CN116336026B - 一种特殊车辆用单向阻尼阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种特殊车辆用单向阻尼阀，包括阀体，阀体上设置有相互贯通的阀体接口Ⅱ、阀体接口Ⅲ和阀体接口Ⅳ，在阀体接口Ⅱ内设置有进口接头组件，在阀体接口Ⅲ内设置有活门组件，活门组件由活门本体和硫化橡胶组成，阀体中设置有阀体孔道，阀体接口Ⅰ与阀体接口Ⅲ通过阀体孔道上下贯通；阀体孔道端口处的内壁通过锥面与阀体接口Ⅲ孔底过渡连接，硫化橡胶的外周面与该锥面相匹配，活门本体通过硫化橡胶的外周面与锥面紧密接触并形成密封环带，并使硫化橡胶外周面的光洁度小于1.6，硫化橡胶的外周面与其轴线之间的夹角为60°~90°，避免硫化橡胶表面在高压下产生撕裂，进而保证密封效果，并满足5～30MPa的高压工作。

Description

一种特殊车辆用单向阻尼阀

技术领域

本发明涉及阻尼阀技术领域，具体涉及一种特殊车辆用单向阻尼阀。

背景技术

通常，10～100MPa范围内的压力气体称之为高压气体；高压气体运行环境恶劣，对高压气路阀件要求精度高，可靠性高；单向阀门，也称作单向活门或者止回阀，是流体只能一个方向流动而不能反向流动的方向控制阀；单向阀在各种气动、液控系统中广泛应用，但是现有的气控单向阀通常结构简单，只适用于低压气路中；气流流速过快对管路容易造成损伤，在特种车辆上应用时，会造成车体下降过快，不利于车体高度调节。对于特殊车辆需耐受较大冲击振动的情况下，阀件承受的局部气压达到27MPa，专利CN114001177 B所提及的气控单向阻尼阀工作压力在7-15MPa，当其工作在超过15MPa的压力下，硫化橡胶表面会因为应力超载，寿命减少，老化提前而产生撕裂现象，从而造成密封失效；另外，如果选择O形圈结合沟槽的形式，高压环境下，O形圈会因快速打开缝隙而产生如下情况：1、缝隙小，密封圈易挤出到缝隙，密封圈易损伤，失去密封作用；2、缝隙大，密封圈被吹出密封沟槽，同样失去密封作用；因此专利CN114001177B描述的气控单向阻尼阀密封形式以及O形圈结合沟槽的密封形式均不能满足局部气压达到30Mpa的工作需求。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种特殊车辆用单向阻尼阀，目的在于提高单向阻尼阀的工作压力范围。

一种特殊车辆用单向阻尼阀，包括：阀体1，所述阀体1上设置有相互贯通的阀体接口Ⅱ12、阀体接口Ⅲ15和阀体接口Ⅳ17，在所述阀体接口Ⅱ12内设置有进口接头组件3，在所述阀体接口Ⅲ15内设置有活门组件，所述活门组件6由活门本体61和硫化橡胶62组成，阀体1中设置有阀体孔道16，阀体接口Ⅰ11与阀体接口Ⅲ15通过阀体孔道16上下贯通；阀体孔道16端口处的内壁通过锥面500与阀体接口Ⅲ15孔底过渡连接，所述锥面500位于阀体接口Ⅲ15孔底的中心位置，硫化橡胶62的外周面与该锥面500相匹配，活门本体61通过硫化橡胶62的外周面与锥面500紧密接触并形成密封环带，所述硫化橡胶外周面的光洁度小于1.6，所述硫化橡胶62的外周面与其轴线之间的夹角为60°~90°；在所述阀体接口Ⅳ17内设置有放气组件，所述放气组件包括放气活门010和顶杆9，放气活门010用于带动顶杆9将硫化橡胶62从锥面500上推离开并使阀体接口Ⅱ12和阀体接口Ⅲ15导通。

本发明的有益效果：阀体孔道端口与阀体接口Ⅲ之间的锥面和硫化橡胶的外周面紧密接触并形成密封环带，同时使硫化橡胶外周面的光洁度小于1.6，硫化橡胶的外周面与其轴线之间的夹角为60°~90°，避免硫化橡胶表面在高压下产生撕裂，进而保证密封效果，并满足5～30MPa的高压工作。

附图说明

图1为本发明的剖视结构示意图；

图2为本发明中阀体的剖视结构示意图；

图3为本发明中进口接头组件的剖视结构示意图；

图4为本发明中阻尼锥阀组件的剖视结构示意图；

图5为本发明中阻尼锥阀的剖视结构示意图；

图6为试验安装案例1中硫化橡胶外周面和锥面之间的最小过气面位置以及过气面积三维建模示意图；

图7为试验安装案例2中硫化橡胶外周面和锥面之间的最小过气面位置以及过气面积三维建模示意图；

图8为试验安装案例3中硫化橡胶外周面和锥面之间的最小过气面位置以及过气面积三维建模示意图；

图9为试验安装案例4中硫化橡胶外周面和锥面之间的最小过气面位置以及过气面积三维建模示意图；

图10为本发明的工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细说明。下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本发明实施例中的左、中、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

一种特殊车辆用单向阻尼阀，如图1和图2所示，包括采用7075铝合金制成的阀体1，所述阀体1上设置有相互贯通的阀体接口Ⅱ12、阀体接口Ⅲ15和阀体接口Ⅳ17，在所述阀体接口Ⅱ12内设置有进口接头组件3，在所述阀体接口Ⅲ15内设置有活门组件6，所述活门组件6由活门本体61和硫化橡胶62组成，阀体1中设置有阀体孔道16，阀体接口Ⅰ11与阀体接口Ⅲ15通过阀体孔道16上下贯通；阀体孔道16端口处的内壁通过锥面500与阀体接口Ⅲ15孔底过渡连接，所述锥面500位于阀体接口Ⅲ15孔底的中心位置，硫化橡胶62的外周面与该锥面500相匹配，活门本体61通过硫化橡胶62的外周面与锥面500紧密接触并形成密封环带，所述硫化橡胶外周面的光洁度小于1.6，所述硫化橡胶62的外周面与其轴线之间的夹角为60°~90°；在所述阀体接口Ⅳ17内设置有放气组件，所述放气组件包括放气活门010和顶杆9，放气活门010用于带动顶杆9将硫化橡胶62从锥面500上推离开并使阀体接口Ⅱ12和阀体接口Ⅲ15导通，在所述阀体接口Ⅲ15内还设置有弹簧Ⅰ5和弹簧座Ⅰ4，活门组件6、弹簧Ⅰ5和弹簧座Ⅰ4依次安装在阀体接口Ⅲ15内，弹簧Ⅰ5放置在弹簧座Ⅰ4与活门组件6之间，且弹簧座Ⅰ4与阀体接口Ⅲ15螺纹连接。为提升硫化橡胶和活门本体连接结构的稳定性，活门本体61上一体化设置有贯穿所述硫化橡胶62的基柱63，所述基柱63位于所述硫化橡胶62的轴线上，所述基柱63的顶面边缘靠近所述阀体接口Ⅲ15孔底处的内壁；所述硫化橡胶62与基柱63对应的部分硫化在所述基柱63上，所述顶杆与基柱上下对应。

其中，结合图3、图4和图5所示，所述进口接头组件3的第一阻尼片322、第二阻尼片323、第三阻尼片324均为圆形，第一阻尼片322、第二阻尼片323、第三阻尼片324的厚度均为1.5mm；第一阻尼片322的中心加工有一个圆孔，第一阻尼片322沿圆周方向均匀加工有八个圆孔；第二阻尼片323沿圆周方向均匀加工有十二个圆孔；第三阻尼片324的中心加工有一个圆孔，第三阻尼片324沿圆周方向均匀加工有十六个圆孔；所述隔垫325为圆环，所述两两相邻阻尼片之间均有隔垫325隔开，且两两相邻阻尼片上的圆孔错开安装；圆孔的孔径范围均为0.25mm~0.3mm。所述进口接头组件3包括进口接头31、阻尼锥阀组件32、弹簧Ⅲ33和弹簧座Ⅱ34，进口接头31的连接端端部与所述阀体接口Ⅱ12螺纹连接，进口接头31与阀体1连接端的内部设置有内部环腔311，阻尼锥阀组件32、弹簧Ⅲ33和弹簧座Ⅱ34依次安装在内部环腔311内，弹簧座Ⅱ34与进口接头31螺纹连接，弹簧座Ⅱ34外表面的中间部位加工有内六角孔1031，用于压力气体通过，同时便于弹簧座Ⅱ34的安装；所述阻尼锥阀组件32包括阻尼锥阀321、第一阻尼片322、第二阻尼片323、第三阻尼片324、隔垫325和螺塞326，阻尼锥阀321的一端外表面加工为锥面3211，锥面3211与进口接头内部环腔的孔底端面紧密接触，阻尼锥阀321的另一端加工有凹槽3213，阻尼锥阀321靠近凹槽3213端加工有环形内腔3212，第一阻尼片322、第二阻尼片323、第三阻尼片324、隔垫325和螺塞326依次安装在环形内腔3212内，且每两个相邻的阻尼片之间均安装有一个所述的隔垫325，螺塞326与阻尼锥阀321螺纹连接。

所述放气组件还包括衬套7和螺堵011，衬套7、顶杆9、放气活门010和螺堵011依次安装在阀体接口Ⅳ17内，衬套7安装在阀体接口Ⅳ17的孔底端面上，阀体接口Ⅳ17的孔底端面与顶杆之间设置有弹簧Ⅱ8，螺堵011与阀体接口Ⅳ17的接口处螺纹连接；在所述阀体上设置有阀体接口Ⅰ11，放气活门010和螺堵011之间留有进气间隙，所述阀体接口Ⅰ11与所述进气间隙相连通，在所述阀体接口Ⅰ11内设置有控制口接头2。

本发明的工作原理为：从P口通入一定压力的气体，K口不通入气体时，气体压力推动阻尼锥阀组件32运动并压缩弹簧Ⅲ33，此时，阻尼锥阀组件32的锥面与接头体3内部环腔311的孔底端面分离，同时单向活门组件6在气体压力的作用下向下运动并压缩弹簧Ⅰ5，此时，单向活门组件6中的硫化橡胶62外周面与阀体接口Ⅲ15孔底处的锥面500分离，从而使阀体接口Ⅱ12与阀体接口Ⅲ15连通，实现气体从P口到A口的传递；当P口停止通入气体，K口不通入气体时，阻尼锥阀组件32与单向活门组件6分别在弹簧Ⅲ33和弹簧Ⅰ5弹簧恢复力的作用下复位，从而使阀体接口Ⅱ12与阀体接口Ⅲ15的通路断开，即气体无法实现A口与P口之间的传递；当A口的压力高于所需压力时，P口停止通入气体，从K口通入一定压力的气体时，放气活门010在气体压力的作用下向下运动，推动顶杆9向下运动，同时压缩弹簧Ⅱ8和弹簧Ⅰ5，从而推动单向活门组件6向下运动，使阀体接口Ⅱ12与阀体接口Ⅲ15连通，从而使A口的气体经阻尼锥阀组件32内部第三阻尼片324、第二阻尼片323、第一阻尼片322，从P口排出，以平衡A口的压力，使A口的压力稳定在用户需要的压力数值；多个阻尼片的叠加结构使气体呈涡流状态，增大气体流阻，使气体流速降为亚声速，有效延缓排气流度，放缓车体沉降速度，防止气流流速过快对管路造成损伤。

以下为单向阻尼阀单向活门配合面选择分析表：

表1 单向阻尼阀单向活门配合面选择分析表

结论：根据设计要求满足过气面积12.57mm²要求，排除50°配合面方案；根据加工工艺难度评估，排除120°配合面方案，故此，要求单向阀单向活门配合面在60°到90°之间。

以下为锥面配合密封性试验记录：

本次试验样件中，硫化橡胶4件且其外周面均为60°锥面。

试验方法：

（1）、耐压试验

将装配好的试验件连接液压试验台，通入液压油，手动打压，尝试建立压力，保压10min，最高压力不超过40MPa。

表2 耐压试验试验结果

（2）、气密性试验

将装配好的试验件连接气密性试验台，试验件整体浸泡在酒精溶液内，保压10min，应无气泡溢出（密封面不允许涂抹油脂、润滑油等）。

表3 气密性试验试验结果

结论：从耐压试验和气密性试验的试验结果来看，当锥面光洁度小于1.6时，60°锥面的硫化橡胶可在5~30Mpa压力范围内工作。

以下为气控单向阻尼阀用不同直径、厚度的阻尼孔在阀体内安装受进行的放气试验记录：

检测不同直径阻尼孔和不同厚度阻尼片在气控单向阻尼阀放气过程中的作用，在相同压力和容积下，记录出口压力表归零的时间，寻找满足甲方要求的最佳配比。

本次试验中，气控单向阻尼阀连接工装，工装中包含1升气瓶，原理图如图10所示。阻尼锥阀组件包含锥阀阀体、隔垫、空心螺塞、第一阻尼片、第二阻尼片、第三阻尼片，均为金属零件，试验过程中，依照图纸装配阻尼锥阀组件，仅更换阻尼锥阀组件中的第一阻尼片、第二阻尼片、第三阻尼片零件。其余零件装配前后需要检查零件表面，应无磨损、无划痕，并确保能够连续正常使用。

试验方法：选取经过40MPa耐压试验合格的气控单向阻尼阀，拆卸阻尼锥阀组件，更换试验用第一阻尼片、第二阻尼片、第三阻尼片，阻尼片分组。

表4 阻尼片零件尺寸记录表（单位：mm）

将装配好的试验件连接试验台，按照图1连接管路，分别通入压缩空气，平衡后压力值分别为1MPa、6MPa、10MPa、15MPa、30MPa，通入压力以压力表为准，出口压力归零以压力表为主（辅助检测方法在放气结束前浸泡水中，出口无气体溢出）。

表5 放气试验放气时间（单位：s）

结论：参试人员介绍实验过程和结果，技术部会议决定，采用孔径0.25mm~0.3mm，厚度1.50±0.05mm(标称)的阻尼片作为最终的阻尼放气设计方案，可有效延缓排气流度，放缓车体沉降速度，防止气流流速过快对管路造成损伤。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种特殊车辆用单向阻尼阀，包括阀体（1），所述阀体（1）上设置有相互贯通的阀体接口Ⅱ（12）、阀体接口Ⅲ（15）和阀体接口Ⅳ（17），在所述阀体接口Ⅱ（12）内设置有进口接头组件（3），在所述阀体接口Ⅲ（15）内设置有活门组件，所述活门组件（6）由活门本体（61）和硫化橡胶（62）组成，其特征在于：阀体（1）中设置有阀体孔道（16），阀体接口Ⅰ（11）与阀体接口Ⅲ（15）通过阀体孔道（16）上下贯通；阀体孔道（16）端口处的内壁通过锥面（500）与阀体接口Ⅲ（15）孔底过渡连接，所述锥面（500）位于阀体接口Ⅲ（15）孔底的中心位置，硫化橡胶（62）的外周面与该锥面（500）相匹配，活门本体（61）通过硫化橡胶（62）的外周面与锥面（500）紧密接触并形成密封环带，活门本体运动行程为2mm，密封环带的最小过气截面积为14.94 mm²，所述硫化橡胶（62）外周面的光洁度小于1.6，所述硫化橡胶的外周面与其轴线之间的夹角为60°；在所述阀体接口Ⅳ（17）内设置有放气组件，所述放气组件包括放气活门（010）和顶杆（9），放气活门（010）用于带动顶杆（9）将硫化橡胶（62）从锥面（500）上推离开并使阀体接口Ⅱ（12）和阀体接口Ⅲ（15）导通；

所述进口接头组件（3）包括进口接头（31）、阻尼锥阀组件（32）、弹簧Ⅲ（33）和弹簧座Ⅱ（34），进口接头（31）的连接端端部与所述阀体接口Ⅱ（12）螺纹连接，进口接头（31）与阀体（1）连接端的内部设置有内部环腔（311），阻尼锥阀组件（32）、弹簧Ⅲ（33）和弹簧座Ⅱ（34）依次安装在内部环腔（311）内，弹簧座Ⅱ（34）与进口接头（31）螺纹连接，弹簧座Ⅱ（34）外表面的中间部位加工有内六角孔（1031）；所述阻尼锥阀组件（32）包括阻尼锥阀（321）、第一阻尼片（322）、第二阻尼片（323）、第三阻尼片（324）、隔垫（325）和螺塞（326），阻尼锥阀（321）的一端外表面加工为锥面，阻尼锥阀（321）的锥面与进口接头内部环腔的孔底端面紧密接触，阻尼锥阀（321）的另一端加工有凹槽（3213），阻尼锥阀（321）靠近凹槽（3213）端加工有环形内腔（3212），第一阻尼片（322）、第二阻尼片（323）、第三阻尼片（324）、隔垫（325）和螺塞（326）依次安装在环形内腔（3212）内，且每两个相邻的阻尼片之间均安装有一个所述隔垫（325），螺塞（326）与阻尼锥阀（321）螺纹连接；

所述进口接头组件（3）的第一阻尼片（322）、第二阻尼片（323）、第三阻尼片（324）均为圆形，第一阻尼片（322）、第二阻尼片（323）、第三阻尼片（324）的厚度均为1.5mm；第一阻尼片（322）的中心加工有一个圆孔，第一阻尼片（322）沿圆周方向均匀加工有八个圆孔；第二阻尼片（323）沿圆周方向均匀加工有十二个圆孔；第三阻尼片（324）的中心加工有一个圆孔，第三阻尼片（324）沿圆周方向均匀加工有十六个圆孔；所述隔垫（325）为圆环，两两相邻阻尼片之间均有隔垫（325）隔开，且两两相邻阻尼片上的圆孔错开安装；圆孔的孔径范围均为0.25mm~0.3mm。

2.根据权利要求1所述的一种特殊车辆用单向阻尼阀，其特征在于：活门本体（61）上一体化设置有贯穿所述硫化橡胶（62）的基柱（63），所述基柱（63）位于所述硫化橡胶（62）的轴线上，所述基柱（63）的顶面边缘靠近所述阀体接口Ⅲ（15）孔底处的内壁；所述硫化橡胶（62）与基柱（63）对应的部分硫化在所述基柱（63）上，所述顶杆（9）与基柱上下对应。

3.根据权利要求1所述的一种特殊车辆用单向阻尼阀，其特征在于：在所述阀体接口Ⅲ（15）内还设置有弹簧Ⅰ（5）和弹簧座Ⅰ（4），活门组件（6）、弹簧Ⅰ（5）和弹簧座Ⅰ（4）依次安装在阀体接口Ⅲ（15）内，弹簧Ⅰ（5）放置在弹簧座Ⅰ（4）与活门组件（6）之间，且弹簧座Ⅰ（4）与阀体接口Ⅲ（15）螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的一种特殊车辆用单向阻尼阀，其特征在于：所述放气组件还包括衬套（7）和螺堵（011），衬套（7）、顶杆（9）、放气活门（010）和螺堵（011）依次安装在阀体接口Ⅳ（17）内，衬套（7）安装在阀体接口Ⅳ（17）的孔底端面上，阀体接口Ⅳ（17）的孔底端面与顶杆之间设置有弹簧Ⅱ（8），螺堵（011）与阀体接口Ⅳ（17）的接口处螺纹连接；在所述阀体上设置有阀体接口Ⅰ（11），放气活门（010）和螺堵（011）之间留有进气间隙，所述阀体接口Ⅰ（11）与所述进气间隙相连通，在所述阀体接口Ⅰ（11）内设置有控制口接头（2）。

5.根据权利要求1所述的一种特殊车辆用单向阻尼阀，其特征在于：所述阀体（1）采用7075铝合金制成。