CN107883000A - 一种高压大流量气动电磁开关阀 - Google Patents

一种高压大流量气动电磁开关阀 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高压大流量气动电磁开关阀，该开关阀设置两条进气通道和两条排气通道，以及电磁铁单元、阀套单元、阀体单元、阀芯单元；两条进气通道与不同气压的气瓶连接，两条通气通道与外界环境连接，阀体单元在电磁铁单元和气瓶气压的作用下在阀套单元内移动从而周期性的打开和关闭进气通道和排气通道，从而使的气瓶中的气体通过排气口进入气动发动机。

Description

一种高压大流量气动电磁开关阀
技术领域
本发明设计一种高压气动控制技术，特别是一种高压大流量气动电磁开关阀。
背景技术
市场上常规的气动元件一般工作压力1MPa左右，且流量较小，而对于高压气动发动机来说气体压力一般在5MPa以上，且对控制元件的响应时间和气体流量要求较高。
一般来说气动执行元件的工作压力都在1MPa左右，对于车载气动来说，由于动力能源有限，气罐压力一般较高，而常规的气动***是通过减压阀进行减压后在进气，且该减压方法原理为节流减压，能量损失较大。高压多气动发动机则是通过气体膨胀进行减压，同时输出膨胀功，能量利用率较高，但同时就要求较大的进气流量。为了适应于该技术的需求，就需要设计一种适用于高压、大流量的、且响应速度的气动开关阀。
发明内容
本发明提供一种高压大流量气动电磁开关阀，该开关阀可以通过流道选择将控制模式分为内控型和外控型，适用于各种不同控制需求。
该开关阀包括壳体、电磁铁单元、阀芯单元、阀套单元、阀体单元、密封塞、高压气体进气道丝堵。
壳体设置进气口和排气口，壳体内设置控制腔、阀套腔和电磁铁腔且控制腔与进气口和排气口相连通且阀套腔和电磁铁腔相连通，壳体内设置连接进气口和阀套腔的进气流道，壳体内设置连接外部控制气源和阀套腔的高压气体进气道，壳体内设置连接阀套腔和外部环境的排气道，壳体内设置连接阀套腔和控制腔的控制腔进气道，进气流道和高压气体进气道汇集至一条进气道。
阀套单元固定在阀套腔内，阀套单元包括先导阀阀套、阀套支撑块、先导阀阀套端盖、阀套型面接触密封块，先导阀阀套与阀套腔内壁零间隙配合，先导阀阀套壁面上设置分别与进气道、控制腔进气道、排气道连接的先导阀阀套进气口、控制腔进气口、先导阀阀套排气口，阀套支撑块为桶形且与先导阀阀套内壁固定且零间隙配合，阀套支撑块位于先导阀阀套进气口和先导阀阀套排气口之间且设置与控制腔进气口连接的阀套支撑块控制腔进气口，阀套型面接触密封块有两个分别设置于阀套支撑块两端且每一阀套型面接触密封块设置通气孔，先导阀阀套端盖设置于先导阀阀套右端开口处。
阀芯单元包括两个球形阀体、阀芯阀杆和连接两个球形阀体的阀芯顶针，阀芯阀杆右端连接第一球形阀体，两个球形阀体设置于阀套支撑块内且第一球形阀体靠近左侧的阀套型面接触密封块且第二球形阀体靠近右侧的阀套型面接触密封块。
电磁铁单元包括盘式电磁铁、励磁串联线圈、衔铁，励磁串联线圈缠绕于盘式电磁铁的深凹槽上，衔铁位于先导阀阀套左侧且与盘式电磁铁配合且与阀芯阀杆左端固定连接。阀体单元包括锥阀芯、阀体支撑座和回位弹簧，阀体支撑座设置于控制腔内且零间隙配合，阀体支撑座设置阀芯空腔且上、下两个端面设置阀体第一进气口和阀体第二进气口且侧壁设置与排气口连通的出气口，锥阀芯设置于阀体支撑座的空腔内且零间隙配合且锥部面向阀体第二进气口，锥阀芯端面设置凹槽且凹槽底面面积大于锥阀芯锥部端面面积，回位弹簧沿锥阀芯轴向设置于锥阀芯凹槽底面和控制腔内壁之间。
第一球形阀体和第二球形阀体在衔铁的驱动下在阀套支撑块内做直线运动且当第一球形阀体封堵住左侧阀套型面接触密封块通气孔时第二球形阀体未封堵住右侧阀套型面接触密封块通气孔，和当第二球形阀体封堵住右侧阀套型面接触密封块通气孔时第一球形阀体未封堵住左侧阀套型面接触密封块通气。
密封塞在需要外部控制气源产生的气体进入阀套腔时封住进气流道，高压气体进气道丝堵在不需要外部控制气源产生的气体进入阀套腔时封住高压气体进气道的进气端。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：(1)先导阀芯结构轻便，设置电磁铁单元对阀芯进行控制，具有自回味的功能；(2)锥阀阀芯质量轻，截面积大，能满足大流量需求；(3)在控制方面，由于设置了进气口和高压气体进气口，可以利用气瓶中气体压力和外部控制气源两种压力进行阀体运动的控制，形成内控型和外控型的控制方式，适用于各种不同控制需求。
下面结合说明书附图对本发明做进一步描述。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
结合图1，一种高压大流量气动电磁开关阀，其特征在于，包括壳体、电磁铁单元、阀芯单元、阀套单元、阀体单元、密封塞38、高压气体进气道丝堵39。壳体包括先导阀体10、电磁铁端盖45、控制盖板40和主阀34。其中控制盖板40连接先导阀体10和连接主阀34；先导阀体10内设置阀套腔8，在阀套腔8的左侧设置槽体，电磁铁端盖45固定于先导阀体10左侧与该槽体配合形成电磁铁腔46；主阀34内设置控制腔21，主阀34上还设置进气口35和排气口30，进气口35接气瓶，接气动发动机。壳体内设置连接进气口35和阀套腔8的进气流道37，壳体内设置连接外部控制气源和阀套腔8的高压气体进气道41，壳体内设置连接阀套腔8和外部环境的排气道，壳体内设置连接阀套腔8和控制腔21的控制腔进气道19，进气流道37和高压气体进气道41汇集至一条进气道。排气道包括主阀卸压排气道24和盖板排气流道18；主阀卸压排气道24出口位于主阀34上，盖板排气流道18出口位于控制盖板40上；设置主阀卸压排气道丝堵20和盖板排气流道丝堵25分别控制主阀卸压排气道24和盖板排气流道18的开关。
阀套单元设置于阀套腔8内，包括先导阀阀套12、阀套支撑块13、先导阀阀套端盖14、阀套型面接触密封块16。先导阀阀套12与阀套腔8内壁零间隙配合，先导阀阀套12壁面上设置分别与进气道、控制腔进气道19、排气道连接的先导阀阀套进气口、控制腔进气口、先导阀阀套排气口，阀套支撑块13为桶形且与先导阀阀套12内壁固定且零间隙配合，阀套支撑块13位于先导阀阀套进气口和先导阀阀套排气口之间且设置与控制腔进气口连接的阀套支撑块控制腔进气口，阀套型面接触密封块16有两个分别设置于阀套支撑块13两端且每一阀套型面接触密封块16设置通气孔，先导阀阀套端盖14设置于先导阀阀套12右端开口处。
阀芯单元包括两个球形阀体、阀芯阀杆4和连接两个球形阀体的阀芯顶针7，阀芯阀杆4右端连接第一球形阀体15-1，两个球形阀体设置于阀套支撑块13内且第一球形阀体15-1靠近左侧的阀套型面接触密封块16且第二球形阀体15-1靠近右侧的阀套型面接触密封块16，阀芯阀杆4与阀套支撑13内壁间沿阀芯阀杆4周向设置一圈动密封圈2。
电磁铁单元包括盘式电磁铁43、励磁串联线圈44、衔铁42。励磁串联线圈44缠绕于盘式电磁铁43的深凹槽上，衔铁42位于先导阀阀套12左侧且与盘式电磁铁43配合且与阀芯阀杆4左端固定连接，盘式电磁铁43与电磁铁腔46间设置先导阀阀体静封圈1。
阀体单元包括锥阀芯27、阀体支撑座28和回位弹簧31。阀体支撑座28设置于控制腔21内且零间隙配合，阀体支撑座28设置阀芯空腔且上、下两个端面设置阀体第一进气口和阀体第二进气口且侧壁设置与排气口30连通的出气口，锥阀芯27设置于阀体支撑座28的空腔内且零间隙配合且锥部面向阀体第二进气口，锥阀芯27端面设置凹槽且凹槽底面面积大于锥阀芯27锥部端面面积，回位弹簧31沿锥阀芯27轴向设置于锥阀芯27凹槽底面和控制腔21内壁之间，锥阀芯27锥部沿周向设置一圈硫化橡圈。
为了安装方便，壳体上进气流道37在设计时是在主阀34壁面上开两两条垂直连通的通气通道，因此在使用时需要使用主阀左下侧丝堵36将开口堵住。
本发明各部件之间通过密封圈进行密封。
第一球形阀体15-1和第二球形阀体15-2在衔铁42的驱动下在阀套支撑块13内做直线运动且当第一球形阀体15-1封堵住左侧阀套型面接触密封块16通气孔时第二球形阀体15-2未封堵住右侧阀套型面接触密封块16通气孔，且当第二球形阀体15-2封堵住右侧阀套型面接触密封块16通气孔时第一球形阀体15-1未封堵住左侧阀套型面接触密封块16通气孔；密封塞38在需要外部控制气源产生的气体进入阀套腔8时封住进气流道37，高压气体进气道丝堵39在不需要外部控制气源产生的气体进入阀套腔8时封住高压气体进气道41的进气端。
本发明的工作原理在于：
当采用内控型控制时，即进气口35出气瓶的气体发生作用时，气体通过进气流道37进入阀套支撑块13推动球形阀体向右侧移动，第二球形阀体15-2堵住右侧阀套型面接触密封块的通气孔，气体只能通过控制腔进气道19进入锥阀芯27凹槽并作用于凹槽底面且由于凹槽底面的面积大于锥阀芯27锥部面积，因此在相同的压力下锥阀芯27向下运动，锥阀芯27壁面堵住出气口30；当电磁铁单元通电后衔铁42在盘式电磁铁43的作用下带动阀芯阀杆向做运动，同时球形阀体向左运动，第一球形阀体15-1堵住左侧阀套型面接触密封块的通气孔，锥阀芯27凹槽内的气体通过控制腔进气道19、阀套支承块13、排气道排除，此时锥阀芯27锥部压力大于凹槽底面所承受的压力，锥阀芯27向上运动，打开出气口30，气瓶的气体通过进气口35、控制腔21、出气口30进入气动发动机；为了提升装置的响应速度，可以选择开启主阀卸压排气道丝堵20和盖板排气流道丝堵25中的一个或两个，加速锥阀芯27内气体的流失，更快速的打开出气口30。同理当选用外部控制气源时的原理相同，只是气体的压力有所变化，适用不同控制需求。
高压大流量开关阀由先导阀，控制盖板，主阀三部分组成，同时通过螺钉进行固定连接。
在安装之前应该进行以下工作：
(1)检查插孔的尺寸，如内径、各台阶的的深度、倒角等；
(2)检查插孔的表面精度，必须清除倒角处和交口处的棱角和毛刺，以免损伤插装组件的密封圈；
(3)用专用的测量工具检测插孔的同心度；
(4)检查各元件的型号及各密封圈，必要时进行拆洗、更换并进行性能测试；
(5)清洁阀块各元件。

Claims (5)

1.一种高压大流量气动电磁开关阀，其特征在于，包括壳体、电磁铁单元、阀芯单元、阀套单元、阀体单元、密封塞(38)、高压气体进气道丝堵(39)；其中
壳体设置进气口(35)和排气口(30)，
壳体内设置控制腔(21)、阀套腔(8)和电磁铁腔(46)且控制腔(21)与进气口(35)和排气口(30)相连通且阀套腔(8)和电磁铁腔(46)相连通，
壳体内设置连接进气口(35)和阀套腔(8)的进气流道(37)，
壳体内设置连接外部控制气源和阀套腔(8)的高压气体进气道(41)，
壳体内设置连接阀套腔(8)和外部环境的排气道，
壳体内设置连接阀套腔(8)和控制腔(21)的控制腔进气道(19)，
进气流道(37)和高压气体进气道(41)汇集至一条进气道；
阀套单元设定于阀套腔(8)内，
阀套单元包括先导阀阀套(12)、阀套支撑块(13)、先导阀阀套端盖(14)、阀套型面接触密封块(16)，
先导阀阀套(12)与阀套腔(8)内壁零间隙配合，
先导阀阀套(12)壁面上设置分别与进气道、控制腔进气道(19)、排气道连接的先导阀阀套进气口、控制腔进气口、先导阀阀套排气口，
阀套支撑块(13)为桶形且与先导阀阀套(12)内壁固定且零间隙配合，
阀套支撑块(13)位于先导阀阀套进气口和先导阀阀套排气口之间且设置与控制腔进气口连接的阀套支撑块控制腔进气口，
阀套型面接触密封块(16)有两个分别设置于阀套支撑块(13)两端且每一阀套型面接触密封块(16)设置通气孔，
先导阀阀套端盖(14)设置于先导阀阀套(12)右端开口处；
阀芯单元包括两个球形阀体、阀芯阀杆(4)和连接两个球形阀体的阀芯顶针(7)，
阀芯阀杆(4)右端连接第一球形阀体(15-1)，
两个球形阀体设置于阀套支撑块(13)内且第一球形阀体(15-1)靠近左侧的阀套型面接触密封块(16)且第二球形阀体(15-1)靠近右侧的阀套型面接触密封块(16)；
电磁铁单元包括盘式电磁铁(43)、励磁串联线圈(44)、衔铁(42)，
励磁串联线圈(44)缠绕于盘式电磁铁(43)的深凹槽上，
衔铁(42)位于先导阀阀套(12)左侧且与盘式电磁铁(43)配合且与阀芯阀杆(4)左端固定连接；
阀体单元包括锥阀芯(27)、阀体支撑座(28)和回位弹簧(31)，
阀体支撑座(28)设置于控制腔(21)内且零间隙配合，
阀体支撑座(28)设置阀芯空腔且上、下两个端面设置阀体第一进气口和阀体第二进气口且侧壁设置与排气口(30)连通的出气口，
锥阀芯(27)设置于阀体支撑座(28)的空腔内且零间隙配合且锥部面向阀体第二进气口，
锥阀芯(27)端面设置凹槽且凹槽底面面积大于锥阀芯(27)锥部端面面积，
回位弹簧(31)沿锥阀芯(27)轴向设置于锥阀芯(27)凹槽底面和控制腔(21)内壁之间；
第一球形阀体(15-1)和第二球形阀体(15-2)在衔铁(42)的驱动下在阀套支撑块(13)内做直线运动且
当第一球形阀体(15-1)封堵住左侧阀套型面接触密封块(16)通气孔时第二球形阀体(15-2)未封堵住右侧阀套型面接触密封块(16)通气孔，且
当第二球形阀体(15-2)封堵住右侧阀套型面接触密封块(16)通气孔时第一球形阀体(15-1)未封堵住左侧阀套型面接触密封块(16)通气孔；
密封塞(38)在需要外部控制气源产生的气体进入阀套腔(8)时封住进气流道(37)，
高压气体进气道丝堵(39)在不需要外部控制气源产生的气体进入阀套腔(8)时封住高压气体进气道(41)的进气端。
2.根据权利要求1所述的开关阀，其特征在于，壳体包括先导阀体(10)、电磁铁端盖(45)、控制盖板(40)和主阀(34)；其中
控制盖板(40)连接先导阀体(10)和连接主阀(34)，
阀套腔(8)位于先导阀体(10)内，
先导阀体(10)于阀套腔(8)左侧设置与阀套腔(8)连通的槽体，
电磁铁端盖(45)固定于先导阀体(10)左侧配合形成电磁铁腔(46)，
进气口(35)和排气口(30)位于主阀(34)上，
控制腔(21)位于主阀(34)内。
3.根据权利要求2所述的开关阀，其特征在于，排气道包括主阀卸压排气道(24)和盖板排气流道(18)；
主阀卸压排气道(24)出口位于主阀(34)上，盖板排气流道(18)出口位于控制盖板(40)上；
设置主阀卸压排气道丝堵(20)和盖板排气流道丝堵(25)分别控制主阀卸压排气道(24)和盖板排气流道(18)的开关。
4.根据权利要求1所述的开关阀，其特征在于，阀芯阀杆(4)与阀套支撑(13)内壁间沿阀芯阀杆(4)周向设置一圈动密封圈(2)。
5.根据权利要求1所述的开关阀，其特征在于，锥阀芯(27)锥部沿周向设置一圈硫化橡圈。
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