CN1903597A - 压力气体方向控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明属于压力气体方向控制装置，应用于轮胎中央充放气系统中，连接充气气源与轮胎，其功能是：1.实现轮胎保压，在保压状态时轮胎与气源断开。2.能够给轮胎进行充、放气。3.与整个中央充放气系统配合，能够准确测量轮胎压力。其特征在于：1.直接连接气源与轮胎。2.阀体内具有多个气路通道和阀门，阀体上开有排气孔，能够使轮胎中的气体直接排向大气。3.通过识别气源的气体压力，产生相应的阀门动作，实现为轮胎增压，减压，保压和测压的功能。

Description

压力气体方向控制阀

技术领域  本发明属于压力气体控制阀，适应于气压系统中气体方向控制，特别适用于轮胎中央充放气系统中，安装在轮胎上，通过与整个中央充放气控制系统配合，实现为轮胎增压，减压，保压和测压的功能。

背景技术  随着轮胎中央充放气系统广泛的应用于装甲轮式车辆和重型载重车辆中，对轮胎中央充放气系统自身性能的要求也日益提高，压力气体方向控制阀(以下简称控制阀)是系统中的关键部件，高性能的控制阀对整个中央充放气系统起着至关重要的作用，国内外许多专利都提出了自己的控制阀方案和结构。一份专利号为92112058.3的专利提出的控制阀结构在现有的结构中是比较好的，但仍具有以下不足：1.采用大面积膜片结构，膜片属橡胶件，长期使用容易老化变质，丧失功能。2.测压功能是一个比较难以实现的功能，所谓的浮动单向阀在实际中校难实现，所测气压受浮动单向阀动作的影响较大，如果气体中有灰尘杂质等很容易影响浮动单向阀的动作，继而影响了所测压力，使测压不稳定。

发明内容  本发明的目的提出了自己独特的控制阀结构，解决了以往控制阀存在问题，具有以下特点1.能够避免旋转密封气室长期带气工作，并实现轮胎就近放气。2.采用新型测压结构，使中央充放气系统对轮胎测压稳定、准确、可靠，使这种控制阀既能实现旋转密封气室非长期带气工作，就近放气，又能准确可靠测压。3.避免使用膜片，采取了活塞式气动装置。

本发明是这样实现的：1.设计一个阀体，由上、中、下三部分组成，用螺钉联结，阀体上开有四个孔，分别是：输入孔，与气源(即中央充放气控制系统的输出端)连接，气源的压力气体可有四种，分别是：大气压；充气高压；放气低压；测压高压脉冲。输出孔，与轮胎相连接。放气孔，使轮胎通过控制阀就近放气。气门芯，用于手动测压和紧急时对轮胎手动充放气。2.阀体内部设计一个往返运动的活塞，活塞可在气源压力气体的压力和复位弹簧的作用力下在气室中运动。气室中开有气隙，气隙将气室分割成两部分，前部分与输入孔连接，后部分与放气孔连接，气隙与输出孔连接，由活塞在气室中所处的不同位置实现气路的相互切换，分别形成两条气路通道，它们是：输入孔与输出孔的气路通道，输出孔与排气孔的气路通道。当气源气压不同时，使气室中的活塞所受气源气体的压力也不相同，从而改变活塞在气室中的相对位置，使控制阀可分别形成上述两条气路通道，实现控制阀增压，减压，保压和测压的功能。

下面结合附图详细介绍本发明的结构和工作原理，及其在轮胎中央充放气系统中的应用。本发明共提出两种结构型式，分别是A型和B型。

图1为本发明的A型结构。本发明是由上阀体(1)，中阀体(2)，下阀体(3)和阀芯(4)组成，阀芯(4)为缸套(5)，活塞(6)，阀杆(7)和复位弹簧(8)的组合结构，其为圆形，阀体的形状为方形，亦可为圆形或其他形状。它们用螺栓(图中未画出)固定联接成一体。上阀体(1)开有输入孔(9)，它与上阀体(1)中的输入腔室(10)相连，腔室之中安装有缸套(5)，活塞(6)安装在缸套(5)内，活塞(6)的背面与复位弹簧(8)相接触，活塞(6)与阀杆(7)用螺纹相联接，一体动作。活塞(6)可在缸套(5)内运动，与缸套(5)之间由O型圈(11)密封。缸套(5)的另一半安装在中阀体(2)内，缸套(5)通过O型圈(12)与上、中阀体(1、2)相密封。缸套(5)的中部开有气隙(13)。阀杆(7)由挡片(14)进行行程右限位，挡片(14)安装在中阀体(2)与下阀体(3)之间，通过O型圈(28)与中阀体(2)相密封，通过O型圈(15)与下阀体(3)相密封。下阀体(3)上开有输出孔(16)，输出孔(16)与下阀体(3)和挡片(14)形成的输出腔室(17)相连。下阀体(3)上还开有气门芯孔(图中未画出)，气门芯孔与截止阀机构(图中未画出)亦与输出腔室(17)相连。阀杆(7)的端部具有硫化橡胶(18)，当活塞(6)在复位弹簧(8)的作用力下在最右端时，硫化橡胶(18)与挡片(14)上的输出口(19)相接触，实现活塞(6)右限位，并密封输出口(19)，使输出腔室(17)与单向阀腔室(20)的气路通道断开。挡片(14)与中阀体(2)形成的腔室为单向阀腔室(20)，其内由单向阀膜片(21)和小螺母(22)组成。小螺母(22)将单向阀膜片(21)固定在中阀体(2)上，单向阀膜片(21)允许气体由中阀体(2)上的通气孔(23)通向输出口(19)和放气口(27)，反向则不完全封闭(即有少量漏气)。通气孔(23)开在中阀体(2)上，一端连接缸套(5)上的气隙(13)，另一端连接单向阀腔室(20)。中阀体(2)与活塞(6)的背面形成放气腔室(24)，中阀体(2)上开有放气孔(25)与放气腔室(24)相连。活塞(6)的背面具有硫化橡胶(26)，在活塞(6)运动到最左端时，硫化橡胶(26)与中阀体(2)的放气口(27)相接触，使活塞(6)左限位，并密封放气口(27)。此时输入腔室内(10)的气体可以通过气隙(13)经通气孔(23)进入单向阀腔室(20)。

A型结构的工作原理如下：

1.保压状态。该控制阀在气源通大气时为保压状态，保压状态为控制阀经常工作的状态。在此状态下，气源与大气相通，气源管路通过输入孔(9)与上阀体(1)内的输入腔室(10)相连，使上阀体(1)内的输入腔室(10)内为大气压，活塞(6)的正面受到输入腔室(10)内大气压的作用，活塞(6)的反面为放气腔室(20)，放气腔室(20)内开有放气孔(25)，放气孔(25)始终与大气相连，这样活塞(6)的反面也受到大气压作用，活塞反面还与复位弹簧(8)相接触，在复位弹簧(8)的弹力作用下活塞(6)和阀杆(7)处于最右端(活塞(6)和阀杆(7)通过螺纹刚性联接)。这样阀杆(7)上的硫化橡胶(18)与挡片(14)上的输出口(19)紧密接触，并紧紧密封住输出口(19)，使输出腔室(17)成为密闭腔室，轮胎与输出孔(16)相连，输出孔(16)又与输出腔室(17)相连。这样就使轮胎封闭，使控制阀处于保压状态。

2.充气状态。当气源通有高压气体时，控制阀进入充气阶段。气源的高压气体首先通过输入孔(9)进入输入腔室(10)，继而高压气体作用在活塞(6)正面上，活塞(6)的反面仍然是大气压力和复位弹簧(8)的作用力。由于高压气体(约为0.8-1Mpa)在活塞(6)上的作用力远大于大气压力和复位弹簧(8)的作用力，活塞(6)瞬间左移，快速越过气隙(13)运动到最左端。当活塞(6)背面上的硫化橡胶(26)与中阀体(2)上的放气口(27)紧密接触时，活塞(6)被左限位。此时硫化橡胶(26)紧紧密封住放气口(27)，从而形成了如下一条气路通道：高压气体经输入孔(9)至输入腔室(10)，由于活塞(6)左移，越过了缸套(5)上的气隙(13)，从而使高压气体经输入腔室(10)进入气隙(13)，再经过通气孔(13)进入单向阀腔室(20)，单向阀腔室(20)内的单向阀膜片(21)与挡片(14)形成单向气路，由于阀杆(7)随活塞(6)一起运动到最左端，输出口(19)已被打开，放气口(27)被活塞(6)背面的硫化橡胶(26)封闭，使高压气体通过输出口(19)进入输出腔室(17)，继而高压气体通过输出孔(16)进入轮胎，为轮胎充气。控制阀进入充气状态。

3.放气状态。当气源中的气压为低压时，控制阀处于放气状态。气源中的低压气体通过输入孔(9)和输入腔室(10)作用在活塞的正面上，低压气体产生的压力不足以完全克服复位弹簧(8)的弹力，随着活塞(6)不断向左运动，复位弹簧(8)的弹力不断增大，最后活塞(6)运动到行程的一半左右受力达到平衡。此时活塞(6)上的O型圈(11)尚未越过气隙(13)，于是形成了如下一条气路通道：轮胎中的压力气体通过输出孔(16)进入输出腔室(17)，由于活塞(6)已经左移，阀杆(7)已经不在密封输出口(19)，这样压力气体通过输出口(19)进入放气口(27)。活塞尚未运动到最左端，放气口(27)未与活塞(6)背面的硫化橡胶(26)相接触，放气口(27)未被封闭，这样轮胎中的压力气体通过放气口(27)进入放气腔室(20)。放气腔室(20)与放气孔(25)相连，压力气体经放气孔(25)排入大气。控制阀处于放气工作状态。

4.测压状态。当需要测压时，气源首先给控制阀一股与充气状态压力相同的高压气体，持续一段时间后，中央充放气控制系统使气源与内部的气体压力传感器相连接，形成密闭测压回路，由传感器进行测压。其测压过程是这样完成的：当控制阀接收到高压气体，其动作与充气状态相同，活塞(6)移动到最左端，输出口(19)打开，放气口(27)被活塞(6)背面的硫化橡胶(26)封闭。持续一段时间后，气源与传感器相连形成密闭气路。此时，控制阀的输入腔室内气体的压力并没有降低，活塞(6)不会回位，形成的气路通道与充气状态相同。由于气源封闭，气流逐渐静止。静止的过程就是气压平衡过程。平衡过程如下：当气流要从通气孔(23)向输出口(19)运动时，单向阀膜片(21)打开，气流可以顺利通过。当气流要从输出口(19)向通气孔(23)运动时，单向阀膜片(21)被挡片(14)卡住，在零件结构设计时把挡片(14)和单向阀膜片(21)的接触面面积加大，设计成非密封的端口形式，这样仍然有少量气体可以反向通过。对于气压平衡过程的气流流动量来说，单向阀腔室(20)可以认为处于导通状态。随着气压平衡过程的继续，控制阀中的气体渐渐静止。由于单向阀腔室(20)可以认为处于导通状态，气源与传感器相连形成密闭气路中的气压就是轮胎气压。由压力传感器可以读出轮胎压力。

5.由充气、放气和测压状态进入保压状态的过程。控制阀由充气和测压状态进入保压状态的过程相同，在进入保压状态前输入腔室(10)中都有高压气体。如前所述，此时的气路通道是：输入腔室(10)至气隙(13)至通气孔(23)至单向阀腔室(20)至输出口(19)至输出腔室(17)至轮胎。在进入保压状态时，气源与大气相通，由于单向阀腔室(20)中的单向阀膜片(21)和挡片(14)形成的端口允许少量气体反向流动，此时轮胎中有少量气体流到输入腔室(10)中，但其流入量远小于气源通大气使输入腔室(10)中的气体向外流出量。于是输入腔室(10)压力迅速下降，直到不足以克服复位弹簧(8)的复位弹力，于是活塞(6)右移，越过气隙(13)，使气路通道被隔断，继而运动到最右端，阀杆(7)上的硫化橡胶(18)密封输出口(19)，轮胎气体被密封到输出腔室(17)，控制阀进入保压状态。此时输入腔室(10)与大气相通，其内压力为大气压。由放气状态进入保压状态时，由于活塞(6)运动到行程的一半，尚未越过气隙(13)，在气源接大气时，输入腔室(10)中气体外溢，其内压力迅速降低，活塞(6)在复位弹簧(8)的复位弹力作用下右移到最右端，阀杆(7)上的硫化橡胶(18)密封输出口(19)，轮胎气体被密封到输出腔室(17)，控制阀进入保压状态。

6.附加说明。①综上所述，这种工作原理和结构特点使控制阀在由充气和测压状态进入保压状态及其逆过程中都有气流从放气孔(25)排向大气，这样可将进入阀体内部的污物排出。②控制阀在保压状态时，输入腔室(10)接大气，其内压力为大气压，这样就使与其相连的旋转密封气室(中央充放气系统中的部件)在无压状态下工作，使其工作条件改善，使用寿命增加。③单向阀腔室(20)中的单向阀结构也可以采用其他形式，它的特点是：当气流要正向通过时，单向阀打开，允许气流通过。反向则单向阀关闭，但仍然有少量气体能通过，其实质是一个反向微漏的单向阀结构。也可以采用常规单向阀密封阀芯加弹簧的结构，在密封端面开微口实现反向漏气。

图2为本发明的B型结构。B型结构的工作原理与A型完全相同，阀芯(30)与A型结构的阀芯(4)完全相同，在这里就不再赘述。其主要区别是：上阀体(31)和下阀体(33)分别如图所示加长，相互遮挡形成迷宫式放气气隙，中阀体(32)相应减少直径，其上开有放气孔(34)，控制阀放气时气流先经过放气气隙再排向大气。采用这种结构主要是保护阀芯，使灰尘污物难以进入阀芯。

附图说明  图1是本发明A型结构纵向剖面图。

          图2是本发明B型结构纵向剖面图。

具体实施方式  本发明应用于轮胎中央充放气系统中，输入孔与气源(充放气系统的输出端)相连，输出孔与轮胎相连，将控制阀固定于轮毂适当位置，控制阀与气源气压相配和产生相应动作，实现为轮胎进行充气，放气和保压工作。其工作过程是：当气源接大气时，控制阀截止，进入保压状态，这也是控制阀经常工作的状态，轮胎中的气体被控制阀封闭，轮胎中的气压长期稳定。当气源中有高压气体时，控制阀打开，进入为轮胎充气状态，气源中的气体经控制阀进入轮胎，为轮胎充气。当气源中为低压气体时，控制阀进入放气状态，此时气源中的低压气体不进入轮胎，也不排向大气，轮胎中的气体在自身胎压作用下，通过控制阀上的排气孔排向大气，实现了为轮胎降压的目的。当气源中出现高压脉冲时，控制阀在高压气作用下打开，随即气路中的气压传感器记录了轮胎中的压力，记录结束后，气源接大气，控制阀旋即截止，又进入保压状态，实现了为轮胎测压功能。本控制阀适用性广，能够应用于基于上述原理的轮胎中央充气系统中，以及不需控制阀具有测压功能的其他轮胎中央充气系统中，具有广阔的应用前景。

Claims (5)

1、一种压力气体控制阀，由上阀体(1)，中阀体(2)，下阀体(3)组成，通过螺栓连接成一体，阀体上开有与压力气源相通的输入孔，与工作室相通的输出孔，与大气相通的排气孔，用于手动的气门芯孔，其特征在于：

a.阀体内装有阀芯(4)，是缸套(5)，活塞(6)，阀杆(7)和复位弹簧(8)的组合结构；

b.上阀体(1)开有输入孔(9)，它与上阀体(1)中的输入腔室(10)相连；

c.缸套(5)一半安装在上阀体(1)的输入腔室(10)内，另一半安装在中阀体(2)内，缸套(5)通过密封圈(12)与上阀体(1)、中阀体(2)相密封；缸套(5)的中部开有气隙(13)；

d.活塞(6)安装在缸套(5)内，活塞(6)的背面与复位弹簧(8)相接触，活塞(6)与阀杆(7)联接成一体动作，活塞(6)可在缸套(5)内运动；

e.阀杆(7)由挡片(14)进行行程右限位，挡片(14)安装在中阀体(2)与下阀体(3)之间，通过密封圈(28)、密封圈(15)与中阀体(2)、下阀体(3)相密封；

f.下阀体(3)上开有输出孔(16)，输出孔(16)与下阀体(3)和挡片(14)形成的输出腔室(17)相连；

g.下阀体(3)上还开有气门芯孔，气门芯孔与截止阀机构亦与输出腔室(17)相连；

h.阀杆(7)的端部具有硫化橡胶(18)，当活塞(6)在复位弹簧(8)的作用力下在最右端时，硫化橡胶(18)与挡片(14)上的输出口(19)相接触，实现活塞(6)右限位，并密封输出口(19)，使输出腔室(17)与单向阀腔室(20)的气路通道断开；

i.挡片(14)与中阀体(2)形成的腔室为单向阀腔室(20)；

j.通气孔(23)开在中阀体(2)上，一端连接缸套(5)上的气隙(13)，另一端连接单向阀腔室(20)；中阀体(2)与活塞(6)的背面形成放气腔室(24)，中阀体(2)上开有放气孔(25)与放气腔室(24)相连；

k.活塞(6)的背面具有硫化橡胶(26)，在活塞(6)运动到最左端时，硫化橡胶(26)与中阀体(2)的放气口(27)相接触，使活塞(6)左限位，并密封放气口(27)。此时输入腔室内(10)通过气隙(13)和气孔(23)与阀腔室(20)、输出腔室(17)相通。

2、如权利要求1所说的活塞(6)与缸套(5)的配合结构。其特征在于：活塞(6)上面装有密封圈(11)保持与缸套(5)之间的密封，并能够在缸套(5)内往复运动。

3、权利要求1所说的阀杆(7)其特征在于：与活塞(6)采用螺纹联接，外端面有一字或十字凹槽。

4、如权利要求1所说的单向阀腔室(20)其特征在于：其内由单向阀膜片(21)和螺母(22)组成。螺母(22)将单向阀膜片(21)固定在中阀体(2)上，单向阀膜片(21)允许气体由中阀体(2)上的通气孔(23)通向输出口(19)，反向则不完全封闭(即有少量漏气)。

5、如权利要求1所说上阀体(1)可加长至上阀体(31)，下阀体(3)加长至下阀体(33)，中阀体(2)减小直径至中阀体(32)。通过上阀体(31)和下阀体(33)把中阀体(32)遮挡在内部。

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