CN113464692A - 一种具有过压保护功能的快速排气阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有过压保护功能的快速排气阀，包括阀体、阀腔和设于阀腔内的换向机构，阀体设有第一阀口、第二阀口和第三阀口；换向机构将阀腔分隔为至少两个相互隔断的第一腔室和第二腔室；第一阀口、第一腔室和第二阀口可连通形成进气通道，第二阀口、第二腔室、第三阀口可连通形成排气通道，第一阀口、第一腔室、第三阀口可连通形成过压保护通道；换向机构受供气压力可发生定向移动或形变，选择连通进气通道、排气通道或过压保护通道。本发明兼具快速排气和限压功能，可以节约气动系统内的溢流阀等限压器件，降低系统复杂度和成本。

Description

一种具有过压保护功能的快速排气阀

技术领域

本发明涉及气动元件技术领域，具体涉及一种具有过压保护功能的快速排气阀。

背景技术

快速排气阀是一种用于快速排放带压气体的气动元件。现有的快速排气阀如图1所示，具有三个阀口，分别为与气源相连通的进气阀口S2、与执行元件相连通的出气阀口S4和与排放环境相连通的排气阀口S5，快速排气阀内设有换向机构用于改变连通阀口的流路走向，在进气工况下连通进气阀口S2和出气阀口S4，在排气工况下连通出气阀口S4和排气阀口S5。

快速排气阀内部的换向机构一般具有自动复位功能，如图1所示，快速排气阀内部的换向机构由切换阀芯S7和限位块S8组成，切换阀芯S7的侧面具有弹性片，限位块S8固定于阀体的阀腔S3内，限位块S8具有中心通孔，切换阀芯S7可在阀腔S3内移动，并受限位块S8限位限制；在进气阀口S2提供带压气体时，气流推动切换阀芯S7阻塞限位块S8，气流对切换阀芯S7的弹性片施加压力使其径向内弯，于是进气阀口S2与出气阀口S4连通；当进气阀口S2连接的气源切断后，进气压力降低，进气阀口S2处的压力低于出气阀口S4处的压力，出气阀口S4附近的气体对切换阀芯S7的弹性片施压，推动阀芯向进气阀口S2移动，并阻塞进气阀口S2，气流沿出气阀口S4、限位块S8的中心通孔以及排气阀口S5排放。由于气流沿排气阀口S5排放的路径短，排气阻力小，并且快速排气阀在切断气源供给后可以快速作动建立排气流路，因此可以实现对来自出气阀口S4的带压气体的快速排放

另一方面，为了确保气动系统安全运转，通常在气动系统中设置溢流阀等器件限制气体压力不超过安全限值。在波纹管泵等有快速排气需求的气动应用中，一般需要同时设置溢流阀和快速排气阀，气动器件多，占用体积大，管路连接不便，成本高。

发明内容

针对上述现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种具有过压保护功能的快速排气阀，当气源供给的气体压力超过设定值时，进气阀口可经由第一腔室与排放阀口直接连通，使过压压力气体直接排入阀外的排放环境中，实现过压保护功能，节约气动系统内的溢流阀等限压器件，降低系统复杂度和成本。

为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种具有过压保护功能的快速排气阀，包括阀体、阀腔和设于阀腔内的换向机构，阀体设有第一阀口、第二阀口和第三阀口；换向机构将阀腔分隔为至少两个相互隔断的第一腔室和第二腔室；第一阀口、第一腔室和第二阀口可连通形成进气通道，第二阀口、第二腔室、第三阀口可连通形成排气通道，第一阀口、第一腔室、第三阀口可连通形成过压保护通道；换向机构受供气压力可发生定向移动或形变，选择性连通进气通道、排气通道或过压保护通道，换向机构所受供气压力高于限制压力时，过压保护通道连通；所受供气压力低于限制压力且高于开启压力时，进气通道连通；所受供气压力低于开启压力时，排气通道连通。当气源供给的气体压力高于限制压力时，依靠供气压力对换向机构的推动，转换到过压保护通道，将过压气体直接排入阀体外部，将流路内的气体压力维持在限制压力以下。

作为本发明的优选方案之一，换向机构包括弹簧和阀芯，弹簧位于阀芯的一端以及阀腔的壁面之间，阀芯可于阀腔内往复运动。依靠阀芯的往复运动和弹簧的压缩和延伸，实现阀芯对流动通道的调节转换。

作为本发明的优选方案之一，阀芯包括两端的宽径段和设于宽径段之间的窄径段，靠近第一阀口的宽径段的端面与阀腔配合形成第一腔室，窄径段的侧面与阀腔配合形成第二腔室。

作为本发明的优选方案之一，阀芯靠近第一阀口的宽径段的轴向长度大于第二阀口和第三阀口的直径。避免阀芯往复运动过程中，宽径段未对第二阀口和第三阀口充分密封引起的泄漏现象。

本发明提供的另一种具有过压保护功能的快速排气阀，包括阀体、阀腔和设于阀腔内的换向机构，阀体设有第一阀口、第二阀口、第三阀口和第四阀口；换向机构将阀腔分隔为至少两个相互隔断的第一腔室和第二腔室；第一阀口、第一腔室和第二阀口可连通形成进气通道，第四阀口、第二腔室、第三阀口可连通形成排气通道，第一阀口、第一腔室、第三阀口可连通形成过压保护通道，换向机构受供气压力可发生定向移动或形变，选择性连通进气通道、排气通道或过压保护通道；换向机构所受供气压力高于限制压力时，过压保护通道连通；所受供气压力低于限制压力且高于开启压力时，进气通道连通；所受供气压力低于开启压力时，排气通道连通。第四阀口与第三阀口之间形成距离更短、流动阻力更小的流路，提高排气效率。

作为本发明的优选方案之一，第四阀口与第三阀口同轴心设置，二者之间的流道基本是直线形，缩短排气通道的长度，减小流动阻力，提高排气效率。

作为本发明的优选方案之一，阀腔的内侧固定安装有阀套，阀套开设有分别与第一阀口、第二阀口、第三阀口和第四阀口相对应的开口，换向机构设置于阀套中。阀套的安装可避免换向机构与阀腔间的接触磨损。

作为本发明的优选方案之一，阀套由陶瓷或PTFE材料制成。

作为本发明的优选方案之一，阀套外侧和阀腔内侧分别设有外螺纹和内螺纹，阀套通过螺纹连接安装于阀腔内。

作为本发明的优选方案之一，阀套上与阀口对应的开口的宽度大于阀口直径。从而允许调整阀套的旋进量以调节开启压力和限制压力的大小。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：

本发明中的第一阀口为与气源相连通的进气阀口，第三阀口为与排放环境相连通的排放阀口，当气源供给的气体压力高于限制压力时，可建立过压保护通道，第一阀口、第二阀口经由第一腔室与第三阀口直接连通，过压压力气体直接排入阀外的排放环境中，从而实现过压保护功能；本发明兼具快速排气和限压功能，节约气动系统内的溢流阀等限压器件，降低系统复杂度和成本。

本发明通过于快速排气阀中增设阀口，增设阀口和快速排气阀中与排放环境相连的阀口相互正对，使得快速排气阀中的排气流路基本呈直线形，降低气体排放流路的长度，减小排气阻力，提高排气效率。

本发明通过将阀套设置于阀腔中，阀套上开设有分别与阀体上的阀口相对应的通孔，换向机构设置于阀套中，避免了换向机构与阀腔间的接触磨损，阀套通过螺纹连接安装于阀腔中，阀套出现磨损后，易于拆装更换，增强了快速排气阀的长久使用可靠性；还可以通过调节阀套或者更换弹簧来调节弹簧的作用力大小，从而调节开启压力和限制压力的大小。

附图说明

出于解释的目的，在以下附图中阐述了本发明技术的若干实施方案。以下附图被并入本文本并且构成具体实施方案的一部分。在一些情况下，以框图形式示出了熟知的结构和部件，以便避免使本发明主题技术的概念模糊。

图1为现有的快速排气阀内部结构示意图；

图2为实施例1所述快速排气阀结构示意图；

图3为实施例1所述快速排气阀进气通道流程示意图；

图4为实施例1所述快速排气阀过压保护通道流程示意图；

图5为实施例1所述快速排气阀排气通道流程示意图；

图6为实施例2所述快速排气阀结构示意图；

图7为实施例2所述快速排气阀进气通道流程示意图；

图8为实施例2所述快速排气阀过压保护通道流程示意图；

图9为实施例2所述快速排气阀排气通道流程示意图；

图10为实施例3所述快速排气阀结构示意图。

附图说明：1-阀体，2-第一阀口，4-第二阀口，5-第三阀口，6-第四阀口，7-弹簧，8-阀腔，8a-第一腔室，8b-第二腔室，9-阀芯，9a-宽径段，9b-窄径段，101-气源，102-执行元件，103-排放环境，12-阀套。

具体实施方式

下面示出的具体实施方案旨在作为本发明主题技术的各种配置的描述，并且，不旨在表示本发明主题技术可被实践的唯一配置。具体实施方案包括具体的细节旨在提供对本发明主题技术的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员来说将清楚和显而易见的是，本发明主题技术不限于本文示出的具体细节，并且，可在没有这些具体细节的情况下被实践。

实施例1

如图2所示，本实施例提供一种具有过压保护功能的快速排气阀，包括阀体1，所述阀体1具有三个阀口和阀腔8，三个阀口分别为第一阀口2、第二阀口4和第三阀口5；第一阀口2与快速排气阀外部的气源101相连通，第二阀口4与快速排气阀外部的执行元件102相连通，第三阀口5与快速排气阀外部的排放环境103相连。

阀腔8内设有换向机构，换向机构包括弹簧7和阀芯9，弹簧7位于阀芯9的一端以及阀腔8的壁面之间，阀芯9可于阀腔8内往复移动；阀芯9将阀腔8分隔成至少两个相互隔断的第一腔室8a和第二腔室8b，阀芯9具有直径大小变化的窄径段9b和宽径段9a，第二腔室8b由窄径段9b的侧面和阀腔8配合形成，第一腔室8a由靠近第一阀口2一侧的宽径段9a端面和阀腔8配合形成。

第一阀口2、第一腔室8a和第二阀口4连通形成进气通道，第二阀口2、第二腔室8b、第三阀口5连通形成排气通道，第一阀口2、第一腔室8a、第三阀口5连通形成过压保护通道；阀芯9受供气压力可发生定向移动，选择性连通进气通道、排气通道或过压保护通道。

在无外力作用时，弹簧7处于压缩状态并通过弹性力推动阀芯9阻塞第一阀口2，而第二阀口4通过第二腔室8b与第三阀口5连通，即选择连通排气通道，使得来自第二阀口4的气体能够经排气通道快速向外排出。

图3-图5示出了本实施例所述快速排气阀在不同气体压力状态下的流程：

如图3所示，气源101向执行元件102供给带压气体，气体经第一阀口2通入快速排气阀中，向阀芯9施加推力，当气体产生的推力大于弹簧7产生的弹性力时，阀芯9沿推力方向移动。

弹簧7在阀芯9移动的带动下而受挤压，弹簧7逐渐增大弹性力，以限制阀芯9在气体推力下的移动，直到弹簧7的弹性力与气体推力平衡后，阀芯9达到平衡位置并停止移动。当进气压力高于开启压力且低于限制压力时，阀芯9的平衡位置超过第二阀口4，具体地，阀芯9的宽径段9a相比第二阀口4距离第一阀口2更远，第一阀口2经第一腔室8a与第二阀口4连通，也即进气通道被选通；同时，阀芯9的平衡位置正好阻断第二阀口4与第三阀口5之间的流路，具体地，阀芯9的宽径段9a位于第二阀口与第三阀口5之间并阻断流路，封闭排气通道。

如图4所示，气源101向执行元件102供给的气体压力高于限制压力后，阀芯9的平衡位置超过第三阀口5，具体地，阀芯9的宽径段9a相比第三阀口5距离第一阀口2更远，于是第一阀口2、第二阀口4、第三阀口5以及第一腔室8a之间相互连通，也即过压保护通道被选通，过压气体经第三阀口5排放至阀体外，流路内的压力降低。当流路内的压力降低至限制压力以下后，受压缩的弹簧7推动阀芯9移动，封闭第三阀口5，切断过压保护通道。

如图5所示，当气源101的供气压力低于开启压力时，弹簧7推动阀芯9向第一阀口2移动；阀芯9的宽径段9a相比第二阀口4距离第一阀口2更近，阀芯9切断进气通道；同时，第二阀口4经第二腔室8b与第三阀口5连通，也即选通排气通道，执行元件102经排气通道向排放环境103排放气体。

实施例2

图6示出了本发明所示快速排气阀的又一种实施例，该实施例与实施例1相比不同之处在于，阀体1具有四个阀口，第四阀口6设置于第三阀口5附近，，更优地，第四阀口6与第三阀口5同轴心设置，二者之间的流道基本是直线形；第二阀口4和第四阀口6与快速排气阀外部的执行元件102相连通，气体经由第二阀口4进入执行元件102内，执行元件102内所需排出的气体经由第四阀口6向外排出。

图7-9示出了本实施例所述快速排气阀在不同气体压力状态下的工作原理：

如图7所示，当进气压力高于开启压力且低于限制压力时，第一阀口2经第一腔室8a与第二阀口4连通，也即选通进气通道；同时阀芯9封闭第三阀口5和第四阀口6。气体由第一阀口2流入第二阀口4。

如图8所示，当进气压力高于限制压力后，弹簧7被大幅压缩，第一阀口2、第二阀口4、第三阀口5、第四阀口6以及第一腔室8a相互连通，也即选通过压保护通道。阀体内的过压气体经第三阀口5排放，使阀体内的压力降低。

如图9所示，当进气压力低于开启压力时，第四阀口6经第二腔室8b与第三阀口5连通，也即选通排气通道；同时阀芯9封闭第一阀口2和第二阀口4。气体由第四阀口6经第三阀口5排放至阀体外。

由于第四阀口6相比第二阀口4距离第三阀口5更近，甚至可以使第四阀口6、第二腔室8b以及第三阀口5之间建立的排气通道基本呈直线形，因此本实施例相比实施例1具有更短的排气流路和更小的排气阻力，可以获得更高的排气效率。

其余实施方式同实施例1。

实施例3

图10示出了本发明所示快速排气阀的又一种实施例，该实施例与实施例1或2不同之处在于：阀体1的阀腔8中固定安装有阀套12，阀套12采用陶瓷或PTFE等具有高耐磨性和自润滑性材料制成；阀套12外侧和阀腔8内侧上可分别设有外螺纹和内螺纹，阀套12通过螺纹连接安装于阀腔8内。

阀套12上开设有分别与第一阀口2、第二阀口4、第三阀口5和第四阀口6相对应的开口，阀套12内设有换向机构，换向机构包括弹簧7和阀芯9，弹簧7一侧与阀套12内侧壁相连，弹簧7另一侧与阀芯9相连，阀芯9可于阀套12内往复移动；阀芯9将阀套12内侧分隔成至少两个相互隔断的第一腔室8a和第二腔室8b，阀芯9具有直径大小变化的窄径段9b和宽径段9a，第二腔室8b由窄径段9b和阀套12内侧配合形成，第一腔室8a由靠近第一阀口2一侧的宽径段9a和阀套12内侧配合形成。

通过于阀腔8中设置阀套12，避免了换向机构与阀腔9间的接触磨损，阀套12通过螺纹连接安装于阀腔9中，阀套12出现磨损后，易于拆装更换，增强了快速排气阀的长久使用可靠性。

设置阀套12与阀体1以螺纹方式连接，阀套12上与阀口对应的开口的宽度大于阀口直径，可以通过调节阀套12的旋进量或者更换弹簧来调节弹簧7的压缩量以及作用力，从而调节开启压力和限制压力的大小。

另外，在以上公开的一些实施方案中，多个实施方案存在组合实施的可能，各种组合方案限于篇幅不再一一列举。本领域技术人员在具体实施时可以根据需求自由结合实施上实施方案，以获得更佳的应用体验。

本领域技术人员在实施本发明主题技术方案时，可以根据本发明的主题技术方案以及附图获得其它细节配置或附图，显而易见地，这些细节在不脱离本发明主题技术方案的前提下，这些细节仍属于本发明主题技术方案涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种具有过压保护功能的快速排气阀，其特征在于，包括阀体、阀腔和设于阀腔内的换向机构，阀体设有第一阀口、第二阀口和第三阀口；

换向机构将阀腔分隔为至少两个相互隔断的第一腔室和第二腔室；

第一阀口、第一腔室和第二阀口可连通形成进气通道，第二阀口、第二腔室、第三阀口可连通形成排气通道，第一阀口、第一腔室、第三阀口可连通形成过压保护通道，

换向机构受供气压力可发生定向移动或形变，选择性连通进气通道、排气通道或过压保护通道；

换向机构所受供气压力高于限制压力时，过压保护通道连通；所受供气压力低于限制压力且高于开启压力时，进气通道连通；所受供气压力低于开启压力时，排气通道连通。

2.根据权利要求1所述的具有过压保护功能的快速排气阀，其特征在于，换向机构包括弹簧和阀芯，弹簧位于阀芯的一端与阀腔的壁面之间，阀芯可于阀腔内往复运动。

3.根据权利要求2所述的具有过压保护功能的快速排气阀，其特征在于，阀芯包括两端的宽径段和设于宽径段之间的窄径段，靠近第一阀口的宽径段的端面与阀腔配合形成第一腔室，窄径段的侧面与阀腔配合形成第二腔室。

4.根据权利要求3所述的具有过压保护功能的快速排气阀，其特征在于，阀芯靠近第一阀口的宽径段的轴向长度大于第二阀口和第三阀口的直径。

5.一种具有过压保护功能的快速排气阀，其特征在于，包括阀体、阀腔和设于阀腔内的换向机构，阀体设有第一阀口、第二阀口、第三阀口和第四阀口；

换向机构将阀腔分隔为至少两个相互隔断的第一腔室和第二腔室；

第一阀口、第一腔室和第二阀口可连通形成进气通道，第四阀口、第二腔室、第三阀口可连通形成排气通道，第一阀口、第一腔室、第三阀口可连通形成过压保护通道，

换向机构受供气压力可发生定向移动或形变，选择性连通进气通道、排气通道或过压保护通道；

换向机构所受供气压力高于限制压力时，过压保护通道连通；所受供气压力低于限制压力且高于开启压力时，进气通道连通；所受供气压力低于开启压力时，排气通道连通。

6.根据权利要求5所述的具有过压保护功能的快速排气阀，其特征在于，第四阀口与第三阀口同轴心设置。

7.根据权利要求5所述的具有过压保护功能的快速排气阀换向机构，其特征在于，阀腔的内侧固定安装有阀套，阀套开设有分别与第一阀口、第二阀口、第三阀口和第四阀口相对应的开口，换向机构设置于阀套中。

8.根据权利要求7所述的具有过压保护功能的快速排气阀，其特征在于，阀套由陶瓷或PTFE材料制成。

9.根据权利要求7所述的具有过压保护功能的快速排气阀，其特征在于，阀套外侧和阀腔内侧分别设有外螺纹和内螺纹，阀套通过螺纹连接安装于阀腔内。

10.根据权利要求9所述的具有过压保护功能的快速排气阀，其特征在于，阀套上与各阀口对应的开口的宽度大于相应阀口的直径。

Images