CN213236139U - 气体流量控制阀 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及控制阀技术领域，尤其是一种气体流量控制阀，包括阀体、柱塞、压电片、堵头及弹簧，其利用柱塞封堵住控制孔的内端孔口，使阀腔内的气体无法流出，并在压电片施加电压后，压电片产生轴向弯曲变形以推动柱塞向堵头方向移动，控制孔的内端孔口逐渐被打开，弹簧被压缩，压电片上所施加的电压越大，柱塞的位移量越大，控制孔内端孔口的开度越大，阀腔中的通过控制孔的流量也就越大，从而实现对气体流量的控制，且利用压电片驱动柱塞移动，能够具备体积小、功耗低、响应速度快及流量控制精度高的优点，同时，通过旋转柱塞，可微调柱塞的轴向位置，确保柱塞能够刚好将控制孔封堵，又不会使压电片所受的预紧力过大。
Description
技术领域
本实用新型涉及控制阀技术领域，尤其是一种气体流量控制阀。
背景技术
随着流体控制技术的发展，需要实现对各种成分的流量进行精确控制，从而促使人们对流量控制技术进行深入的研究，其中典型的流量控制元件即流量控制阀，流量阀能够在阀的进出口压差变化的情况下，依靠阀门节流启闭件的开度大小，使通过阀门密封面的介质流速发生变化，从而维持通过的流量恒定，以维持与之串联的被控对象(如流体管路、设备等)的流量随之恒定；
市场上常见的流量控制阀多采用比例电磁式流量阀，其利用电磁线圈通电产生的磁力调节节流口的大小实现流量的恒定，由于其内部装有比例电磁铁，使得采用电磁式的流量比例阀一般体积大、功耗高、响应速度慢，难以精确控制流量。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：为了解决现有技术中流量控制阀多采用比例电磁式流量阀，导致体积大，功耗高，响应速度慢，难以精确控制流量的问题，现提供一种气体流量控制阀。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种气体流量控制阀，包括阀体、柱塞、压电片、堵头及弹簧，所述阀体具有与柱塞相匹配的阀腔，所述阀腔的内周壁上开设有均与阀腔通的常开孔和控制孔；
所述柱塞滑动安装在阀腔内，所述堵头和压电片分别固定安装在阀腔的两端，所述堵头和阀体螺纹连，所述弹簧的一端抵住堵头，另一端抵住柱塞，所述柱塞上固定有芯轴，所述芯轴的外周面和阀腔的内周壁之间具有间隙，所述常开孔和芯轴均位于柱塞的同一侧；
所述柱塞在弹簧的作用下封堵住控制孔的内端孔口，所述压电片和芯轴接触，并用于带动芯轴及其上的柱塞向堵头方向移动，以调节控制孔的内端孔口的开度大小。
本方案中利用柱塞封堵住控制孔的内端孔口，使阀腔内的气体无法流出，并在压电片施加电压后，压电片产生轴向弯曲变形以推动柱塞向堵头方向移动，控制孔的内端孔口逐渐被打开，弹簧被压缩，压电片上所施加的电压越大，柱塞的位移量越大，控制孔内端孔口的开度越大，阀腔中的通过控制孔的流量也就越大，从而实现对气体流量的控制，且利用压电片驱动柱塞移动，能够具备体积小、功耗低、响应速度快及流量控制精度高的优点，同时，通过旋转柱塞，可微调柱塞的轴向位置，确保柱塞能够刚好将控制孔封堵，又不会使压电片所受的预紧力过大，并可改变施加在压电片上的预紧力大小。
进一步地，所述阀体上位于压电片所在端开设有第一安装孔和第二安装孔，所述第二安装孔位于第一安装孔和阀腔之间，所述第一安装孔的内径＞第二安装孔的内径，所述第二安装孔的外径＞阀腔的外径，所述第一安装孔和第二安装孔之间形成台阶面，所述第一安装孔内固定有锁紧块，所述压电片的边缘夹持在锁紧块和台阶面之间；
利用锁紧块将压电片的边缘压紧固定在台阶面上，可使压电片安装固定所用的夹持空间小，压电片能够最大程度的发生轴向弯曲变形，提高柱塞的位移行程，从而实现能够拥有更大的流量调节范围。
进一步地，所述锁紧块螺纹连接在第一安装孔内，或者锁紧块通过螺钉固定在阀体上。
进一步地，所述压电片和芯轴之间通过粘接固定。
进一步地，所述压电片为环形压电片，所述芯轴固定在压电片的中心部位。
进一步地，所述阀腔中远离柱塞的一端固定有导向件，所述导向件上开设有与芯轴相匹配的导向孔，所述芯轴穿过导向件的导向孔；利用导向件可以对芯轴形成支撑，保证芯轴上的柱塞能够与阀腔保持同轴设置的状态，降低柱塞移动时的阻力；且导向件可将阀腔的端部封堵。
进一步地，所述阀体上固定有流道组件，所述流道组件中具有第一流道和第二流道，所述第一流道和常开孔连通，所述第二流道和控制孔连通。
进一步地，所述第一流道、第二流道、常开孔或控制孔内固定有均气件，所述均气件上贯穿有若干均气孔，所述均气孔的轴线相互平行；流经均气件的气体，会从紊乱状态趋近稳定层流状态，增加了气体流体的稳定性，可提高气体流量的控制精度。
进一步地，所述第一流道和第二流道内均安装有过滤器；以保证阀体内的洁净，避免杂质进入对阀体造成污染，减少故障率。
进一步地，所述阀体上固定有用于测试阀腔中气体流量的流量传感器、用于检测阀腔中气体压力的压力传感器及用于检测阀腔中气体温度的温度传感器。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的气体流量控制阀利用柱塞封堵住控制孔的内端孔口，使阀腔内的气体无法流出，并在压电片施加电压后，压电片产生轴向弯曲变形以推动柱塞向堵头方向移动，控制孔的内端孔口逐渐被打开，弹簧被压缩，压电片上所施加的电压越大，柱塞的位移量越大，控制孔内端孔口的开度越大，阀腔中的通过控制孔的流量也就越大，从而实现对气体流量的控制，且利用压电片驱动柱塞移动，能够具备体积小、功耗低、响应速度快及流量控制精度高的优点，同时，通过旋转柱塞，可微调柱塞的轴向位置，确保柱塞能够刚好将控制孔封堵，又不会使压电片所受的预紧力过大，并可改变施加在压电片上的预紧力大小。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型气体流量控制阀的示意图；
图2是本实用新型气体流量控制阀开启时的示意图；
图3是本实用新型气体流量控制阀中均气件的示意图。
图中：1、阀体，101、阀腔，102、常开孔，103、控制孔，1031、内端孔口，104、第一安装孔，105、第二安装孔，106、台阶面；
2、柱塞，3、压电片，4、堵头，5、弹簧，6、芯轴，7、锁紧块，8、导向件，801、导向孔，9、流道组件，901、第一流道，902、第二流道，10、均气件，1001、均气孔，11、过滤器，12、流量传感器，13、压力传感器，14、温度传感器。
具体实施方式
现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成，方向和参照(例如，上、下、左、右、等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。
实施例1
如图1-3所示，一种气体流量控制阀，包括阀体1、柱塞2、压电片3、堵头4及弹簧5，所述阀体1具有与柱塞2相匹配的阀腔101，所述阀腔101的内周壁上开设有均与阀腔101连通的常开孔102和控制孔103；
所述柱塞2滑动安装在阀腔101内，所述堵头4和压电片3分别固定安装在阀腔101的两端，所述堵头4和阀体1螺纹连，所述弹簧5的一端抵住堵头4，另一端抵住柱塞2，所述柱塞2上固定有芯轴6，所述芯轴6的外周面和阀腔101的内周壁之间具有间隙，具体可变现为芯轴6的外径＜阀腔101的内径，所述常开孔102和芯轴6均位于柱塞2的同一侧；
所述柱塞2在弹簧5的作用下封堵住控制孔103的内端孔口1031，所述压电片3和芯轴6接触，并用于带动芯轴6及其上的柱塞2向堵头4方向移动，以调节控制孔103的内端孔口1031的开度大小；其中，柱塞2上可同轴开设有安装孔，芯轴6过盈装配在柱塞2的安装孔内。
本实施例中阀体1上位于压电片3所在端开设有第一安装孔104和第二安装孔105，所述第二安装孔105位于第一安装孔104和阀腔101之间，所述第一安装孔104的内径＞第二安装孔105的内径，所述第二安装孔105的外径＞阀腔101的外径，所述第一安装孔104和第二安装孔105之间形成台阶面106，所述第一安装孔104内固定有锁紧块7，所述压电片3的边缘夹持在锁紧块7和台阶面106之间，具体地，本实施例中第一安装孔104、第二安装孔105及阀腔101相互同轴设置；
利用锁紧块7将压电片3的边缘压紧固定在台阶面106上，可缩减压电片3安装固定所用的夹持空间，使压电片3能够最大程度的发生轴向弯曲变形，提高柱塞2的位移行程，从而实现能够拥有更大的流量调节范围。本实施例中锁紧块7螺纹连接在第一安装孔104内，或者锁紧块7通过螺钉固定在阀体1上。
本实施例中压电片3和芯轴6之间通过粘接固定。
本实施例中压电片3为环形压电片，所述芯轴6固定在压电片3的中心部位。
本实施例的阀腔101远离柱塞2的一端固定有导向件8，所述导向件8上开设有与芯轴6相匹配的导向孔801，所述芯轴6穿过导向件8的导向孔801；利用导向件8可以对芯轴6形成支撑，保证芯轴6上的柱塞2能够与阀腔101保持同轴设置的状态，降低柱塞2移动时的阻力；且导向件8可将阀腔101的端部封堵。
本实施例中阀体1上固定有流道组件9，所述流道组件9中具有第一流道901和第二流道902，所述第一流道901和常开孔102连通，所述第二流道902和控制孔103连通；具体流道组件9可通过螺钉固定在阀体1上。
本实施例中第一流道901、第二流道902、常开孔102或控制孔103内固定有均气件10，所述均气件10上贯穿有若干均气孔1001，所述均气孔1001的轴线相互平行；流经均气件10的气体，会从紊乱状态趋近稳定层流状态，增加了气体流体的稳定性，可提高气体流量的控制精度。
本实施例中第一流道901和第二流道902内均安装有过滤器11；以保证阀体1内的洁净，避免杂质进入对阀体1造成污染，减少故障率。
本实施例中阀体1上固定有用于测试阀腔101中气体流量的流量传感器12、用于检测阀腔101中气体压力的压力传感器13及用于检测阀腔101中气体温度的温度传感器144；以便采集阀体1气体的温度值、压力值及流量值。
值得注意的是，本实施例中第一流道901和第二流道902均可作为气体进口，如第一流道901作为气体进口时，第二流道902作为气体出口，此类情况下均气件10优先安装在第一流道901内，第一流道901内位于均气件10所在部位的轴线和均气孔1001的轴线平行；第一流道901作为气体出口时，第二流道902作为气体进口，此类情况下均气件10优先安装在第二流道902内。
本实施例气体流量控制阀的原理如下：
常规状态下，柱塞2封堵住控制孔103的内端孔口1031，使阀腔101内的气体无法流出；压电片3被施加电压后，压电片3产生轴向弯曲变形以推动芯轴6，带动柱塞2向堵头4方向移动，控制孔103的内端孔口1031逐渐被打开，弹簧5被压缩，压电片3上所施加的电压越大，柱塞2的位移量越大，控制孔103的内端孔口1031的开度越大，阀腔101中的通过控制孔103的流量也就越大，从而实现对气体流量的控制；
在控制孔103的内端孔口1031被打开的状态下，气体从第一流道901内经过过滤器11的过滤，及均气件10的稳流后到达阀体1的常开孔102，而后从常开孔102进入阀腔101，并从阀腔101途径控制孔103的内端孔口1031进入控制孔103，最后从第二流道902经过滤器11过滤后流出；
解除对压电片3所施加电压后，柱塞2在弹簧5的作用下复位；
其中，且利用压电片3驱动柱塞2移动，能够具备体积小、功耗低、响应速度快及流量控制精度高的优点，同时，通过旋转柱塞2，盖板柱塞2的旋入深度，可微调柱塞2的轴向位置，确保柱塞2能够刚好将控制孔103封堵，又不会使压电片3所受的预紧力过大，并可改变施加在压电片3上的预紧力大小。
上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种气体流量控制阀，其特征在于：包括阀体(1)、柱塞(2)、压电片(3)、堵头(4)及弹簧(5)，所述阀体(1)具有与柱塞(2)相匹配的阀腔(101)，所述阀腔(101)的内周壁上开设有均与阀腔(101)连通的常开孔(102)和控制孔(103)；
所述柱塞(2)滑动安装在阀腔(101)内，所述堵头(4)和压电片(3)分别固定安装在阀腔(101)的两端，所述堵头(4)和阀体(1)螺纹连，所述弹簧(5)的一端抵住堵头(4)，另一端抵住柱塞(2)，所述柱塞(2)上固定有芯轴(6)，所述芯轴(6)的外周面和阀腔(101)的内周壁之间具有间隙，所述常开孔(102)和芯轴(6)均位于柱塞(2)的同一侧；
所述柱塞(2)在弹簧(5)的作用下封堵住控制孔(103)的内端孔口(1031)，所述压电片(3)和芯轴(6)接触，并用于带动芯轴(6)及其上的柱塞(2)向堵头(4)方向移动，以调节控制孔(103)的内端孔口(1031)的开度大小。
2.根据权利要求1所述的气体流量控制阀，其特征在于：所述阀体(1)上位于压电片(3)所在端开设有第一安装孔(104)和第二安装孔(105)，所述第二安装孔(105)位于第一安装孔(104)和阀腔(101)之间，所述第一安装孔(104)的内径＞第二安装孔(105)的内径，所述第二安装孔(105)的外径＞阀腔(101)的外径，所述第一安装孔(104)和第二安装孔(105)之间形成台阶面(106)，所述第一安装孔(104)内固定有锁紧块(7)，所述压电片(3)的边缘夹持在锁紧块(7)和台阶面(106)之间。
3.根据权利要求2所述的气体流量控制阀，其特征在于：所述锁紧块(7)螺纹连接在第一安装孔(104)内，或者锁紧块(7)通过螺钉固定在阀体(1)上。
4.根据权利要求1所述的气体流量控制阀，其特征在于：所述压电片(3)和芯轴(6)之间通过粘接固定。
5.根据权利要求1所述的气体流量控制阀，其特征在于：所述压电片(3)为环形压电片，所述芯轴(6)固定在压电片(3)的中心部位。
6.根据权利要求1所述的气体流量控制阀，其特征在于：所述阀腔(101)中远离柱塞(2)的一端固定有导向件(8)，所述导向件(8)上开设有与芯轴(6)相匹配的导向孔(801)，所述芯轴(6)穿过导向件(8)的导向孔(801)。
7.根据权利要求1所述的气体流量控制阀，其特征在于：所述阀体(1)上固定有流道组件(9)，所述流道组件(9)中具有第一流道(901)和第二流道(902)，所述第一流道(901)和常开孔(102)连通，所述第二流道(902)和控制孔(103)连通。
8.根据权利要求7所述的气体流量控制阀，其特征在于：所述第一流道(901)、第二流道(902)、常开孔(102)或控制孔(103)内固定有均气件(10)，所述均气件(10)上贯穿有若干均气孔(1001)，所述第一流道(901)内位于均气件(10)所在部位的轴线和均气孔(1001)平行。
9.根据权利要求7所述的气体流量控制阀，其特征在于：所述第一流道(901)和第二流道(902)内均安装有过滤器(11)。
10.根据权利要求1所述的气体流量控制阀，其特征在于：所述阀体(1)上固定有用于测试阀腔(101)中气体流量的流量传感器(12)、用于检测阀腔(101)中气体压力的压力传感器(13)及用于检测阀腔(101)中气体温度的温度传感器(144)。
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