CN1038157C - 压力流体方向控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明属于压力流体方向控制阀，特别适用于对行驶中汽车轮胎的保压、减压、增压和测压工作。其特征在于：控制阀上开有连通压力流体源的输入孔、连通工作腔室的使用孔和连通大气的***孔，该阀内有靠流体压力差开启或关闭的浮动单向阀和膜片带动的三位阀杆以及相应通道。当流体压力源向该控制阀输入孔提供四种压力(大气压、高压、低压和高压脉冲)流体，该阀门产生不同动作，完成对工作腔室的保压、增压、减压和测压工作。

Description

压力流体方向控制阀

本发明属于压力液体或气体方向控制阀，适用于液压或气压***中控制流体的流动方向，特别适用于对行驶中汽车轮胎进行保压、减压、增压和测压工作。

汽车行驶中所遇到的路面情况是不断变化的，在不同路面上轮胎内的气压应当不同。例如，在良好的公路上轮胎应当为额定气压，以减小行驶阻力并延长轮胎寿命；松软地面或沙漠，则要求轮胎内的气压较低，以增加与地面之间的接触面，防止车轮下陷……；对于长途运输车辆、尤其是野战车辆来说，为了保证在松软地上有良好的通过性和在公路上能高速行驶，就需在行驶过程中，随着路面情况的变化应能控制轮胎内的压力进行相应的变化，也就是说，需对轮胎进行放气减压、充气增压笔测压工作。经检索，德国专利(专利号2929894)提出了解决这一问题的技术方案，但该专利所提结构上主要有以下缺点：作为接受电磁阀输出的气压的气动装置，必须由继动阀、排气阀和轮胎阀互相配合工作；给轮胎放气时，轮胎腔室内的压力气体须经轮胎阀，旋转密封气室后，再经排气阀放出，放气线路长；排气阀与轮胎阀配合放气原理是阻力放气，即由排气阀孔排出的气体量必须远小于轮胎腔室内能够进入轮胎阀的气体量，以使轮胎阀门保持开启状态，否则轮胎阀门将会关闭；随着轮胎气压的降低，进入轮胎阀内的气压也降低，使得轮胎阀内靠此气压对腊片的作用亦减小，抵抗不住用于关闭阀门的弹簧的作用力，致使轮胎阀门的开启程度也越来越小，进一步降低了放气速度。总的来说，它的缺点是：放气速度慢。另有一份美国专利(专利号为4782879)对上述结构作出了改进；用轮胎阀取代了原有的继动阀、排气阀和轮胎阀，但该轮胎阀的缺点是：该阀的输入孔与使用孔道之间有一靠弹簧关闭的单向阀门，输入孔与轮胎腔室所通管路相连通的条件，是输入孔的气压必须比轮胎气压高出一个放气最低控制气压，否则通道断开，这样轮胎气压的测定工作就不能在轮胎阀输入孔的外部进行；故在轮胎腔室与轮胎阀之间的管路上装压力传感器并通过装于旋转密封气室内的偶全线圈，将所测气压的电信号传到驾驶室内，因而该专利在结构上仍很复杂。

本发明的目的是提出一种新型结构的压力流体方向控制阀，以克服上述专利存在的缺点，这种控制阀既可用于液压***，也可用于气压***，特别是能对行驶中汽车轮胎进行保压、增压、减压和测压工作.

本发明的目的是这样实现的：设计一个壳体，该壳体由上盖、阀体和下盖三者用螺栓连接而成，在阀体和下盖之间夹有膜片在壳体上开有四个孔：a.输入孔，它与压力流体(气体或液体)的流体源用管道相连通，压力流体有四种压力：大气压、高压即高于工作腔室(如轮胎)的压力、低压即介于大气压与工作腔室规定最低气压之间的压力以及高压脉冲。b.使用孔，它与工作腔室(如轮胎)用管道相连通；c.***孔，它直通大气，此孔可为一个或多个；d.备用孔，它用单向阀封闭，平时不起作用，当控制***发生故障时，可经此孔用外接气管用手操作对工作腔室(如轮胎)进行测压、增压和减压。在壳体内部还有三条通道：a.使用孔与输入孔之间的通道；b.使用孔与***孔之间的通道；c.使用孔与备用孔之间的通道。当上述三条通道经控制而交替地实现开启和关闭时，即能实现对工作腔室的保压、增压、减压和测压工作。

本发明的优点：a.能完成对增压、减压、测压、保压多种工作，b.所需要的对该阀控制装置简单；c.设有备用孔，当控制***发生故障时仍能进行调压工作。

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气压调节装置中的应用。本发明阀共提出两种结构型式，即A型和B型。

图1是本发明(A型)的总体结构纵向剖面图

图2是本发明(B型)的总体结构纵向剖面图；

图3是应用本发明阀在车辆轮胎气压调节装置中应用实例。

参看图1，图中所示为本发明的A型结构。由图可知，本发明是由上盖1、阀体2、膜片4和下盖3组成，四者的横断面(即外形)可为圆形、方形、长方形或其它形状，它们依次用螺栓(图中末画出)固定连接成一体。上盖1上开有四个孔，即使用孔6、导出孔5、充入孔7和备用孔25。上盖1与阀体2构成一个腔室8、上述各孔与腔室8均连通。使用孔6与工作腔室(如轮胎，图中末画出)之间用管道相连通。阀体2上开有两个孔，即输入孔17、导入孔23、还开有腔室8、上腔室14和腔室16，其中，输入孔17、导入孔23、腔室8和腔室14之间均连通，导入孔23上位于腔室8内的出口周边有个凸台，凸台上面放置浮动一个单向阀10。单向阀10为圆柱形，上部开有成十字形或米字形的径向凹槽13，依靠输入孔17与使用孔6之间的压力差，使浮动单向阀10升降以控制导入孔23的开启和关闭。浮动单向阀10依靠腔室8作径向限位，依靠导入孔23的凸台及充入孔7的周边作轴限向位。腔室16位于阀体2的正中，与导出孔5相连通。腔室16内装有一个三位阀杆9，其上部装有一个堵盖24，堵盖24的下部较细，***三位阀杆9的轴向中心孔11上方内紧固。该中心孔开口朝下，堵盖24上部与导出孔5下部的凸台相接触，一个弹簧22套于三位阀杆9的外面，其下部与阀体2的凸台相接触，其上部与堵盖24上的凸台相接触，依靠弹簧22的弹力，使堵盖24向上顶，将导出孔5关闭。夹于阀体2和下盖3之间的膜片4，其中部有个孔，三位阀杆9孔中通过，并用垫片19螺母20将膜片4与三位阀杆9相固定。膜片4的上部为上腔室14，下部为下腔室15。三位阀杆9上有一个或多个径向孔12它们与轴向中心孔心孔11，与下腔室15相连通。阀体2与三位阀杆9之间有一个密封件21安装于阀体2的环形槽内，使上腔室14与腔室16之间隔开。位于轴向中心孔正对的下盖3的底部外周开有一个或多个***孔18，用于流体排入大气。在上盖1的备用孔25内，装有一个单向阀，具体结构为：在备用孔25内安装一个阀门座27，单向阀杆26的凸缘朝向内侧，其细杆穿过阀门座27中间的孔28，弹簧29的一端压于阀门27上，另一端压于细杆凸起将阀门座孔28封闭。

本发明的工作原理如下：

一、保压工作：将输入孔17边通大气，在浮动单向阀10所在的腔室8内，由于使用孔6连通工作腔室，使浮动单向阀10的上面受到工作腔室的流体压力作用，而其下面受到的为大气压，两者间的压差使得浮动单向阀10压向下方，将导入孔23紧紧封住，阻止了使用孔6内的压力流体经输入孔17泄出。另外，上腔室14和下腔室15均与大气相通，使膜片4的上、下平衡，膜片4不发生动作，三位阀杆9亦不发生动作，处图示的上限位置，此时，在弹簧22的作用下，堵盖24顶向上方，紧压导出孔5，使之封闭，从而隔断了使用孔6内的压力流体泄向大气的另一条通道。这样本发明可对与使用孔6相连的工作腔室实现了保压。

二、减压工作：向输入孔17输入高于大气压又低于工作腔室压力的低压流体，由于经输入孔17和导入孔23而到达并作用于浮动单向阀10下方的流体压力小于由使用孔6经充入孔7到达腔室8而作用于浮动单向阀10上方的压力，因此，浮动单向阀10仍然将导入孔23封闭，此路不通；另外，低压流体由输入孔17进入上腔室14后，膜片4上面所受的为低压流体作用，而膜片4下面所受的为大气压，两者的压力差使膜片4发生弹性变形，带动三位阀杆9克服弹簧22的作用力而稍向下移，达到中间位置，即堵盖24已将导出孔5开启，而三位阀杆9的下端并没有和下盖3相接触，因此，使用孔6与***孔18之间连通，这样，工作腔室内的压力流体便可经使用孔6、导出孔5、腔室16、径向孔12、轴向中心孔11进入下腔室，最后经***孔18泄入大气，达到工作腔室减压的目的；

三、加压工作：向输入孔17内送入高压流体，压力值大于工作腔室内的压力，高压流体进入膜片上腔室14后的瞬间，由于堵盖24被打开而三位阀杆9的下端没触及下盖3，即三位阀杆9没到达下限位置，故会发生工作腔室的压力流体经***孔18外泄的现象，但此情况瞬间即停止而转入正常工作情况：在高压流体作用下，膜片4变形，带动三位阀杆9下移至下限位置，即三位阀杆9的下端与下盖3紧密接触，由于三位阀杆9上的轴向中心孔11，周边有凸起，有利于轴向中心孔11被下盖3紧紧封闭。这时，使用孔6与***孔18之间的通道被关闭，工作腔室内的压力流体不能泄向大气。另外浮动单向阀10的下面受到高压流体的作用，其压力大于其上方来自工作腔室的压力。因此，浮动单向阀10被推向上方，与上盖1相接触，将导入孔23打开，这时，高压流体经导入孔23、腔室8、浮动单向阀10上的径向凹槽13、充入孔7而进入使用孔6，使工作腔室增压。

四、测压工作：向输入孔17输送一个高压脉冲后，关闭压力流体源。此时，该阀增压工作完全相似的动作：使用孔6与***孔18之间的通道关闭；使用孔6与输入孔17之间的通道开启。当输入孔17内的高压流体进入使用孔6后，输入孔17内的流体压力值逐步降低，直至与使用孔6内的压力值相等，此时，流体处于静止状态，浮动单向阀10在腔室8内处于浮动状态，装在阀体外部输入孔相连管路上的压力传感器或压力表，即可测得压力值，此压力值即为工作腔室的压力值。

备用孔25及单向阀的作用是：当控制***发生故障时，可利用外部气源在备用孔进行手操作对轮胎测压、增压、减压工作。

参看图2，图中所示为本发明的B型结构。由图可知，本结构是由上盖101、阀体102、膜片104和下盖103组成的，它们依次用螺栓(图中末画出)固定连接成一体。上盖101上开有三个孔：使用孔106、导出孔105和充入孔107，它们间互相连通。在阀体102上开有：输入孔117、导入孔123、腔室108和上腔室114，它们间也相互连通，并充入孔107与使用孔106连通；阀体102上还开有***腔室112、孔111和***孔118，它们之间亦连通，并经导出孔105与使用孔106相连通。三位阀杆109位于阀体102的中部，在上部有一个直径较大的头部，头部的上端面和下端面各有一个凸台，分别用于开启和关闭导出孔105和孔111，三位阀杆109与阀体102之间装有密封件121，以防止***腔室112与上腔室114内流体相互渗漏。膜片104的周边固定于阀体102和下盖103之间，中部有一个孔，三位阀杆109下部从孔中穿过膜片104的上、下各有一个垫片119，三者的依靠三位阀杆109上的台肩，的螺母120，使膜片104与三位阀杆109固定成一体。在垫片119的下面有一个弹簧122，其底部与下盖103相接触。弹簧122处于受压状态，将三位阀杆109向上顶起，以便关闭导出孔105。下盖103上开有一个小孔116，使下腔室115与大气连通。在导入孔123的上面、腔室108内部，装有一个浮动单向阀110，其上端面加工有十字形或米字型的径向凹槽13，上盖101上也有一个备用孔和单向阀，图中末画出，其结构和功能与A型结构相同。

B型结构的工作原理与A型结构相类似，简单介绍如下：

一、保压工作：将输入孔117与大气相通，由于使用孔106内流体的压力高于大气压，因此，浮动单向阀110下移，将导入孔123封闭，三位阀杆109在弹簧122作用下，将导出孔105封闭，成保压状态；

二、降压工作：向输入孔117内输入高于大气压又低于工作腔室压力的低压流体，此时，浮动单向阀110将导入孔123关闭，但是，由于上腔室114内的压力大于下腔室115内的压力，膜片104变形，使三位阀杆109下移到中间位置，即导出孔105被打开，而孔111并没有关闭，因此，使用孔106内的流体，经导出孔105、孔111与***孔118被排到大气使工作腔室减压。

三、增压工作：向输入孔117内输入高于工作腔室流体压力的高压流体。此时，浮动单向阀110上移，将导入孔123打开，使输入孔117与使用孔106连通，将高压流体输入工作腔室。而三位阀杆109在高压流体的作用下向下移至极限位置，使孔111被三位阀杆头部关闭，因而，阻断了使用孔106与***孔118之间的通道。

四、测压工作：向输入孔117输入高压脉冲流体后，关闭压力源。此时，三位阀杆109下移到极限位置，将使用孔106与***孔118之间的通道，即孔111关闭，而浮动单向阀110上移，导入孔123被打开，输入孔117与使用孔106相连通，但因压力源已关闭，所以工作腔内的流体停止流动，成静止状态。只需测出与输入孔117相连的外部管路上的压力值，即工作腔室的压力值。

上述本发明A型、B型结构的阀，也可以采用浮动单向阀及与之相配合的结构，和三位阀杆及与之相配合的结构分别制成单体，再把两单阀体用相应管路(相当于阀内孔道)连通。

参看图3图中所示为行驶中车辆轮胎充气压力调节装置简图。30为上面介绍的压力流体方向控制阀，由前面说明可知，本发明的两种结构的阀的控制方法是相同的。现以本发明第一种结构(A型)为例说明应用本发明如何达到对行驶中车辆的轮胎充气压力进行调节和测量。

本发明30固定于车轮上，随车轮一起转动，其使用孔6用管路46连通轮胎腔室43，其输入孔17用管路47连通车轮毂与轴之间的旋转密封气室49上的孔(位于轮毂上)。旋转密封气室的另一孔道开在与车身相连的不转动的轴管上，该孔由管路50连接一个常开式二位二通电磁阀48，该电磁阀的另一孔再连通管路42、40、35、41。管路35连接一个常开式二位二通电磁阀36，该电磁阀另一端通大气，管路40连接常闭式二位二通电磁阀39，该电磁阀再用管路34连接减压阀38，该减压阀再用管路37连接储气筒31，管路41接有压力测量装置44(如压力表或压力传感器)及常闭式二位二通电磁阀33，该电磁阀再由管路32连通储气筒31。储气筒31由管路连通空压机(末画出)，储气筒还接有压力测量装置45。

本装置对轮胎调压、测压和保压工作过程如下。

保压工作：所有电磁阀都不接电，常闭式电磁阀39阻止低压的气体和常闭式电磁阀33阻止高压的气体进入管路42，常开式电磁阀36将管路35连通大气，因此管路50、旋转密封气室49、管路47及轮胎阀30的输入孔17经过常开式电磁阀48、管路42连通大气。根据前面的说明，本发明阀30将轮胎腔室43封闭保压。

放气降压工作：仅将电磁阀36电磁阀39接电。没接电的常闭式电磁阀33阻止储气筒高压气体进入管路42、储气筒高压气体经减压阀38降压后经管路34、电磁阀39、管路40进入管路42，已经关闭的电磁阀36阻止该低气体由此排出，低压气体再经电磁阀48、管路50、旋转密封气室49、管路47进入本发明阀30的输入孔17。根据前面的说明，阀30将使用孔6与***孔18连通，轮胎腔室43内压力气体经管路46进入本发明阀30的使用孔6后由***孔18向大气排出。

充气增压工作：仅将电磁阀36、电磁阀33接电，储气筒31内高压气体经管路32、已开启的电磁阀33、管路41进入管路42、由于电磁阀36已关闭阻止高压气体由此向大气漏泄，由于常闭式电磁阀39仍然关闭阻断管路40。进入管路42的高压气经电磁阀48、管路50、旋转密封闭气室49、管路47进入阀30的输入孔17。根据前面说明已解释过的本发明阀30的工作原理，使用6与***孔18之间的通道被关闭，输入孔17与使用孔6的通道连通，高压气经管路46输入轮胎腔室43。

测压工作：给电磁阀36、电磁阀33接电，然后再给电磁阀33断电。因此，在管路42中有一高气压脉冲，由于电磁阀36仍然关闭，此脉冲高压气唯一通道是经电磁阀48、管路50、旋转密封气室49、管路47进入阀30的孔输入17。根据前面说明，阀30中的使用孔6与***孔18的通道关闭。输入孔17内的高压气流向使用孔6，经过暂短的时间，输入孔17内气压与使用孔6内气压达到相等。接在管路41上的压力表44所显示的气压值即为轮胎气压值。

如仅对左轮胎测压，在上述操作前应将右轮胎所连电磁阀48接电，使右轮胎阀30不能接受脉冲气压，则气压表44仅显示左轮胎气压值；如仅对右轮胎测压，应先将左轮胎所连电磁阀48接电；使左轮胎阀30不能接受脉冲气压。则压力表44仅显示右轮胎气压值。

每个车桥受一组电磁阀33、39、36、左右48的控制，各桥的控制互相独立。

备用孔25是提供人工辅助的对轮胎的充气，放气和测压备用口，使用备用口时轮子必须停止转动。用外设高压气源管路直接连通备用口，即可充气。用工具将单向阀杆26向内压入，轮胎腔室43内气体即可经管路46、使用孔6、单向阀座内孔28后由备用孔25放出。使用专用测压表亦可由此口测量轮胎气压。

上述附图及其说明给出了本发明的实施例。

Claims (6)

1.一种压力流体方向控制阀(A型)，由上盖、阀体、模片和下盖组成，依次用螺检固定连接成一体，阀上开有与压力流体源相通的输入孔，与工作腔室相通的使用孔和与大气相通的***孔。

其结构特征为：

a、上盖(1)上开有使用孔(6)、导出孔(5)、充入机(7)和备用孔(25)，它们之间相互连通；

b、阀体(2)上开有一个输入孔(17)、一个导入孔(2)(3)，还开有腔室(8)、上腔室(14)和腔室(16)，它们之间相互连通，并与上盖(1)上的四个孔连通；

c、导入孔(23)位于腔室(8)的一侧，其周边凸台，凸台上放置一个浮动单向阀(10)，浮动单向阀(10)依靠腔室(8)作径向限位，依靠导入孔(23)的凸台及充入孔(7)的周边作轴向限位；

d、阀体(2)的正中有一个腔室(16)，腔室(16)内装有一个圆管形三位阀杆(9)，三位阀杆(9)的上部装有一个圆柱形堵盖(24)。堵盖(24)下部较细，***三位阀杆(9)的中心孔内紧固，其上部较粗，与导出孔(5)下部的凸台相接触；

e、三位阀杆(9)上开有一个轴向中心孔(11)和一个或多个径向孔(12)，中心孔(11)与径向孔(12)相通，它们还与腔室(16)和下腔室(15)相连通，三位阀杆(9)的外面套有一个弹簧(22)，弹簧(22)的下部与阀体(2)的凸台相接触。

f、阀体(2)与三位阀杆(9)之间有一个密封件(21)，密封件(21)安装于并体(2)的环形槽内；

g、膜片(4)的中部有个孔，三位阀杆(9)从孔中通过，用垫片(19)和螺母(20)将膜片(4)与三位阀杆(9)相固定；

h、下盖(3)上开有一个或多个***孔(18)，一个与***孔(18)相通的下腔室(15)。

2.如权利要求1所说的控制阀，其特征在于：浮动单向阀(10)上部开有十字型或米字型凹槽；

3.如权利要求1所说的控制阀，可将浮动单向阀及其与之相配合的结构，和三位阀杆(9)及其与之相配合的结构，分别制成单体，再把二单体用相应管路连接。

4.一种压力流体方向控制阀(B型)，由上盖、阀体、膜片和下盖组成，依次用螺检固定连接成一体，阀上开有与压力流体源相通的输入孔，与工作腔室相通的使用孔和与大气相通的***孔。

其结构特征为：

a、上盖(101)上开有使用孔(106)、导出孔(105)和充入孔(107)，它们之间相互连通；

b、阀体(102)上开有输入孔(117)、导出孔(123)、腔室(108)和上腔室(114)，它们之间也相互连通，并经充入孔(107)与使用孔(106)连通；阀体(102)上还开有***腔室(112)、孔(111)、***孔(118)，它们之间亦连通，并径导出孔(105)与使用孔(106)相连通；

c、三位阀杆(109)位于阀体(102)的中部，其上部有一个直径较大的头部，头部的上端面和下端面各有一个凸台；

d、膜片(104)的中部有一个孔，三位阀杆(109)的下部从孔中通过，膜片(104)的上、下各有一个垫片，三者的上部依靠三位阀杆(109)上的台肩，下部依靠螺母(120)，将膜片(104)与三位阀杆(109)固定成一体。

e、垫片(119)与下盖(103)之间装有一个受压弹簧(109)；

f、下盖(103)上开有一个小孔(116)和下腔室(115)。两者相互连通，并与大气连通；

g、在腔室(108)内部装有一个浮动单向阀(110)；

5.如权利要求4所说的控制阀，其特征在于：浮动单向阀(110)上部开有十字型或米字型凹槽；

6.如权利要求4所说的控制阀，其特征在于：可将浮动单向阀(110)及其与之相配合的结构，和三位阀杆(109)及其与之相配合的结构，分别制成单体，再把二单体用相应管路相连接。

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