CN109990099A - 一种高压气控菌阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阀门技术领域，具体涉及一种高压气控菌阀。包括第一壳体、阀芯、第二壳体和气动件；第一壳体内部具有介质腔，第一壳体上开设有连通介质腔和外界的进入通道，第一壳体上开还设有连通介质腔和外界的流出通道；阀芯设置在阀腔内，位于进入通道和流出通道之间；第二壳体内部具有气动腔，所述第二壳体外壁上具有连通气动腔和外部的气路接口；气动件可在外部气源的驱动下在气动腔内进行往复运动并同时带动阀芯进行往复运动；所述阀芯适于在介质腔内进行往复运动时对由进入通道和流出通道形成的通路进行切断或打开，所述阀芯的运动方向与所述进入通道相垂直。本发明能够使介质的流速更加稳定，同时还具有可靠性高、适应性强等优点。

Description

一种高压气控菌阀

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，具体涉及一种高压气控菌阀。

背景技术

菌形阀，又称菌阀，由于其阀芯的形状类似蘑菇真菌的形状，故被称为菌阀。菌阀具有具有结构简单，密封可靠，响应速度快等特点，并且最重要的是菌阀能够在介质内具有高压的情况下保持较好的密封效果。已知的菌阀通常通过伺服电机或者手动控制其阀芯的开启。在实际使用中，伺服电机存在严重的使用寿命问题，而手动控制又存在浪费劳动力的问题。

公告号为CN201599414U的实用新型专利中公开了一种菌阀，包括阀座、入口壳体、中间壳体和阀芯，所述阀座固定在入口壳体的一端，所述中间壳体固定在入口壳体的另一端，所述阀座上设置有入口，所述入口壳体上设置有出口，所述入口壳体内设置有一个连接入口和出口的液体通道，所述阀芯设置在液体通道内，其和阀座之间设置有关闭密封副，其特殊之处是，所述高压超低温气控菌阀还包括控制装置，所述控制装置包括控制腔、阀杆、弹簧以及设置在控制腔内的气动件，所述控制腔设置在中间壳体的另一端，所述气动件可在控制腔内往返运动；所述控制腔上设置有控制口，所述控制口和控制气压源相连；所述阀杆的一端与气动件固连，所述阀杆的另一端从中间壳体中心穿过后与入口壳体内的阀芯连接，所述阀杆和入口壳体之间设置有密封装置，所述弹簧套于阀杆上，其一端压在气动件上，其另一端压在入口壳体上。在上述公开的现有技术中，通过在阀芯的一侧安装弹簧以及气动的气动件来推动阀杆，以此来使菌阀具有气控的功能，避免了使用伺服电机所带来的寿命低的缺点。

然而，上述技术方案中的气控式菌阀在实际使用中仍然存在问题：我们熟知，菌阀多应用在高压环境下。在阀芯打开时，高压介质从入口流动到出口的过程中，高压介质会直接冲击到阀芯的正面，对阀芯施加一个向后的推力，进而压迫阀芯后方的气动件，气动件进而对控制腔内的气体进行压迫，反之，当气动件后方的气体压力大于高压介质的冲击力时，阀芯会向前推动。在上述过程中，阀芯会产生往复的位移，整个阀门的开启量发生变化，进而导致介质的流速发生变化，导致介质流速不稳。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的气控式菌阀在使用时会导致介质流速不稳的缺陷，进而提供一种流速更稳的高压气控菌阀。

为此，本发明提供的技术方案如下：

一种高压气控菌阀，包括：

第一壳体，内部具有介质腔，第一壳体上开设有连通介质腔和外界的进入通道，第一壳体上开还设有连通介质腔和外界的流出通道；

阀芯，设置在阀腔内，位于进入通道和流出通道之间；

第二壳体，内部具有气动腔，所述第二壳体外壁上具有连通气动腔和外部的气路接口；

气动件，与阀芯固定连接，设置在气动腔内，可在外部气源的驱动下在气动腔内进行往复运动并同时带动阀芯进行往复运动；

所述阀芯适于在介质腔内进行往复运动时对由进入通道和流出通道形成的通路进行切断或打开，所述阀芯的运动方向与所述进入通道相垂直。

作为一种优选的技术方案，所述介质腔内包含有阀芯滑动腔，所述阀芯滑动腔的中轴线与进入通道的中轴线相垂直。

作为一种优选的技术方案，还包括：

连杆，一端与阀芯连接，另一端与气动件连接，适于将气动件的运动传导至阀芯；

隔板，设置在气动腔与介质腔之间，适于隔断气动腔和介质腔，所述隔板上设置有供连杆在其中进行密封滑动的孔。

作为一种优选的技术方案，所述阀芯的端面适于在切断由进入通道和流出通道形成的通路时抵接在进入通道的侧壁上。

作为一种优选的技术方案，还包括：

第一弹性件，设置在阀芯和第一壳体的内壁之间；

第二弹性件，设置在气动件和隔板之间；

所述第一弹性件和第二弹性件为阀芯的端面在进入通道的侧壁上的抵接提供压力。

作为一种优选的技术方案，所述阀芯与进入通道的相抵接的端面上设置有密封圈。

作为一种优选的技术方案，所述进入通道和流出通道相互平行。

作为一种优选的技术方案，所述进入通道和流出通道错位布置。

本发明技术方案，具有如下优点：

1、本发明提供的菌阀，包括第一壳体、阀芯、第二壳体和气动件；第一壳体内部具有介质腔，第一壳体上开设有连通介质腔和外界的进入通道，第一壳体上开还设有连通介质腔和外界的流出通道；阀芯设置在阀腔内，位于进入通道和流出通道之间；第二壳体内部具有气动腔，所述第二壳体外壁上具有连通气动腔和外部的气路接口；气动件与阀芯固定连接，设置在气动腔内，可在外部气源的驱动下在气动腔内进行往复运动并同时带动阀芯进行往复运动；所述阀芯适于在介质腔内进行往复运动时对由进入通道和流出通道形成的通路进行切断或打开，所述阀芯的运动方向与所述进入通道相垂直。

在上述菌阀中，当外部气源通过气路接口进入到气动腔内以后，会推动气动件向内部运动，进而气动件推动阀芯打开介质通路，当气体从气动腔内抽出时，气动件受负压作用而向外运动，进而气动件带动阀芯切断介质通路；在阀芯打开介质通路的状态下，由于阀芯的运动方向和介质的进入通道相互垂直，介质在流动过程中不会直接在阀芯的运动方向上冲击阀芯，进而也就避免了由于介质的流动而对阀芯的运动造成干扰，使阀芯的开启姿态保持稳定，进而保证介质的流速维持稳定。

2、本发明提供的菌阀中，所述介质腔内包含有阀芯滑动腔，所述阀芯滑动腔的中轴线与进入通道的中轴线相垂直。利用阀芯滑动腔，阀芯可在阀芯滑动腔中进行来回滑动，在滑动过程中收到阀芯滑动腔的约束，使阀芯的滑动动作更加稳定，同时，介质对于阀芯在侧向的冲击力也会通过阀芯传导至阀芯滑动腔的侧壁上，避免阀芯收到过多的侧向冲击力而发生错位或者变形。

3、本发明提供的菌阀中，还包括连杆和隔板，连杆一端与阀芯连接，另一端与气动件连接，适于将气动件的运动传导至阀芯；隔板设置在气动腔与介质腔之间，适于隔断气动腔和介质腔，所述隔板上设置有供连杆在其中进行密封滑动的孔。利用上述结构，隔板的作用在于对介质腔和气控腔进行隔断，使二者的各自的功能得以实现，同时连杆与隔板密封并且可滑动地安装，保证了气动件和阀芯的联动。

4、本发明提供的菌阀中，所述阀芯的端面适于在切断由进入通道和流出通道形成的通路时抵接在进入通道的侧壁上。在上述结构中，在阀芯向前运动的过程中与介质通路形成抵接，由于阀芯是从垂直于介质进入的方向与介质通路形成抵接，因此相比于其他的阀芯开关形式，这种形式能够更加直接的切断介质的流动，介质的压力不会作用在阀芯上，有利于长期使用时保证阀芯的密封性能。

5、本发明提供的菌阀中，还包括第一弹性件和第二弹性件，第一弹性件设置在阀芯和第一壳体的内壁之间；第二弹性件设置在气动件和隔板之间；所述第一弹性件和第二弹性件为阀芯的端面在进入通道的侧壁上的抵接提供压力。虽然，正常情况不向气动腔内充气的时候，气动件能够依靠负压使阀芯保持闭合状态，然而负压的存在会导致第二壳体的安装接口处同样存在负压，因此长期使用状态下容易使第二壳体的接口处产生密封问题。此时，通过这两个弹性件的作用，能够为阀芯提供压力，保证阀芯即使在气动件不提供负压的情况下仍然能与介质通路的侧壁保持抵接状态，保证了整个菌阀的密封性，提高了可靠性。

6、本发明提供的菌阀中，所述进入通道和流出通道相互平行。这样的设计能够使菌阀在安装到管路上时，管路无需进行多余的转弯即可实现菌阀的安装，是菌阀能够更好的使用管路的工况需求。

7、本发明提供的菌阀中，所述进入通道和流出通道错位布置。在上述结构中，由于进入通道和流出通道错位布置，当阀芯处于打开状态下时，介质在流经整个介质通路的过程中，会发生曲折的转弯，能够使流动的介质在菌阀进行缓冲，减少介质本身的脉冲，使流出的介质的流速更稳定、脉冲更少。

综上所述，本发明提供的菌阀能够使介质的流速更加稳定，同时还具有可靠性高、适应性强等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中提供的菌阀的剖面结构示意图；

附图标记说明：

1－第一壳体，2－第二壳体，3－进入通道，4－流出通道，5－阀芯，6－气路接口，7－气动腔，8－气动件，9－第二弹性件，10－第一弹性件，11－阀芯滑动腔，12－隔板，13－连杆。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

参见图1，为本发明提供的实施例1，本发明提供了一种高压气控菌阀，一般应用在上游介质为高压的工况状态下，例如低温液氧甲烷发动机中，在发动机起动前需要对液路***进行预冷，预冷排出的介质通过下游设置的阀门的开关动作来实现。阀门上游为高压介质，需要阀门本身能够承受高压，且在关闭状态时达到较好的密封性能，本发明中提供的菌阀尤其适用于此类工况，除此之外也可应用于其他的工况环境下。

本发明提供的菌阀，包括第一壳体1、阀芯5、第二壳体2和气动件8；第一壳体1内部具有介质腔，第一壳体1上开设有连通介质腔和外界的进入通道3，第一壳体1上开还设有连通介质腔和外界的流出通道4；阀芯5设置在阀腔内，位于进入通道3和流出通道4之间。进入通道3和流出通道4，以及连接这两个通道之间的其他通道共同构成了本实施例中的介质通路；第二壳体2周圈设置有法兰型结构，利用一圈螺栓穿过法兰型结构后将第二壳体2压装第一壳体1上，第二壳体2和第一壳体1之间还设置有个隔板12。第二壳体2内部具有气动腔7，所述第二壳体2外壁上具有连通气动腔7和外部的气路接口6；气动件8与阀芯5固定连接，设置在气动腔7内，可在外部气源的驱动下在气动腔7内进行往复运动并同时带动阀芯5进行往复运动；所述阀芯5适于在介质腔内进行往复运动时对由进入通道3和流出通道4形成的通路进行切断或打开，所述阀芯5的运动方向与所述进入通道3相垂直。

为了保证阀芯5在介质腔内进行单一自由度的运动，所述介质腔内包含有阀芯滑动腔11，所述阀芯滑动腔11的中轴线与进入通道3的中轴线相垂直。利用阀芯滑动腔11，阀芯5可在阀芯滑动腔11中进行来回滑动，在滑动过程中收到阀芯滑动腔11的约束，使阀芯5的滑动动作更加稳定，同时，介质对于阀芯5在侧向的冲击力也会通过阀芯5传导至阀芯滑动腔11的侧壁上，避免阀芯5收到过多的侧向冲击力而发生错位或者变形。

为了实现气动件8与阀芯5的联动，还包括连杆13和隔板12，连杆13一端与阀芯5连接，另一端与气动件8连接，适于将气动件8的运动传导至阀芯5；隔板12设置在气动腔7与介质腔之间，适于隔断气动腔7和介质腔，所述隔板12上设置有供连杆13在其中进行密封滑动的孔。当气动件8受压运动时，运动通过连杆13传导至阀芯5上，驱动阀芯5运动，同时由于连杆13和隔板12密封安装，因此不会导致气动腔7和介质腔之间产生互联。

本实施例中，所述阀芯5的端面适于在切断由进入通道3和流出通道4形成的通路时抵接在进入通道3的侧壁上，所述阀芯5与进入通道3的相抵接的端面上设置有密封圈。。在上述结构中，在阀芯5向前运动的过程中与介质通路形成抵接，由于阀芯5是从垂直于介质进入的方向与介质通路形成抵接，因此相比于其他的阀芯5开关形式，这种形式能够更加直接的切断介质的流动，介质的压力不会作用在阀芯5上，有利于长期使用时保证阀芯5的密封性能。

虽然，正常情况不向气动腔7内充气的时候，气动件8能够依靠负压使阀芯5保持闭合状态，然而负压的存在会导致第二壳体2的安装接口处同样存在负压，因此长期使用状态下容易使第二壳体2的接口处产生密封问题。因此，本实施例中还设置有第一弹性件10和第二弹性件9，第一弹性件10设置在阀芯5和第一壳体1的内壁之间；第二弹性件9设置在气动件8和隔板12之间；所述第一弹性件10和第二弹性件9为阀芯5的端面在进入通道3的侧壁上的抵接提供压力。通过这两个弹性件的作用，能够为阀芯5提供压力，保证阀芯5即使在气动件8不提供负压的情况下仍然能与介质通路的侧壁保持抵接状态，保证了整个菌阀的密封性，提高了可靠性。

本实施例中，第一弹性件10具体为弹簧，设置在阀芯5与第一壳体1之间，在阀芯5打开时提供弹性力。第二弹性件9具体为波纹管，波纹管一端封装在隔板12上，套在连杆13外部，而气动件8则封装在波纹管的另一端。当气动腔7内充入高压气体是，波纹管被压缩，气动件8推动连杆13；当泄气时，波纹管在自身内部的压力下发生回弹，为阀芯5与介质通路的抵接提供弹性力。

本实施例中，所述进入通道3和流出通道4相互平行。这样的设计能够使菌阀在安装到管路上时，管路无需进行多余的转弯即可实现菌阀的安装，是菌阀能够更好的使用管路的工况需求。进一步的，所述进入通道3和流出通道4错位布置。在上述结构中，由于进入通道3和流出通道4错位布置，当阀芯5处于打开状态下时，介质在流经整个介质通路的过程中，会发生曲折的转弯，能够使流动的介质在菌阀进行缓冲，减少介质本身的脉冲，使流出的介质的流速更稳定、脉冲更少。

本实施例提供的菌阀的动作原理在于：

在上述菌阀中，当外部气源通过气路接口6进入到气动腔7内以后，会推动气动件8向内部运动，进而气动件8推动阀芯5打开介质通路，当气体从气动腔7内抽出时，气动件8受负压作用同时在两个弹性件的作用下而向外运动，进而带动阀芯5切断介质通路；在阀芯5打开介质通路的状态下，由于阀芯5的运动方向和介质的进入通道3相互垂直，介质在流动过程中不会直接在阀芯5的运动方向上冲击阀芯5，进而也就避免了由于介质的流动而对阀芯5的运动造成干扰，使阀芯5的开启姿态保持稳定，进而保证介质的流速维持稳定。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种高压气控菌阀，其特征在于，包括：

第一壳体，内部具有介质腔，第一壳体上开设有连通介质腔和外界的进入通道，第一壳体上开还设有连通介质腔和外界的流出通道；

阀芯，设置在阀腔内，位于进入通道和流出通道之间；

第二壳体，内部具有气动腔，所述第二壳体外壁上具有连通气动腔和外部的气路接口；

气动件，与阀芯固定连接，设置在气动腔内，可在外部气源的驱动下在气动腔内进行往复运动并同时带动阀芯进行往复运动；

所述阀芯适于在介质腔内进行往复运动时对由进入通道和流出通道形成的通路进行切断或打开，所述阀芯的运动方向与所述进入通道相垂直。

2.根据权利要求1所述的一种高压气控菌阀，其特征在于，所述介质腔内包含有阀芯滑动腔，所述阀芯滑动腔的中轴线与进入通道的中轴线相垂直。

3.根据权利要求1所述的一种高压气控菌阀，其特征在于，还包括：

连杆，一端与阀芯连接，另一端与气动件连接，适于将气动件的运动传导至阀芯；

隔板，设置在气动腔与介质腔之间，适于隔断气动腔和介质腔，所述隔板上设置有供连杆在其中进行密封滑动的孔。

4.根据权利要求1所述的一种高压气控菌阀，其特征在于，所述阀芯的端面适于在切断由进入通道和流出通道形成的通路时抵接在进入通道的侧壁上。

5.根据权利要求3所述的一种高压气控菌阀，其特征在于，还包括：

第一弹性件，设置在阀芯和第一壳体的内壁之间；

第二弹性件，设置在气动件和隔板之间；

所述第一弹性件和第二弹性件为阀芯的端面在进入通道的侧壁上的抵接提供压力。

6.根据权利要求4所述的一种高压气控菌阀，其特征在于，所述阀芯与进入通道的相抵接的端面上设置有密封圈。

7.根据权利要求1所述的一种高压气控菌阀，其特征在于，所述进入通道和流出通道相互平行。

8.根据权利要求7所述的一种高压气控菌阀，其特征在于，所述进入通道和流出通道错位布置。