CN114198507A - 高压快速气动截止阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高压快速气动截止阀，涉及阀门领域，包括阀体、阀轴以及缸体组件，所述阀体内设有进口、出口以及连通二者的流道，所述阀轴滑移安装在所述缸体组件的中心位置且其末端与所述出口对应，所述缸体组件的输出端与所述阀轴连接，所述阀体内设有供缸体组件固定安装的套筒，所述流道位于套筒圆周方向的外侧。本发明具有的工作稳定性好，快开快关的优点。

Description

高压快速气动截止阀

技术领域

本发明涉及阀门领域，具体涉及高压快速气动截止阀。

背景技术

现有的超高压气动截止阀是一种利用高压气源控制的截止阀，在高压***中控制流体的通断，实现开关控制。目前市场上的气控截止阀不能实现启闭时间≤0.02秒的要求。

发明内容

为了克服背景技术的不足，本发明提供一种工作稳定性好，快开快关的高压快速气动截止阀。

本发明所采用的技术方案：高压快速气动截止阀，包括阀体、阀轴以及缸体组件，所述阀体内设有进口、出口以及连通二者的流道，所述阀轴滑移安装在所述缸体组件的中心位置且其末端与所述出口对应，所述缸体组件的输出端与所述阀轴连接，所述阀体内设有供缸体组件固定安装的套筒，所述流道位于套筒圆周方向的外侧。

所述缸体组件包括：

气缸体，其安装在所述套筒内壁上；

后盖板，其固定安装在所述气缸体的后端位置；

后隔板，其固定安装在气缸体内且位于所述后盖板的内侧；

中隔板，其固定设置在气缸体内位于后隔板前方且与后隔板形成第一空腔；

后活塞，其滑移安装在第一空腔中且与阀轴固定连接；

所述气缸体和阀体上设有连通外界的第一排气通道和第二排气通道，所述后隔板上设有与第一排气通道连通的第一气道以及与第一气道连通的第一气口；

所述中隔板上设有与第二排气通道连通的第二气道以及与第二气道连通的第二气口；所述第一气口和第二气口的朝向相对设置。

所述缸体组件还包括：

前盖板，其固定安装在所述气缸体的前端位置；

前隔板，其固定安装在气缸体内且位于所述前盖板的内侧且与中隔板形成第二空腔；

前活塞，其滑移安装在所述第二空腔之间且与阀轴滑移配合；

所述气缸体和阀体上还设有连通外界的第三排气通道和第四排气通道，所述前隔板上设有与第四排气通道连通的第四气道以及与第四气道连通的第四气口；

所述中隔板上还设有与第三排气通道连通的第三气道以及与第三气道连通的第三气口；所述第三气口和第四气口的朝向相对设置。

所述第一气道、第二气道、第三气道和第四气道都呈环形；

所述第一气口、第二气口、第三气口和第四气口都分别周向等分均布设置。

所述阀轴上套设有卡箍，所述后活塞一侧安装有第一压块，所述第一压块和后活塞配合夹持所述卡箍。

所述阀体在后隔板远离后盖板的一侧设有第一台阶，所述后盖板和第一台阶配合夹持固定所述后隔板；

所述阀体在中隔板一侧设有第二台阶且在中隔板另一侧安装有第二压块，所述第二压块和第二台阶配合夹持固定所述中隔板。

所述前活塞设有穿过所述中隔板内孔的套管部，所述套管部的一端与所述后活塞接触配合。

所述阀轴末端与出口之间设有密封配合的密封副。

所述阀体与缸体组件之间以及所述阀轴与缸体组件之间设有密封圈。

本发明的有益效果是：本技术方案通过将缸体组件和阀轴设置在阀体的中心位置，将连通进口和出口的流道设置在缸体组件的周向位置，这样介质流动时会对缸体组件和阀轴施加一个冲力，缸体组件在对阀轴进行滑移控制时可以借助这个冲力实现阀门的快开和快关，具有工作稳定性好的优点。

附图说明

图1为本发明实施例高压快速气动截止阀的结构示意图。

图2为图1中A-A处的剖视图。

图3为图1中B-B处的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：

如图所示，高压快速气动截止阀，包括阀体1、阀轴2以及缸体组件3，所述阀体1内设有进口11、出口12以及连通二者的流道13，所述阀轴2滑移安装在所述缸体组件3的中心位置且其末端与所述出口12对应，所述缸体组件3的输出端与所述阀轴2连接，所述阀体1内设有供缸体组件3固定安装的套筒14，所述流道13位于套筒14圆周方向的外侧；本技术方案通过将缸体组件和阀轴设置在阀体的中心位置，将连通进口和出口的流道设置在缸体组件的周向位置，这样介质流动时会对缸体组件和阀轴施加一个冲力，缸体组件在对阀轴进行滑移控制时可以借助这个冲力实现阀门的快开和快关，具有工作稳定性好的优点。

所述缸体组件3包括：

气缸体31，其安装在所述套筒14内壁上；

后盖板32，其固定安装在所述气缸体31的后端位置；

后隔板33，其固定安装在气缸体31内且位于所述后盖板32的内侧；

中隔板34，其固定设置在气缸体31内位于后隔板33前方且与后隔板33形成第一空腔；

后活塞35，其滑移安装在第一空腔中且与阀轴2固定连接；

所述气缸体31和阀体1上设有连通外界的第一排气通道4和第二排气通道5，所述后隔板33上设有与第一排气通道4连通的第一气道41以及与第一气道41连通的第一气口42；

所述中隔板34上设有与第二排气通道5连通的第二气道51以及与第二气道51连通的第二气口52；所述第一气口42和第二气口52的朝向相对设置。

所述缸体组件3还包括：

前盖板36，其固定安装在所述气缸体31的前端位置；

前隔板37，其固定安装在气缸体31内且位于所述前盖板36的内侧且与中隔板34形成第二空腔；

前活塞38，其滑移安装在所述第二空腔之间且与阀轴2滑移配合；

所述气缸体31和阀体1上还设有连通外界的第三排气通道6和第四排气通道7，所述前隔板37上设有与第四排气通道7连通的第四气道71以及与第四气道71连通的第四气口72；

所述中隔板34上还设有与第三排气通道6连通的第三气道61以及与第三气道61连通的第三气口62；所述第三气口62和第四气口72的朝向相对设置。

本实施例中的阀门为法兰连接的气动超快启闭、超高压直流式截止阀，气动机构采用内置式气缸活塞机构，不设弹簧助力，完全依靠气动控制元件比如电磁阀控制气缸体内的压缩空气的流向，推动活塞移动，带动阀轴完成阀门的启闭动作；

当第二排气通道和第四排气通道进气，第一排气通道4和第三排气通道6排气时，前活塞助推后活塞移动，后活塞与阀轴连为一体，同步运动，前后活塞克服介质对阀轴的作用力带动阀轴向后运动，实现阀门开启；

当第一排气通道4和第三排气通道6进气时，第二排气通道和第四排气通道排气，第一排气通道进气推动后活塞按图示向右移动，第三排气通道进气推动前活塞向右移动，但由于前活塞与阀轴是滑移配合，只有后活塞才能推动阀轴关闭。

所述第一气道41、第二气道51、第三气道61和第四气道71都呈环形；所述第一气口42、第二气口52、第三气口62和第四气口72都分别周向等分均布设置；气体在四个气道中流通均匀的从四个气口排出，每个气口沿周向分布的数量为四个，使前活塞和后活塞在运动时受压均匀，运动平稳。

所述阀轴2上套设有卡箍21，所述后活塞35一侧安装有第一压块351，所述第一压块351和后活塞35配合夹持所述卡箍21，所述后活塞通过固定卡箍来实现与阀轴的连接，从而同步运动。

所述阀体1在后隔板33远离后盖板32的一侧设有第一台阶15，所述后盖板32和第一台阶15配合夹持固定所述后隔板33，所述后隔板通过第一调节和后盖板实现固定；

所述阀体1在中隔板34一侧设有第二台阶16且在中隔板34另一侧安装有第二压块17，所述第二压块17和第二台阶16配合夹持固定所述中隔板34，所述中隔板通过第二压块和第二台阶实现固定。

所述前活塞38设有穿过所述中隔板34内孔的套管部381，所述套管部381的一端与所述后活塞35接触配合，当前活塞助推后活塞移动，是由所述套管部对后活塞进行接触。

所述阀轴2末端与出口12之间设有密封配合的密封副。

所述阀体1与缸体组件3之间以及所述阀轴2与缸体组件3之间设有密封圈8。

启闭时间的计算：

阀体上共设有4个排气通道，每个孔的孔径为∅40，套筒的外圆设有4条环形的气道，分别和4个排气通道相通。每个气道上加工均匀分布4个气口。各个气口的直径均为∅20，气缸体的内径为∅280，阀轴外径为∅40，压缩空气的流速为50米/秒，阀门开启或关闭时，阀轴的行程为20mm；当阀门关闭时，进入第一空腔的体积为0.785×（28²－4²）×2=1206（cm³）；气体进入第一空腔有4个小孔，每秒钟的进气量为0.785×2²×4×5000=62800（cm³/秒）；阀轴关闭所需的时间为：1206÷62800=0.0192（秒）；

用户要求关闭时间≤0.02秒，结论为合格。

启闭时间阀轴受力计算：

由于阀门开启时，要克服介质对阀轴的作用力及活塞外圆、内孔的各处O形密封圈所产生的摩擦力，现计算如下：

1、介质对阀轴的作用力：F_介=0.785×40²×4²=52752（N）

2、气缸有效输出力的计算：

①第一空腔内压缩空气对活塞的驱动力为：0.785×（280²－40²）×0.8=48230（N）

②气缸有效输出力=48230×0.7=33761（N）（0.7为传动系数）

③由于单气缸有效输出力33761N＜52752N，所以在阀门开启时，要设计辅助气缸，两缸活塞合力为33761×2=67522（N）大于52752N，可以打开阀门。

④当阀门开启时，第二排气通道和第四排气通道同时进气，分别推动前活塞和后活塞向左移动，前活塞会顶住后活塞帮助推动阀轴左移，一旦阀瓣密封面离开阀座，则介质对阀轴的作用力马上消失，阀轴的移动就很轻松。所以前活塞的行程很小，只需5～6mm即可。

由上述分析可见，该***的设计既能满足0.02秒实现快开或快关的要求，也能满足阀门开启或关闭所需气缸作用力的要求。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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”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，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。

Claims (9)

1.高压快速气动截止阀，包括阀体（1）、阀轴（2）以及缸体组件（3），其特征在于：所述阀体（1）内设有进口（11）、出口（12）以及连通二者的流道（13），所述阀轴（2）滑移安装在所述缸体组件（3）的中心位置且其末端与所述出口（12）对应，所述缸体组件（3）的输出端与所述阀轴（2）连接，所述阀体（1）内设有供缸体组件（3）固定安装的套筒（14），所述流道（13）位于套筒（14）圆周方向的外侧。

2.根据权利要求1所述的高压快速气动截止阀，其特征在于：所述缸体组件（3）包括：

气缸体（31），其安装在所述套筒（14）内壁上；

后盖板（32），其固定安装在所述气缸体（31）的后端位置；

后隔板（33），其固定安装在气缸体（31）内且位于所述后盖板（32）的内侧；

中隔板（34），其固定设置在气缸体（31）内位于后隔板（33）前方且与后隔板（33）形成第一空腔；

后活塞（35），其滑移安装在第一空腔中且与阀轴（2）固定连接；

所述气缸体（31）和阀体（1）上设有连通外界的第一排气通道（4）和第二排气通道（5），所述后隔板（33）上设有与第一排气通道（4）连通的第一气道（41）以及与第一气道（41）连通的第一气口（42）；

所述中隔板（34）上设有与第二排气通道（5）连通的第二气道（51）以及与第二气道（51）连通的第二气口（52）；所述第一气口（42）和第二气口（52）的朝向相对设置。

3.根据权利要求2所述的高压快速气动截止阀，其特征在于：所述缸体组件（3）还包括：

前盖板（36），其固定安装在所述气缸体（31）的前端位置；

前隔板（37），其固定安装在气缸体（31）内且位于所述前盖板（36）的内侧且与中隔板（34）形成第二空腔；

前活塞（38），其滑移安装在所述第二空腔之间且与阀轴（2）滑移配合；

所述气缸体（31）和阀体（1）上还设有连通外界的第三排气通道（6）和第四排气通道（7），所述前隔板（37）上设有与第四排气通道（7）连通的第四气道（71）以及与第四气道（71）连通的第四气口（72）；

所述中隔板（34）上还设有与第三排气通道（6）连通的第三气道（61）以及与第三气道（61）连通的第三气口（62）；所述第三气口（62）和第四气口（72）的朝向相对设置。

4.根据权利要求3所述的高压快速气动截止阀，其特征在于：所述第一气道（41）、第二气道（51）、第三气道（61）和第四气道（71）都呈环形；

所述第一气口（42）、第二气口（52）、第三气口（62）和第四气口（72）都分别周向等分均布设置。

5.根据权利要求2所述的高压快速气动截止阀，其特征在于：所述阀轴（2）上套设有卡箍（21），所述后活塞（35）一侧安装有第一压块（351），所述第一压块（351）和后活塞（35）配合夹持所述卡箍（21）。

6.根据权利要求2所述的高压快速气动截止阀，其特征在于：所述阀体（1）在后隔板（33）远离后盖板（32）的一侧设有第一台阶（15），所述后盖板（32）和第一台阶（15）配合夹持固定所述后隔板（33）；

所述阀体（1）在中隔板（34）一侧设有第二台阶（16）且在中隔板（34）另一侧安装有第二压块（17），所述第二压块（17）和第二台阶（16）配合夹持固定所述中隔板（34）。

7.根据权利要求3所述的高压快速气动截止阀，其特征在于：所述前活塞（38）设有穿过所述中隔板（34）内孔的套管部（381），所述套管部（381）的一端与所述后活塞（35）接触配合。

8.根据权利要求1所述的高压快速气动截止阀，其特征在于：所述阀轴（2）末端与出口（12）之间设有密封配合的密封副。

9.根据权利要求1所述的高压快速气动截止阀，其特征在于：所述阀体（1）与缸体组件（3）之间以及所述阀轴（2）与缸体组件（3）之间设有密封圈（8）。

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