CN114440129A - 快速充气气动阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种快速充气气动阀，涉及充气阀技术领域，具体包括外容器、控制气缸、主活门，所述控制气缸设置于所述外容器内，所述外容器底部设置有充气口，所述主活门设置于所述充气口处，所述控制气缸包括第一活塞、第一活塞杆，所述第一活塞与所述控制气缸的缸底之间的部分为控制腔，所述控制腔连接高压控制气源，所述外容器连接充气气源，所述第一活塞杆的底部伸出所述控制腔外，所述第一活塞杆的伸出所述控制腔的一端部与所述主活门相连接，所述第一活塞杆适于带动所述主活门上下移动，所述主活门向上移动时所述充气口打开，所述主活门向下移动到位时所述充气口关闭。本发明快速充气气动阀能够快速向较大待增压容器内充气。

Description

快速充气气动阀
技术领域
本发明涉及一种充气阀，具体涉及一种快速充气气动阀。
背景技术
采用普通电磁阀、球阀、气动阀向大体积的待增压容器充气时，由于充气流量小，无法实现快速充气和稳定充气，导致充气时间长、效率低。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种能够快速向较大待增压容器内充气的快速充气气动阀。
为解决上述问题，本发明提供一种快速充气气动阀，包括外容器、控制气缸、主活门，所述控制气缸设置于所述外容器内，所述外容器底部设置有充气口，所述主活门设置于所述充气口处，所述控制气缸包括第一活塞、第一活塞杆，所述第一活塞与所述控制气缸的缸底之间的部分为控制腔，所述控制腔连接高压控制气源，所述外容器及所述控制腔内均设置有压力测量元件，所述外容器连接充气气源，所述第一活塞杆的底部伸出所述控制腔外，所述第一活塞杆的伸出所述控制腔的一端部与所述主活门相连接，所述第一活塞杆适于带动所述主活门上下移动，所述主活门向上移动时所述充气口打开，所述主活门向下移动到位时所述充气口关闭。
进一步地，所述第一活塞与所述控制气缸的缸盖之间的部分为缓冲腔，所述缓冲腔连接缓冲气源。
进一步地，所述第一活塞的靠近所述控制气缸的缸盖的一侧面上设置有缓冲装置。
进一步地，还包括内容器、调节活门，所述内容器为两端开口的管状体，所述内容器设置于所述外容器内，所述内容器与所述外容器同轴设置，所述内容器顶部与所述外容器顶部内壁之间留有间距使所述内容器与所述外容器相连通，所述内容器底部与所述外容器之间相互闭合，所述内容器底端部伸出所述外容器外，所述充气口开设于所述内容器的底端部，所述控制气缸、所述调节活门均设置于所述内容器内，所述调节活门位于所述控制气缸上方，所述调节活门外围与所述内容器的内壁相配合，所述调节活门适于相对所述内容器向上或向下移动，所述调节活门向下移动时，所述气体流道的流通面积减小，所述调节活门向上移动时，所述气体流道的流通面积增大。
进一步地，还包括调节阀组合气缸，所述调节阀组合气缸连接于所述控制气缸上方，所述调节活门位于所述调节阀组合气缸上方，所述调节活门包括内骨架、外骨架及设置于所述内骨架、所述外骨架之间的多个连接筋，所述调节阀组合气缸设置于所述内容器内，所述调节阀组合气缸位于所述控制气缸上方，所述调节阀组合气缸包括第二活塞、第二活塞杆，所述第二活塞将所述调节阀组合气缸内腔分为上下两个腔体，下腔体为压力调节腔，所述压力调节腔连接压力源，所述第二活塞杆上端伸出所述调节阀组合气缸外，所述第二活塞杆的上端部与所述调节活门相连接，所述第二活塞杆用于带动所述调节活门上下移动，所述第二活塞杆的下端部与所述调节阀组合气缸缸体的底部接触时，所述调节活门与所述调节阀组合气缸缸体的顶部相贴合。
进一步地，还包括外容器法兰、气缸法兰，所述外容器法兰连接于所述内容器的底端部，所述外容器法兰设置于所述充气口外围，所述气缸法兰与所述外容器法兰相连接，所述控制气缸连接于所述气缸法兰上。
进一步地，还包括缓冲腔气流导管、控制腔气流导管及多个空心螺栓，所述控制气缸通过所述多个空心螺栓与所述气缸法兰相连接，所述缓冲腔气流导管一端连接所述缓冲腔、另一端连接一个所述空心螺栓的空心腔，所述缓冲腔通过所述缓冲腔气流导管及一个所述空心螺栓连接所述缓冲气源，所述控制腔气流导管一端连接所述控制腔、另一端连接一个所述空心螺栓的空心腔，所述控制腔通过所述控制腔气流导管及一个所述空心螺栓连接所述高压控制气源。
进一步地，还包括压力调节腔导管及充气腔气流导管，所述压力调节腔导管一端连接所述压力调节腔、另一端连接一个所述空心螺栓的空心腔，所述压力调节腔通过所述压力调节腔导管及一个所述空心螺栓连接所述压力源，所述充气腔气流导管一端连接所述外容器内腔、另一端连接一个所述空心螺栓的空心腔，所述外容器通过所述充气腔气流导管及一个所述空心螺栓连接所述充气气源。
进一步地，所述气缸法兰上开设有四个流道，各所述空心螺栓分别与一个所述流道连通，所述四个流道在所述气缸法兰上均匀分布。
进一步地，还包括多个压板，所述压板的数量与所述空心螺栓的数量相等，各所述压板均连接于所述气缸法兰的上表面，各所述空心螺栓分别穿过一个所述压板后连接于所述气缸法兰上。
由于本发明快速充气气动阀包括外容器、控制气缸、主活门，外容器内腔用于容纳充气气源，主活门设置于外容器的充气口处，因此可以选择大尺寸的主活门，通过将主活门打开向待增压容器充气，特别是待增压容器体积较大时，充气流量能够达到常规充气流量的数百倍，因此能够快速向待增压容器内充气，同时通过向控制腔充入控制气的方式将主活门打开向待增压容器充气，使充气过程更稳定、可控。
附图说明
图1为本发明实施例一种快速充气气动阀的剖面结构示意图；
图2为本发明实施例一种快速充气气动阀的另一方向的剖面结构示意图；
图3为本发明实施例一种快速充气气动阀去除外容器、内容器后的立体结构示意图；
图4为本发明实施例一种快速充气气动阀去除外容器、内容器后的剖面结构示意图；
图5为图4的局部放大图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
本发明的实施例中出现的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”和“右”等指示的方向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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“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。
本发明实施例一种快速充气气动阀，如图1、图2所示，包括外容器01、控制气缸04、主活门41，控制气缸04设置于外容器01内，外容器01底部设置有充气口11，通过充气口11将外容器01内的气体充入待增压容器内，主活门41设置于充气口11处，主活门41为Ф180mm的平板，主活门41的形状、大小与充气口11的形状、大小相配合，主活门41用于将充气口11开启或关闭，控制气缸04包括第一活塞42、第一活塞杆43，第一活塞42与控制气缸04的缸盖之间的部分为缓冲腔44，第一活塞42与控制气缸04的缸底之间的部分为控制腔45，缓冲腔44连接缓冲气源，控制腔45连接高压控制气源，外容器01连接充气气源，外容器01、缓冲腔44及控制腔45内均设置有压力测量元件，压力测量元件可以是压力表或压力传感器，第一活塞杆43的底部伸出控制腔45外，第一活塞杆43的伸出控制腔45的一端部与主活门41相连接，第一活塞杆43适于带动主活门41上下移动，主活门41向上移动时充气口11打开，主活门41向下移动到位时充气口11关闭。
本发明实施例一种快速充气气动阀的充气过程如下：
向外容器01内充入气体至预定压力值，该气体可以是压缩氮气或压缩空气，压力值由外容器01内的压力表或压力传感器测得；
充气完毕后，稳定十分钟，所有密封部位不应有漏气现象，若压力下降，则补气至预定值，再重新稳定十分钟，判定所有腔气密性良好；
向控制腔45内提供高压控制气，控制气管道上设置两位两通电磁阀，本实施例中控制气的压强为4～7Mpa，控制气的压强还可根据不同试验工况而定，远距离打开两位两通电磁阀时，控制气充入控制腔45内，第一活塞42迅速向上移动，第一活塞杆43带动主活门41上移，充气口11打开，外容器01内的气体经充气口11快速充向待增压容器内。充气完毕后，关闭两位两通电磁阀，主活门41复位使充气口11关闭。
本发明实施例一种快速充气气动阀由于包括外容器01、控制气缸04、主活门41，外容器01内腔用于容纳充气气源，主活门41设置于外容器01的充气口11处，因此可以选择大尺寸的主活门41，通过将主活门41打开向待增压容器充气，特别是待增压容器体积较大时，充气流量达到常规充气流量的数百倍，因此能够快速向待增压容器内充气，同时通过向控制腔45充入控制气的方式将主活门41打开向待增压容器充气，使充气过程更稳定、可控。
可选地，第一活塞42与控制气缸04的缸盖之间的部分为缓冲腔44，缓冲腔44连接缓冲气源。在本发明实施例一种快速充气气动阀的充气过程中，首先向缓冲腔44内充入缓冲气源至预定压力值，然后再向外容器01内充入气体，缓冲腔44内的压力值由缓冲腔44内的压力表或压力传感器测得，缓冲气可以是压缩氮气或压缩空气。由于缓冲腔44连接缓冲气源，在迅速打开主活门41的过程中，第一活塞43在行程后半段受到缓冲腔44内压缩气体的阻尼作用，能够可靠、快速地停止运动。
可选地，第一活塞42的靠近控制气缸04的缸盖的一侧面上设置有缓冲装置421，具体地，缓冲装置421为设置于第一活塞42上的弹性凸块。由于缓冲装置421的设置，在第一活塞42高速运动有效行程的后半段，进一步避免第一活塞42与缸盖发生碰撞。
可选地，本发明实施例一种快速充气气动阀还包括内容器02、调节活门05，内容器02为两端开口的管状体，内容器02设置于外容器01内，内容器02与外容器01同轴设置，内容器02顶部与外容器01顶部内壁之间留有间距使内容器02与外容器01相连通，内容器02底部与外容器01之间相互闭合，内容器02底端部伸出外容器01外，充气口11开设于内容器02的底端部，主活门41设置于充气口11处，控制气缸04、调节活门05均设置于内容器02内，调节活门05位于控制气缸04上方，调节活门05外围与内容器02的内壁相配合，调节活门05适于相对内容器02向上或向下移动，调节活门05向下移动高度降低时，气体流道的流通面积减小，调节活门05向上移动高度升高时，气体流道的流通面积增大。本实施例中，内容器02为圆管状体，内容器02还可以是横截面为其他形状的管状体。由于调节活门05能够相对内容器02向上或向下移动以调整调节活门的高度，以此有效调节气体流道的流通面积，当流通面积较小时，则充气时间拉长、流量减少、压力峰值平滑且较低，当流通面积较大时，则充气时间缩短、流量增大、压力峰值较高，实现待增压容器脉冲持续时间、充气压力峰值、充气流量的调节，还可通过仿真计算提前对调节活门05的开度进行预估。
可选地，本发明实施例一种快速充气气动阀，还包括调节阀组合气缸06，调节阀组合气缸06设置于内容器02内，调节阀组合气缸06连接于控制气缸04上方，调节阀组合气缸06包括缸体及第二活塞61、第二活塞杆62，第二活塞61将调节阀组合气缸06内腔分为上腔体、下腔体，下腔体为压力调节腔63，压力调节腔63连接压力源，压力源可以是压缩气体或液体，第二活塞杆62上端伸出调节阀组合气缸06外，调节活门05位于调节阀组合气缸06上方，第二活塞杆62的伸出调节阀组合气缸06外的一端与调节活门05相连接，第二活塞杆62用于带动调节活门05上下移动；调节活门05包括内骨架、外骨架51及设置于内骨架、外骨架51之间的连接筋52，连接筋52呈“十字星”形，具体地，内骨架、外骨架51均呈圆环形，其中外骨架51有45°坡度。在初始状态时调节活门05正好与调节阀组合气缸06缸体的顶部接触。在初始状态时第二活塞杆62的下端与调节阀组合气缸06缸体的底部接触，调节活门05与调节阀组合气缸06缸体的顶部贴合，此时流通面积最小，最小流通面积为内容器02的横截面积减去调节阀组合气缸06缸体顶部的横截面积，即外容器01内的气体经内容器02与调节阀组合气缸06的缸体顶部之间的空间到达充气口11，经充气口11充向待增压容器内。向压力调节腔63内充入压缩气体或液体，第二活塞杆62带动调节活门05向上移动，调节活门05与调节阀组合气缸06缸体的顶部之间出现空间，即可看做调节阀组合气缸06的缸体面积对流通面积的影响逐渐减少，直至为零，此时流通面积达到最大值，即内容器02的横截面积，外容器01内的气体经内容器02内腔到达充气口11，经充气口11充向待增压容器内。具体地，调节阀组合气缸06顶部为顶部法兰、底部为底部法兰，在初始状态时第二活塞杆62的下端与调节阀组合气缸06缸体的底部接触，调节活门05与调节阀组合气缸06的顶部法兰接触，调节阀组合气缸06的底部法兰支撑连接于控制气缸04的缸体顶部。
可选地，本发明实施例一种快速充气气动阀，还包括外容器法兰12、气缸法兰46，外容器法兰12连接于内容器02的底端部，外容器法兰12设置于充气口11外围，气缸法兰46与外容器法兰12相连接，控制气缸04连接于气缸法兰46上。气缸法兰46上还连接有待增压容器法兰08，用于连接待增压容器，向待增压容器内充气。
可选地，如图1、图2、图3所示，本发明实施例一种快速充气气动阀，还包括缓冲腔气流导管441、控制腔气流导管451及多个空心螺栓47，控制气缸04通过多个空心螺栓47与气缸法兰46相连接，缓冲腔气流导管441一端连接缓冲腔44、另一端连接一个空心螺栓47的空心腔，缓冲腔44通过缓冲腔气流导管441及一个空心螺栓47连接缓冲气源，控制腔气流导管451一端连接控制腔45、另一端连接一个空心螺栓47的空心腔，控制腔45通过控制腔气流导管451及一个空心螺栓47连接高压控制气源。由于控制气缸04通过空心螺栓47与气缸法兰46相连接，缓冲腔44通过缓冲腔气流导管441及一个空心螺栓47连接缓冲气源，控制腔45通过控制腔气流导管451及一个空心螺栓47连接高压控制气源，因此在最大限度增大第一活塞42的横截面积的同时减小本发明快速充气气动阀的体积。
可选地，本发明实施例一种快速充气气动阀，还包括压力调节腔导管631，压力调节腔导管631一端连接压力调节腔63、另一端连接一个空心螺栓47的空心腔，压力调节腔63通过压力调节腔导管631及一个空心螺栓47连接压力源。
可选地，本发明实施例一种快速充气气动阀还包括充气腔气流导管，充气腔气流导管一端连接外容器01内腔、另一端连接一个空心螺栓47的空心腔，外容器01通过充气腔气流导管及一个空心螺栓47连接充气气源。压力调节腔63通过压力调节腔导管631及一个空心螺栓47连接压力源，外容器01通过充气腔气流导管及一个空心螺栓47连接充气气源，进一步在最大限度增大第一活塞42的横截面积的同时减小本发明快速充气气动阀的体积。
可选地，本发明实施例一种快速充气气动阀还包括多个压板09，压板09的数量与空心螺栓47的数量相等，各压板09均连接于气缸法兰46的上表面，各空心螺栓47分别穿过一个压板09后连接于气缸法兰46上，通过压板09对空心螺栓47的下部进行定位固定，使空心螺栓47连接得更稳固。
可选地，如图4、图5所示，气缸法兰46上开设有四个流道，缓冲腔气体流道461、充气腔气体流道462、压力调节腔流道463及控制腔气体流道464，四个流道在气缸法兰46上均匀分布，各空心螺栓47分别与一个流道连通，缓冲气源通过缓冲腔气体流道461、一个空心螺栓47的空心腔、缓冲腔气流导管441充入缓冲腔44，高压控制气源通过控制腔气体流道464、一个空心螺栓47的空心腔、控制腔气流导管451充入控制腔45，充气气源通过充气腔气体流道462、一个空心螺栓47的空心腔、充气腔气流导管充入外容器01，压力源通过压力调节腔流道463、一个空心螺栓47的空心腔、压力调节腔导管631充入压力调节腔63。在气缸法兰46上开设四个流道，并且四个流道在气缸法兰46上均匀分布，实现本发明快速充气气动阀的气体流道模块化，提高制造精度，并且体积小型化。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种快速充气气动阀，其特征在于，包括外容器(01)、控制气缸(04)、主活门(41)，所述控制气缸(04)设置于所述外容器(01)内，所述外容器(01)底部设置有充气口(11)，所述主活门(41)设置于所述充气口(11)处，所述控制气缸(04)包括第一活塞(42)、第一活塞杆(43)，所述第一活塞(42)与所述控制气缸(04)的缸底之间的部分为控制腔(45)，所述控制腔(45)连接高压控制气源，所述外容器(01)及所述控制腔(45)内均设置有压力测量元件，所述外容器(01)连接充气气源，所述第一活塞杆(43)的底部伸出所述控制腔(45)外，所述第一活塞杆(43)的伸出所述控制腔(45)的一端部与所述主活门(41)相连接，所述第一活塞杆(43)适于带动所述主活门(41)上下移动，所述主活门(41)向上移动时所述充气口(11)打开，所述主活门(41)向下移动到位时所述充气口(11)关闭。
2.根据权利要求1所述的快速充气气动阀，其特征在于，所述第一活塞(42)与所述控制气缸(04)的缸盖之间的部分为缓冲腔(44)，所述缓冲腔(44)连接缓冲气源。
3.根据权利要求2所述的快速充气气动阀，其特征在于，所述第一活塞(42)的靠近所述控制气缸(04)的缸盖的一侧面上设置有缓冲装置(421)。
4.根据权利要求3所述的快速充气气动阀，其特征在于，还包括内容器(02)、调节活门(05)，所述内容器(02)为两端开口的管状体，所述内容器(02)设置于所述外容器(01)内，所述内容器(02)与所述外容器(01)同轴设置，所述内容器(02)顶部与所述外容器(01)顶部内壁之间留有间距使所述内容器(02)与所述外容器(01)相连通，所述内容器(02)底部与所述外容器(01)之间相互闭合，所述内容器(02)底端部伸出所述外容器(01)外，所述充气口(11)开设于所述内容器(02)的底端部，所述控制气缸(04)、所述调节活门(05)均设置于所述内容器(02)内，所述调节活门(05)位于所述控制气缸(04)上方，所述调节活门(05)外围与所述内容器(02)的内壁相配合，所述调节活门(05)适于相对所述内容器(02)向上或向下移动，所述调节活门(05)向下移动时，所述气体流道的流通面积减小，所述调节活门(05)向上移动时，所述气体流道的流通面积增大。
5.根据权利要求4所述的快速充气气动阀，其特征在于，还包括调节阀组合气缸(06)，所述调节阀组合气缸(06)连接于所述控制气缸(04)上方，所述调节活门(05)位于所述调节阀组合气缸(06)上方，所述调节活门(05)包括内骨架、外骨架(51)及设置于所述内骨架、所述外骨架(51)之间的多个连接筋(52)，所述调节阀组合气缸(06)设置于所述内容器(02)内，所述调节阀组合气缸(06)位于所述控制气缸(04)上方，所述调节阀组合气缸(06)包括第二活塞(61)、第二活塞杆(62)，所述第二活塞(61)将所述调节阀组合气缸(06)内腔分为上下两个腔体，下腔体为压力调节腔(63)，所述压力调节腔(63)连接压力源，所述第二活塞杆(62)上端伸出所述调节阀组合气缸(06)外，所述第二活塞杆(62)的上端部与所述调节活门(05)相连接，所述第二活塞杆(62)用于带动所述调节活门(05)上下移动，所述第二活塞杆(62)的下端部与所述调节阀组合气缸(06)缸体的底部接触时，所述调节活门(05)与所述调节阀组合气缸(06)缸体的顶部相贴合。
6.根据权利要求5所述的快速充气气动阀，其特征在于，还包括外容器法兰(12)、气缸法兰(46)，所述外容器法兰(12)连接于所述内容器(02)的底端部，所述外容器法兰(12)设置于所述充气口(11)外围，所述气缸法兰(46)与所述外容器法兰(12)相连接，所述控制气缸(04)连接于所述气缸法兰(46)上。
7.根据权利要求6所述的快速充气气动阀，其特征在于，还包括缓冲腔气流导管(441)、控制腔气流导管(451)及多个空心螺栓(47)，所述控制气缸(04)通过所述多个空心螺栓(47)与所述气缸法兰(46)相连接，所述缓冲腔气流导管(441)一端连接所述缓冲腔(44)、另一端连接一个所述空心螺栓(47)的空心腔，所述缓冲腔(44)通过所述缓冲腔气流导管(441)及一个所述空心螺栓(47)连接所述缓冲气源，所述控制腔气流导管(451)一端连接所述控制腔(45)、另一端连接一个所述空心螺栓(47)的空心腔，所述控制腔(45)通过所述控制腔气流导管(451)及一个所述空心螺栓(47)连接所述高压控制气源。
8.根据权利要求7所述的快速充气气动阀，其特征在于，还包括压力调节腔导管(631)及充气腔气流导管，所述压力调节腔导管(631)一端连接所述压力调节腔(63)、另一端连接一个所述空心螺栓(47)的空心腔，所述压力调节腔(63)通过所述压力调节腔导管(631)及一个所述空心螺栓(47)连接所述压力源，所述充气腔气流导管一端连接所述外容器(01)内腔、另一端连接一个所述空心螺栓(47)的空心腔，所述外容器(01)通过所述充气腔气流导管及一个所述空心螺栓(47)连接所述充气气源。
9.根据权利要求9所述的快速充气气动阀，其特征在于，所述气缸法兰(46)上开设有四个流道，各所述空心螺栓(47)分别与一个所述流道连通，所述四个流道在所述气缸法兰(46)上均匀分布。
10.根据权利要求9所述的快速充气气动阀，其特征在于，还包括多个压板(09)，所述压板(09)的数量与所述空心螺栓(47)的数量相等，各所述压板(09)均连接于所述气缸法兰(46)的上表面，各所述空心螺栓(47)分别穿过一个压板(09)后连接于所述气缸法兰(46)上。
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