CN115059794A - 一种高压大流量自适应气动阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压大流量自适应气动阀，包括阀盖、上阀体、下阀体、阀芯、阀芯弹簧、阀芯弹簧座、旋转杆、杆螺帽、齿轮、齿条、齿条活塞、齿条弹簧座、齿条弹簧、弹簧螺帽、进气口、出气口和高压气道，上阀体安装齿条，齿条一端为齿条活塞，另一端为齿条弹簧座，齿条弹簧安装于上阀体和齿条弹簧座之间，齿条与齿轮啮合，齿轮与旋转杆上端啮合，旋转杆由杆螺帽安装于上阀体阶梯孔，旋转杆下段与阀芯弹簧座旋转连接，阀芯弹簧座与下阀体轴向滑动连接，阀芯弹簧座内安装阀芯弹簧，阀芯在阀芯弹簧作用下关闭进气口，出气口常通，高压气道连通进气口和齿条活塞大腔。与现有技术相比，本发明具有结构简单、节能、自适应性好、工作压力范围广等优点。

Description

一种高压大流量自适应气动阀

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，尤其是涉及一种高压大流量自适应气动阀。

背景技术

高压大气流阀门对于气路在气体压力变化时转变工作状态具有非常关键的作用，其最优工作性能通常对应于一定的压力区间，从而对高压大流量的工作场合适应性不好，因高压大流量场合的气体压力及其对应的气体流量变化较大，超出了阀门的最优工作区间，从而使得阀门显得能力不足。这个时候的处理办法是可加装不同工作压力的阀门，拓宽阀门系统的最优工作压力区间，或者采用主动控制改变阀门开度，但代价是增加阀门成本，也不节能，从而产生了一定的局限性。因此，结构简单、成本低、工作压力区间大的高压大流量气动阀无疑是更好的解决方案。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、成本低、工作压力区间大的高压大流量自适应气动阀。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种高压大流量自适应气动阀，包括阀盖、上阀体和下阀体，所述上阀体内设有第一空腔，该第一空腔内设有齿条活塞、齿条、弹性伸缩组件、齿轮组和旋转杆，所述齿条的一端连接齿条活塞，另一端连接弹性伸缩组件，所述齿条与齿轮组齿合，所述旋转杆的一端传动连接所述齿轮组，另一端伸入所述下阀体，所述旋转杆的整体受上阀体固定，并可绕自身轴线方向转动；

所述下阀体内设有第二空腔、进气口和出气口，所述第二空腔分别连接进气口和出气口，所述第二空腔内设有依次连接的阀芯弹簧座、阀芯弹簧和阀芯，所述阀芯弹簧座可轴向移动安装在所述下阀体内，所述旋转杆连接所述阀芯弹簧座，带动阀芯弹簧座轴向移动，所述阀芯朝向所述进气口，并在阀芯弹簧的带动下，关闭或打开进气口；

所述上阀体和下阀体整体内部还设有高压气道，该高压气道的一端连接所述进气口，另一端连接所述第一空腔中设有齿条活塞的一侧。

进一步地，所述弹性伸缩组件包括齿条弹簧座、齿条弹簧和弹簧螺帽，所述齿条的一端连接所述齿条活塞，另一端连接所述齿条弹簧座；所述齿条弹簧通过所述弹簧螺帽安装于所述上阀体和所述齿条弹簧座之间。

进一步地，所述第一空腔的两侧分别设有圆柱腔和圆柱通孔，所述齿条活塞安装在圆柱腔内，所述高压气道连通所述圆柱腔，所述齿条弹簧座、齿条弹簧和弹簧螺帽均安装在所述圆柱通孔内。

进一步地，所述齿条活塞外侧箍装有活塞密封圈。

进一步地，所述第一空腔内还设有杆螺帽，该杆螺帽固定安装在所述第一空腔内，所述旋转杆设有第一凸台，所述杆螺帽以间隙配合压住所述旋转杆的第一凸台，使所述旋转杆能够自由地绕自身轴线转动。

进一步地，所述齿轮组包括齿轮轴销和固定在齿轮轴销上的多个齿轮，所述齿条与所述齿轮轴销上端的齿轮齿合，带动齿轮轴销转动；所述旋转杆的顶部与所述齿轮轴销下端的齿轮齿合，在齿轮轴销的带动下使旋转杆转动。

进一步地，所述第二空腔上端设有轴向的滑槽，该滑槽位于所述阀芯弹簧座的外侧，所述阀芯弹簧座的外侧设有平键，该平键位于所述滑槽内，所述阀芯弹簧座通过所述平键在所述下阀体的滑槽中轴向滑动。

进一步地，所述阀芯设有第二凸台，该第二凸台与所述第二空腔相配合，所述阀芯通过所述第二凸台安装于所述下阀体的第二空腔。

进一步地，所述第二凸台的外侧箍装有阀芯密封圈。

进一步地，位于所述阀芯弹簧座和所述阀芯的第二凸台之间的所述第二空腔的壁面开有通气孔。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明以进气口压力通过高压气道推动上阀体内的齿条，经过升速齿轮传动转动旋转杆，带动阀芯弹簧上的阀芯弹簧座上升，减小对阀芯弹簧的压力，从而增加阀门开度，结构简单、自适应性好、节能、适应压力和流量的范围广。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的一种高压大流量自适应气动阀的主视剖面图；

图2为本发明实施例中提供的一种高压大流量自适应气动阀的气动阀的俯视剖面图；

图3为本发明实施例中提供的一种高压大流量自适应气动阀的左视剖面图；

图中，1、阀盖，2、上阀体，3、下阀体，4、阀芯，5、阀芯弹簧，6、阀芯弹簧座，7、旋转杆，8、杆螺帽，9、齿轮，10、齿条，11、齿条活塞，12、齿条弹簧，13、齿条弹簧座，14、弹簧螺帽，15、进气口，16、出气口，17、高压气道，18、埋头螺钉，19、六角头螺栓，20、垫圈，21、密封垫，22、活塞密封圈，23、内六角孔，24、齿轮轴销，25、平键，26、滑槽，27、阀芯密封圈，28、内六角螺塞，29、通气孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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或元件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。

需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1

本实施例提供一种高压大流量自适应气动阀，包括阀盖1、上阀体2和下阀体3，其特征在于，上阀体2内设有第一空腔，该第一空腔内设有齿条活塞11、齿条10、弹性伸缩组件、齿轮组和旋转杆7，齿条10的一端连接齿条活塞11，另一端连接弹性伸缩组件，齿条10与齿轮组齿合，旋转杆7的一端传动连接齿轮组，另一端伸入下阀体3，旋转杆7的整体受上阀体2固定，并可绕自身轴线方向转动；

下阀体3内设有第二空腔、进气口15和出气口16，第二空腔分别连接进气口15和出气口16，第二空腔内设有依次连接的阀芯弹簧座6、阀芯弹簧5和阀芯4，阀芯弹簧座6可轴向移动安装在下阀体3内，旋转杆7连接阀芯弹簧座6，带动阀芯弹簧座6轴向移动，阀芯4朝向进气口15，并在阀芯弹簧5的带动下，关闭或打开进气口15；

上阀体2和下阀体3整体内部还设有高压气道17，该高压气道17的一端连接进气口15，另一端连接第一空腔中设有齿条活塞11的一侧。

工作原理：当气压很高时，高气压通过高压气道17，推动齿条10，由齿轮啮合转动旋转杆7，使阀芯弹簧座6上升，减小阀芯弹簧5压力，增大阀芯开度。本气动阀结构简单、节能、自适应性好、工作压力和流量的范围广。

弹性伸缩组件用于持续对齿条活塞保持推力，并在齿条活塞受到高压时收缩，作为一种可选的实施方式，弹性伸缩组件包括齿条弹簧座13、齿条弹簧12和弹簧螺帽14，齿条10的一端连接齿条活塞11，另一端连接齿条弹簧座13；齿条弹簧12通过弹簧螺帽14安装于上阀体2和齿条弹簧座13之间。

第一空腔的两侧分别设有圆柱腔和圆柱通孔，齿条活塞11安装在圆柱腔内，高压气道17连通圆柱腔，齿条弹簧座13、齿条弹簧12和弹簧螺帽14均安装在圆柱通孔内。

优选的，为提升齿条活塞11的密封性能，齿条活塞11外侧箍装有活塞密封圈22。

作为一种优选的实施方式，第一空腔内还设有杆螺帽8，该杆螺帽8固定安装在第一空腔内，旋转杆7设有第一凸台，杆螺帽8以间隙配合压住旋转杆7的第一凸台，使旋转杆7能够自由地绕自身轴线转动。

作为一种优选的实施方式，齿轮组包括齿轮轴销24和固定在齿轮轴销24上的多个齿轮9，齿条10与齿轮轴销24上端的齿轮9齿合，带动齿轮轴销24转动；旋转杆7的顶部与齿轮轴销24下端的齿轮9齿合，在齿轮轴销24的带动下使旋转杆7转动。

齿轮轴销24上端的齿轮可以设置较小尺寸，方便由齿条驱动旋转，齿轮轴销24下端的齿轮可以设置较大尺度，使旋转杆实现大转角转动。

作为一种优选的实施方式，为实现阀芯弹簧座6稳定可靠的轴向运动，第二空腔上端设有轴向的滑槽26，该滑槽26位于阀芯弹簧座6的外侧，阀芯弹簧座6的外侧设有平键25，该平键25位于滑槽26内，阀芯弹簧座6通过平键25在下阀体3的滑槽26中轴向滑动。

作为一种优选的实施方式，阀芯4设有第二凸台，该第二凸台与第二空腔相配合，阀芯4通过第二凸台安装于下阀体3的第二空腔。

优选的，为提升阀芯4的密封性能，第二凸台的外侧箍装有阀芯密封圈27。

作为一种优选的实施方式，位于阀芯弹簧座6和阀芯4的第二凸台之间的第二空腔的壁面开有通气孔29，防止阀芯内侧形成负压，影响气动阀的动作。

将上述优选的实施方式进行任意组合可以得到更优的实施方式，下面对一种最优的实施方式进行具体描述。

如图1-3所示，本实施方式的高压大流量自适应气动阀包括：包括阀盖1、上阀体2、下阀体3、阀芯4、阀芯弹簧5、阀芯弹簧座6、旋转杆7、杆螺帽8、齿轮9、齿条10、齿条活塞11、齿条弹簧座12、齿条弹簧13、弹簧螺帽14、进气口15、出气口16、高压气道17；

阀盖1与上阀体2以埋头螺钉18形成固定连接，上阀体2和下阀体3以六角头螺栓19和垫圈20形成固定连接，六角头螺栓19贯通下阀体3连接到上阀体2，上阀体2安装有齿条10，齿条10一端为齿条活塞11，另一端为齿条弹簧座12，齿条弹簧13通过弹簧螺帽14安装于上阀体2和齿条弹簧座12之间，齿条10与齿轮9啮合，齿轮9与旋转杆7上端啮合，旋转杆7由杆螺帽8安装于上阀体2的阶梯孔，旋转杆7下段与阀芯弹簧座6旋转连接，阀芯弹簧座6与下阀体3轴向滑动连接，阀芯弹簧座6内安装阀芯弹簧5。

阀芯4在阀芯弹簧5作用下关闭进气口15，出气口16常通，高压气道17连通进气口15和齿条活塞11的大腔。阀芯4在气压作用下连通进气口15和出气口16。当气压很高时，高气压通过高压气道17，推动齿条10，由齿轮9啮合转动旋转杆7，使阀芯弹簧座6上升，减小阀芯弹簧5的压力，增大阀芯4的开度。本气动阀结构简单、节能、自适应性好、工作压力和流量的范围广。

阀盖1与上阀体2的顶面形状相适配，上阀体2从顶面往下开有矩形腔，矩形腔底面往下开有阶梯圆柱孔，贯穿上阀体2的底面，矩形腔左右侧面往外分别开有同轴同直径的圆柱腔和圆柱通孔；

下阀体3从顶面往下开有与上阀体2的阶梯圆柱孔同轴的圆柱腔，圆柱腔的底面中心和侧面分别开有贯穿下阀体3的底面和侧面的进气口和出气口，上阀体2和下阀体3的连接面之间有密封垫21，上阀体2和下阀体3上开有连通的高压气道17，高压气道17从下阀体3的进气口15连通到上阀体2的圆柱腔底面，高压气道17的工艺孔用内六角螺塞28封堵。

齿条活塞11安装于上阀体的圆柱腔中，齿条活塞11箍装有圆环形活塞密封圈22，齿条弹簧座12安装于上阀体2的圆柱通孔中，齿条弹簧13由弹簧螺帽14压封于圆柱通孔中，弹簧螺帽14与圆柱通孔形成旋转连接，弹簧螺帽14中间为内六角孔23。

齿条10到旋转杆7的上端的齿轮啮合实现升速传动，的升速传动将齿条10的小幅度平动传递到旋转杆7，使旋转杆7实现大转角转动，齿轮9通过齿轮轴销24安装于阀盖1和上阀体2，旋转杆7的中间一小段为圆柱凸台，即第一凸台，安装于上阀体2的阶梯圆柱孔大孔中，并用杆螺帽8以间隙配合压住旋转杆7的圆柱凸台，使旋转杆7能够自由地绕自身轴线转动，杆螺帽8中间为通孔，穿过旋转杆7的上段，旋转安装于上阀体2的阶梯圆柱孔大孔中，旋转杆7的下段穿过上阀体2的阶梯圆柱孔的小孔，伸入下阀体3的圆柱腔中。

阀芯弹簧座6外侧开有轴向滑槽26，滑槽26安装有平键25，阀芯弹簧座6通过平键25可在下阀体3的圆柱腔的轴向滑槽26中滑动，阀芯弹簧5套装在阀芯4的上段，阀芯4设有中间圆柱状凸台，即第二凸台，阀芯4通过中间圆柱状凸台安装于下阀体3的圆柱腔中，阀芯4的凸台箍装有圆环形阀芯密封圈27，阀芯4的下段在阀芯弹簧5的作用下关闭进气口15，位于阀芯弹簧座6和阀芯4的中间凸台之间的下阀体3的圆柱腔的壁面开有通气孔29。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高压大流量自适应气动阀，包括阀盖(1)、上阀体(2)和下阀体(3)，其特征在于，所述上阀体(2)内设有第一空腔，该第一空腔内设有齿条活塞(11)、齿条(10)、弹性伸缩组件、齿轮组和旋转杆(7)，所述齿条(10)的一端连接齿条活塞(11)，另一端连接弹性伸缩组件，所述齿条(10)与齿轮组齿合，所述旋转杆(7)的一端传动连接所述齿轮组，另一端伸入所述下阀体(3)，所述旋转杆(7)的整体受上阀体(2)固定，并可绕自身轴线方向转动；

所述下阀体(3)内设有第二空腔、进气口(15)和出气口(16)，所述第二空腔分别连接进气口(15)和出气口(16)，所述第二空腔内设有依次连接的阀芯弹簧座(6)、阀芯弹簧(5)和阀芯(4)，所述阀芯弹簧座(6)可轴向移动安装在所述下阀体(3)内，所述旋转杆(7)连接所述阀芯弹簧座(6)，带动阀芯弹簧座(6)轴向移动，所述阀芯(4)朝向所述进气口(15)，并在阀芯弹簧(5)的带动下，关闭或打开进气口(15)；

所述上阀体(2)和下阀体(3)整体内部还设有高压气道(17)，该高压气道(17)的一端连接所述进气口(15)，另一端连接所述第一空腔中设有齿条活塞(11)的一侧。

2.根据权利要求1所述的一种高压大流量自适应气动阀，其特征在于，所述弹性伸缩组件包括齿条弹簧座(13)、齿条弹簧(12)和弹簧螺帽(14)，所述齿条(10)的一端连接所述齿条活塞(11)，另一端连接所述齿条弹簧座(13)；所述齿条弹簧(12)通过所述弹簧螺帽(14)安装于所述上阀体(2)和所述齿条弹簧座(13)之间。

3.根据权利要求2所述的一种高压大流量自适应气动阀，其特征在于，所述第一空腔的两侧分别设有圆柱腔和圆柱通孔，所述齿条活塞(11)安装在圆柱腔内，所述高压气道(17)连通所述圆柱腔，所述齿条弹簧座(13)、齿条弹簧(12)和弹簧螺帽(14)均安装在所述圆柱通孔内。

4.根据权利要求1所述的一种高压大流量自适应气动阀，其特征在于，所述齿条活塞(11)外侧箍装有活塞密封圈(22)。

5.根据权利要求1所述的一种高压大流量自适应气动阀，其特征在于，所述第一空腔内还设有杆螺帽(8)，该杆螺帽(8)固定安装在所述第一空腔内，所述旋转杆(7)设有第一凸台，所述杆螺帽(8)以间隙配合压住所述旋转杆(7)的第一凸台，使所述旋转杆(7)能够自由地绕自身轴线转动。

6.根据权利要求1所述的一种高压大流量自适应气动阀，其特征在于，所述齿轮组包括齿轮轴销(24)和固定在齿轮轴销(24)上的多个齿轮(9)，所述齿条(10)与所述齿轮轴销(24)上端的齿轮(9)齿合，带动齿轮轴销(24)转动；所述旋转杆(7)的顶部与所述齿轮轴销(24)下端的齿轮(9)齿合，在齿轮轴销(24)的带动下使旋转杆(7)转动。

7.根据权利要求1所述的一种高压大流量自适应气动阀，其特征在于，所述第二空腔上端设有轴向的滑槽(26)，该滑槽(26)位于所述阀芯弹簧座(6)的外侧，所述阀芯弹簧座(6)的外侧设有平键(25)，该平键(25)位于所述滑槽(26)内，所述阀芯弹簧座(6)通过所述平键(25)在所述下阀体(3)的滑槽(26)中轴向滑动。

8.根据权利要求1所述的一种高压大流量自适应气动阀，其特征在于，所述阀芯(4)设有第二凸台，该第二凸台与所述第二空腔相配合，所述阀芯(4)通过所述第二凸台安装于所述下阀体(3)的第二空腔。

9.根据权利要求8所述的一种高压大流量自适应气动阀，其特征在于，所述第二凸台的外侧箍装有阀芯密封圈(27)。

10.根据权利要求8所述的一种高压大流量自适应气动阀，其特征在于，位于所述阀芯弹簧座(6)和所述阀芯(4)的第二凸台之间的所述第二空腔的壁面开有通气孔(29)。

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