CN114653540B - 关节式喷射阀 - Google Patents

Abstract

一种关节式喷射阀，喷射阀包括：压电元件、杠杆组件、撞杆、撞杆导套及喷嘴；杠杆组件包括放大杠杆以及镶嵌螺母。放大杠杆的远支点端设有一异形孔，放大杠杆的近支点端与压电元件的下端接触，镶嵌螺母设置于异形孔中；撞杆的撞杆尾部的一端设有螺纹，通过螺纹与镶嵌螺母连接，另一端为球面；撞杆头部的一端为环形凹面，环形凹面与撞杆尾部的球面为关节式点接触，另一端穿过撞杆导套与喷嘴接触；弹簧机构套设在撞杆头部上，弹簧机构位于撞杆头部的环形凹面与撞杆导套之间。本发明的喷射阀实现撞杆的预调功能，达到了对撞杆上下相对位置预调、保持撞杆下端始终沿竖直方向运动的目的，实现了将预调一次性测试调整到位，不需要后续再次进行调整。

Description

关节式喷射阀

技术领域

本发明涉及喷射阀技术领域，尤指一种关节式喷射阀。

背景技术

压电喷射阀，以下简称喷射阀，可以作为点胶阀广泛应用于精密点胶等领域，其核心结构有三：①由压电陶瓷材料经特殊工艺制成的压电感应元件，为了便于叙述，可以简称压电元件；②上下高频往复运动，实现对出胶喷嘴的高频开闭，进而完成精准喷胶动作的撞杆；③将压电元件的高频微小形变按一定比例放大并同步传递给撞杆，进而使撞杆在理想的行程范围内往复运动的放大杠杆。

为确保撞杆与喷嘴初始状态能充分压紧以关闭阀体，而在点胶喷射时能及时充分打开出胶通道，必须要对撞杆的初始状态进行预调。目前，常见的喷射阀将撞杆与放大杠杆以螺纹连接或者其他等效的连接形式，实现刚性绑定并可相对上下调节，进而在调平放大杠杆后，通过调整撞杆与放大杠杆的相对上下位置，实现其对喷嘴的充分压紧。这种结构形式具有明显缺点，即撞杆与放大杠杆为刚性绑定的关系，而放大杠杆在实际工作中是绕杠杆支点的中心，整体做弧线摆动的，这必然导致撞杆的运动轨迹也成为弧线而不是竖直上下运动，于是在撞杆的下端头部会产生明显的过度横向偏移，最终导致喷射阀开闭阀动作极易失效。

此外，目前喷射阀关于对撞杆的预调，普遍采用的是将撞杆与放大杠杆的对接形式改为点接触，进而避免撞杆的弧线运动形式给撞杆造成横向偏移的问题，同时将喷嘴组件设置为可上下调节型，通过上下调节喷嘴组件的相对位置实现与撞杆的充分预紧。从工作稳定性、产品模块化的角度来看，这种结构是存在明显缺陷的：首先，由于实际工作状态下撞杆对喷嘴是持续高频冲击的，而喷嘴组件的可调节结构很难在这种高频振动中不发生松动，而一旦松动，就会逐渐演变为喷胶失效；另外，实际应用环境中经常需要更换阀座及喷嘴组件，而每次更换都需要花费较长的停机时间去调节喷嘴组件上下初始位置，以保持阀体的最佳工作状态。这明显不利于大规模集成化生产线的应用。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明实施例的主要目的在于提供一种关节式喷射阀，实现撞杆的预调功能，使得喷射阀在实际应用及常规维护中不再需要进行初始状态的调试。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种关节式喷射阀，喷射阀包括：压电元件、杠杆组件、撞杆、撞杆导套及喷嘴；

杠杆组件包括放大杠杆及镶嵌螺母，所述放大杠杆的远支点端设有一异形孔，所述放大杠杆的近支点端与所述压电元件的下端接触，所述镶嵌螺母设置于所述异形孔中；

撞杆包括撞杆头部、撞杆尾部及弹簧机构；其中：

撞杆尾部的一端设有螺纹，撞杆尾部通过螺纹与所述镶嵌螺母连接，撞杆尾部的另一端为球面；

撞杆头部的一端为环形凹面，撞杆头部的环形凹面与撞杆尾部的球面为关节式点接触，撞杆头部的另一端穿过撞杆导套与所述喷嘴接触；

弹簧机构套设在所述撞杆头部上，弹簧机构位于撞杆头部的环形凹面与所述撞杆导套之间，用于保持所述撞杆头部与撞杆尾部的关节式点接触。

可选的，在本发明一实施例中，喷射阀还包括锁紧螺母，所述锁紧螺母位于所述放大杠杆的镶嵌螺母上方，与撞杆尾部的螺纹连接，用于固定所述撞杆。

可选的，在本发明一实施例中，喷射阀还包括喷射阀腔体，喷射阀腔体的顶部、内部与底部设有螺纹，喷射阀腔体通过底部的螺纹与撞杆导套连接，喷射阀腔体的内部用于放置压电元件及杠杆组件。

可选的，在本发明一实施例中，喷射阀还包括杠杆支点，杠杆支点设置于喷射阀腔体内部，与放大杠杆连接。

可选的，在本发明一实施例中，喷射阀还包括垫片，垫片的上表面为平面，下表面为球形凹面，下表面与压电元件的上端球面连接。

可选的，在本发明一实施例中，喷射阀还包括调节螺柱，调节螺柱的一端与喷射阀腔体内部的螺纹连接，另一端与垫片的上表面连接。

可选的，在本发明一实施例中，喷射阀还包括锁紧螺钉，锁紧螺钉的一端与喷射阀腔体顶部的螺纹连接，另一端与调节螺柱连接。

可选的，在本发明一实施例中，喷射阀还包括密封件，密封件设置于撞杆导套与喷嘴之间。

可选的，在本发明一实施例中，喷射阀还包括阀座，阀座套设在所述撞杆头部上，与喷嘴连接。

可选的，在本发明一实施例中，喷射阀还包括喷嘴组件，喷嘴组件与喷嘴连接，用于固定喷嘴。

本发明的喷射阀采用两段式的撞杆结构，在有效避免现有喷射阀结构形式的缺点的基础上，实现撞杆的预调功能，达到了对撞杆上下相对位置的预调、保持撞杆下端始终沿竖直方向运动的目的，进而实现了在喷射阀初始组装生产阶段，将放大杠杆的调平、撞杆上下相对位置的预调等一次性测试调整到位，保证喷射阀在后续实际应用及常规维护操作中，不需要再次进行相应调整。

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获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种关节式喷射阀的结构示意图；

图2为本发明实施例中撞杆的结构示意图；

图3A及图3B为本发明实施例中杠杆组件结构示意图；

图4为本发明实施例中撞杆预调机构的结构示意图；

图5为本发明实施例中杠杆组件调平示意图；

图6为本发明实施例中撞杆的组装及预调示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种关节式喷射阀。

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。

如图1所示为本发明实施例一种关节式喷射阀的结构示意图，图中所示关节式喷射阀包括：压电元件1、杠杆组件2、撞杆、撞杆导套7及喷嘴24(图4所示)；

如图3A及图3B所示，杠杆组件2包括放大杠杆21及镶嵌螺母22，放大杠杆21的远支点端设有一异形孔23，放大杠杆21的近支点端与压电元件1的下端接触，镶嵌螺母22设置于异形孔23中；

撞杆包括撞杆头部8、撞杆尾部4及弹簧机构14；其中：

撞杆尾部4的一端设有螺纹，撞杆尾部4通过螺纹与镶嵌螺母22连接，撞杆尾部4的另一端为球面；

撞杆头部8的一端为环形凹面，撞杆头部8的环形凹面与撞杆尾部4的球面为关节式点接触，撞杆头部8的另一端穿过撞杆导套7与喷嘴24接触；

弹簧机构14套设在撞杆头部8上，弹簧机构14位于撞杆头部8的环形凹面与撞杆导套7之间，用于保持撞杆头部8与撞杆尾部4的关节式点接触。

其中，本发明喷射阀采用两段式的撞杆结构，分别为撞杆头部8和撞杆尾部4。撞杆尾部4的下端为球形，撞杆头部8的上端设置了环形凹坑，如图2所示。

进一步的，在放大杠杆21的远支点端设置一个镶嵌螺母22，二者通过异形孔23配装的方式，采用胶粘等方式可靠绑定为一个整体，如图3A及如3B所示，将这个整体称为杠杆组件2。

其中，如图4所示，撞杆尾部4通过螺纹旋合的形式与杠杆组件2刚性连接，并可通过螺纹进行上下相对位置的调节。撞杆头部8下方设置有弹簧机构14，在弹簧机构14的小弹簧压缩反弹力的作用下，使撞杆头部8上端的环形凹面与撞杆尾部4下端球面始终保持类似关节连接形式的点接触状态。撞杆头部8的下端，与喷嘴24的出胶口相互挤压，形成闭阀状态。

作为本发明的一个实施例，喷射阀还包括锁紧螺母15，锁紧螺母15位于放大杠杆21的镶嵌螺母22上方，与撞杆尾部4的螺纹连接，用于固定撞杆。

作为本发明的一个实施例，喷射阀还包括喷射阀腔体17，喷射阀腔体17的顶部、内部与底部设有螺纹，喷射阀腔体17通过底部的螺纹与撞杆导套7连接，喷射阀腔体17的内部用于放置压电元件1及杠杆组件2。

在本实施例中，喷射阀还包括杠杆支点3，杠杆支点3设置于喷射阀腔体17内部，与放大杠杆21连接。

在本实施例中，喷射阀还包括垫片20，垫片20的上表面为平面，下表面为球形凹面，下表面与压电元件1的上端球面连接。

在本实施例中，喷射阀还包括调节螺柱19，调节螺柱19的一端与喷射阀腔体17内部的螺纹连接，另一端与垫片20的上表面连接。

在本实施例中，喷射阀还包括锁紧螺钉18，锁紧螺钉18的一端与喷射阀腔体17顶部的螺纹连接，另一端与调节螺柱19连接。

作为本发明的一个实施例，喷射阀还包括密封件13，密封件13设置于撞杆导套7与喷嘴24之间。

作为本发明的一个实施例，喷射阀还包括阀座12，阀座12套设在撞杆头部8上，与喷嘴24连接。

作为本发明的一个实施例，喷射阀还包括喷嘴组件10，喷嘴组件10与喷嘴24连接，用于固定喷嘴24。

其中，如图1所示，本发明将撞杆设置为两段式，分别标记为撞杆尾部4和撞杆头部8。撞杆尾部4以螺纹旋合的方式固定于杠杆组件2的远支点相应位置处。并在其上方设置锁紧螺母15用于防止撞杆尾部受冲击作用而产生螺纹松动的问题。而撞杆头部在下方弹簧组件14的反弹作用力下，始终保持其上端环形内凹面的平底段与撞杆尾部4下端的球形面处于紧密相切(也即点接触)状态。

进一步的，当撞杆尾部4随着杠杆组件2整体绕杠杆支点3的中心以弧形轨迹下压或上抬时，撞杆头部8则只受到接触点处的竖直下压作用力(接触点的横向滑移产生的影响非常小，此处忽略)或弹簧组件14的竖直向上的反弹作用力，从而只同步保持竖直上下运动的状态。

进一步的，弹簧组件14的下方设置的是撞杆导套7，撞杆导套7以螺纹旋合的形式固定于喷射阀腔体17的下部、弹簧组件14的正下方，其作用主要有三：①内孔壁与撞杆头部8紧密贴合，对其形成精准的径向限位作用；②通过向上顶紧实现对弹簧组件14的小弹簧的预压，进而使小弹簧能够产生足够的反弹作用力，进而使撞杆头部8与撞杆尾部4保持点接触状态，且保持同步动作；③其下端根据密封形式的不同，设置合适的定位和对接结构，确保动密封件13起到最佳的密封效果。撞杆头部8向下伸入至喷射阀阀座12内部胶水流道并与喷嘴24出胶口处相互挤压从而形成闭阀状态。其中，喷嘴24是通过胶粘等工艺方法刚性固定于喷嘴组件10相应外托零件的设定位置，喷嘴组件10整体通常用螺钉紧固于喷射阀阀座12的相应位置处。

进一步的，压电元件1的下端三角金属块与放大杠杆21的近支点背面凸起形成弧形接触，其尾部金属块的外侧为球面，与同样具有球形凹面的垫片20形成球面接触。垫片20的背面为平面，调节螺柱19以螺纹紧固的形式旋入喷射阀腔体上相应位置的螺纹孔，其下端顶紧垫片20背面进而间接压紧压电元件1。调节螺柱19的上方设置了锁紧螺钉18用于防止调节螺柱19在高频冲击作用下的螺纹松动问题。

此外，喷射阀还包括复位弹簧5及弹簧定位座6，复位弹簧5的作用主要有两个方面：①压缩形成的反弹力，经由放大杠杆的传递后，作用于压电元件上，从而对压电元件施加一定的预压紧力，这个预压紧力与压电元件本身的工作性能相关联，因此我们通过调节复位弹簧的压缩反弹力的大小，实现压电元件工作性能的最优化调整。②复位弹簧的另一个作用是当压电元件断电后长度收缩时，快速反弹使放大杠杆上抬进而处于开阀状态，而当压电元件通电时其长度增大，从而下压放大杠杆形成关阀状态。于是在复位弹簧5作用下，通过控制压电元件的通断电状态，即可相应控制喷射阀的开关阀动作状态。弹簧定位座6主要用于组装复位弹簧时的限位作用。内部密封件9布置于零部件装配结合缝隙处，主要用于强化相应的装配缝隙的密封防护，避免喷射流体自流道渗入配合缝隙，进而渗出阀体外部。紧固件11为连接喷嘴组件10和喷射阀阀座12的紧固件。与喷射阀连接的腔筒16，腔筒16内用于放置待喷射物质，例如胶水。

在本发明一具体实施例中，喷射阀的组装调试过程简述如下：

1)杠杆组件2的调平：如图5所示，采用必要的工装工具等将图示各零部件按相应的方位进行预装，然后通过旋转调节螺柱19，将杠杆组件2调整至完全水平状态，然后将锁紧螺钉18旋至充分顶紧调节螺柱19为止。

2)撞杆的组装和预调：如图6所示，将撞杆尾部4向下旋入杠杆组件2螺纹孔中，同时将撞杆头部8、弹簧组件14、撞杆导套7先后向上装入腔体相应位置，并将撞杆导套7的螺纹旋紧到位。然后通过调整撞杆尾部4的旋进程度，逐步调整撞杆头部8伸出的长度L至最佳的数值范围。最后将锁紧螺母15旋入并充分顶紧杠杆组件。

至此喷射阀的预调节已经完成。紧接着，只需要按照图1所示的结构布局将剩下的相关零部件一一按常规工艺方法组装到位即可。

进一步的，在实际应用中，会根据不同的需求，对喷射阀阀座、喷嘴组件等进行更换或者清洗维护。很明显采用本发明的结构方案，可以直接采用常规工艺进行相应的拆卸和更换操作，不需要再次调节撞杆的上下相对位置，即可将喷射阀再次投入使用。

在本实施例中，本发明的关节式喷射阀中的撞杆预调机构，首先将撞杆设置为两段分体式的结构，其中撞杆尾部与杠杆组件通过螺纹旋合的形式刚性绑定，并实现其上下调节的功能，通过关节式点接触的形式将上下调节同步传递给撞杆头部的同时，不影响撞杆头部保持竖直上下的理想运动轨迹。另外，杠杆组件的调平，通过调节螺钉同样以螺纹旋合的方式最终实现。两种调节机构都设置了相应的锁紧结构，以确保喷射阀成品在实际应用及常规维护中不再需要进行初始状态的调试。

具体的，本发明的喷射阀中放大杠杆采用异形孔配装镶嵌螺母，二者采用胶粘等常规工艺连接固定。撞杆采用两段分体式：撞杆尾部具有螺纹和夹持部分等基本结构特征，其下端为球形；撞杆头部下端具有与喷嘴出胶口曲面相匹配的球形端，其上端具有适配小弹簧的台阶面，其正上方向内具有一个环形凹坑，撞杆尾部下端球形可以伸入凹坑且与撞杆头部形成关节式的点接触形式。杠杆组件的调平，通过调节螺钉以螺纹旋合的形式实现，区别于常规填塞调整垫片的形式，这种方式不仅操作简便，而且实现了无级调节。杠杆组件调平机构中设置了锁紧螺钉，在完成调平后通过螺纹旋合充分顶紧调节螺钉，实现调节结构的锁紧。撞杆的预调节，通过撞杆尾部与杠杆组件的螺纹旋合状态来实现，同样的实现了无级调节。撞杆预调机构中同样设置了锁紧螺母，在撞杆上下相对位置调整到最佳时，将锁紧螺母充分旋紧，实现对撞杆预调机构的锁紧。

本发明所提出的关节式喷射阀撞杆预调机构，解决了喷射阀撞杆的上下位置调整功能与其竖直上下的理想运动轨迹之间存在的矛盾，通过撞杆尾部与杠杆组件螺纹旋合固定的形式实现其上下调节的功能，通过关节式点接触的形式实现将上下调节传递给撞杆头部的同时，不影响撞杆头部保持竖直上下的理想运动轨迹。

进一步的，由于杠杆组件的调平、撞杆的上下相对位置的预调均可以一次性在喷射阀生产组装阶段完成并锁定，因此在后续的实际应用中，针对常规情况，更换/维护清洗阀座、喷嘴组件、密封等相关零部件的过程，都只需要直接拆装操作即可，而不需要再次对喷射阀的初始状态进行调试。也即实现了喷嘴组件、阀座、密封等功能模块的即装即用功能，这对喷射阀在大规模集成自动化产线的推广应用是十分有利的。

综上所述，本发明的喷射阀采用两段式的撞杆结构，即通过将撞杆设置为两截分体式的结构形式，在有效避免现有喷射阀结构形式的缺点的基础上，实现撞杆的预调功能，达到了对撞杆上下相对位置的预调、保持撞杆下端始终沿竖直方向运动的目的，进而实现了在喷射阀初始组装生产阶段，就将放大杠杆的调平、撞杆上下相对位置的预调等一次性测试调整到位，并用相应的锁紧机构及必要的辅助措施进行防松处理，保证喷射阀在后续实际应用及常规维护操作中，不需要再次进行相应调整。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种关节式喷射阀，其特征在于，所述喷射阀包括：压电元件、杠杆组件、撞杆、撞杆导套及喷嘴；

所述杠杆组件包括放大杠杆及镶嵌螺母，所述放大杠杆的远支点端设有一异形孔，所述放大杠杆的近支点端与所述压电元件的下端接触，所述镶嵌螺母设置于所述异形孔中；

所述撞杆包括撞杆头部、撞杆尾部及弹簧机构；其中：

所述撞杆尾部的一端设有螺纹，所述撞杆尾部通过所述螺纹与所述镶嵌螺母连接，所述撞杆尾部的另一端为球面；

所述撞杆头部的一端为环形凹面，所述撞杆头部的环形凹面与所述撞杆尾部的球面为关节式点接触，所述撞杆头部的另一端穿过所述撞杆导套与所述喷嘴接触；

所述弹簧机构套设在所述撞杆头部上，所述弹簧机构位于所述撞杆头部的环形凹面与所述撞杆导套之间，用于保持所述撞杆头部与所述撞杆尾部的关节式点接触；

其中，所述喷射阀还包括喷射阀腔体，所述喷射阀腔体的顶部、内部与底部设有螺纹，所述喷射阀腔体通过底部的螺纹与所述撞杆导套连接，所述喷射阀腔体的内部用于放置所述压电元件及杠杆组件；

其中，所述喷射阀还包括垫片，所述垫片的上表面为平面，下表面为球形凹面，所述下表面与所述压电元件的上端球面连接；

其中，所述喷射阀还包括调节螺柱，所述调节螺柱的一端与所述喷射阀腔体内部的螺纹连接，另一端与所述垫片的上表面连接；

其中，所述喷射阀还包括锁紧螺钉，所述锁紧螺钉的一端与所述喷射阀腔体顶部的螺纹连接，另一端与所述调节螺柱连接；其中，所述锁紧螺钉用于防止所述调节螺柱在高频冲击作用下出现螺纹松动。

2.根据权利要求1所述的喷射阀，其特征在于，所述喷射阀还包括锁紧螺母，所述锁紧螺母位于所述放大杠杆的镶嵌螺母上方，与所述撞杆尾部的螺纹连接，用于固定所述撞杆。

3.根据权利要求1所述的喷射阀，其特征在于，所述喷射阀还包括杠杆支点，所述杠杆支点设置于所述喷射阀腔体内部，与所述放大杠杆连接。

4.根据权利要求1所述的喷射阀，其特征在于，所述喷射阀还包括密封件，所述密封件设置于所述撞杆导套与所述喷嘴之间。

5.根据权利要求1所述的喷射阀，其特征在于，所述喷射阀还包括阀座，所述阀座套设在所述撞杆头部上，与所述喷嘴连接。

6.根据权利要求1所述的喷射阀，其特征在于，所述喷射阀还包括喷嘴组件，所述喷嘴组件与所述喷嘴连接，用于固定所述喷嘴。