第一阀芯1-2及第二阀芯2-2的气动密封。第一阀芯1-2嵌套在第一壳体1-1内，设计有四个圆周均布通气孔及与第一壳体1-1配合的气动活塞杆动密封结构。衬套1-3嵌套在第一壳体1-1内，结合第一挡圈1-7限定第一弹簧1-4的位置。第一弹簧1-4安装在第一阀芯1-2和衬套1-3之间，用于第一阀芯1-2的复位。第一密封圈1-5安装在第一壳体1-1与气密设备之间的密封槽内。第二密封圈1-6安装在第一壳体1-1与第一阀芯1-2之间的密封槽内。第一挡圈1-7安装在壳体1-1的挡圈槽内，用于限定衬套1-3的位置。第一防尘盖1-8安装在第一壳体1-1的另一端，保护非充气状态下的充气阀门。
如图3、4、5所示，一种自密封钢珠锁紧式充气装置充气接口，由第二壳体2-1、第二阀芯2-2、滑套2-3、封闭环2-4、第二弹簧2-5、第三弹簧2-6、第三密封圈2-7、第二挡圈2-8、第三挡圈2-9、钢珠2-10、第二防尘盖2-11组成。第二壳体2-1 作为充气接口的装配主体，一端设计有挡圈槽、挡圈拆卸孔和六个圆周均布的钢珠防漏孔；中间设置法兰凸缘，用于限定第二弹簧2-5的位置；另一端设计有螺纹及六角螺母结构，实现充气接口与气源的对接安装；第二壳体2-1内侧设置密封槽，配合第三密封圈2-7，保证第二壳体2-1与第一壳体1-1的气动密封。第二阀芯2-2嵌套在第二壳体2-1内，一端内侧设计有通气孔，是充气接口的充气主通路；外侧中部设计有带倒角的法兰凸缘，用于限定封闭环2-4的行程；另一端设计有挡圈槽、挡圈拆卸孔及倒角结构，配合第三挡圈2-9，限定第二阀芯2-2行程。滑套2-3嵌套在第二壳体2-1上，用于限定钢珠2-10行程，防止钢珠2-10脱落。封闭环2-4 嵌套在第二壳体2-1内、第二阀芯2-2上，用于第二阀芯2-2的复位及限定第三密封圈2-7的位置。第二弹簧2-5安装在第二壳体2-1和滑套2-3之间，用于滑套2-3的复位。第三弹簧2-6安装在第二阀芯2-2上、第二壳体2-1和封闭环2-4之间，用于封闭环2-4的复位。第三密封圈2-7安装在第二壳体2-1与封闭环2-4之间的密封槽内。第二挡圈2-8安装在第二壳体2-1的挡圈槽内，用于限定滑套2-3的行程。第三挡圈2-9安装在第二阀芯2-2的挡圈槽内，通过第二壳体2-1限定第二阀芯2-2的行程。钢珠2-10安装在第二壳体2-1的钢珠防漏孔内。第二防尘盖2-11安装在第二阀芯2-2的一端，保护非充气状态下充气接口第二阀芯2-2的气动活塞杆动密封结构的光洁。
如图1-5所示，一种自密封钢珠锁紧式充气装置的工作原理为：
1）接通锁紧过程。充气装置工作时，充气阀门安装在气密设备上，充气接口和气源连通；接通锁紧操作前，应将第一防尘盖1-8、第二防尘盖2-11取下；用手向右推动滑套2-3到一定位置，滑套2-3和钢珠2-10接触处的内径由小变大，对钢珠2-10沿径向向外移动的约束解除；然后，把充气接口和充气阀门对接，钢珠2-10在第一壳体1-1的作用下沿径向向外移动，在充气阀门的第一阀芯1-2、第一弹簧1-4、第二密封圈1-6和充气接口的第二阀芯2-2、 封闭环2-4、第三弹簧2-6、第三密封圈2-7动作到位后，钢珠2-10落入第一壳体1-1的钢珠环形槽内，初步形成接通锁紧状态；此时，松开滑套2-3，在第二弹簧2-5的作用下，滑套2-3复位，在第一弹簧1-4和第三弹簧2-6的作用下，充气阀门和充气接口有脱离趋势，钢珠2-10向外移动，因有滑套2-3阻挡，钢珠2-10只能在微小范围移动，最终形成充气装置的接通锁紧工作状态。
2）解锁断开过程。用手向右推动滑套2-3到一定位置时，在第一弹簧1-4和第三弹簧2-6的作用下，充气阀门和充气接口自动分离，完成充气装置的解锁断开过程。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种自密封钢珠锁紧式充气装置，其特征在于，包括充气阀门和充气接口，所述充气阀门的内部设置阀门复位结构，外壁设置钢珠环形槽；所述充气接口的内部设置接口复位结构，外壁设置钢珠、限制钢珠径向移动的滑套，以及滑套复位结构；
对接充气接口与充气阀门时，移动滑套释放钢珠沿径向向外移动的约束，压缩阀门复位结构、接口复位结构，当钢珠落入充气阀门的钢珠环形槽后，复位滑套将钢珠限制在钢珠环形槽内，形成接充气接口与充气阀门的接通锁紧状态；
解锁断开充气接口与充气阀门时，移动滑套释放钢珠沿径向向外移动的约束，使充气接口与充气阀门在阀门复位结构、阀门复位结构的作用下自动分离。
2.根据权利要求1所述的自密封钢珠锁紧式充气装置，其特征在于，所述充气阀门包括第一壳体[1-1]、第一阀芯[1-2]、衬套[1-3]、第一弹簧[1-4]和第一挡圈[1-7]；其中，
第一壳体[1-1]为充气阀门的装配主体，在第一壳体[1-1]一端设置螺纹和挡圈槽，用于实现充气阀门与气密设备的对接安装，以及第一挡圈[1-7]的固定，另一端设置半圆形的钢珠环形槽，用于实现充气阀门与充气接口的接通锁紧；
在第一壳体[1-1]内嵌套第一阀芯[1-2]和衬套[1-3]，所述第一阀芯[1-2]上设置通气孔及与第一壳体[1-1]配合的气动活塞杆动密封结构；所述衬套[1-3]与第一阀芯[1-2]之间设置第一弹簧[1-4]，用于第一阀芯[1-2]的复位，在第一壳体[1-1]的挡圈槽内设置第一挡圈[1-7]，用于限制衬套[1-3]的位置。
3.根据权利要求1所述的自密封钢珠锁紧式充气装置，其特征在于，所述充气接口包括第二壳体[2-1]、第二阀芯2-2]、滑套[2-3]、封闭环[2-4]、第二弹簧[2-5]、第三弹簧2-6]、第二挡圈[2-8]、第三挡圈[2-9]和钢珠[2-10]；其中，
第二壳体[2-1]为充气接口的装配主体，一端设置钢珠防漏孔和挡圈槽，用于放置钢珠[2-10]，以及固定第二挡圈[2-8]，中间设置法兰凸缘，用于限定第二弹簧[2-5]的位置，另一端设置螺纹，用于实现充气接口与气源的对接安装；
在第二壳体[2-1]内嵌套第二阀芯[2-2]，所述第二阀芯[2-2]一端内侧设置通气孔作为充气接口的充气主通路，该端外侧嵌套封闭环[2-4]，中部设置带倒角的法兰凸缘，用于限定封闭环[2-4]的行程，另一端设置挡圈槽和倒角结构，用于固定第三挡圈[2-9]，与第二壳体[2-1]配合限定第二阀芯[2-2]的行程；在第二阀芯[2-2]上、第二壳体[2-1]和封闭环[2-4]之间设置第三弹簧[2-6]，用于封闭环[2-4]的复位；
在第二壳体[2-1]外嵌套滑套[2-3]，用于限定钢珠[2-10]行程，防止钢珠[2-10]脱落，当滑套[2-3]沿第二壳体[2-1]移动的过程中，滑套[2-3]和钢珠[2-10]接触处的内径会发生改变；在第二壳体[2-1]的法兰凸缘和滑套[2-3]之间设置第二弹簧[2-5]，用于滑套[2-3]的复位，在第二壳体[2-1]的挡圈槽内设置第二挡圈[2-8]，用于限定滑套[2-3]的行程。
4.根据权利要求1或2或3所述的自密封钢珠锁紧式充气装置，其特征在于，所述充气阀门和/或充气接口上设置密封结构，用于保证充气阀门与气密设备，以及充气阀门和充气接口的气动密封。
5.根据权利要求1或2或3所述的自密封钢珠锁紧式充气装置，其特征在于，所述充气阀门和/或充气接口上设置防尘盖，用于保护非充气状态下装置的光洁。
6.根据权利要求5所述的自密封钢珠锁紧式充气装置，其特征在于，所述的防尘盖采用塑料材质，装置在其安装处设置防滑凸起，用于保证防尘盖不会轻易脱落。
7.根据权利要求2或3所述的自密封钢珠锁紧式充气装置，其特征在于，所述挡圈槽内设置工艺圆孔，用于配合撞针辅助挡圈的拆装，提高充气装置的可操作性。
8.根据权利要求2或3所述的自密封钢珠锁紧式充气装置，其特征在于，所述螺纹的尺寸及规格根据与其连接的设备接口调整。
9.根据权利要求1或3所述的自密封钢珠锁紧式充气装置，其特征在于，所述充气接口上设置转接头，用于连通充气接口与气源。
10.一种自密封钢珠锁紧式充气方法，其特征在于，使用权利要求1-9任一项所述的自密封钢珠锁紧式充气装置执行充气操作。
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