CN103925391B - 带有气控端的二位三通阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带有气控端的二位三通阀，包括阀体组件、阀芯，阀体组件包括阀体和阀座，阀体上端开口，阀体上设置三个阀口，阀体内设置连接阀口的通道，阀芯位于阀体内，包括阀杆及固定在阀杆两端的上阀片、下阀片，还包括气控端，气控端安装在阀体上端，气控端包括气缸体、活塞、活塞座，气缸体上下开口，内部空腔中设置活塞、活塞座，活塞上部的顶杆与气缸体滑动配合，活塞顶杆外壁与气缸体内壁由密封圈密封，活塞的下部外套装与之滑动配合的活塞座，活塞与活塞座之间由小密封圈密封，活塞座与气缸体滑动配合，活塞座外壁与气缸体内壁由大密封圈密封，活塞顶杆与活塞座之间的气缸体外壁上开有贯穿气缸体外壁的放气孔。
Description
技术领域
本发明涉及一种气动阀，尤其涉及一种设置有气控端的二位三通气动阀。
背景技术
目前工业管道领域中二位三通气动阀已被广泛应用，其主要结构是阀体上设置三个流入或流出气体或液体的阀口，阀体内设置可移动的阀芯，阀体内部设置连接三个阀口的通道，通过改变阀芯的位置控制阀体内阀口之间通道的通断，使流体从不同的阀口出入，阀芯受注入阀体的高压气体作用而移动，二位三通气动阀所指的气动是指阀芯由高压气体驱动，二位是指阀芯有两个位置可控，三通是只阀体上设置三个阀口。
现有的二位三通气动阀存在一些缺陷：1、高压气体驱动阀芯时，高压气体直接作用于阀芯使阀芯运动，阀芯通常包括阀杆、阀片，高压气体直接冲击阀片会损害阀片，另外，气压较小时无法推动阀杆移动，通道无法完全通断，致使流体渗漏；2、无需高压气体时，阀芯的移动受阀体内残留高压气体的作用，阀芯移动阻力大，因此有必要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的上述不足而提供一种具有气控端的二位三通阀，使阀芯移动灵活，完全控制阀体内流体通道通断，可靠性强，防止渗漏，并且结构简单。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：带有气控端的二位三通阀，包括阀体组件、阀芯，阀体组件包括阀体和阀座，阀体上端开口，阀体上设置三个阀口，阀体内设置连接阀口的通道，阀芯位于阀体内，包括阀杆及固定在阀杆两端的上阀片、下阀片，所述二位三通阀还包括气控端，气控端安装在阀体上端，气控端包括气缸体、活塞、活塞座，气缸体上下开口，内部空腔中设置活塞、活塞座，活塞上部的顶杆与气缸体滑动配合，活塞顶杆外壁与气缸体内壁由密封圈密封，活塞的下部外套装与之滑动配合的活塞座，活塞与活塞座之间由小密封圈密封，活塞座与气缸体滑动配合，活塞座外壁与气缸体内壁由大密封圈密封，活塞顶杆与活塞座之间的气缸体外壁上开有贯穿气缸体外壁的放气孔，气缸体上端注入高压气体后推动活塞，活塞下端挤压阀杆，阀杆带动上阀片、下阀片向下移动，连通或隔断连接阀口的通道。
进一步优化的活塞中开有排气通道，排气通道下端的开口为横向，排气通道连通活塞上方空间与活塞座下方空间。
上述阀体组件包括阀体、阀座，阀座固定在阀体下方，阀体中心带有通孔，通孔内壁与阀杆之间留有可使流体流过的中心通道；阀体的侧壁上开有三个阀口，分别是第一阀口、第二阀口、第三阀口，其中第二阀口与阀体中心的通孔直接接通；阀体的上顶面设置与中心通道连通的凹槽，上阀片位于该凹槽的上方并完全覆盖凹槽，气控端压紧上阀片的外边缘，凹槽底部带有第一通道，第一通道与第一阀口连通；阀体的下底面也带有与中心通道连通的凹槽，下阀片位于该凹槽的下方并完全覆盖凹槽，阀座压紧下阀片的外边缘，凹槽的上面带有第三通道，第三通道与第三阀口连通。
阀芯包括上阀片、阀杆、下阀片、弹簧，阀杆上部固定上阀片，下部固定下阀片，上阀片、下阀片采用橡胶等柔性材质制成，下阀片上带有多个上下贯通的孔，阀杆的下部设置安装孔，弹簧的上部可***安装孔内，下端位于阀座上部凹坑底部。
阀杆下移时，上阀片堵塞中心通道上端，阀杆上移时，下阀片堵塞中心通道的下端。
上述阀芯还包括柔性挡圈，挡圈为边缘弯折的圆环形，挡圈套在阀杆的上部，挡圈位于上阀片的下方并且扣在第一通道上方。
上述二位三通阀还包括安装板，安装板包括一体式的圆环侧壁和与之连接的平面顶壁，圆环侧壁可包裹阀体组件，圆环侧壁、平面顶壁上带有多个用于固定安装板的长腰孔。
与现有技术相比，本发明的优点在于：1、在阀体组件上端安装气控端，驱动该阀的高压气体从气控端的上端进入气缸体，推动活塞挤压阀芯，避免高压气体直接冲击阀芯；气缸体的外壁设置放气孔，活塞、活塞座移动时，活塞顶杆与活塞座之间的空气可由放气孔排出，减少了活塞、活塞座运动的阻力。2、活塞下移时，活塞下端挤压阀杆，排气通道连通活塞上方空间与活塞座下方空间，使高压气体也可进入活塞座下方，高压气体与活塞同时挤压阀芯，确保阀芯在气压较小时也可移动，完全控制流体通道的通断，防止渗漏。3、当阀杆向上移动时，如果气缸体内残留有高压气体，因为设置排气通道，顶杆上方与活塞座下方的气体连通，残留高压气体也会进入活塞座下方，残留高压气体推动活塞座上移，相当于增大了活塞座下方的空间，使残留高压气体的压力降低，而活塞座与顶杆间的空气通过放气孔排出，减少阀杆上移的阻力。4、上阀片与第一通道间设置柔性挡圈，防止流体冲蚀上阀片，也可减小阀体对上阀片的损害。5、下阀片上带有多个孔，第三通道中的流体可通过该孔流入阀座凹坑，即防止了流体冲蚀下阀片，又可防止流体冲击下阀片使阀杆下移。6、安装板可固定于阀体组件的上部或下部，安装位置灵活，长腰孔便于安装。
附图说明
图1是本发明实施例的立体结构示意图。
图2是图1所示结构的***分解图。
图3是本发明实施例中气控端的剖视图。
图4是图3所示结构的***分解图。
图5是安装板的立体结构示意图。
图6是图5所示安装板的俯视图。
图7是安装板另一安装位置的示意图。
图8是本发明阀芯结构的***分解图。
图9是本发明阀体结构的***分解图。
图10是本发明实施例的主视剖面图。
图11是本发明实施例的左视剖面图。
图12是本发明实施例的俯视剖面图。
图中：1、气控端，11、气缸体，12、活塞，121、顶杆，13、密封圈，14、小密封圈，15、活塞座，16、大密封圈，17、放气孔，18、排气通道；2、安装板，21、侧壁长腰孔，22、顶壁长腰孔；3、阀芯，31、上阀片，32、阀杆，33、下阀片，34、挡圈，35、弹簧；4、阀体组件，41、阀体，42、阀座，43、第一阀口，44、第二阀口，45、第三阀口，461、第一通道，462、中心通道，463、第三通道。
具体实施方式
下面结合附图、实施例对本发明进一步说明。
实施例，如图1、图2所示二位三通阀，包括气控端1、安装板2、阀芯3和阀体组件4，阀芯3安装于阀体组件4内部，气控端1安装于阀体组件4的上端，安装板2固定于阀体组件4上部的外壁上。
气控端1的结构如图3、图4所示，气控端1包括气缸体11、活塞12、密封圈13、小密封圈14、活塞座15、大密封圈16。
气缸体11的整体结构是内部为空腔的柱形，并且上下两端开口，上端开口用于连接控制该二位三通阀的气管，空腔内容纳气控端1的其它零部件，气缸体11上开有贯穿侧壁的放气孔17，气缸体11的下部侧壁开有多个螺孔（图3中未示出螺孔），以便采用螺钉与阀体组件固定。
活塞12位于气缸体11内部空腔中，并可在气缸体11内上下运动，活塞12的剖面呈T形，活塞12上部带有顶杆121，顶杆121与气缸体11的内壁滑动配合，顶杆121的侧壁带有凹槽。其中活塞12位于顶杆121下方的部分为外径较小的柱形，其外壁也开有凹槽。活塞12的中心开有上下贯穿活塞的圆孔，并且在活塞12底面上留有与圆孔相通的横向通道，圆孔与横向通道组成排气通道18，也就是排气通道18下端的开口为横向，排气通道18整体呈现“⊥”性，设置排气通道18的目的是使活塞顶杆121上方的空间与活塞下方的空间相通，并且这种“⊥”通道中注入高压气体时，高压气体不会直接冲击上阀片（见图10），避免了对阀片的损害。
密封圈13套在活塞12的顶杆121凹槽内，当活塞上下运动时，密封圈13起到密封作用，使顶杆121上方与下方的空间隔离。优选的密封圈13为双唇密封圈，密封效果更好。
活塞座15也位于气缸体11内部空腔中，活塞座15的中心开孔，使活塞座15套在活塞12的下部，并且活塞座15的内壁与活塞12下部的外壁滑动配合。活塞座15的外部侧壁与气缸体11的内壁滑动配合，并且活塞座15的侧壁上开有凹槽。放气孔17位于顶杆121与活塞座15之间的气缸体11侧壁上。
小密封圈14套在活塞12下部的凹槽内，密封活塞座15内壁与活塞12外壁之间的空隙。
大密封圈16套在活塞座15侧壁的凹槽内，密封活塞座15侧壁与气缸体11内壁之间的空隙，小密封圈14与大密封圈16共同密封，使活塞座15上方与下方的空间隔离。
通过以上结构设计，气缸体11内的空腔在活塞顶杆121、密封圈13、活塞座15、小密封圈14、大密封圈16的共同作用下，将气缸体11内的空间分成三部分：顶杆121上方的空间、顶杆121与活塞座15之间的空间、活塞座15下方的空间，其中活塞顶杆121上方的空间与活塞座15下方的空间由排气通道18连通，活塞顶杆121与活塞座15之间的空间通过放气孔17与气缸体11外部空间连通。因此，当从气缸体11上端开口注入高压气体时，顶杆121在气压作用下向下移动，顶杆121与活塞座15之间的空气可由放气孔17排出，减少了顶杆121、活塞12运动的空气阻力，注入的高压气体也可沿排气通道18进入活塞座15下方的空间，挤压下方阀体组件4中的阀芯。
安装板2的结构如图5、图6所示，安装板2由一体化的两部分组成，分别是圆环侧壁和与之连接的平面顶壁，圆环侧壁可包裹阀体组件4，圆环侧壁上带有多个侧壁长腰孔21，用于采用螺钉将安装板2固定于阀体组件4上。安装板2可固定于阀体组件4的上部，如图1所示，也可将安装板2固定于阀体组件4的下部，如图7所示。采用长腰孔后，可以降低阀体组件4上的螺孔的定位精度，降低制造成本，方便组装。平面顶壁上也带有多个顶壁长腰孔22，用于采用螺钉将安装板2固定于外界设备上，采用长腰孔设计，方便与外界安装及微调。
阀芯3的结构如图8所示，阀芯3包括上阀片31、阀杆32、下阀片33、挡圈34、弹簧35。阀杆32为柱形，上部固定上阀片31，下部固定下阀片33，阀杆32固定连接上阀片31与下阀片32，使上、下阀片同步动作。上阀片31为橡胶等柔性材质制成，下阀片33也采用橡胶等柔性材质制成，与上阀片31不同的是，下阀片33上带有多个上下贯通的孔，以便流体通过该孔从下阀片33上方流向下阀片33下方。
阀杆32的下部设置有安装孔，弹簧35的上部可***安装孔内。
挡圈34为边缘弯折的圆环形，为橡胶等柔性材质制成，挡圈34套在阀杆32上部，挡圈34位于上阀片31的下方。
阀体组件4的结构如图9所示，阀体组件4包括阀体41和阀座42，阀体41的侧壁上开有三个阀口（图9中只示出了其中的第二阀口44），阀体41上部带有多个螺孔，用于固定气控端1和安装板2，阀体41下部也带有多个螺孔，用于固定阀座42，安装板2也可以通过螺孔固定于阀体41下部。采用螺孔、螺钉固定的方式，可以精确控制气控端1、阀座等的安装位置。
阀体41的结构如图10、图11、图12所示，阀体41的中心带有通孔，阀杆32安装于该通孔内，通孔内壁与阀杆32之间留有可使流体流过的中心通道462。阀体41的侧壁上开有三个阀口，分别是第一阀口43、第二阀口44、第三阀口45，其中第二阀口44与阀体41中心的通孔直接接通，也就是第二阀口44与中心通道462连通。阀体41的上顶面设置与中心通道上端开口连通的凹槽，上阀片31位于该凹槽的上方并完全覆盖凹槽，凹槽底部带有第一通道461，第一通道461与第一阀口连通。阀体41的下底面带有与中心通道下端开口连通的凹槽，下阀片33位于该凹槽的下方并完全覆盖凹槽，凹槽的上面带有第三通道463，第三通道463与第三阀口45连通。
阀座42固定在阀体41下底面的凹槽内，阀座42的上面为凹坑，下阀片33位于该凹坑内，并且弹簧35的下端安装在凹坑底部中心。
所述气控二位三通阀的气控端1、安装板2、阀芯3、阀体组件4组装后的结构如图10、图11、图12所示。气缸体11的下部安装于阀体41上部开口内，采用螺钉固定。阀杆32的中间段位于阀体41中心的通孔内，阀杆32的上端可接触活塞12的下端。上阀片31位于阀体41上部的开口内，并且上阀片31的外边缘被气缸体11压紧。挡圈34套在阀杆32的上部、上阀片31的下方，并且挡圈34位于凹槽内、倒扣在第一通道461上方，常态下，挡圈34与凹槽底面之间存在可使流体通过的缝隙，挡圈34设置在第一通道461上方，从第一阀口43流入第一通道461时，挡圈34防止流体对上阀片31的冲蚀。下阀片33位于阀体41下部的开口内，并且下阀片33的外边缘被阀座42顶紧。弹簧35的上端位于阀杆32下部的安装孔内，下端安装于阀座42凹坑的底面。
气缸体11内壁、活塞座15底面与阀体41的上部开口围成一个封闭空间，该空间足够容纳阀杆32上端及上阀片31，阀杆32、上阀片31向上移动时不会受活塞座15底面的阻碍。同理，阀体41下方开口、阀座42的上面设置凹坑也是为阀杆32、下阀片33向下运动预留空间，阀杆32、下阀片33向下移动时不会后阀座42的阻碍，以便正常开启通道。
通过上述阀芯3、阀体组件4、气控端1的整体结构设计，装配简单，使用寿命可达40万次以上，阀口、通道内可承受的流体压力范围宽（0.015MPa～0.5MPa）。
所述气控二位三通阀的工作过程：
常态(气缸体11上端未注入高压气体时)下：如图10、图11所示，弹簧35弹力作用下，向上推挤阀杆32，阀杆32向上顶起活塞12，同时，阀杆32带动上阀片31、下阀片33向上运动，其中下阀片33顶紧阀体41中心通道的下端开口，上阀片31移开阀体41中心通道的上端开口，并且挡圈34向上拱起，挡圈34下方可使流体流过。此时第三阀口45处的流体无法从第三通道463流入阀体中心通道462，实现第三阀口45与第二阀口44隔断；第一阀口43处的流体可以从第一通道461流入中心通道462，实现第一阀口43与第二阀口44连通。
气缸体11上端注入高压气体：在高压气体作用下，气压推动活塞12的顶杆121向下移动，活塞12的下端向下挤压阀杆32，阀杆带动上阀片31、下阀片33向下运动，其中上阀片31压紧阀体41中的中心通道462的上端开口，高压气体推挤上阀片31挤压其下方的挡圈34使挡圈34堵塞第一通道461，下阀片33移开阀体41中的中心通道下端开口。此时第一阀口43处的流体无法从第一通道461流入中心通道462，实现第一阀口43与第二阀口44隔断；第三阀口45处的流体可以从第三通道463流入中心通道462，实现第三阀口45与第二阀口44连通。
其中，活塞12的顶杆121下移过程中，顶杆121与活塞座15之间的空气通过放气孔17排出，高压气体可通过活塞12中的排气通道18进入阀座15下方、上阀片31上方，高压气体挤压上阀片31。活塞12下端挤压阀杆32、高压气体挤压上阀片31，两个作用方式同时进行，确保高压气体的压力不足时，也可推动阀芯3移动，完全隔断第一通道461和中心通道462，防止第一阀口43中的流体流入中心通道462。
气缸体11上端注入的高压气体撤离时：阀杆32、活塞12在弹簧35作用下，阀杆32上移，恢复到常态，第一阀口43与第二阀口44连通，第三阀口45与第二阀口44隔断。
因为设置排气通道18，如果气缸体内残留有高压气体，活塞12上方、活塞座15下方的空间连通，残留高压气体也会进入活塞座15下方，残留高压气体推动活塞座15上移，相当于增大了活塞座15下方的空间，使残留高压气体的压力降低，减少阀杆32上移的阻力，而活塞座15与顶杆121间的空气通过放气孔17排出。
Claims (5)
1.带有气控端的二位三通阀，包括阀体组件、阀芯，阀体组件包括阀体和阀座，阀体上端开口，阀体上设置三个阀口，阀体内设置连接阀口的通道，阀芯位于阀体内，包括阀杆及固定在阀杆两端的上阀片、下阀片，其特征在于：所述二位三通阀还包括气控端，气控端安装在阀体上端，气控端包括气缸体、活塞、活塞座，气缸体上下开口，内部空腔中设置活塞、活塞座，活塞上部的顶杆与气缸体滑动配合，活塞顶杆外壁与气缸体内壁由密封圈密封，活塞的下部外套装与之滑动配合的活塞座，活塞与活塞座之间由小密封圈密封，活塞座与气缸体滑动配合，活塞座外壁与气缸体内壁由大密封圈密封，活塞顶杆与活塞座之间的气缸体外壁上开有贯穿气缸体外壁的放气孔，气缸体上端注入高压气体后推动活塞，活塞下端挤压阀杆，阀杆带动上阀片、下阀片向下移动，连通或隔断连接阀口的通道。
2.根据权利要求1所述的带有气控端的二位三通阀，其特征在于：活塞中开有排气通道，排气通道下端的开口为横向，排气通道连通活塞上方空间与活塞座下方空间。
3.根据权利要求1或2所述的带有气控端的二位三通阀，其特征在于：阀体组件包括阀体、阀座，阀座固定在阀体下方，阀体中心带有通孔，通孔内壁与阀杆之间留有可使流体流过的中心通道；阀体的侧壁上开有三个阀口，分别是第一阀口、第二阀口、第三阀口，其中第二阀口与阀体中心的通孔直接接通；阀体的上顶面设置与中心通道连通的凹槽，上阀片位于该凹槽的上方并完全覆盖凹槽，气控端压紧上阀片的外边缘，凹槽底部带有第一通道，第一通道与第一阀口连通；阀体的下底面也带有与中心通道连通的凹槽，下阀片位于该凹槽的下方并完全覆盖凹槽，阀座压紧下阀片的外边缘，凹槽的上面带有第三通道，第三通道与第三阀口连通；
阀芯包括上阀片、阀杆、下阀片、弹簧，阀杆上部固定上阀片，下部固定下阀片，上阀片、下阀片采用橡胶制成，下阀片上带有多个上下贯通的孔，阀杆的下部设置安装孔，弹簧的上部可***安装孔内，下端位于阀座上部凹坑底部；
阀杆下移时，上阀片堵塞中心通道上端，阀杆上移时，下阀片堵塞中心通道的下端。
4.根据权利要求3所述的带有气控端的二位三通阀，其特征在于：所述阀芯还包括柔性挡圈，挡圈为边缘弯折的圆环形，挡圈套在阀杆的上部，挡圈位于上阀片的下方并且扣在第一通道上方。
5.根据权利要求1或2所述的带有气控端的二位三通阀，其特征在于：所述二位三通阀还包括安装板，安装板包括一体式的圆环侧壁和与之连接的平面顶壁，圆环侧壁可包裹阀体组件，圆环侧壁、平面顶壁上带有多个用于固定安装板的长腰孔。
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