CN114151587A - 流体调压阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种流体调压阀，其中，流体调压阀包括阀体，阀芯组件、阀盖以及调节装置；阀体内部设置有流体通道并于流体通道中设置有过孔；阀芯组件包括封堵件和固定件，封堵件与固定件间隔设置并磁性相斥，固定件固定连接于阀体，封堵件活动连接于阀体，封堵件伸入流体通道内并部分穿过过孔，封堵件与阀体配合限定出高压腔；阀盖可拆卸连接于阀体，调节装置活动连接于阀盖并与封堵件抵接，阀体、阀盖以及调节装置配合限定出低压腔；调节装置驱动封堵部打开过孔，使高压腔和低压腔通过过孔导通，或者，安装部通过磁斥力驱使封堵部关闭过孔，使高压腔和低压腔隔断。本发明技术方案解决了传统调压阀传输气体介质不纯以及使用寿命短的问题。

Description

流体调压阀

技术领域

本发明涉及阀体技术领域，特别涉及一种流体调压阀。

背景技术

随着国外对华芯片出口的控制，国内企业已充分意识到芯片制造对于其生存发展的重要性。芯片行业生产离不开高纯度气体的使用，例如在光刻、刻蚀以及沉积等生产工艺中，都需要采用高纯度的气体。而阀门是目前输送气体必不可少的元件，其中调压阀对于气体压力和流量的控制起至关重要的作用。

目前市面上普遍存在的调压阀一般包括阀体、阀盖以及调压装置，阀体内部设置有阀芯，阀芯通过弹簧与阀体连接，弹簧与流体共同提供动力推动阀芯运动从而实现减压控制。这种调压阀长时间处于压力频繁变化的环境中，弹簧受到频繁的压缩，在这过程中弹簧长时间与阀芯接触磨损而制造出金属粉末，从而影响气体的纯度，而且弹簧长期处于交变应力下容易发生疲劳变形，进而导致调压功能失效，影响调压阀的使用寿命。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种流体调压阀，旨在解决传调压阀传输气体介质不纯以及使用寿命短的问题。

为实现上述目的，本发明提出的流体调压阀，包括：

阀体，所述阀体内部设置有流体通道并于所述流体通道中设置有过孔；

阀芯组件，所述阀芯组件包括封堵件和固定件，所述封堵件与所述固定件间隔设置并磁性相斥，所述固定件固定连接于所述阀体，所述封堵件活动连接于所述阀体，所述封堵件伸入所述流体通道内并部分穿过所述过孔，所述封堵件与所述阀体配合限定出高压腔；

阀盖，所述阀盖可拆卸连接于所述阀体；以及

调节装置，所述调节装置活动连接于所述阀盖并与所述封堵件抵接，所述阀体、所述阀盖以及所述调节装置配合限定出低压腔；

其中，所述调节装置驱动所述封堵件打开所述过孔，以使所高压腔和所述低压腔通过所述过孔导通，或者，所述固定件通过磁斥力驱使所述封堵件关闭所述过孔，以使所述高压腔和所述低压腔隔断。

可选地，所述封堵件和所述固定件分别固定连接有一永磁体，两所述永磁体磁极相对设置且相对的一侧磁极相同。

可选地，所述封堵件包括封堵部和与所述封堵部固定连接的安装座，所述封堵部部分穿设于所述过孔，一所述永磁体收容于所述安装座内；所述固定件形成有容置腔，另一所述永磁体收容于所述容置腔内。

可选地，所述流体调压阀还包括阀座，所述阀座设于所述阀体内并形成有所述过孔，所述封堵部一端凸出形成有阀杆，所述阀杆穿设所述过孔，所述过孔远离所述阀盖的一端设有倒角，所述阀杆底部形成有与所述倒角配合的锥面。

可选地，所述阀座与所述阀体过盈配合。

可选地，所述阀座靠近所述阀盖的一端形成有引导面。

可选地，所述调节装置包括调节组件和隔膜，所述调节组件与所述隔膜连接，所述隔膜与所述阀体配合形成所述低压腔，所述隔膜包括安装部、形变部以及抵接部，所述形变部连接于所述安装部与所述抵接部之间，所述安装部被夹持于所述阀盖与所述阀体之间，所述抵接部一面抵接于所述调节组件，另一面与所述阀杆抵接。

可选地，所述阀体还设置有伸入所述低压腔内的凸台，所述凸台与所述抵接部位置对应设置，所述阀杆由所述凸台内侧穿过。

可选地，所述调节组件包括调节螺杆、弹簧组件、弹簧座板，所述阀盖与所述阀体配合形成有安装腔，所述弹簧组件、弹簧座板以及隔膜安装于所述安装腔内，所述调节螺杆与所述阀盖螺纹连接并抵接于所述弹簧组件，所述弹簧组件远离所述调节螺杆的一端连接有所述弹簧座板，所述弹簧座板与所述隔膜的抵接部抵接。

可选地，所述流体调压阀还包括进气嘴和出气嘴，所述阀体还形成进气道和出气道，所述进气道与高压腔连通，所述出气道与低压腔连通，所述进气嘴安装于所述进气道，所述出气嘴安装于所述出气道。

本发明技术方案通过在流体调压阀中，阀芯组件的固定件通过磁斥力驱使封堵件关闭过孔，从而使高压腔和低压腔隔断，调节装置驱动封堵件克服磁斥力与流体压力打开过孔，从而使高压腔与低压腔连通，高压腔中的气体进入低压腔，当低压腔中的压力达到一定值，也即封堵件施加在调节装置上的磁斥力、和调节装置受到的流体压力的合力大于调节装置的调定压力，使得封堵件复位，过孔重新关闭。与传统的调压阀使用弹簧提供动力相比，阀芯组件通过磁斥力实现过孔的开闭，避免了弹簧与阀芯频繁摩擦产生金属粉末，保证了气体介质的纯度，另外，永磁体的磁性较为恒定，在正常工作环境中可以长期使用而保持调压功能，延长调压阀的整体使用寿命。

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，下面描述中的附图仅仅是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提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明流体调压阀一实施例的结构示意图；

图2为图1中流体调压阀的阀体的结构示意图；

图3为图1中流体调压阀的阀芯组件的结构示意图；

图4为图1中流体调压阀的阀座的结构示意图；

图5为图1中流体调压阀的调节装置的隔膜的结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”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，除非另有明确的限定。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。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种流体调压阀1。

具体而言，流体调压阀1用于在一些流体传输管路中，用于控制上游流体的供给以调节下游流体压力使之处于一个稳定的范围，并且，本申请的流体调压阀1适用于气体传输环境，并且特别适用于高纯气体的传输，例如半导体行业中，对于光刻、刻蚀、沉积等制造工艺所需的高纯气体，当然本申请的流体调压阀1也可以适用于例如液体或者其他形态的流体的压力调节，接下来的内容，以气体为例对本申请的流体调压阀1的结构进行详细说明。

参照图1至图4，在本发明一实施例中，流体调压阀1包括阀体10、阀芯组件20、阀盖30以及调节装置40。其中，阀体10内部形成有流体通道130，并在流体通道130中设置有过孔510。阀芯组件20包括封堵件210和固定件220，封堵件210与固定件220间隔设置并磁性相斥，固定件220固定连接于阀体10，封堵件210活动连接于阀体10，封堵件210伸入流体通道130内并部分穿设于过孔510，封堵件210与阀体10配合限定出高压腔110。阀盖30可拆卸连接于阀体10，其连接方式可以是螺栓连接，也可以是螺纹旋紧连接，本申请优选螺纹连接，方便安装和拆卸。调节装置40活动连接于阀盖30并与封堵件210抵接，阀体10、阀盖30以及调节装置40配合限定出低压腔120，低压腔120通过过孔510与高压腔110连通。

在实际应用中，自然状态下，阀芯组件20的固定件220通过磁斥力驱使封堵件210关闭过孔510，从而使高压腔110和低压腔120隔断，在外力驱使下，调节装置40驱动封堵件210克服磁斥力与流体压力打开过孔510，从而使高压腔110与低压腔120连通，高压腔110中的气体进入低压腔120，当低压腔120中的压力达到一定值，也即封堵件210施加在调节装置40上的磁斥力、和调节装置40受到的流体压力的合力大于调节装置40的作用力，使得封堵件210复位，过孔510重新关闭。传统的调压阀通常使用弹簧来实现在自然状态下提供动力驱动阀芯组件20关闭过孔510，而本申请阀芯组件20通过磁斥力控制过孔510的开闭，避免了弹簧与阀芯频繁摩擦产生金属粉末而污染气体，保证了气体介质的纯度，另外，永磁体230的磁性较为恒定，在正常工作环境中可以长期使用而保持调压功能，延长调压阀的整体使用寿命。

参照图1、图3和图4，在一实施例中，封堵件210和固定件220分别固定连接有一永磁体230，两永磁体230磁极相对设置且相对的一侧磁极相同，封堵件210通过固定件220磁斥力的作用下悬浮在阀体10内，并且封堵件210与固定件220在初始状态下调定的距离大于流体调压阀1的行程，封堵件210与固定件220始终不接触，无摩擦。本实施例中，封堵件210与固定件220均为非磁性金属材料，例如可以是316不锈钢，316不锈钢不导磁，也不会阻断永磁体230的磁性，可以防止封堵件210和固定件220被永磁体230磁化而产生磁性干扰。相应地，阀体10也为非磁性金属材料，避免了阀体10被磁化与永磁体230产生磁吸力而导致封堵件210被固定在阀体10内。可以理解的，在其他实施例中，本申请封堵件210和固定件220之间能产生磁斥力，也可以是将封堵件210和固定件220自身采用具有磁性并且耐磨的材料制成，也即封堵件210和固定件220各自为一个磁性体，并且其二者相对靠近的一侧的磁极相同。

本申请为了使得阀芯组件20易于加工，优选分别在封堵件210和固定件220上安装一个永磁体230的方案，进一步地，封堵件210包括封堵部211和安装座212，封堵部211控制过孔510的开闭，永磁体230收容于安装座212内，封堵部211盖合于永磁体230并与安装座212固定连接，本申请图4中所示的封堵部211与安装座212通过焊接固定，使得安装座212内的永磁体230与外部介质完全隔离。固定件220设置有容置腔221，另一永磁体230收容于容置腔221内，参照图1，固定件220通过螺栓连接固定安装于阀体10内，固定件220底部突出有台阶(未标示)，阀体10底部设有与台阶配合的安装槽140，台阶与安装槽140之间安装有密封圈，从而使固定件220的永磁体230与外部介质完全隔离。在其他实施方案中，永磁体230与封堵件210和固定件220固定连接的方式可以是胶粘固定或者是螺栓连接，也可以是卡扣固定。

继续参照图1和图3和图4，在一实施例中，流体调压阀1还包括阀座50，阀座50设于阀体10内并形成有所述过孔510，封堵部211靠近阀座50的一端凸出形成有阀杆2111，阀杆2111穿设于过孔510，过孔510远离阀盖30的一端设有倒角511，阀杆2111底部形成有与倒角511配合的锥面2112，当过孔510关闭时，锥面2112与倒角511抵接。可以理解地，锥面2112与倒角511的配合可以对阀杆2111起到导正作用，使得封堵部211与阀座50频繁地贴合时，不会产生刮削，且形成良好的密封。进一步地，本实施例中倒角511优选的角度范围是50°～70°，在50°～70°范围内的倒角511，在相同的密封力作用下，密封比压大。

进一步地，阀座50与阀体10过盈配合，阀座50截面呈T字型，阀体10在流体通道130内凸出形成有与阀座50配合的阀口131，阀座50插入阀口131内并与阀口131过盈配合，使得阀座50被挤压变形而产生弹性张力，从而牢固的固定于阀口131，实现良好的密封；阀座50靠近阀盖30的一端形成有呈圆锥形设置的引导面512，其圆锥形设置的引导面512可以起到导正作用，防止装配时与阀口131发生刮削，并保证装配的对中性。相对于传统的螺纹连接方式，螺纹之间存在间隙，还需要增设密封圈用于密封，使得装配步骤复杂，而且密封圈和润滑脂容易产生杂质污染气体，影响气体的纯度。阀座50与阀体10采用过盈配合不仅可以实现密封，简化了装配结构，还保证了气体的纯度。

参照图1、图3和图5，调节装置40包括调节组件(未标示)和隔膜450，调节组件与隔膜450连接，隔膜450与阀体10配合形成低压腔120，隔膜450包括安装部451、形变部453以及抵接部452，形变部453连接于安装部451与抵接部452之间，安装部451被夹持于阀盖30与阀体10之间，抵接部452一面抵接于调节组件，另一面与阀杆2111抵接。相应地，为了避免隔膜450受磁体的磁性影响，隔膜450同样为非磁性金属材料，例如其可以是316不锈钢。

可以理解地，隔膜450感应低压腔120中的压力变化，从而对阀杆2111做出反应，当低压腔120中的流体作用在隔膜450上的压力达到一定值，使得隔膜450受到阀杆2111的推力(即封堵件210受到的磁斥力)与流体压力之和大于调节组件对隔膜450的作用力，此时隔膜450向上移动，从而使得封堵部211关闭过孔510；反之，当隔膜450受到阀杆2111的推力与流体压力之和小于调节组件对隔膜450的作用力，隔膜450在调节组件作用力下向下移动，驱使封堵部211打开过孔510，进而高压腔110中的流体能再次流入到低压腔120中。

进一步地，形变部453可以设置为波纹状，波纹状的结构使得隔膜450具有良好的弹性变形能力又有足够的强度，使得隔膜450在长期工作下仍能保持其形状，防止发生不可恢复的变形而丧失调压功能。

可以理解地，在其他实施方案中，用于感应低压腔120体中压力变化的元件也可以是活塞，活塞可以适用于压力较高的工作环境，活塞可以起到和隔膜450相同的作用。

参照图1、图2和图3，阀体10靠近阀盖30的一端还设有连通流体通道130的环形槽150，隔膜450封盖环形槽150而形成所述低压腔120，阀体10还设置有伸入到低压腔120内的凸台170，凸台170的端部要低于环形槽150的槽口，则凸台170设置有连通环形槽150的和流体通道130的连接孔160，凸台170用于限制隔膜450的行程，当弹簧组件430推动弹簧座板440将隔膜450下压至凸台170与隔膜450的抵接部452抵接，此时，达到阀的最大行程，高压腔110中的高压气体通过连接孔160进入环形槽150而流向低压腔120，避免因为隔膜450与凸台170抵接而发生节流现象。此外，凸台170还可以起到保护隔膜450的作用，隔膜450的抵接部452与阀杆2111的接触面积较小，凸台170与抵接部452贴合可以增加受力面积，避免隔膜450受到集中力的作用，防止因阀杆2111的磁斥力过大对隔膜450的抵接部452产生不可逆的局部变形。

为了实现对隔膜450的压力调节过程中精准并且稳定，在一实施例中，调节组件包括调节螺杆420、弹簧组件430、弹簧座板440；阀盖30与阀体10配合形成有安装腔310，弹簧组件430、弹簧座板440以及隔膜450安装于安装腔310内，调节螺杆420与阀盖30螺纹连接，调节螺杆420一端固定连接有旋钮410，另一端与弹簧组件430抵接，弹簧组件430远离调节螺杆420的一端连接有弹簧座板440，弹簧座板440与隔膜450的抵接部452抵接。在使用过程中，通过转动旋钮410，调节螺杆420转动继而推动弹簧组件430压缩，弹簧组件430将力作用于弹簧座板440上，从而推动弹簧座板440下移，隔膜450随之下移。其中，弹簧座板440将弹簧力均匀的作用在隔膜450上，使隔膜450平稳的下移。可以理解地，本申请调节组件的结构形式，还可以根据需要进行调整，例如调节螺杆420和阀盖30的配合结构也可以是凸轮机构，或者是杠杆机构来进行压力调节。

参照图1和图2，流体调压阀1还包括有进气嘴60和出气嘴70，阀体10还形成有进气道180和出气道190，进气道180与高压腔110连通，出气道190通过环形槽150与低压腔120连通；进气嘴60安装于进气道180，将上游供给管道中的气体导入高压腔110，出气嘴70安装于出气道190，使低压腔120中的气体流向下游使用设备。

流体调压阀1的工作原理是：转动旋钮410使调节螺杆420向下移动，推动弹簧组件430压缩，弹簧组件430将力作用到弹簧座板440上，弹簧座板440推动隔膜450下移，继而推动阀芯组件20的封堵件210脱离阀座50，从而打开过孔510，此时高压腔110与低压腔120连通，高压腔110中的高压气体介质进入低压腔120，低压腔120中的压力随之上升；当低压腔120中的压力上升到阀调定值，即气体介质作用在隔膜450上的力和阀杆2111作用在隔膜450上的力与调节装置40的弹簧力平衡，隔膜450复位，封堵件210在磁斥力的作用下复位，过孔510恢复到关闭状态，高压腔110与低压腔120隔断；当阀下游管线中气体介质使用损耗后，低压腔120中的压力下降，打破平衡，隔膜450再次向下移动，推动阀杆2111下移将高压腔110与低压腔120连通，自动填补损耗的气体介质，保证阀下游管线压力稳定。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种流体调压阀，其特征在于，包括：

阀体，所述阀体内部设置有流体通道并于所述流体通道中设置有过孔；

阀芯组件，所述阀芯组件包括封堵件和固定件，所述封堵件与所述固定件间隔设置并磁性相斥，所述固定件固定连接于所述阀体，所述封堵件活动连接于所述阀体，所述封堵件伸入所述流体通道内并部分穿过所述过孔，所述封堵件与所述阀体配合限定出高压腔；

阀盖，所述阀盖可拆卸连接于所述阀体；以及

调节装置，所述调节装置活动连接于所述阀盖并与所述封堵件抵接，所述阀体、所述阀盖以及所述调节装置配合限定出低压腔；

其中，所述调节装置驱动所述封堵件打开所述过孔，以使所高压腔和所述低压腔通过所述过孔导通，或者，所述固定件通过磁斥力驱使所述封堵件关闭所述过孔，以使所述高压腔和所述低压腔隔断。

2.如权利要求1所述的流体调压阀，其特征在于，所述封堵件和所述固定件分别固定连接有一永磁体，两所述永磁体磁极相对设置且相对的一侧磁极相同。

3.如权利要求2所述的流体调压阀，其特征在于，所述封堵件包括封堵部和与所述封堵部固定连接的安装座，所述封堵部部分穿设于所述过孔，一所述永磁体收容于所述安装座内；所述固定件形成有容置腔，另一所述永磁体收容于所述容置腔内。

4.如权利要求3所述的流体调压阀，其特征在于，所述流体调压阀还包括阀座，所述阀座设于所述阀体内并形成有所述过孔，所述封堵部一端凸出形成有阀杆，所述阀杆穿设所述过孔，所述过孔远离所述阀盖的一端设有倒角，所述阀杆底部形成有与所述倒角配合的锥面。

5.如权利要求4所述的流体调压阀，其特征在于，所述阀座与所述阀体过盈配合。

6.如权利要求4所述的流体调压阀，其特征在于，所述阀座靠近所述阀盖的一端形成有引导面。

7.如权利要求4所述的流体调压阀，其特征在于，所述调节装置包括调节组件和隔膜，所述调节组件与所述隔膜连接，所述隔膜与所述阀体配合形成所述低压腔，所述隔膜包括安装部、形变部以及抵接部，所述形变部连接于所述安装部与所述抵接部之间，所述安装部被夹持于所述阀盖与所述阀体之间，所述抵接部一面抵接于所述调节组件，另一面与所述阀杆抵接。

8.如权利要求7所述的流体调压阀，其特征在于，所述阀体还设置有伸入所述低压腔内的凸台，所述凸台与所述抵接部位置对应设置，所述阀杆由所述凸台内侧穿过。

9.如权利要求7所述的流体调压阀，其特征在于，所述调节组件包括调节螺杆、弹簧组件、弹簧座板，所述阀盖与所述阀体配合形成有安装腔，所述弹簧组件、弹簧座板以及隔膜安装于所述安装腔内，所述调节螺杆与所述阀盖螺纹连接并抵接于所述弹簧组件，所述弹簧组件远离所述调节螺杆的一端连接有所述弹簧座板，所述弹簧座板与所述隔膜的抵接部抵接。

10.如权利要求1所述的流体调压阀，其特征在于，所述流体调压阀还包括进气嘴和出气嘴，所述阀体还形成进气道和出气道，所述进气道与高压腔连通，所述出气道与低压腔连通，所述进气嘴安装于所述进气道，所述出气嘴安装于所述出气道。

Images