CN117287525A - 一种控制阀 - Google Patents

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梁长记
赵小健
刘巍
张苒
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Abstract

本发明提供一种控制阀，包括：控制阀阀体，所述控制阀阀体上开设有开口；设置于所述控制阀阀体内的摆动腔；设置于所述控制阀阀体内的阀板，所述阀板活动连接于所述摆动腔上；通过设置于所述控制阀阀体上的第一驱动机构驱动所述摆动腔在所述控制阀阀体内摆动和/或通过设置于所述摆动腔上的第二驱动机构驱动所述阀板运动，以调节所述阀板与所述开口形成的气体通道的大小。本发明的方案可以实现控制阀管路气体流量的快速及精密调节。

Description

一种控制阀
技术领域
本发明涉及电动调节阀技术领域，特别是指一种控制阀。
背景技术
控制阀是组成工业自动化系统的重要组成，安装在管路上通过调节开度对压力和流量进行调节。半导体等高端产品生产行业对调节精度有很高的要求，同时介质往往是具有腐蚀、放射性的有害气体，需要控制阀具有良好的密封性能、精密调节性能和可靠的截止性能。为了获得以上性能，市场上现有产品多是通过O型圈来实现摆阀多个部位的动密封和静密封，对密封面加工精度及防护提出了很高的要求，任何一个密封面发生失效就会导致整套装置失效，需要设计一种能够减少密封部位要求的钟摆式控制阀。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种控制阀，以实现控制阀管路气体流量的快速及精密调节，同时提高了控制阀密封可靠性。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种控制阀，包括：
控制阀阀体，所述控制阀阀体上开设有开口；
设置于所述控制阀阀体内的摆动腔；
设置于所述控制阀阀体内的阀板，所述阀板活动连接于所述摆动腔上；
通过设置于所述控制阀阀体上的第一驱动机构驱动所述摆动腔在所述控制阀阀体内摆动和/或通过设置于所述摆动腔上的第二驱动机构驱动所述阀板运动，以调节所述阀板与所述开口形成的气体通道的大小。
可选的，所述第一驱动机构为驱动电机，所述驱动电机的输出轴通过传动轴与所述摆动腔固定连接。
可选的，所述传动轴与所述摆动腔连接处设置有环形密封套，所述环形密封套的外圈与所述控制阀阀体固定连接，所述环形密封套的内圈分别与所述传动轴、所述摆动腔固定连接。
可选的，所述环形密封套的外圈通过压圈固定于所述控制阀阀体上。
可选的，所述第二驱动机构包括：
孔板，所述孔板内开设有气路；
设置于所述孔板上的至少一个第一电磁阀；
设置于所述孔板上的至少一个第二电磁阀；
设置于所述摆动腔内的气囊，所述气囊位于所述阀板的下方，且与所述孔板内开设的气路连通。
可选的，所述第二驱动机构还包括：
微处理器，所述微处理器分别与至少一个所述第一电磁阀、至少一个所述第二电磁阀电连接。
可选的，所述传动轴内开设有第一气体通道，所述第一气体通道的第一端与所述孔板内开设的气路连通，所述第一气体通道的第二端与所述气囊连通。
可选的，所述阀板的一侧通过多个顶柱与所述摆动腔活动连接，所述阀板的另一侧设置为具有锥度的凸台。
可选的，多个所述顶柱中的每个顶柱上均套设有复位弹簧。
可选的，所述的控制阀，还包括：
设置于所述开口的下方的密封圈，所述密封圈与所述控制阀阀体的内腔固定连接。
本发明的上述方案至少包括以下有益效果：
本发明的上述方案提供的控制阀包括：控制阀阀体，所述控制阀阀体上开设有开口；设置于所述控制阀阀体内的摆动腔；设置于所述控制阀阀体内的阀板，所述阀板活动连接于所述摆动腔上；通过设置于所述控制阀阀体上的第一驱动机构驱动所述摆动腔在所述控制阀阀体内摆动和/或通过设置于所述摆动腔上的第二驱动机构驱动所述阀板运动，以调节所述阀板与所述开口形成的气体通道的大小，以实现控制阀管路气体流量的快速及精密调节，同时提高了控制阀密封可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的控制阀主视图的剖面结构示意图。
附图标号说明：1、控制阀阀体；2、密封圈；3、阀板；4、摆动腔；5、孔板；6、第一电磁阀；7、第二电磁阀；8、微处理器；9、驱动电机；10、传动轴；11、开口；12、环形密封套；13、第一气体通道；14、第二气体通道；15、气囊；16、顶柱；17、复位弹簧；18、阀体法兰；19、压圈。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1所示，本发明的实施例提出一种控制阀，包括：
控制阀阀体1，所述控制阀阀体1上开设有开口11；
设置于所述控制阀阀体1内的摆动腔4；
设置于所述控制阀阀体1内的阀板3，所述阀板3活动连接于所述摆动腔4上；
通过设置于所述控制阀阀体1上的第一驱动机构驱动所述摆动腔4在所述控制阀阀体1内摆动和/或通过设置于所述摆动腔4上的第二驱动机构驱动所述阀板3运动，以调节所述阀板3与所述开口11形成的气体通道的大小。
该实施例中，所述控制阀阀体1内具有空腔结构，所述控制阀阀体1上开设有开口11，所述开口11处固定连接有阀体法兰18，以便于与其他设备进行连接；
所述摆动腔4设置于所述控制阀阀体1的空腔结构内，且所述摆动腔4远小于所述控制阀阀体1内的空腔结构，以便于所述摆动腔4在所述控制阀阀体1内摆动，所述摆动腔4大于所述开口11的大小；通过设置于所述控制阀阀体1外部的第一驱动机构驱动所述摆动腔4在所述控制阀阀体1的开口11的下方摆动，所述摆动腔4在所述开口11的下方摆动的过程中，周期性的远离、靠近所述开口11，从而改变所述摆动腔4与所述开口11之间形成的气体通道的大小，以实现气体大流量工况下的快速调节，提高控制阀的工作效率；
所述摆动腔4上活动连接有阀板3，所述阀板3在所述摆动腔4摆动的过程中，所述阀板3相对于所述摆动腔4静止不动，同时随所述摆动腔4一起摆动；在所述摆动腔4摆动至所述开口11的正下方时，通过设置于所述摆动腔4上的第二驱动机构，驱动所述阀板3在轴向上上下移动，以调节所述阀板3与所述开口11之间形成的气体通道的距离，以改变气体通道的大小，进而实现气体下小流量工况下的精细调节，此时，所述阀板3位于所述开口11的正下方，在调节所述阀板3距离所述开口11之间距离的同时，也可以使气流均匀流动，有效减少气体对所述控制阀阀体1的冲击。
本发明的一可选实施例中，所述第一驱动机构为驱动电机9，所述驱动电机9的输出轴通过传动轴10与所述摆动腔4固定连接。
该实施例中，所述驱动电机固定连接于所述控制阀阀体1的上方，所述驱动电机9的输出轴为齿轮结构，所述传动轴10的结构与所述驱动电机9齿轮结构的输出轴配合；所述控制阀阀体1上开设有供所述传动轴10穿过的孔，所述传动轴10的一端与所述驱动电机9的输出轴相互咬合，另一端穿过所述控制阀阀体1上的孔与所述摆动腔4固定连接；所述驱动电机9启动后，带动所述传动轴10转动，所述摆动腔4随着所述传动轴10的转动在所述控制阀阀体1的空腔结构内周期性摆动，以周期性调节所述摆动腔4与所述开口11之间的气体通道的大小。
本发明的一可选实施例中，所述传动轴10与所述摆动腔4连接处设置有环形密封套12，所述环形密封套12的外圈与所述控制阀阀体1固定连接，所述环形密封套12的内圈分别与所述传动轴10、所述摆动腔4固定连接。
该实施例中，所述环形密封套12可以是橡胶材质或其他具有弹性的材质，所述环形密封套12设置于所述控制阀阀体1上开设有供所述传动轴10穿过的孔上，所述环形密封套12的外圈与所述控制阀阀体1固定连接，所述传动轴10穿过所述环形密封套12的内圈，且与所述环形密封套12的内圈固定连接；
本发明的一可选实施例中，所述环形密封套12的外圈通过压圈19固定于所述控制阀阀体1上，以保证所述控制阀阀体1整体结构的稳定性以及密封性；
所述环形密封套12的设置可以实现所述控制阀阀体1和所述传动轴10之间的隔离以及所述控制阀阀体1的动密封，所述环形密封套12的外圈与所述控制阀阀体1连接固定不动，所述环形密封套12的内圈与所述传动轴10、所述摆动腔4连接；在所述驱动电机9带动所述传动轴10转动，并带动所述摆动腔4摆动的过程中，所述密封套的内圈与外圈相对于各自的固定结构处理静止状态，所述环形密封套12的内圈会随着所述传动轴10的转动而发生柔性变形，一方面可以缓解所述摆动腔4在摆动过程中对所述控制阀阀体1的冲击力，另一方面可以避免所述摆动腔4在高速摆动过程中动密封摩擦产生的颗粒以及引起的密封失效，进一步提高控制阀整体结构的稳定性以及密封性。
本发明的一可选实施例中，所述第二驱动机构包括：
孔板5，所述孔板5内开设有气路；
设置于所述孔板5上的至少一个第一电磁阀6；
设置于所述孔板5上的至少一个第二电磁阀7；
设置于所述摆动腔4内的气囊15，所述气囊15位于所述阀板3的下方，且与所述孔板5内开设的气路连通。
该实施例中，所述孔板5固定连接于所述控制阀阀体1上，其内部开设有供压力气体流通的气路，且所述孔板5的一端与外部提供压力气体的装置连通；
至少一个所述第一电磁阀6、至少一个所述第二电磁阀7均匀排布于所述孔板5上，并与所述孔板5内的气路连通，且可以控制该气路的通断；至少一个所述第一电磁阀6可以是气动电磁阀，优选的，至少一个所述第一电池阀包括并列设置的两个气动电磁阀，其中一个气动电磁阀通过所述孔板5内的气路控制压力气体进入所述气囊15中，另一个气动电磁阀通过所述孔板5内的气路控制压力气体从所述气囊15中排出；至少一个所述第二电磁阀7可以是高频电磁阀，优选的，至少一个所述第二电磁阀包括并列设置的两个高频电磁阀，以分别控制压力气体进入、排出所述气囊15中流量的大小及稳定，以实现所述气囊15压力的微调；
所述气囊15设置于所述摆动腔4内，且位于所述阀板3的下方，所述气囊15与所述孔板5内开设的气路连通，通过至少一个所述第一电磁阀6、至少一个所述第二电磁阀7控制压力气体的通断以及流量的大小，进而改变所述气囊15内气体压力的大小，所述气囊15通过其内气体压力的大小而改变自身大小，以对所述阀板3产生不同大小的推力，以实现所述阀板3在轴向上上下移动，以调节所述阀板3与所述开口11之间形成的气体通道的距离，进而可以改变气体通道的大小，实现气体下小流量工况下的精细调节，此时，所述阀板3位于所述开口11的正下方，在调节所述阀板3距离所述开口11之间距离的同时，也可以使气流均匀流动，有效减少气体对所述控制阀阀体1的冲击。
本发明的一可选实施例中，所述第二驱动机构还可以包括：
微处理器8，所述微处理器8设置于所述孔板5上，所述微处理器8分别与至少一个所述第一电磁阀6、至少一个所述第二电磁阀7电连接，所述微处理器8通过控制至少一个所述第一电磁阀6的通断，以控制压力进出所述气囊15中，所述微处理器8通过控制至少一个所述第二电磁阀7，以控制进入所述气囊15中压力气体的流量的大小，进而改变所述气囊15内气体压力的大小，进一步改变所述阀板3与所述开口11之间形成的气体通道的距离，以改变气体通道的大小，实现气体下小流量工况下的精细调节。
本发明的一可选实施例中，所述传动轴10内开设有第一气体通道13，所述第一气体通道13的第一端与所述孔板5内开设的气路连通，所述第一气体通道13的第二端与所述气囊15连通。
该实施例中，所述传动轴10为中空轴，其内的中空设置为第一气体通道13，所述第一气体通道13的第一端与所述孔板5内开设的气路的压力气体出口连通，第二端与所述气囊15连通；
优选的，所述摆动腔4内开设有第二气体通道14，所述第二气体通道14的一端与所述气囊15连通，另一端与所述第一气体通道13的第二端连通，以实现所述气囊15内压力气体的流通，进而通过改变所述气囊15内压力气体压力的大小而改变所述气囊15的大小，进而促使所述阀板3在轴向上的上下移动，以改变所述阀板3与所述开口11之间形成的气体通道的大小，实现气体小流量工况下的精细调节。
本发明的一可选实施例中，所述阀板3的一侧通过多个顶柱16与所述摆动腔4活动连接，所述阀板3的另一侧设置为具有锥度的凸台。
该实施例中，所述顶柱16均匀分布于所述摆动腔4的上方，所述顶柱16设置为单头螺栓结构，且其具有螺纹的一端与所述阀板3的一侧螺接固定，另一端大于所述具有螺纹的一端，在进行安装时，所述顶柱16具有螺纹的一端从下至上穿过所述摆动腔4上的孔，与所述阀板3螺接固定，另一端与所述摆动腔4接触；
所述阀板3的另一侧，也即是面向所述开口11的一侧，设置为具有锥度的凸台结构，在所述阀板3上下移动的过程中，通过改变凸台结构与阀体法兰18之间的间隙变化来实现气体小流量工况下的精密调节，同时，凸台结构的设计可以使气流均匀流动，有效减少冲击。
进一步的，多个所述顶柱16中的每个顶柱上均套设有复位弹簧17；
该实施例中，每个顶柱16上均套设一个复位弹簧17，在所述阀板3不移动时，所述复位弹簧17处于自然伸展状态，在所述气囊15内的气体压力逐渐增大时，所述气囊15提供给所述阀板3一个向上的推力，推动所述阀板3向上移动，此时所述复位弹簧17处于压缩状态；随着所述气囊15内的气体压力逐渐增大，所述阀板3逐渐靠近所述阀体法兰18，且二者之间的距离逐渐减小；在所述气囊15内的气体压力逐渐减小时，在所述阀板3自身重力的作用下，同时配合所述复位弹簧17的恢复力，所述阀板3逐渐远离所述阀体法兰18，二者之间的距离逐渐增大，使得所述阀板3逐渐恢复初始位置；由于所述气囊15及所述复位弹簧17提供的均为弹性力，且在所述阀板3自身重力的作用下，该弹性力推动所述阀板3移动较为平缓，可以实现所述阀板3上的凸台结构与所述阀体法兰18之间的间隙的精细变化，进而实现气体小流量工况下的精密调节，可以使气流均匀流动，有效减少冲击。
本发明的一可选实施例中，所述的控制阀，还可以包括：
设置于所述开口11的下方的密封圈2，所述密封圈2与所述控制阀阀体1的内腔固定连接。
该实施例中，所述密封圈2设置于所述阀体法兰18上，且与所述阀体法兰18固定连接；在所述气囊15中的压力气体的压力逐渐增大时，所述阀板3可以与所述密封圈2接触二关闭所述开口11，进而实现所述控制阀的气体截止功能；
进一步的，在所述阀板3与所述密封圈2接触后，可以根据实际需求，通过至少一个所述第二电磁阀逐渐增大所述气囊15内压力气体的压力，以使所述气囊15逐渐增大，在所述气囊15逐渐增大的过程中，在所述气囊15的推动作用下，所述阀板3与所述密封圈2逐渐紧密贴合，进而可以控制和改变所述控制阀在截止时的漏率；这里，所述漏率即为所述控制阀的密封程度。
本发明的上述实施例提供的控制阀，通过所述孔板5、至少一个所述第一电磁阀6、至少一个所述第二电磁阀7和所述气囊15组成的气压控制系统(第二驱动机构)，所述气囊15位于所述摆动腔4和所述阀板3之间，所述摆动腔4通过均匀分布的所述复位弹簧17和所述顶柱16与所述阀板3相连，所述气囊15通过其内压力气体的压力的改变而发生变形，进而可以克服所述复位弹簧17的压缩力使所述阀板3发生轴向移动，实现调节流量，随压力的增大所述阀板3可与所述密封圈2接触后实现截止功能；通过对所述气囊15内压力气体的压力进行精确控制，可以实现所述阀板3位置轴向的精确调节，进而改变所述阀板3上的凸台结构与所述阀体法兰18之间的间隙变化来实现气体小流量工况下的精密调节，可以使气流均匀流动，有效减少冲击；
所述气囊15压力减小后，所述阀板3离开所述控制阀阀体1并在所述复位弹簧17和所述顶柱16的作用下与所述摆动腔4接触，所述阀板3在所述摆动腔4的带动下摆动，实现大流量工况的快速调节；
同时，通过所述电机9、柔性结构的环形密封套12可以实现所述转动轴10和静止的所述控制阀阀体1之间的密封，避免所述摆动腔4在高速摆动过程中动密封摩擦产生的颗粒和引起的密封失效，以保证所述控制阀结构的稳定性与可靠性。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种控制阀，其特征在于，包括：
控制阀阀体(1)，所述控制阀阀体(1)上开设有开口(11)；
设置于所述控制阀阀体(1)内的摆动腔(4)；
设置于所述控制阀阀体(1)内的阀板(3)，所述阀板(3)活动连接于所述摆动腔(4)上；
通过设置于所述控制阀阀体(1)上的第一驱动机构驱动所述摆动腔(4)在所述控制阀阀体(1)内摆动和/或通过设置于所述摆动腔(4)上的第二驱动机构驱动所述阀板(3)运动，以调节所述阀板(3)与所述开口(11)形成的气体通道的大小。
2.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于，所述第一驱动机构为驱动电机(9)，所述驱动电机(9)的输出轴通过传动轴(10)与所述摆动腔(4)固定连接。
3.根据权利要求2所述的控制阀，其特征在于，所述传动轴(10)与所述摆动腔(4)连接处设置有环形密封套(12)，所述环形密封套(12)的外圈与所述控制阀阀体(1)固定连接，所述环形密封套(12)的内圈分别与所述传动轴(10)、所述摆动腔(4)固定连接。
4.根据权利要求3所述的控制阀，其特征在于，所述环形密封套(12)的外圈通过压圈(19)固定于所述控制阀阀体(1)上。
5.根据权利要求3所述的控制阀，其特征在于，所述第二驱动机构包括：
孔板(5)，所述孔板(5)内开设有气路；
设置于所述孔板(5)上的至少一个第一电磁阀(6)；
设置于所述孔板(5)上的至少一个第二电磁阀(7)；
设置于所述摆动腔(4)内的气囊(15)，所述气囊(15)位于所述阀板(3)的下方，且与所述孔板(5)内开设的气路连通。
6.根据权利要求5所述的控制阀，其特征在于，所述第二驱动机构还包括：
微处理器(8)，所述微处理器(8)分别与至少一个所述第一电磁阀(6)、至少一个所述第二电磁阀(7)电连接。
7.根据权利要求5所述的控制阀，其特征在于，所述传动轴(10)内开设有第一气体通道(13)，所述第一气体通道(13)的第一端与所述孔板(5)内开设的气路连通，所述第一气体通道(13)的第二端与所述气囊(15)连通。
8.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于，所述阀板(3)的一侧通过多个顶柱(16)与所述摆动腔(4)活动连接，所述阀板(3)的另一侧设置为具有锥度的凸台。
9.根据权利要求8所述的控制阀，其特征在于，多个所述顶柱(16)中的每个顶柱上均套设有复位弹簧(17)。
10.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于，还包括：
设置于所述开口(11)的下方的密封圈(2)，所述密封圈(2)与所述控制阀阀体(1)的内腔固定连接。
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