专利名称：高压减压阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高压减压阀。
背景技术：
在气体控制系统中，减压阀是气动控制系统中的关键元件，几乎所有的气动控制系统都要使用减压阀，减压阀的作用是把上游进口高压降低到下游出口所需压力输出，应用十分广泛。现有的高压直动式减压阀，其进气腔与阀芯的底端连通，阀芯的下端面同时受到进气气压和复位弹簧共同向上的轴向作用力，阀芯的上端受到出口气压向下的轴向力，这三个力的合力通过阀芯传递到活塞上，使活塞受到向上的作用力，同时活塞还受到出口气压向上的作用力，这两个作用在活塞上的向上作用力与调压弹簧作用在活塞上的向下作用力相平衡。当进气气压流经阀芯和阀座形成的节流口，由于节流口的节流减压作用，有一个低于进口压力的出口压力输出，当某一原因引起出口压力变化时，出口压力的变化反馈到活塞上，活塞的受力平衡发生变化，使活塞移动，阀芯在复位弹簧的作用下随活塞一起移动，阀芯的移动改变了节流面积，使出口压力反向变化，从而使出口恢复到调定压力。调节调压旋钮，改变调压弹簧的压縮量，就可以改变减压阀出口压力。与上述减压阀结构类似的文献可见于中国专利CN2789543Y中所公开的一种高压减压阀，现有技术中的高压减压阀均存在以下问题
1. 当进口压力波动较大时，进口压力波动通过作用在阀芯上的力传递到活塞上，使活塞带动阀芯一起移动，改变了节流口的节流面积，使出口压力发生变化，影响出口压力的稳定
2. 当减压阀的出口压力要求较高时，活塞和调压弹簧设计困难，调压弹簧的刚度很硬，使出口压力波动较大，稳压精度低；调压弹簧外形尺寸庞大，转动调压旋钮时，不仅调节费时费力，而且使整个减压阀外形体积、重量较大，不适合要求稳压精度高、灵敏度高、体积小、重量轻的工作环境。
3. 在初始工作状态，减压阀进口瞬间接通高压气源，出口会产生远高于设定压力的压力峰值，这个高压峰值有可能对出口下游的系统产生较大的冲击伤害。
而且现有的高压大流量减压阀大多体积庞大，稳压精度低，调节费时费力。不适用一些对体积、重量要求限制，同时对压力、流量、调压精度要求高的使用场合。发明内容本发明的目的是提供一种受上下游压力影响小、稳压精度较高的高压减压阀。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案 一种高压减压阀，包括具有进、出气口的阀体，阀体上部设有活塞和弹簧调压装置，阀体下部设有阀座、处于阀座下方的进气腔、处于阀座和活塞底端之间的出气腔，阀座中设有连通进气腔与出气腔的节流孔及轴向活动穿设在节流孔中的阀芯，阀芯上于进气腔中设有与节流孔的下孔口活动密封配合的节流锥面，阀芯上端顶配在活塞上，阀芯下端通过复位弹簧弹性装配在阀体中，所述阀芯的节流锥面在轴向上设于正对进气口的进气腔中部，阀芯下端具有滑动密封装配在阀座中的下阀柱，下阀柱的直径与阀座节流孔的孔径相等。
所述阀体底部设有与出气口相通的供阀芯的下阀柱插入的下阀腔，下阀腔与进气腔之间通设有与阀芯的下阀柱滑动密封配合的阀柱安装孔，所述复位弹簧顶装在下阀腔底部和下阀柱底端之间。
所述下阀柱与阀柱安装孔的滑动密封配合的柱面上设有多道环槽。
所述活塞中轴向开设有上端与外界大气相通、下端与出气腔相通的溢流通孔，所述阀芯上端设有与溢流通孔的下孔口在顶压接触时密封配合的球面结构。所述活塞下端设有非金属溢流座，所述溢流通孔的下孔口开设在非金属溢流座的下端面。
所述活塞与阀体中对应设置的活塞安装孔滑动密封配合，活塞上设有与活塞安装孔密封配合的0型圈，O型圈下方的活塞开设有至少三道环形槽。
所述阀体中于出气口和外界大气之间通设有安全溢流通道，安全溢流通道中设有安全溢流装置。
所述安全溢流装置包括螺接于安全溢流通道中的调压螺母、通过安全弹簧顶装在调压螺母上的球座以及顶配于球座与安全溢流通道中对应密封孔口处的钢球，所述球座及钢球设于调压螺母靠近出气口的一侧。
所述调压螺母远离出气口的一侧的安全溢流通道中螺接有顶装调压螺母上的锁紧螺母。所述的弹簧调压装置包括阀体顶部设置的调压旋钮及顶压在调压旋钮和活塞顶部之间的
调压弹簧，所述调压弹簧上下两端连接在调压弹簧座和活塞座之间，所述调压旋钮下端与调
压弹簧座之间通过推力球轴承转动装配，活塞座下端与活塞顶压配合。
所述活塞上端的端面为球面，活塞座下端设有锥孔面与活塞上端的球面线接触配合。所述阀体是由上、下两部分阀体密封连接构成，所述活塞和弹簧调压装置上设于上阀体
中，阀座设于下阀体中，所述出气腔设于上、下阀体内部的相对端面之间，上、下阀体靠近
外表面的相对端面之间支撑装配有调整垫片。本发明提供的高压减压阀，由于阀芯的节流锥面在轴向上设于正对进气口的进气腔中部，使进口压力可从阀芯节流锥面的上方和下方同时作用，而且下阀柱的直径与阀座节流孔的孔径相等，使得进口压力作用在节流锥面上下方的有效面积相等，从而使得进口压力作用在阀芯上的轴向力为零，可消除进口压力波动对出口压力的影响，提高了该减压阀的稳压精度
另外，本发明在阀芯下阀柱下端的插设处设有与出气口相通的下阀腔，从而使出口压力同时作用在阀芯的上端和下端，当于出口压力作用在阀芯上有效面积较小时，可使出口压力波动时对阀芯上的轴向力作用的影响降到最低。
进一步的，本发明的活塞中设有溢流通孔，并且与阀芯顶端的密封配合。该结构可在出口压力突然升高时让少部分气体通过溢流通孔排出到阀体的外部，使出口压力迅速下降，从而减少出口压力波动对活塞的影响，提高阀的稳压精度和稳压灵敏度。另外，该溢流通孔结构同时使得出口压力作用在阀芯上的有限面积为溢流通孔的孔径与阀芯的密封面积，从而使得进口压力对阀芯有向上的作用力，但由于溢流通孔孔径很小，这个作用力不大而不会对阀芯产生显著影响。
另外，本发明在出口加装的安全溢流装置，该装置为与外界相通的单向阀结构，可自动泻放掉过高的出口压力，防止出口压力瞬时过高对下游系统的损害。
另外，本发明的活塞的轴径上设有O型圈安装槽，O型圈安装槽的下方开设有至少三个环
形槽，环形槽使活塞的对中性较好，在保证密封的前提下使o型圈的压縮量较小，有利于减
小活塞运动时的摩擦力，活塞顶部的球面与活塞座底部的锥孔面线接触，使得活塞的直径较
小，质量较轻，惯量较小，摩擦力小，运动灵活；同时，活塞面积的减小，也使得调压弹簧的刚度减小，有利于提高减压阀的出口调压精度和灵敏度，加快了响应速度。
另外，本发明的调压弹簧装置的调压轴和调压弹簧座之间装设有推力球轴承，使得调压更为灵活，较为省时省力。
进一步的，本发明的阀体为上下阀体，上、下阀体通过螺纹连接，在上、下阀体的接触端面处设有调整垫片，可通过更换不同厚度的调整垫片来调节阀芯和阀座之间的初始节流窗口面积，以便满足不同的最大流量需求。
图l是本发明的结构示意图2是图1中A-A的剖视图。
具体实施方式
如图l、图2所示，图中箭头显示的是气体流动方向，本发明提供的高压减压阀包括通过螺纹连接的上、下阀体7、 14，上阀体7内通过活塞安装孔滑动密封插设有活塞9，活塞9顶部设有弹簧调压装置，弹簧调压装置包括旋装于上阀体7顶部的调压旋钮1、与调压旋钮l固连的调压轴3、转动装配在调压轴3下端的调压弹簧座5、装配于活塞9顶端的活塞座8、顶装于调压弹簧座5与活塞座8之间的调压弹簧6。所述调压轴3和调压弹簧座5之间装设有推力球轴承4，调压弹簧6连接于调压弹簧座5与活塞座8之间；活塞9的下端部嵌固有非金属溢流座22，活塞9轴心设有溢流通孔，活塞9外径上加工有多道环槽和0形圈密封装置，环槽使活塞9的对中性好，在保证密封的前提下使O型圈的压縮量较小，有利于减小活塞9运动时的摩擦力，活塞9外径与上阀体7上的活塞安装孔相配合，活塞9上部的球面与活塞座8上的锥孔面线接触，这种结构设计可以使活塞9的直径较小，质量轻、惯量小、摩擦力小，运动灵活。同时由于活塞面积的减小，使得调压弹簧6的设计容易，弹簧刚度较小，有利于提高减压阀的出口调压精度高、提高灵敏度和提高响应速度，同时由于调压弹簧6的尺寸结构小，使得整个减压阀的体积小、质量轻、结构紧凑。活塞座8在调压弹簧6的作用下压在上阀体7的座面上，调压弹簧6的上端为调压弹簧座5，在调压弹簧座5和调压轴3之间安装有推力球轴承3，推力球轴承3使调压灵活，省时省力。调压旋钮1和调压轴3固联在一起，调压轴3和上阀座2通过螺纹传动调整调压弹簧6的压縮量。
下阀体14中设有进气口、出气口以及与进、出气口分别连通的进气腔、出气腔，所述活塞9的底端设于上方的出气腔中，下阀体l4中于下方的进气腔和上方的出气腔之间设有阀座12，阀座12中设有通设于进气腔、出气腔之间的节流孔，节流孔中穿插配合有阀芯ll，阀芯11包括与节流孔的下孔口配合的锥台结构以及连接在锥台顶底端的上阀柱和下阀柱21，锥台的节流锥面在轴向上设于正对进气口的进气腔中部，锥台的节流锥面和阀座12节流孔下孔口的锐边刃口形成节流窗口，阀芯11上阀柱顶端顶压在活塞9的底端并处于出气腔中。阀芯ll下方设有下阀腔与出气口相通，下阀柱21滑动密封插配在下阀体14的阀柱安装孔中并直插入下阀腔内。下阀柱21轴径与阀座12的节流孔的孔径D尺寸相等，下阀柱21与阀柱安装孔为配合间隙很小的滑配合，下阀柱21的轴径上开有多个环槽，环槽起到密封和均压作用，以减小下阀柱21运动时的卡紧力和摩擦力，使阀芯ll运动灵活，下阀柱21下端受下阀腔中装配的复位弹簧13向上的轴向作用力。由于阀芯ll的上部和下部都和出口腔相通，这种结构使得进口压力作用在阀芯ll上的轴向力为零。出口压力作用在阀芯ll上、下部的轴向力合力方向向上，出口气压作用在阀芯11的有效面积为阀芯11上部球面与嵌固在活塞9上的非金属溢流座22接触孔径Do形成的密封面积，由于溢流孔径Do很小，出口压力作用在阀芯ll向上的轴向力不大，由于阀芯11与下阀体14之间为间隙滑配合，摩擦力相对于复位弹簧13的作用力很小，可以忽略，阀芯11受到复位弹簧13和出口气压两者向上的轴向作用力，使阀芯ll上部球面压紧嵌固在活塞9上的非金属溢流座22中的孔上。
如同2所示，下阀体14上还设有通设于出气口和外界大气之间的安全溢流通道20，安全溢流通道中设有安全溢流装置。所述安全溢流装置包括螺接于安全溢流通道中的调压螺母16、通过安全弹簧17顶装在调压螺母16上的球座18以及顶配于球座18与安全溢流通道中对应密封孔口处的钢球19，所述球座18及钢球19设于调压螺母16的靠近阀体出气口的一侧。所述调压螺母16远离阀体出气口的一侧的安全溢流通道中螺接有顶装在调压螺母16上的锁紧螺母15。该安全溢流装置在使用时，调压螺母16压縮安全弹簧17，压縮安全弹簧17通过球座18把钢球19压在下阀体的节流圆台上，起到密封作用，锥孔与出口相通，出口气压作用在钢球19上，当出口气压作用在钢球19是的压力大于安全弹簧17设定的安全压力时，钢球19被气压顶起与锥孔面分离，气流从钢球19和锥孔面之间的缝隙溢流出来，使出口压力迅速降低恢复到设定的压力值。当调压螺母16调整到合适的安全压力时，拧紧锁紧螺母15防松。
所述上、下阀体7、 14接触端面之间设有调整垫片10。阀体在工作时，阀芯ll的锥面和阀座12节流孔下端面的孔口刃边形成了一个常开口的初始节流窗口 ，这个初始节流窗口面积决定了减压阀的最大流量，通过更换不同厚度的调整垫片IO，可以调节阀芯11和阀座12之间的初始节流窗口面积，以满足不同的最大流量需求。
本发明实施例的减压阀在工作时，旋动与调压旋钮1固联的调压轴3，通过推力球轴承4和调压弹簧座5压縮调压弹簧6，调压弹簧6的作用力通过活塞座8传递到上阀体7的座面上，调压弹簧6的压縮量决定了减压阀出口压力。在减压阀进口没有压力输入时，复位弹簧13向上推压阀芯ll，通过阀芯11把作用力施加在活塞9上，活塞9的上端球面与活塞座8接触，由于复位弹簧13作用在活塞座8上的作用力小于调压弹簧6作用在活塞座8上的作用力，活塞座8不会向上运动，这时阀芯l 1的锥面和阀座12孔下端面的孔口刃边形成了 一个常开口的初始节流窗口，这个初始节流窗口面积决定了减压阀的最大流量，可以通过改变调整垫片10的厚度来改变初始节流窗口面积大小，以满足不同最大流量的需求。当减压阀进口有压力输入时，进口气流通过节流窗口流入出口，出口建立起来的压力逐渐升高，当出口压力接近调压弹簧6设定的压力时，作用在活塞9上的复位弹簧13向上作用力和出口气压作用在活塞9下端面上的向上压力之和大于调压弹簧6对活塞9的向下作用力时，活塞9向上移动，此时阀芯ll在复位弹簧13的作用力下随着活塞9向上移动，节流窗口面积减小，节流减压作用增强，当出口压力达到设定的压力时，活塞9上下受到的力平衡，活塞9和阀芯11停止运动，出口有一个稳定的压力输出。当出口流量突然变大时，节流窗口面积没有改变时，出口压力必然降低，这时出口压力作用在活塞9上的压力减小，调压弹簧6压活塞9向下移动，活塞9压阀芯11向下移动，节流窗口面积增大，节流作用减弱，使出口压力有所上升，恢复到设定的压力，增大的节流窗口面积亦能满足增大流量的需求。同理，出口流量突然减小时，减压阀也能使输出压力保持稳定。
在复位弹簧13的作用下阀芯11的上端球面和嵌固在活塞9上的溢流座22紧密接触，当出口压力突然升高，有少部分气体通过溢流座22和活塞9的内部小孔排出到减压阀的外部，使出口压力迅速降下来，有利于提高稳压精度和稳压灵敏度。
另外由于减压阀的进口压力作用在阀芯ll上的轴向作用力为零，进口压力的波动不会传递到敏感元件活塞9上，因此不会对出口压力产生影响，只要进口压力大于或略高于出口压力，减压阀就可以很好的正常工作，这种减压阀的调压范围广，最高的出口设定压力略小于进口压力。
权利要求
1.一种高压减压阀，包括具有进、出气口的阀体，阀体上部设有活塞和弹簧调压装置，阀体下部设有阀座、处于阀座下方的进气腔、处于阀座和活塞底端之间的出气腔，阀座中设有连通进气腔与出气腔的节流孔及轴向活动穿设在节流孔中的阀芯，阀芯上于进气腔中设有与节流孔的下孔口活动密封配合的节流锥面，阀芯上端顶配在活塞上，阀芯下端通过复位弹簧弹性装配在阀体中，其特征在于所述阀芯的节流锥面在轴向上设于正对进气口的进气腔中部，阀芯下端具有滑动密封装配在阀座中的下阀柱，下阀柱的直径与阀座节流孔的孔径相等。
2.根据权利要求l所述的高压减压阀，其特征在于所述阀体底部设 有与出气口相通的供阀芯的下阀柱插入的下阀腔，下阀腔与进气腔之间通设有与阀芯的下阀 柱滑动密封配合的阀柱安装孔，所述复位弹簧顶装在下阀腔底部和下阀柱底端之间。
3.根据权利要求2所述的高压减压阀，其特征在于所述下阀柱与阀 柱安装孔的滑动密封配合的柱面上设有多道环槽。
4.根据权利要求l所述的高压减压阀，其特征在于所述活塞中轴向 开设有上端与外界大气相通、下端与出气腔相通的溢流通孔，所述阀芯上端设有与溢流通孔 的下孔口在顶压接触时密封配合的球面结构。
5.根据权利要求4所述的高压减压阀，其特征在于所述活塞下端设 有非金属溢流座，所述溢流通孔的下孔口开设在非金属溢流座的下端面。
6.根据权利要求l所述的高压减压阀，其特征在于所述活塞与阀体 中对应设置的活塞安装孔滑动密封配合，活塞上设有与活塞安装孔密封配合的O型圈，0型圈 下方的活塞开设有至少三道环形槽。
7.根据权利要求l所述的高压减压阀，其特征在于所述阀体中于出 气口和外界大气之间通设有安全溢流通道，安全溢流通道中设有安全溢流装置。
8.根据权利要求7所述的高压减压阀，其特征在于所述安全溢流装 置包括螺接于安全溢流通道中的调压螺母、通过安全弹簧顶装在调压螺母上的球座以及顶配于球座与安全溢流通道中对应密封孔口处的钢球，所述球座及钢球设于调压螺母靠近出气口
9.根据权利要求8所述的高压减压阀，其特征在于所述调压螺母远离出气口的一侧的安全溢流通道中螺接有顶装在调压螺母上的锁紧螺母。
10.根据权利要求l所述的高压减压阀，其特征在于所述的弹簧调 压装置包括阀体顶部设置的调压旋钮、与调压旋钮固连的调压轴、转动装配在调压轴下端的 调压弹簧座、装配于活塞顶端的活塞座、顶装于调压弹簧座与活塞座之间的调压弹簧，所述 调压弹簧上下两端连接在调压弹簧座和活塞座之间，所述调压旋钮下端与调压弹簧座之间通 过推力球轴承转动装配，活塞座下端与活塞顶压配合。
11.根据权利要求10所述的高压减压阀，其特征在于所述活塞上端 的端面为球面，活塞座下端设有锥孔面与活塞上端的球面线接触配合。
12.根据权利要求1 11中任意一项所述的高压减压阀，其特征在于 :所述阀体是由上、下两部分阀体密封连接构成，所述活塞和弹簧调压装置上设于上阀体中 ，阀座设于下阀体中，所述出气腔设于上、下阀体内部的相对端面之间，上、下阀体靠近外 表面的相对端面之间支撑装配有调整垫片。
全文摘要
本发明涉及一种高压减压阀，阀座中设有连通进气腔与出气腔的节流孔及轴向活动穿设在节流孔中的阀芯，阀芯上于进气腔中设有与节流孔的下孔口活动密封配合的节流锥面，阀芯上端顶配在活塞上，阀芯下端通过复位弹簧弹性装配在阀体中，所述阀芯的节流锥面在轴向上设于正对进气口的进气腔中部，阀芯下端具有滑动密封装配在阀座中的下阀柱，下阀柱的直径与阀座节流孔的孔径相等。本发明的下阀柱的轴径与阀座的节流孔的孔径相等，使得进口压力作用在阀芯上的轴向作用力为零，可消除进口压力波动对出口压力的影响，提高了稳压精度。
文档编号F16K17/30GK101625043SQ20091030558
公开日2010年1月13日 申请日期2009年8月13日 优先权日2009年8月13日
发明者石文星, 华 董, 陈青山, 雷晓峰 申请人:凯迈(洛阳)气源有限公司