CN115217989B - 流体驱动花瓣式组合阀芯型快开阀门 - Google Patents

流体驱动花瓣式组合阀芯型快开阀门 Download PDF

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Abstract

本发明属于阀门技术领域，公开了一种流体驱动花瓣式组合阀芯型快开阀门。该快开阀门为圆柱体，中心轴线上设置有直径为D的流体通道；圆柱体的前、后两端均为圆形端盖，圆心开有直径为D的通孔；圆柱体的中段为阀体，阀体内设置有组合阀芯，阀体的表面开有流体孔，流体孔为通孔；流体流过流体通道时，组合阀芯从完全封闭、逐渐打开，直至完全打开，组合阀芯的边缘为花瓣向外凸出且均匀分布的花朵形，圆心处开有直径为D的通孔；流体注入流体孔时，组合阀芯从完全打开、逐渐封闭，直至完全封闭，组合阀芯的边缘为锯齿均匀分布的圆锯形，圆心处具有配合缝隙。该快开阀门通道流体阻力小、开启速度快，适合如气体炮发射阀等要求快速开启的高压场合。

Description

流体驱动花瓣式组合阀芯型快开阀门
技术领域
本发明属于阀门技术领域，具体涉及一种流体驱动花瓣式组合阀芯型快开阀门。
背景技术
流体快开阀是流体控制与流体实验的常用元件，在航空航天、导弹等飞行器及武器设计与制造的流体动力学实验中也拥有广泛的用途，如：飞行器的动力学实验，弹体的入水实验等。在流体动力学实验中，如何在实验压力作用下实现阀门的快速开合是保证实验顺利进行的必要条件，对于保证实验效果，提高实验效率具有重要意义。
目前，大多流体动力学实验采用的是常规的截止阀实现流体通道的开合，阀门、阀芯通常为一整体件，通过阀芯的运动实现流体通道的接通与关闭。通常，阀芯旋转角度较大，多为90˚。阀芯转动通常采用机械式动作或外部能源驱动，增加了能耗，同时开合时间较长，无法达到弹体高速入水等流体实验所需流体通道快开的需求。
发明内容
为了在流体控制及流体实验等需要阀门快速开合的场合，利用流体压力，实现阀门快速打开与闭合，进而实现流体通道的快速接通与快速闭合，达到流体通道快速开关的目的，本发明提供了一种流体驱动花瓣式组合阀芯型快开阀门。
本发明的流体驱动花瓣式组合阀芯型快开阀门，其特点是，所述的快开阀门整体为圆柱体，圆柱体的中心轴线上设置有直径为D的流体通道；圆柱体的前、后两端均为圆形端盖，圆形端盖的圆心开有直径为D的通孔；圆柱体的中段为阀体，阀体内设置有组合阀芯，阀体的表面开有流体孔，流体孔为通孔；
流体流过流体通道时，组合阀芯在流体的驱动下，从完全封闭、逐渐打开，直至完全打开；组合阀芯完全打开时，边缘为花瓣向外凸出且均匀分布的花朵形，圆心处开有直径为D的通孔；流体注入流体孔时，组合阀芯在流体的驱动下，从完全打开、逐渐封闭，直至完全封闭；组合阀芯完全封闭时，边缘为锯齿均匀分布的圆锯形，圆锯形的圆心具有配合缝隙。
进一步地，所述的组合阀芯与阀体相匹配，阀体为固定部件，组合阀芯为运动部件；
组合阀芯由沿流体通道周向均匀分布、具有相同结构的若干个单瓣阀芯组合而成；单瓣阀芯的截面为花瓣形，由三段圆弧组成；外圆弧的直径为D，外圆弧的圆心位于流体通道的圆周上；内圆弧Ⅰ的直径也为D，流体通道打开时，内圆弧Ⅰ的圆心与流体通道的圆心重合；内圆弧Ⅱ与内圆弧Ⅰ的形状相同，在外圆弧的对称线上的两侧对称分布，内圆弧Ⅱ与内圆弧Ⅰ的交点为旋心；旋心沿与流体通道的中心轴线平行的直线方向扩展，构成对应的单瓣阀芯的转轴；外圆弧沿与流体通道的中心轴线平行的直线方向扩展，构成对应的单瓣阀芯的外圆弧面；
单瓣阀芯的前侧面开有与外圆弧面平行的圆弧形的导向槽，对应的前面的圆形端盖的前壁面上设置有导向柱；单瓣阀芯的后侧面开有与外圆弧面平行的圆弧形的导向槽，对应的后面的圆形端盖的后壁面上设置有导向柱；前面的圆形端盖的前壁面上设置有沿同一个圆周均布的导向柱，后面的圆形端盖的后壁面上设置有沿同一个圆周均布的导向柱；各导向柱装卡进对应的单瓣阀芯的导向槽，在组合阀芯打开、封闭的过程中，各导向槽同时绕对应的导向柱滑动；
阀体的内壁面为向内凹陷的花朵形曲面，与组合阀芯完全打开时，向外凸出的花朵形曲面相匹配；
阀体的内壁面开有环形的阀体流道；组合阀芯的各单瓣的阀芯内部，均开有阀芯流道；阀体流道、阀芯流道和流体通道之间连通。
进一步地，所述的流体为气体或者液体。
进一步地，所述的组合阀芯中的单瓣阀芯的外圆弧表面附着一层橡胶密封层，用于流体通道密封。
本发明的流体驱动花瓣式组合阀芯型快开阀门，在流体通道完全打开状态，各瓣阀芯外圆弧面与相邻阀芯的内圆弧Ⅱ贴合；在流体通道完全封闭状态，各瓣阀芯外圆弧面与相邻阀芯的内圆弧Ⅰ贴合；在完全打开状态到完全封闭状态的变化过程中，各瓣阀芯同时绕各自的轴线顺时针旋转；在完全封闭状态到完全打开状态的变化过程中，各瓣阀芯同时绕各自的轴线逆时针旋转。在各瓣阀芯旋转过程中，各瓣阀芯的外圆弧面沿阀体内壁面的花朵形曲面滑动。
本发明的流体驱动花瓣式组合阀芯型快开阀门使用的流体可以为气体或液体，环境适应能力强。
本发明的流体驱动花瓣式组合阀芯型快开阀门的工作过程如下：
S1.在初始状态下，流体通道封闭，阀体流道和阀芯流道内均无流体；
S2.与流体通道相连的外部通道中有流体流入，流体进入组合阀芯的配合缝隙中，在流体从阀芯流道进入阀体通道的过程中，各瓣阀芯同时绕各自的轴线逆时针旋转，直至到达完全打开状态；
S3.当需要关闭流体通道时，在流体孔内通入流体，流体驱动外圆弧面，阀芯在流体作用下失去平衡，各瓣阀芯同时绕各自的轴线顺时针旋转，直至到达完全封闭状态；
S4.当再需要打开流体通道时，流体进入组合阀芯的配合缝隙中，在流体从阀芯流道进入阀体通道的过程中，各瓣阀芯同时绕各自的轴线逆时针旋转，直至到达完全打开状态；
S5.重复步骤S2~S4，阀门在完全打开状态和完全封闭状态之间切换。
本发明的流体驱动花瓣式组合阀芯型快开阀门利用组合阀芯，不需要电力驱动，在流体压力的驱动下，组合阀芯中的各瓣阀芯能够绕自身轴线同步转动，在较小的转动角度下，实现流体通道的快速通断，较好地满足弹体高速入水等流体实验所需的流体通道快开的需求。
总而言之，本发明的流体驱动花瓣式组合阀芯型快开阀门运行平稳、阻力小、开启速度快；特别适合于要求快速开启的高压场合，如气体炮发射阀等。
附图说明
图1为本发明的流体驱动花瓣式组合阀芯型快开阀门的结构示意图（3/4轴侧图）；
图2为本发明的流体驱动花瓣式组合阀芯型快开阀门的结构示意图（径向截面立体图）；
图3为本发明的流体驱动花瓣式组合阀芯型快开阀门的中的组合阀芯结构示意图（立体图）；
图4为本发明的流体驱动花瓣式组合阀芯型快开阀门的运动状态图（完全打开状态）；
图5为本发明的流体驱动花瓣式组合阀芯型快开阀门的运动状态图（逐渐打开状态）；
图6为本发明的流体驱动花瓣式组合阀芯型快开阀门的运动状态图（完全封闭状态）。
图中，1.阀体；2.组合阀芯；3.圆形端盖；4.阀体流道；5.阀芯流道；6.导向槽；7.导向柱；8.流体孔；9.流体通道。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
如图1~图3所示，本发明的流体驱动花瓣式组合阀芯型快开阀门整体为圆柱体，圆柱体的中心轴线上设置有直径为D的流体通道9；圆柱体的前、后两端均为圆形端盖3，圆形端盖3的圆心开有直径为D的通孔；圆柱体的中段为阀体1，阀体1内设置有组合阀芯2，阀体1的表面开有流体孔8，流体孔8为通孔；
如图4~图6所示，流体流过流体通道9时，组合阀芯2在流体的驱动下，从完全封闭、逐渐打开，直至完全打开；组合阀芯2完全打开时，边缘为花瓣向外凸出且均匀分布的花朵形，圆心处开有直径为D的通孔；流体注入流体孔8时，组合阀芯2在流体的驱动下，从完全打开、逐渐封闭，直至完全封闭；组合阀芯2完全封闭时，边缘为锯齿均匀分布的圆锯形，圆锯形的圆心具有配合缝隙。
进一步地，所述的组合阀芯2与阀体1相匹配，阀体1为固定部件，组合阀芯2为运动部件；
组合阀芯2由沿流体通道9周向均匀分布、具有相同结构的若干个单瓣阀芯组合而成；单瓣阀芯的截面为花瓣形，由三段圆弧组成；外圆弧的直径为D，外圆弧的圆心位于流体通道9的圆周上；内圆弧Ⅰ的直径也为D，流体通道9打开时，内圆弧Ⅰ的圆心与流体通道9的圆心重合；内圆弧Ⅱ与内圆弧Ⅰ的形状相同，在外圆弧的对称线上的两侧对称分布，内圆弧Ⅱ与内圆弧Ⅰ的交点为旋心；旋心沿与流体通道9的中心轴线平行的直线方向扩展，构成对应的单瓣阀芯的转轴；外圆弧沿与流体通道9的中心轴线平行的直线方向扩展，构成对应的单瓣阀芯的外圆弧面；
单瓣阀芯的前侧面开有与外圆弧面平行的圆弧形的导向槽6，对应的前面的圆形端盖3的前壁面上设置有导向柱7；单瓣阀芯的后侧面开有与外圆弧面平行的圆弧形的导向槽6，对应的后面的圆形端盖3的后壁面上设置有导向柱7；前面的圆形端盖3的前壁面上设置有沿同一个圆周均布的导向柱7，后面的圆形端盖3的后壁面上设置有沿同一个圆周均布的导向柱7；各导向柱7装卡进对应的单瓣阀芯的导向槽6，在组合阀芯2打开、封闭的过程中，各导向槽6同时绕对应的导向柱7滑动；
阀体1的内壁面为向内凹陷的花朵形曲面，与组合阀芯2完全打开时，向外凸出的花朵形曲面相匹配；
阀体1的内壁面开有环形的阀体流道4；组合阀芯2的各单瓣的阀芯内部，均开有阀芯流道5；阀体流道4、阀芯流道5和流体通道9之间连通。
进一步地，所述的流体为气体或者液体。
进一步地，所述的组合阀芯2中的单瓣阀芯的外圆弧表面附着一层橡胶密封层，用于流体通道9密封。
实施例1
本实施例的组合阀芯2为六瓣式组合阀芯，外圆弧为半圆，内圆弧Ⅱ与内圆弧Ⅰ均为60°圆弧；单瓣阀芯的最大旋转角度30°，导向槽6的弧度大于30°。
本实施例的阀体1的内壁面由6个均分圆弧面组成，圆弧直径为D，阀体1上开有流体孔8，与阀体流道4相连；组合阀芯2由六瓣相同结构的单瓣阀芯组合而成，均由相同直径大小的一个外圆弧面与两个内圆弧面构成，单瓣阀芯上开有阀芯流道5，单瓣阀芯的一段外圆弧面与阀体1的圆弧面配合，单瓣阀芯的另一段外圆弧面与相邻单瓣阀芯的内圆弧面配合，单瓣阀芯绕各自的轴线旋转；圆形端盖3为圆环形，圆形端盖3的内侧面装有六个圆周均布的导向柱7，圆形端盖3的外径与阀体1的外径相同。
本实施例通过六瓣式组合阀芯，在流体压力或外部能源驱动下，单瓣阀芯相互协调、绕各自的轴线转动，六瓣式组合阀芯转动角度约30°，实现流体通道9的快速通断。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (4)

1.流体驱动花瓣式组合阀芯型快开阀门，其特征在于，所述的快开阀门整体为圆柱体，圆柱体的中心轴线上设置有直径为D的流体通道（9）；圆柱体的前、后两端均为圆形端盖（3），圆形端盖（3）的圆心开有直径为D的通孔；圆柱体的中段为阀体（1），阀体（1）内设置有组合阀芯（2），阀体（1）的表面开有流体孔（8），流体孔（8）为通孔；
流体流过流体通道（9）时，组合阀芯（2）在流体的驱动下，从完全封闭、逐渐打开，直至完全打开；组合阀芯（2）完全打开时，边缘为花瓣向外凸出且均匀分布的花朵形，圆心处开有直径为D的通孔；流体注入流体孔（8）时，组合阀芯（2）在流体的驱动下，从完全打开、逐渐封闭，直至完全封闭；组合阀芯（2）完全封闭时，边缘为锯齿均匀分布的圆锯形，圆锯形的圆心具有配合缝隙。
2.根据权利要求1所述的流体驱动花瓣式组合阀芯型快开阀门，其特征在于，所述的组合阀芯（2）与阀体（1）相匹配，阀体（1）为固定部件，组合阀芯（2）为运动部件；
组合阀芯（2）由沿流体通道（9）周向均匀分布、具有相同结构的若干个单瓣阀芯组合而成；单瓣阀芯的截面为花瓣形，由三段圆弧组成；外圆弧的直径为D，外圆弧的圆心位于流体通道（9）的圆周上；内圆弧Ⅰ的直径也为D，流体通道（9）打开时，内圆弧Ⅰ的圆心与流体通道（9）的圆心重合；内圆弧Ⅱ与内圆弧Ⅰ的形状相同，在外圆弧的对称线上的两侧对称分布，内圆弧Ⅱ与内圆弧Ⅰ的交点为旋心；旋心沿与流体通道（9）的中心轴线平行的直线方向扩展，构成对应的单瓣阀芯的转轴；外圆弧沿与流体通道（9）的中心轴线平行的直线方向扩展，构成对应的单瓣阀芯的外圆弧面；
单瓣阀芯的前侧面开有与外圆弧面平行的圆弧形的导向槽（6），对应的前面的圆形端盖（3）的前壁面上设置有导向柱（7）；单瓣阀芯的后侧面开有与外圆弧面平行的圆弧形的导向槽（6），对应的后面的圆形端盖（3）的后壁面上设置有导向柱（7）；前面的圆形端盖（3）的前壁面上设置有沿同一个圆周均布的导向柱（7），后面的圆形端盖（3）的后壁面上设置有沿同一个圆周均布的导向柱（7）；各导向柱（7）装卡进对应的单瓣阀芯的导向槽（6），在组合阀芯（2）打开、封闭的过程中，各导向槽（6）同时绕对应的导向柱（7）滑动；
阀体（1）的内壁面为向内凹陷的花朵形曲面，与组合阀芯（2）完全打开时，向外凸出的花朵形曲面相匹配；
阀体（1）的内壁面开有环形的阀体流道（4）；组合阀芯（2）的各单瓣的阀芯内部，均开有阀芯流道（5）；阀体流道（4）、阀芯流道（5）和流体通道（9）之间连通。
3.根据权利要求1所述的流体驱动花瓣式组合阀芯型快开阀门，其特征在于，所述的流体为气体或者液体。
4.根据权利要求1所述的流体驱动花瓣式组合阀芯型快开阀门，其特征在于，所述的组合阀芯（2）中的单瓣阀芯的外圆弧表面附着一层橡胶密封层，用于流体通道（9）密封。
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