CN111075957B - 一种双向通断控制高压先导电磁阀 - Google Patents

一种双向通断控制高压先导电磁阀 Download PDF

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Abstract

本发明属于高压气体控制技术领域，公开了一种双向通断高压先导电磁阀，主活门组件采用分体式结构，实现先导腔活塞面积C大于主活门面积D大于背压活塞面积E，气压力转换为等值密封作用力，实现高压气体可靠的动作和密封，先导结构电磁线圈仅需克服小直径密封力和小弹簧力就可控制高压气体的通断；主流道并联双通单向阀，双通单向阀出口仅和较高压力端进口连接，同时较高压力可密封较低压力端，即先导腔气体仅和较高压力端的进口连接，实现先导结构的双向先导功能；主流道密封结构采用软材料双凸台螺塞压紧密封，较大程度提高密封结构密封性和可靠性。本发明专利体积小，重量轻、使用范围广，在67.5MPa范围内的高压气体均可实现双向通断先导电磁控制。

Description

一种双向通断控制高压先导电磁阀
技术领域
本发明属于高压气体控制技术领域，特别涉及一种双向通断控制高压先导电磁阀。
背景技术
现有国内在35MPa以上气体的电控高压密封结构非常缺乏，无论平衡式或卸荷式先导式电磁控制，均无法可靠的实现双向通断密封，同时对密封气压压力范围有严格要求。
发明内容
提供一种小体积、结构稳定可靠、控制压力宽、适用范围广、气压零泄漏、可双向通断的高压先导电磁阀，以克服现有高压电磁阀的缺点。
本发明的技术方案：
一种双向通断控制高压先导电磁阀，包括壳体、第一进气口、第二进气口、主阀、旁通流道P、旁通流道Q、双通单向阀、先导阀和电磁铁；
所述主阀包括背压腔活塞、主流道腔F、主流道腔G、主活门座、主活门、先导腔I和先导腔活塞；
第一进气口与主流道腔F连通，第二进气口与主流道腔G连通；
先导腔I位于先导腔活塞上方；主活门设于先导腔活塞下方；
背压腔活塞位于先导腔活塞下方；
主活门、先导腔活塞和背压腔活塞配合用于控制主流道腔F和主流道腔G的通断；
第一进气口与旁通流道P连接，第二进气口与旁通流道Q连接；
双通单向阀包括进口P、进口Q和出口，双通单向阀用于控制进口P或进口Q与出口的通断；
旁通流道P与双通单向阀进口P连接，旁通流道Q与进口Q连接；
先导阀包括先导腔H、先导进气活门和先导进气活门口；
双通单向阀出口与先导腔H连接；
先导腔H通过先导进气活门口连接先导腔I；
电磁铁通过控制先导进气活门动作从而控制先导进气活门口的通断。
本发明的技术特点和进一步改进为：
1、所述双通单向阀还包括选压腔P、选压腔Q、单向阀座、单向阀回位弹簧、第一单向活门和第二单向活门；
旁通流道P通过选压腔P连接单向阀进口P；
旁通流道Q通过选压腔Q连接单向阀进口Q；
第一单向活门和第二单向活门通过单向阀回位弹簧固定在单向阀座的密封腔内；第一单向活门和第二单向活门以单向阀出口对称安装。
2、所述先导腔I的截面直径和先导腔活塞的截面直径相同；先导腔活塞的截面直径大于主活门的截面直径；主活门的截面直径大于背压活塞的截面直径。
3、所述先导阀还包括进气弹簧，进气弹簧用于先导进气活门复位。
4、所述主阀还包括主回位弹簧，所述主回位弹簧用于背压腔活塞复位。
5、所述先导阀还包括先导排气活门、先导排气活门口、排气弹簧、排气腔和排气口；
先导排气活门口与先导进气活门口通过T形流道的第一流道连通；并且先导排气活门和先导进气活门通过连杆连接，所述连杆位于T形流道的第一流道内且连杆直径小于第一流道直径；同时T形流道中与第一流道垂直的第二流道连通先导腔I；排气口与排气腔连通；排气弹簧设置在先导排气活门和排气腔顶部之间；先导排气活门用于控制先导排气活门口的通断。
6、所述主阀还包括上密封副和下密封副；所述主阀还包括上密封副和下密封副；所述上密封副设置在主回位弹簧和主活门口之间侧壁上，下密封副设置在主回位弹簧下方侧壁；所述上密封副和下密封副用于和壳体、主活门座、主活门、第一单向活门或第二单向活门一起将高压气体密封在主流道腔F或主流道腔Q中。
7、还包括第三进气口，第三进气口与第二进气口连通。
本发明主活门组件采用分体式，设计直径从大到小，可实现气压零泄漏密封。采用先导活塞式结构排除了高压气体作用力，电磁铁组件仅需克服先导活门弹簧力和较小通径气压力就可实现高压气体的通断控制，较小的电磁线圈供的电磁力即可控制高压气体通断，产品整体结构紧凑，体积小、重量轻。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是结构原理示意图；
图中：1-壳体、2-进气弹簧、3-先导进气活门、4-先导排气活门、5-电磁铁、6-第一单向活门、7-单向阀座、8-单向阀回位弹簧、9-第二单向活门、10-先导腔活塞、11-主回位弹簧，12-主活门座，13-第三进气口，14-主活门口，15-主流道腔F，16-主流道腔G，17-双通单向闸出口，18-选压腔P，19-单向闸进口P，20-选压腔Q，21-单向闸进口Q，22-旁通流道P，23-旁通流道Q，24-先导腔流道，25-先导腔H，26-先导腔I，27-先导进气活门口，28-先导排气活门口，29-T型流道，30-排气口，31-第一进气口，32-第二进气口。
具体实施方式
如图1所示，一种双向通断控制高压先导电磁阀，包括壳体1、第一进气口31、第二进气口32、主阀、旁通流道P22、旁通流道Q23、双通单向阀、先导阀和电磁铁5；主阀包括背压腔活塞、主流道腔F15、主流道腔G16、主活门座12、主活门、先导腔I26和先导腔活塞10；第一进气口31与主流道腔F15连通，第二进气口32与主流道腔G16连通；先导腔I26位于先导腔活塞10上方；主活门设于先导腔活塞10下方；背压腔活塞位于先导腔活塞10下方；主活门、先导腔活塞10和背压腔活塞配合用于控制主流道腔F15和主流道腔G16的通断；第一进气口31与旁通流道P22连接，第二进气口32与旁通流道Q23连接；双通单向阀包括进口P19、进口Q21和出口17，双通单向阀用于控制进口P19或进口Q21与出口17的通断；旁通流道P22与双通单向阀进口P19连接，旁通流道Q23与进口Q21连接；先导阀包括先导腔H25、先导进气活门3和先导进气活门口27；双通单向阀出口17与先导腔H25连接；先导腔H25通过先导进气活门口27连接先导腔I26；电磁铁5通过控制先导进气活门3动作从而控制先导进气活门口27的通断。
进一步，双通单向阀还包括选压腔P18、选压腔Q20、单向阀座7、单向阀回位弹簧8、第一单向活门6和第二单向活门9；旁通流道P22通过选压腔P18连接单向阀进口P19；旁通流道Q23通过选压腔Q20连接单向阀进口Q21；第一单向活门6和第二单向活门9通过单向阀回位弹簧8固定在单向阀座7的密封腔内；第一单向活门6和第二单向活门9以双通单向阀出口17对称安装。第一单向活门6和第二单向活门9在单向阀回位弹簧8的作用下分别封闭单向阀进口P19和进口Q21。主流道并联双通单向阀，双通单向阀出口仅和较高压力端进口连接，同时较高压力可密封较低压力端，即可实行先导结构的双向通断。
进一步，先导腔I26的截面直径和先导腔活塞10的截面直径相同；先导腔活塞10的截面直径大于主活门的截面直径；主活门的截面直径大于背压腔活塞的截面直径。从上到下设计直径依次从大到小，无论从第一进气口或第二进气口进气均可实现气压力始终有助于密封；即实现气体压力越大主活门口实际密封比压越高，可实现气压零泄漏密封。
进一步，先导阀还包括先导排气活门4、先导排气活门口28、排气弹簧2、排气腔和排气口30；先导排气活门口28与先导进气活门口27通过T形流道29的第一流道连通；并且先导排气活门4和先导进气活门3通过连杆连接，所述连杆位于T形流道的第一流道内且连杆直径小于第一流道直径；同时T形流道中与第一流道垂直的第二流道连通先导腔I26；排气口30与排气腔连通；排气弹簧设置在先导排气活门4和排气腔顶部之间；先导排气活门4用于控制先导排气活门口的通断。先导阀还包括进气弹簧，进气弹簧用于先导进气活门3复位。
采用先导活塞式结构排除了高压气体作用力，电磁铁组件仅需克服先导活门弹簧力和较小通径气压力就可实现高压气体的通断控制，较小的电磁线圈供的电磁力即可控制高压气体通断，产品整体结构紧凑，体积小、重量轻。
同时，先导活门面积大小变化可控制产品灵敏度变化。
进一步，主阀还包括主回位弹簧11，所述主回位弹簧11用于先导腔活塞10和背压腔活塞复位。主阀还包括上下密封副；所述主阀还包括上密封副和下密封副；所述上密封副设置在主回位弹簧11和主活门口14之间侧壁上，下密封副设置在主回位弹簧11下方侧壁；所述上密封副和下密封副用于和壳体1、主活门座12、主活门、第一单向活门6或第二单向活门9一起将高压气体密封在主流道腔F15或主流道腔G16中。主流道密封结构采用软材料双凸台螺塞压紧密封，可较大程度提高密封结构的密封性和可靠性。可实行高达67.5MPa压力的气体控制和密封。
进一步，包括第三进气口13，第三进气口13与第二进气口32连通。
如图2所示，本发明的工作原理如下：
高压气体从第一进气口31进入；在电磁铁5断电时，高压气体由壳体1、主活门座12和上下密封副作用限制在主流道腔F15中；
高压气体同时通过并联旁通流道P22进入选压腔P18中，克服单向阀回位弹簧8的弹力，推开第二单向活门9，打开单向阀进口P19，进入双通单向阀出口17；同时第一单向活门6在单向阀回位弹簧8弹力和进入单向阀的气体压力作用下，关闭单向阀进口Q21；
在电磁铁5断电时，进入单向阀出口的气体在壳体1、先导进气活门3和先导进气活门口27密封作用下囤积在先导腔H25中；
电磁铁5通电时，电磁铁5作用，克服进气弹簧的弹力，推动先导排气活门4推开由先导进气活门3密封的先导进气活门口27，同时先导排气活门4继续运动贴在先导排气活门口28并密封先导排气活门口28；囤积在先导腔H25中的高压气体通过T形流道29进入先导腔I26中；
由于面积差的设计，高压气体推动先导腔活塞10和背压腔活塞作用，打开主活门口14，主流道腔F15和主流道腔G16连通，高压气体通过第二进气口32输出；
电磁铁5断电时，先导排气活门4在进气弹簧及气动力作用下，先导进气活门3向上运动，先导进气活门3贴合在先导进气活门口28上，截断先导腔H25和先导腔I26之间的连接；同时先导排气活门4离开先导排气活门口28；先导腔I26中的高压气体通过T形流道29、先导排气活门口28及排气口30排入大气；
先导腔I26中气动力消失，先导腔活塞10和背压腔活塞在主回位弹簧11作用下复位，截断主流道腔F15和主流道腔Q16之间的连接。
此外，高压气体还可以从第二进气口32进入；在电磁铁5断电时，高压气体由壳体1、主活门座12和上下密封副作用限制在主流道腔G16中；
高压气体同时通过并联旁通流道Q23进入选压腔Q20中，克服单向阀回位弹簧8的弹力，推开第一单向活门6，打开单向阀进口Q21，进入单向阀出口17；同时第二单向活门9在单向阀回位弹簧8弹力和进入单向阀的气体压力作用下，关闭单向阀进口P19；
在电磁铁5断电时，进入单向阀出口的气体在壳体1、先导进气活门3和先导进气活门口27密封作用下囤积在先导腔H25中；
电磁铁5通电时，电磁铁5作用，克服进气弹簧2的弹力，推动先导排气活门4推开由先导进气活门3密封的先导进气活门口27，同时先导排气活门4继续运动贴在先导排气活门口28并密封先导排气活门口28；囤积在先导腔H25中的高压气体通过T形流道29进入先导腔I26中；
由于面积差的设计，高压气体推动先导腔活塞10和背压腔活塞作用，打开主活门口14，主流道腔F15和主流道腔G16连通，高压气体通过第一进气口31输出；
电磁铁断电时，先导排气活门4在进气弹簧2及气动力作用下，先导进气活门3向上运动，先导进气活门3贴合在先导进气活门口27上，截断先导腔H25和先导腔I26之间的连接；同时先导排气活门4离开先导排气活门口28；先导腔I26中的高压气体通过T形流道29、先导排气活门口28及排气口30排入大气；
先导腔I26中气动力消失，先导腔活塞10和背压腔活塞在主回位弹簧11作用下复位，截断主流道腔F15和主流道腔Q16之间的连接。

Claims (8)

1.一种双向通断控制高压先导电磁阀，其特征在于，所示电磁阀包括壳体、第一进气口、第二进气口、主阀、旁通流道P、旁通流道Q、双通单向阀、先导阀和电磁铁；
所述主阀包括背压腔活塞、主流道腔F、主流道腔G、主活门座、主活门、先导腔I和先导腔活塞；
第一进气口与主流道腔F连通，第二进气口与主流道腔G连通；
先导腔I位于先导腔活塞上方；主活门设于先导腔活塞下方；
背压腔活塞位于先导腔活塞下方；
主活门、先导腔活塞和背压腔活塞配合用于控制主流道腔F和主流道腔G的通断；
第一进气口与旁通流道P连接，第二进气口与旁通流道Q连接；
双通单向阀包括进口P、进口Q和出口，双通单向阀用于控制进口P或进口Q与出口的通断；
旁通流道P与双通单向阀进口P连接，旁通流道Q与进口Q连接；
先导阀包括先导腔H、先导进气活门和先导进气活门口；
双通单向阀出口与先导腔H连接；
先导腔H通过先导进气活门口连接先导腔I；
电磁铁通过控制先导进气活门动作从而控制先导进气活门口的通断。
2.根据权利要求1所述的一种双向通断控制高压先导电磁阀，其特征在于：所述双通单向阀还包括选压腔P、选压腔Q、单向阀座、单向阀回位弹簧、第一单向活门和第二单向活门；
旁通流道P通过选压腔P连接单向阀进口P；
旁通流道Q通过选压腔Q连接单向阀进口Q；
第一单向活门和第二单向活门通过单向阀回位弹簧固定在单向阀座的密封腔内；第一单向活门和第二单向活门以单向阀出口对称安装。
3.根据权利要求2所述的一种双向通断控制高压先导电磁阀，其特征在于：
所述先导腔I的截面直径和先导腔活塞的截面直径相同；先导腔活塞的截面直径大于主活门的截面直径；主活门的截面直径大于背压活塞的截面直径。
4.根据权利要求3所述的一种双向通断控制高压先导电磁阀，其特征在于：所述先导阀还包括进气弹簧，进气弹簧用于先导进气活门复位。
5.根据权利要求4所述的一种双向通断控制高压先导电磁阀，其特征在于：所述主阀还包括主回位弹簧，所述主回位弹簧用于背压腔活塞复位。
6.根据权利要求5所述的一种双向通断控制高压先导电磁阀，其特征在于：所述先导阀还包括先导排气活门、先导排气活门口、排气弹簧、排气腔和排气口；
先导排气活门口与先导进气活门口通过T形流道的第一流道连通；并且先导排气活门和先导进气活门通过连杆连接，所述连杆位于T形流道的第一流道内且连杆直径小于第一流道直径；同时T形流道中与第一流道垂直的第二流道连通先导腔I；排气口与排气腔连通；排气弹簧设置在先导排气活门和排气腔顶部之间；先导排气活门用于控制先导排气活门口的通断。
7.根据权利要求6所述的一种双向通断控制高压先导电磁阀，其特征在于：所述主阀还包括上密封副和下密封副；所述上密封副设置在主回位弹簧和主活门口之间侧壁上，下密封副设置在主回位弹簧下方侧壁；所述上密封副和下密封副用于和壳体、主活门座、主活门、第一单向活门或第二单向活门一起将高压气体密封在主流道腔F或主流道腔Q中。
8.根据权利要求1所述的一种双向通断控制高压先导电磁阀，其特征在于：还包括第三进气口，第三进气口与第二进气口连通。
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