CN217634051U - 一种流体控制的超高压单向阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种流体控制的超高压单向阀，包括阀体，阀体内同轴设置有贯穿且截面为圆形的阶梯孔，阶梯孔的中部设置有阀腔，阀芯滑动设置在阀腔中且与阀腔配合，处于压缩状态压簧的一端设置在阀腔的底部，压簧的另一端与阀芯的一端接触，阀芯的另一端同轴，设置有圆锥体，阀座的端部同轴设置有与圆锥体配合的圆锥槽，圆锥槽的底部设置有贯穿的第一流道，阀座通过阀座压紧件同轴密封固定在阶梯孔中，圆锥体上的小直径端侧设置有环形的密封槽，密封圈设置在密封槽中且与密封槽，密封圈与圆锥槽配合，圆锥体的大直径端侧设置有若干第二流道，第二流道与阀芯内部设置主流道的底部连通。本单向阀可以增加使用寿命。

Description

一种流体控制的超高压单向阀

技术领域

本实用新型涉及阀门技术领域，特别涉及一种流体控制的超高压单向阀。

背景技术

现目前的单向阀主要分为平面O型圈密封、斜面O型圈密封、球面密封等三大类密封结构，其中平面O型圈密封结构适用于低压大流量的工况使用；球面密封结构为线接触硬密封结构适用于高压中流量/超高压小流量，且由于是线接触硬密封所以对介质清洁程度也有较高要求，必须在干净的工况下使用；斜面O型圈密封结构适用于高压中等流量。

由于斜面O型圈密封结构，密封材料为O型圈，所以针对超高压工况在此结构上存在使用寿命短的问题，但斜面O型圈密封结构对介质的清洁要求又低于球面硬密封结构，所以本专利提供一种适用范围广，且能够在超高压工况下有稳定的密封性能和使用寿命的单向阀。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种流体控制的超高压单向阀。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种流体控制的超高压单向阀，包括阀体、压簧、阀芯、密封圈、阀座和阀座压紧件，所述阀体内同轴设置有贯穿且截面为圆形的阶梯孔，所述阶梯孔的中部设置有阀腔，所述阀芯滑动设置在所述阀腔中且与所述阀腔配合，处于压缩状态所述压簧的一端设置在所述阀腔的底部，所述压簧的另一端与所述阀芯的一端接触，所述阀芯的另一端同轴设置有圆锥体，所述阀芯与所述圆锥体的大直径端相连，所述圆锥体的小直径端同轴设置有圆柱体，所述阀座的端部同轴设置有与所述圆锥体配合的圆锥槽，所述圆锥槽的底部设置有与所述圆柱体配合的凹槽，所述凹槽的底部设置有贯穿的第一流道，所述阀座通过所述阀座压紧件同轴密封固定在所述阶梯孔中，所述圆锥体上的小直径端侧设置有环形的密封槽，所述密封圈设置在所述密封槽中且与所述密封槽，所述密封圈与所述圆锥槽配合，所述圆锥体的大直径端侧设置有若干第二流道，所述第二流道与所述阀芯内部设置主流道的底部连通。

进一步地，所述阶梯孔内设置有第一密封斜面，所述阀座的端部设置有与所述第一密封斜面密封配合的第二密封斜面。

进一步地，所述阀座压紧件为阀座压紧螺母。

进一步地，所述阀座压紧螺母的一端设置有外螺纹，所述阶梯孔中设置有与所述外螺纹配合的内螺纹。

进一步地，所述阀座呈阶梯轴设置，所述阀座压紧件的端部作用在所述阶梯轴的大径端面上。

进一步地，所述密封圈为O型圈。

进一步地，所述圆锥体上均匀设置有四个所述第二流道。

进一步地，所述圆柱体的外壁与所述凹槽内壁之间的间隙为0.01～0.1mm。

本实用新型的有益效果是：

在本单向阀中，单向阀阀芯在开启的初始阶段和关闭的最后阶段，使流量减小并稳定在一个较小范围值内，可避免阀芯在刚开启时(前端压力远高于后端压力)阀芯与阀座刚刚分离留出一定间隙，O型圈会在前后超高压的压差下填补密封间隙，被挤压在间隙内，造成对O型圈的过渡拉扯变形，降低使用寿命；同理，单向阀在反向关闭时(后端压力远高于前端压力，前端压力接近于零)在阀芯与阀座接触前会形成有一个间隙逐渐缩小，在间隙形成直至缩小和完全接触后，O型圈会先经过极大拉扯然后拉扯在间隙内的本体再被阀芯与阀座挤压，此时的拉扯和挤压变形造成的损伤较大于单向阀开启时的损伤，从而增加单向阀的使用寿命。这样保持了圆锥槽的斜面与O型圈密封结构能够适应更多工况下使用，且对介质清洁成都要求不高的优势下，还能在超高压环境下保证O型圈在长期使用下不会因为单向阀阀芯的往复开关运动造成O型圈的损坏，是一种适应范围广，密封压力高的单向阀。

附图说明

图1为本超高压单向阀的的内部连接结构图；

图2为阀芯与阀座处于分离时的连接结构图；

图3为常规高压单向阀阀芯从关闭到开启的动作示意图；

图4为“图3”B视图的局部放大图；

图5为本超高压单向阀阀芯从关闭到开启的动作示意图；

图6为“图5”F视图的局部放大图；

图7为常规高压单向阀阀芯从开启到关闭的动作示意图；

图8为“图7”I视图的局部放大图；

图9为本超高压单向阀阀芯从开启到关闭的动作示意图；

图10为“图9”L视图的局部放大图；

图中，1-阀体，2-压簧，3-阀芯，4-密封圈，5-阀座，6-阀座压紧件，7-阶梯孔，8-圆锥体，9-圆锥槽，10-第一流道，11-密封槽，12-第二流道，13-主流道，14-第一密封斜面，15-第二密封斜面，16-圆柱体，17-凹槽。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本实用新型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，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的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。

参阅图1-图9，本实用新型提供一种技术方案：

一种流体控制的超高压单向阀，包括阀体1、压簧2、阀芯3、密封圈4、阀座5和阀座压紧件6，阀体1内同轴设置有贯穿且截面为圆形的阶梯孔7，阶梯孔7的中部设置有阀腔，阀芯3滑动设置在阀腔中且与阀腔配合，处于压缩状态压簧2的一端设置在阀腔的底部，压簧2的另一端与阀芯3的一端接触，阀芯3的另一端同轴设置有圆锥体8，阀芯3与圆锥体8的大直径端相连，圆锥体8的小直径端同轴设置有圆柱体16，阀座5的端部同轴设置有与圆锥体8配合的圆锥槽9，圆锥槽9的底部设置有与圆柱体16配合的凹槽17，凹槽17圆锥槽9的底部设置有贯穿的第一流道10，阀座5通过阀座压紧件6同轴密封固定在阶梯孔7中，圆锥体8上的小直径端侧设置有环形的密封槽11，密封圈4设置在密封槽11中且与密封槽11，密封圈4与圆锥槽9配合，圆锥体8的大直径端侧设置有若干第二流道12，第二流道12与阀芯3内部设置主流道13的底部连通。阀座压紧件6为阀座压紧螺母。密封圈4为O型圈。阶梯孔7内设置有第一密封斜面14，阀座5的端部设置有与第一密封斜面14密封配合的第二密封斜面15。阀座5呈阶梯轴设置，阀座压紧件6的端部作用在阶梯轴的大径端面上。圆柱体16的外壁与凹槽17内壁之间的间隙为0.01～0.1mm。其中，阀座压紧件6将阀座5固定在阀体1的阶梯孔7中，阀体1与阀座5由第一密封斜面14与第二密封斜面15之间的密封配合实现。阀体1、压簧2、阀芯3、密封圈4、阀座5和阀座压紧件6均同轴设置。阶梯孔7、第一流道10和主流道13也均属于同轴设置。压簧2的一端设置在阶梯孔7中，另一端设置在主流道13中。

在一些实施例中，阀座压紧螺母的一端设置有外螺纹，阶梯孔7中设置有与外螺纹配合的内螺纹。通过螺纹连接使得连接更紧密。

在一些实施例中，圆锥体8上均匀设置有四个第二流道12。多个第二流道12有助于水流通。

本技术的目的在于提供一种既适用于超高压工况使用，且对工况环境及介质清洁程度要求不高的超高压单向阀，并能够保证其密封性能的前提下，还能确保其密封材料“O型圈”能够长期使用而不会因O型圈损伤或者断裂造成单向阀内漏的情况。其原理是：通过在阀芯前端设置一个圆柱体，然后在阀座上设置一个凹槽，凹槽与圆柱体形成活塞结构的配合，使该两个零件在开始活塞配合时，就能阻断大部分介质流通和减压效果，为O型圈在大的密封间隙下减小受力和变形，从而保护O型圈，使单向阀有长期稳定的密封性能。核心方案是：在阀芯前端设置一个圆柱体，圆柱体外径略大于单向阀内通径，圆柱体长度根据O型圈在密封状态下的最大密封间隙决定，使达到圆柱体达到配合极限时，O型圈所需密封的间隙也达到极限尺寸，就可保证圆柱体抽离后，O型圈不会参与密封，其中阀座则是根据圆柱体的尺寸结构，来做对应的配合结构，圆柱体外圆与阀座凹槽内圆单边间隙保持在0.01～0.1mm范围内为最佳。

如图3所示的常规高压单向阀阀芯从关闭到开启的动作示意图，如图A所示为单向阀处于密封状态，P2腔为超高压，P1腔压力接近于零；当管路开始工作时，P1腔内压力升高，当P1腔的压力高于P2腔后，单向阀阀芯开始开启(阀芯向下移动则为开启)，开启过程中如图B所示(局部放大图为图4)，O型圈受力向下推动，此时阀芯还未完全开启(此时为O型圈密封临界点)，但阀芯与阀座之间的间隙已经形成，O型圈此时是最大变形量，且对O型圈的损伤也是最大，当阀芯继续向下移动后，间隙变大O型圈突破最大变形量且由于无法继续密封，O型圈恢复常态如图C所示。O型圈的密封原理是填补两个密封面的相对间隙，间隙越小密封性能越好，而斜面O型圈密封结构会造成密封间隙时大时小对O型圈造成不同程度的损伤，导致密封性能下降，单向阀使用寿命低等问题。

如图5所示的本超高压单向阀阀芯从关闭到开启的动作示意图，如图E所示，在阀芯前端设置了一个圆柱体，与之配合的阀座上设置一个凹槽，同样当单向阀处于密封状态时，O型圈形态与常规结构的单向阀一样，此时密封间隙极小趋近于无间隙，密封性能良好；当P1腔的压力开始升高且高于P2腔压力后，原本应只依靠O型圈密封向下推进阀芯的情况，而本专利结构由于阀芯前端圆柱体与阀座上内孔凹槽为活塞结构配合，其内外圆仅有极小的配合间隙，此时由于压差和介质流通原因和该活塞结构造成的流量阻塞，介质和压力会同时左右在阀芯圆柱体上和O型圈上，当阀芯下移来到常规结构单向阀O型圈的密封临界点时，本专利结构的阀芯圆柱体设置的长度与阀座也同样是最终配合的临界点，如图F所示(局部放大图为图6)，因阀芯前端的圆柱体与阀座凹槽配合形成的间隙极小，使阀芯开启前部分时间P1腔的介质流通到P2受阻，其流量与压力传递到P2腔内的较少，起到减压和减低流量的作用，此功能的目的在于：使阀芯开启到突破O型圈密封最大间隙前，圆柱体与阀座凹槽均能保持轴向活塞方式配合，起到减压降低流量的作用，使O型圈受力和变形最小化，开启过程中对O型圈的损伤最小；而当圆柱体与阀座凹槽的活塞配合脱离后，如图G所示，此时P1与P2腔变通畅，流量和压力趋于正常水平，而此时O型圈已脱离可密封的最大间隙，所以不会再此处形成密封也就不会有密封形变，以此结构设计，来达到单向阀阀芯长期往复开启，但不会损伤O型圈的功能。

如图7所示的常规高压单向阀阀芯从开启到关闭的动作示意图，同理，常规结构单向阀中的O型圈会从可密封的最大间隙变为最小间隙，会造成O型圈过度挤压，除拉扯变形外，在阀芯完全关闭后，在间隙内的O型圈本体会被剪切破坏，局部放大图为图8。

如图9所示的本超高压单向阀阀芯从开启到关闭的动作示意图，当单向阀向上移动，准备关闭时，阀芯前端的圆柱体会先与阀座凹槽形成活塞配合，此时虽不能形成完全密封，但有效的阻止了大部分的介质从P2腔内反流到P1腔内，使该处的介质流量减小，O型圈随之拉扯力减小，被挤压带到密封间隙内的变形本体就越少，对O型圈的损伤也最小局部放大图为图10。以此结构设计，来达到单向阀阀芯长期往复开启，但不会损伤O型圈的功能。

本专利技术通过采用一种结构设计，使单向阀阀芯在开启的初始阶段和关闭的最后阶段，使流量减小并稳定在一个较小范围值内，可避免阀芯在刚开启时(前端压力远高于后端压力)阀芯与阀座刚刚分离留出一定间隙，O型圈会在前后超高压的压差下填补密封间隙，被挤压在间隙内，造成对O型圈的过渡拉扯变形，降低使用寿命；同理，单向阀在反向关闭时(后端压力远高于前端压力，前端压力接近于零)在阀芯与阀座接触前会形成有一个间隙逐渐缩小，在间隙形成直至缩小和完全接触后，O型圈会先经过极大拉扯然后拉扯在间隙内的本体再被阀芯与阀座挤压，此时的拉扯和挤压变形造成的损伤较大于单向阀开启时的损伤。

本专利技术是在阀芯前端上设置了一个圆柱体用作流量控制，与阀座上设置的凹槽形成极小的间隙配合，可使单向阀在开启时的一段距离内即使阀芯斜面与阀座已分离形成间隙，但用作流量控制的圆柱体与阀座上的凹槽在这段距离上还未完全分离，此时虽然阀芯斜面与阀座已有间隙，但是介质通过的流量很小，对O型圈的冲击和压力也相对较小，圆柱体与阀座凹槽组合的作用起到减压和限制流量的作用，待圆柱体与阀座凹槽完全分离时，阀芯斜面与阀座已拉开足够距离，O型圈已起不到填补密封间隙的作用，从而不会对O型圈造成损伤。单向阀关闭时与上同理，当阀芯斜面还与阀座有较大间隙时，此时O型圈还不能形成密封，此时圆柱体与阀座凹槽开始贴合插入，提前减小流量和减压，圆柱体与阀座凹槽的配合虽不能完全密封，但可起到足够的减小流量和减压的作用，最后阀芯与阀座完全接触，在依靠O型圈来进行稳定的密封。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种流体控制的超高压单向阀，其特征在于：包括阀体(1)、压簧(2)、阀芯(3)、密封圈(4)、阀座(5)和阀座压紧件(6)，所述阀体(1)内同轴设置有贯穿且截面为圆形的阶梯孔(7)，所述阶梯孔(7)的中部设置有阀腔，所述阀芯(3)滑动设置在所述阀腔中且与所述阀腔配合，处于压缩状态所述压簧(2)的一端设置在所述阀腔的底部，所述压簧(2)的另一端与所述阀芯(3)的一端接触，所述阀芯(3)的另一端同轴设置有圆锥体(8)，所述阀芯(3)与所述圆锥体(8)的大直径端相连，所述圆锥体(8)的小直径端同轴设置有圆柱体(16)，所述阀座(5)的端部同轴设置有与所述圆锥体(8)配合的圆锥槽(9)，所述圆锥槽(9)的底部设置有与所述圆柱体(16)配合的凹槽(17)，所述凹槽(17)的底部设置有贯穿的第一流道(10)，所述阀座(5)通过所述阀座压紧件(6)同轴密封固定在所述阶梯孔(7)中，所述圆锥体(8)上的小直径端侧设置有环形的密封槽(11)，所述密封圈(4)设置在所述密封槽(11)中且与所述密封槽(11)，所述密封圈(4)与所述圆锥槽(9)配合，所述圆锥体(8)的大直径端侧设置有若干第二流道(12)，所述第二流道(12)与所述阀芯(3)内部设置主流道(13)的底部连通。

2.根据权利要求1所述的一种流体控制的超高压单向阀，其特征在于：所述阶梯孔(7)内设置有第一密封斜面(14)，所述阀座(5)的端部设置有与所述第一密封斜面(14)密封配合的第二密封斜面(15)。

3.根据权利要求1或2所述的一种流体控制的超高压单向阀，其特征在于：所述阀座压紧件(6)为阀座压紧螺母。

4.根据权利要求3所述的一种流体控制的超高压单向阀，其特征在于：所述阀座压紧螺母的一端设置有外螺纹，所述阶梯孔(7)中设置有与所述外螺纹配合的内螺纹。

5.根据权利要求1或2所述的一种流体控制的超高压单向阀，其特征在于：所述阀座(5)呈阶梯轴设置，所述阀座压紧件(6)的端部作用在所述阶梯轴的大径端面上。

6.根据权利要求1或2所述的一种流体控制的超高压单向阀，其特征在于：所述密封圈(4)为O型圈。

7.根据权利要求1或2所述的一种流体控制的超高压单向阀，其特征在于：所述圆锥体(8)上均匀设置有四个所述第二流道(12)。

8.根据权利要求1或2所述的一种流体控制的超高压单向阀，其特征在于：所述圆柱体(16)的外壁与所述凹槽(17)内壁之间的间隙为0.01～0.1mm。

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