CN217153140U - 一种调压阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种调压阀，所述调压阀包括：阀体，所述阀体内设有流体通道；调压组件，设置在所述阀体上，并与所述阀体合围形成所述流体通道，且所述调压组件向所述流体通道内流通的气体施加压力；阀芯组件，所述阀芯组件设置在所述阀体中，所述阀芯组件的一端穿过所述流体通道与所述调压组件抵接或分离，另一端与所述阀体合围形成密封的安装腔；施压件，所述施压件装设在所述安装腔中并向所述阀芯组件施加朝向所述调压组件的压力，以驱动所述阀芯组件连通或断开所述流体通道。调压阀能够保证通过其中的流体压强始终高于调压阀的设定值，使流体压强处于一个稳定的范围。

Description

一种调压阀

技术领域

本实用新型涉及阀门技术领域，特别涉及一种调压阀。

背景技术

在半导体行业中，芯片的制造过程中时常需要使用到高纯度气体以保证芯片成品质量，如，光刻、刻蚀、沉积等工序都需要高纯度的气体参与，阀门、管线是输送气体必不可少的重要元件，阀门用于对气体进行调压。现有技术中用于对高纯度气体调压的阀门一般存在两种结构：一、将阀芯的一端与膜片焊接固定，这种方式会导致在进气腔抽真空时膜片在高压状态下损坏，导致膜片寿命短，且控制精度差、工艺复杂；二、设置弹簧，靠弹簧和流体为阀芯提供动力实现调压控制，由于弹簧位于气体的通道上，弹簧与流体接触并被冲刷，而弹簧又与阀芯接触，受到阀芯的高频率压缩，两者之间的接触面磨损后容易产生金属粉末，导致气体纯度受到影响。因此，现有技术中应用于高纯度气体调压的调压阀一直难以同时兼顾制作成本与气体纯度。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种调压阀，旨在解决现有技术中，高纯度气体的调压阀容易出现金属粉末污染气体的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种调压阀，所述调压阀包括：

阀体，所述阀体内设有流体通道；

调压组件，设置在所述阀体上，并与所述阀体合围形成所述流体通道，且所述调压组件向所述流体通道内流通的气体施加压力；

阀芯组件，所述阀芯组件设置在所述阀体中，所述阀芯组件的一端穿过所述流体通道与所述调压组件抵接或分离，另一端与所述阀体合围形成密封的安装腔；

施压件，所述施压件装设在所述安装腔中并向所述阀芯组件施加朝向所述调压组件的压力，以驱动所述阀芯组件连通或断开所述流体通道。

可选地，所述施压件为施压弹簧，所述施压弹簧的一端连接所述阀芯组件，另一端连接所述阀体。

可选地，所述阀芯组件包括密封件以及阀芯，所述密封件为中空结构，所述密封件的一端连接所述阀芯，另一端连接所述阀体以形成所述安装腔，所述阀芯包括连接端以及密封端，所述连接端连接所述密封件，所述密封端穿过所述流体通道与所述调压组件抵接或分离。

可选地，所述阀体包括主体以及支撑座，所述密封件的一端连接所述阀芯，另一端连接所述支撑座；所述施压弹簧的一端连接所述阀芯，另一端穿过所述支撑座与所述阀体连接。

可选地，所述调压阀还包括阀座，所述阀座设置在所述阀体中，并与所述阀体的内壁过盈配合，所述阀座内设有通孔，所述阀芯具有一锥形截断部，所述锥形截断部在所述施压弹簧的弹力作用下与所述阀座抵接或分离。

可选地，所述密封件为可伸缩波纹管。

可选地，所述调压组件包括阀盖，所述阀盖内设有容置腔；

设置在所述容置腔中的调压弹簧以及弹性膜片，所述弹性膜片位于所述调压弹簧与所述阀体之间，所述阀芯与所述弹性膜片抵接或分离；

阀杆，所述阀杆的一端连接所述调压弹簧，另一端外露于所述阀盖。

可选地，所述弹性膜片为具有变形部以及抵接部，其中所述变形部环设在所述抵接部的外围并与所述阀体抵接，所述阀芯的密封端与所述抵接部抵接或分离，所述调压弹簧与所述抵接部的背离所述阀芯的侧面抵接。

可选地，所述调压组件还包括设置在所述弹性膜片以及所述调压弹簧之间的止动板，所述止动板上设有凹槽，所述调压弹簧位于所述凹槽内，所述弹性膜片与所述止动板的背离所述凹槽的一侧抵接。

可选地，所述调压阀还包括止退件，所述止退件连接在所述阀杆上，位于所述阀杆与所述调压弹簧之间。

本实用新型技术方案通过在阀体内设有流体通道，将调压组件设置在阀体上，并与阀体合围形成流体通道，且调压组件向流体通道内流通的气体施加压力，阀芯组件设置在阀体中，阀芯组件的一端穿过流体通道与调压组件抵接或分离，另一端与阀体合围形成密封的安装腔，施压件装设在安装腔中并向阀芯组件施加朝向调压组件的压力，以驱动阀芯组件连通或断开所述流体通道。由于调压组件向流体通道内流通的气体施加压力、施压件向阀芯组件施加朝向调压组件的压力，从而在流体本身的压强足够时，流体本身的压强足够克服调压组件以及阀芯组件施加的压力，从而调压阀能够保证通过其中的流体压强始终高于调压阀的设定值，使流体压强处于一个稳定的范围。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型调压阀的一实施例的结构示意图。

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为图1中B处的局部放大图；

图4为图1中C处的局部放大图；

图5为本实用新型调压阀的阀体与阀座的结构示意图；

图6为本实用新型调压阀的弹性膜片的结构示意图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

如图1－4所示，为实现上述目的，本实用新型提出一种调压阀，所述调压阀包括：

阀体1，所述阀体1内设有流体通道11(如图3、5所示)；

调压组件3，设置在所述阀体1上，并与所述阀体1合围形成所述流体通道11，且所述调压组件3向所述流体通道11内流通的气体施加压力；

阀芯组件2，所述阀芯组件2设置在所述阀体1中，所述阀芯组件2的一端穿过所述流体通道11与所述调压组件3抵接或分离，另一端与所述阀体1合围形成密封的安装腔24；

施压件，所述施压件装设在所述安装腔24中并向所述阀芯组件2施加朝向所述调压组件3的压力，以驱动所述阀芯组件2连通或断开所述流体通道11。

本实施例提出的调压阀应用于气体压力调节，特别是对气体纯度要求高的气体压力调节场景，具体而言，可用于控制上游流体的供给以调节下游流体压强使之处于一个稳定的范围。其中，阀体1为阀芯组件2、调压组件3、施压件的安装基础，阀体1内开设有流体通道11，流体通道11可通过阀芯组件2实现连通与断开。

阀芯23从流体通道11穿过，其一端与调压组件3抵接或分离，另一端上开设有阀芯凹槽234，从而该阀芯凹槽234与阀体1形成一可容纳施压件的密封的安装腔24。安装腔24的形成利用可伸缩结构与阀芯凹槽234对接实现，可伸缩结构内部中空，其一端与阀芯组件2连接，另一端与阀体1连接，从而可伸缩结构的空腔与阀芯凹槽234形成一密封的安装腔24，施压件位于安装腔24中，从而流体通道11内流通的气体无法进入到安装腔24中，不会冲刷位于密封腔中的施压弹簧21，可以保证气流的纯净度。可伸缩结构具体可以为可伸缩波纹管22，可伸缩波纹管22的管身在阀芯组件2下压时纹路折叠，在阀芯组件2上升时纹路伸展，这种折叠与伸展不会对阀芯组件2存在明显的反向作用力，从而阀芯23与可伸缩波纹管22的接触位置不存在磨损现象，自然不会有磨损碎屑混合到流体通道11内流通的气体中，能够保证气体纯净度。本实施例中，可伸缩波纹管22可以设置成双层，以增加强度，保证其对流体压强具有足够的承受能力，其外层的表面粗糙度以及流体通道11内表面的粗糙度均需小于0.4微米，避免流体对表面冲刷出现粉末。

而施压件位于可伸缩波纹管22与阀芯组件2形成的安装腔24中，安装腔24为密封安装腔24，与流体通道11隔绝，安装腔24内即使施压件与阀芯组件2的配合位置存在磨损，磨损产生的碎屑也不会进入到流体通道11内污染气体，能够保证气体的纯净度。从而本实用提出的调压阀能够适用于高纯气体的传输，例如半导体行业中，对于光刻、刻蚀、沉积等制造工艺所需的高纯气体，当然本申请的调压阀也可以适用于例如液体或者其他形态的流体的压力调节。

施压件可以为施压弹簧21或磁性件，当为磁性件时，磁性件包括了一对分别安装在阀芯组件2以及阀体1上的磁铁(图中未标示)，两磁铁的相对的端部极性相同，推动阀芯组件2朝向调压组件3运动，当为施压弹簧21时，施压弹簧21的一端插入阀芯凹槽234内，另一端连接阀体1，施压弹簧21处于压缩状态，对阀芯组件2存在朝向调压组件3的压力。在非工作状态下(即调压阀内没有通过气体时)，施压件的推动导致阀芯组件2与调压组件3处于抵接状态，也可相互间存在一定的间距，流体通道11处于断开状态，当有外力作用到调压组件3上时，调压组件3下压(阀芯组件2与调压组件3抵接)，这一下压力使得与调压组件3抵接的阀芯组件2压缩施压弹簧21或是克服两对磁铁的排斥力以运动一段距离，阀芯组件2运动的这段距离足以将原本断开的流体通道11连通，此时气体可从连通的流体通道11内流过。

流入到流体通道11内的流体本身存在一定的压强，而施压弹簧21或磁性件对阀芯组件2始终存在一个朝向调压组件3的压力，在流体本身的压强足够时，流体本身的压强足够克服施压弹簧21或磁性件对阀芯组件2施加的压力，此时流体可顺利通过流体通道11，当流体本身的压强不足时，流体本身的压强不足以克服施压弹簧21或磁性件对阀芯组件2施加的压力，在施压弹簧21或磁性件的压力下，阀芯组件2将流体通道11关闭。可见，调压阀能够保证通过其中的流体压强始终高于调压阀的设定值，使流体压强处于一个稳定的范围，这一设定值由施压件以及调压组件3确定。本实施例中，流体通道11的进口通道111可连接一流体源，如，气缸40，流体通道11的出口通道112连接待供气对象。

调压组件3设置在阀体1上，且调压组件3与阀体1合围形成流体通道11的部分流路，因此，调压组件3的表面暴露于流体通道11中，对出口通道111内流通的流体施加压力，具体施加压力的方式如下：外部作用力直接作用到调压组件3上，由于在非工作状态下，调压组件3与阀芯组件2抵接，当存在外力作用将调压组件3进一步推动阀芯组件2时，调压组件3下行一段距离，调压组件3的这一运动距离直接推动阀芯组件2压缩施压弹簧21或是克服两对磁铁的排斥力以运动一段距离以连通流体通道11，而调压组件3向流体通道11内流通的气体施加压力，从而在流体本身的压强足够时，流体本身的压强足够克服调压组件3施加的压力，此时流体可顺利通过流体通道11，当流体本身的压强不足时，流体本身的压强不足以克服调压组件3施加的压力，调压组件3再次回到运动前的位置。调压组件3与阀芯组件2的共同作用下，调压阀能够保证通过其中的流体压强始终高于调压阀的设定值，使流体压强处于一个稳定的范围，这一设定值由施压件以及调压组件3确定。

如图2、3所示，阀芯组件2还包括阀芯23，阀芯23具有连接端233以及密封端232，所述连接端233连接所述密封件，所述密封端232穿过所述流体通道11与所述调压组件3抵接或分离。

在一实施例中，阀体1还包括支撑座13，所述支撑座13设置在所述阀体1内，密封件的一端连接阀芯23，另一端连接支撑座13；施压弹簧21的一端连接阀芯23，另一端穿过支撑座13与阀体1连接。

本实施例中的密封件为中空结构，如上述提出的可伸缩波纹管22，密封件的一端连接所述阀芯23，另一端连接支撑座13以形成所述安装腔24，支撑座13亦为中空结构，施压弹簧21穿过支撑座13与阀体1连接。此外，为避免流体通道11与外部空气连通，支撑座13上可设置密封垫14，可伸缩波纹管22设置在密封垫14上。

如图5所示，所述调压阀还包括阀座15，所述阀座15设置在所述阀体1中，并与所述阀体1的内壁过盈配合，以避免具有一定压强的流体从阀座15与阀体1之间的间隙通过，所述阀座15内设有通孔，阀芯23的密封端232从该通孔中穿过，阀芯23具有一锥形截断部231，锥形截断部231在施压弹簧21的弹力作用下与阀座15抵接或分离。此外，为保证阀座15与阀体1的配合稳定，可在阀体1上设置凸起(图中未表示)，阀座15设置成T形装设在凸起上，以避免阀座15在受到流体冲击时移动。为提高锥形截断部231与阀座15抵接时的密封性能，阀座15可以为具备一定弹性形变能力的材料，如弹性橡胶，当然，如果加工的精度足够，金属也可以。

可以理解的是，流体通道11的内壁应当足够光滑，避免流体冲刷流体通道11的内壁时产生粉末，流体通道11的内壁可经过电解工艺将内壁上的粉末以及毛刺去除。

所述调压组件3包括阀盖33，所述阀盖33内设有容置腔；

设置在所述容置腔中的调压弹簧31以及弹性膜片35，所述弹性膜片35位于所述调压弹簧31与所述阀体1之间，所述阀芯23与所述弹性膜片35抵接或分离；

阀杆32，所述阀杆32的一端连接所述调压弹簧31，另一端外露于所述阀盖33。

本实施例中，如图6所示，弹性膜片35具有变形部352以及抵接部351，其中变形部352环设在抵接部351的外围，与阀体1抵接，抵接部351位于中间位置，阀芯23的密封端232与抵接部351抵接或分离，调压弹簧31与抵接部351的背离阀芯23的侧面抵接，当外力作用到阀杆32上时，阀杆32下行一段距离，导致变形部352变形，从而推动阀芯23下行相同距离，流体通道11打开。变形部352可以为弧形，弧形可以为一个，也可以为多个弧形连接形成，使得变形部352在变形后恢复原状。本实施例中，作用到阀杆32上的力为一持续性的外力，也即，调压弹簧31会一直在外力的作用下处于压缩状态，对流体通道11内的流体具有持续的压力，使得调压阀保持调压功能。当然，该调压弹簧31也可以由一对两同极性相对设置的磁铁代替。

调压阀的预设压力值由调压组件3保持，阀杆32与阀套33之间可以为螺纹连接，由于阀杆32的一端连接调压弹簧31，另一端外露于阀盖33，外力作用到阀杆32上的方式可以为旋转阀杆32使其压缩调压弹簧31，阀杆32沿阀套33上的螺纹下行一段距离后，由于调压弹簧31对阀杆32的反向作用力无法使阀杆32旋转，因此阀杆32不会移动，调压弹簧31会被阀杆32持续压缩，从而对流体通道11内的流体施加压力，在与阀芯组件2的共同作用下保证调压阀的内的流体处于一个稳定的范围内，该范围由阀杆32沿阀套33下旋的距离决定。

在一可选实施例中如图3、6所示，所述调压组件3还包括设置在所述弹性膜片35以及所述调压弹簧31之间的止动板34，所述止动板34上设有凹槽(图中未标示)，所述调压弹簧31位于所述凹槽内，所述弹性膜片35与所述止动板34的背离所述凹槽的一侧抵接，从而便于调压弹簧31将压力均匀施加到弹性膜片35上，同时，弹簧的一端插入到凹槽中，避免弹簧滑动，保证整个调压阀的连接结构稳定。

如图4所示，所述调压阀还包括止退件38，止退件38连接在阀杆32上，位于阀杆32与调压弹簧31之间，由于弹簧的内部中空，在阀杆32与调压弹簧31之间设置止退件38可避免调压弹簧31沿阀杆32后退，止退件38为板状结构，面积大于调压弹簧31内圈的面积，从而可防止阀杆32在调压弹簧31的压力下穿入到调压弹簧31的内圈中。此外，在该止退件38上还可进一步设置阀杆附件37，用于与调压弹簧31抵接，避免阀杆32与调压弹簧31直接接触磨损。

可以理解的是，为便于旋转阀杆32，可在阀杆32的外露于阀套33的一端设置手柄36。

作为一种实施例，阀体1靠近阀盖33的一端还设有连通流体通道11的环形槽17，弹性膜片35封盖环形槽17，阀体1还设置有凸台16，凸台16从阀体1朝向弹性膜片35延伸，其端部要低于环形槽17的槽口，且凸台16上设置有连通环形槽17的和流体通道11的连接孔，凸台16用于限制弹性膜片35的行程，当弹性膜片35被调压弹簧31下压至凸台16，与凸台16抵接时，此时，弹性膜片35变形量达到最大，无法进一步变形，对弹性膜片35起到保护作用，流体通过连接孔进入环形槽17而流向出口，避免因为弹性膜片35与凸台16抵接而发生节流现象。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种调压阀，其特征在于，所述调压阀包括：

阀体，所述阀体内设有流体通道；

调压组件，设置在所述阀体上，并与所述阀体合围形成所述流体通道，且所述调压组件向所述流体通道内流通的气体施加压力；

阀芯组件，所述阀芯组件设置在所述阀体中，所述阀芯组件的一端穿过所述流体通道与所述调压组件抵接或分离，另一端与所述阀体合围形成密封的安装腔；

施压件，所述施压件装设在所述安装腔中并向所述阀芯组件施加朝向所述调压组件的压力，以驱动所述阀芯组件连通或断开所述流体通道。

2.根据权利要求1所述的调压阀，其特征在于，所述施压件为施压弹簧，所述施压弹簧的一端连接所述阀芯组件，另一端连接所述阀体。

3.根据权利要求2所述的调压阀，其特征在于，所述阀芯组件包括密封件以及阀芯，所述密封件为中空结构，所述密封件的一端连接所述阀芯，另一端连接所述阀体以形成所述安装腔，所述阀芯包括连接端以及密封端，所述连接端连接所述密封件，所述密封端穿过所述流体通道与所述调压组件抵接或分离。

4.根据权利要求3所述的调压阀，其特征在于，所述阀体包括主体以及支撑座，所述密封件的一端连接所述阀芯，另一端连接所述支撑座；所述施压弹簧的一端连接所述阀芯，另一端穿过所述支撑座与所述阀体连接。

5.根据权利要求4所述的调压阀，其特征在于，所述调压阀还包括阀座，所述阀座设置在所述阀体中，并与所述阀体的内壁过盈配合，所述阀座内设有通孔，所述阀芯具有一锥形截断部，所述锥形截断部在所述施压弹簧的弹力作用下与所述阀座抵接或分离。

6.根据权利要求3所述的调压阀，其特征在于，所述密封件为可伸缩波纹管。

7.根据权利要求1所述的调压阀，其特征在于，所述调压组件包括阀盖，所述阀盖内设有容置腔；

设置在所述容置腔中的调压弹簧以及弹性膜片，所述弹性膜片位于所述调压弹簧与所述阀体之间，所述阀芯与所述弹性膜片抵接或分离；

阀杆，所述阀杆的一端连接所述调压弹簧，另一端外露于所述阀盖。

8.根据权利要求7所述的调压阀，其特征在于，所述弹性膜片为具有变形部以及抵接部，其中所述变形部环设在所述抵接部的外围并与所述阀体抵接，所述阀芯的密封端与所述抵接部抵接或分离，所述调压弹簧与所述抵接部的背离所述阀芯的侧面抵接。

9.根据权利要求7或8所述的调压阀，其特征在于，所述调压组件还包括设置在所述弹性膜片以及所述调压弹簧之间的止动板，所述止动板上设有凹槽，所述调压弹簧位于所述凹槽内，所述弹性膜片与所述止动板的背离所述凹槽的一侧抵接。

10.根据权利要求7或8所述的调压阀，其特征在于，所述调压阀还包括止退件，所述止退件连接在所述阀杆上，位于所述阀杆与所述调压弹簧之间。

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