一种阀芯结构及减压阀的制作方法

本发明涉及减压阀，具体涉及气体减压阀技术。

背景技术：

在医用气体及工业用气体领域，如医疗麻醉呼吸、工业气体焊接，检验室检验，半导体行业或食品包装业等领域。为贮存和运输方便气体通常是被压缩储存于高压气瓶中，使用时需根据需要通过减压阀将气体压力降低到使用所需压力。

在使用过程中，气瓶气体慢慢消耗，压力也会逐渐降低到最低残压。开始时气体储存压力很高，15MPa以上，而实际使用压力只有不到0.6MPa，进出口压力差较大，阀座的密封要求高。到气体快耗尽时，气瓶压力只有1MPa。进气压力高，变化大，对减压阀出气压力影响大，为获得好的性能，目前均采用软密封结构，阀开口直径尽量做小。

参见图1和图2，其为目前典型减压阀阀座密封结构之一，主要包括：膜片(1)，调压弹簧(2)，上盖(3)，阀导杆(4)，密封垫(5)，阀座(6)，阀杆(7)，阀芯弹簧(8)，阀体(9)。通过膜片(1)表面上的压力感应与调压弹簧(2)的力平衡关系，控制阀杆上密封与阀座间的开度，使用输出压力基本保持恒定。但是，离医疗、检验、半导体、食品等领域对减压阀性能的高要求仍有差距。

这样的减压阀阀座密封结构在实际使用过程存在以下问题(参见图2)：

其一，由于阀开口要做的尽量小，导杆(4)安装在密封垫(5)中，支撑面积有限。高速气流通过阀座后，会产生湍流，湍振的频率与阀芯的共振频率一致时，会产生共振。在使用可以通过调节流量大小，尽量避免两者频率，避免共振。但是，难免偶尔出现短时共振；而一旦共振，导杆(4)便会穿透密封垫(5)，造成密封垫泄漏(图3)。

其二，由于导杆(4)需装入密封垫(5)中，阀的开口直径不能做小，进气压力变化时，对出气压力影响较大。

由此可见，给出一种安全性可靠，输出压力稳定的减压阀方案是本领域亟需解决的问题。

技术实现要素：

针对现有减压阀所存在的问题，需要一种安全性可靠，输出压力稳定的新的减压阀方案。

为此，本发明所要解决的问题是提供一种阀芯结构，并在此基础上提供相应的减压阀，由此来克服现有技术所存在的缺陷。

为了解决上述问题，本发明提供的阀芯结构，包括：

阀座，所述阀座内部沿其轴向依次设置有相互连通的台阶形内孔，密封调节孔，支撑导向孔；沿径向设置有径向导气孔，所述径向导气孔与密封调节孔连通；

密封垫，所述的密封垫呈圆形垫片状，并有内孔；所述密封垫安置在阀座的台阶形内孔的底部，其上的内孔与阀座的密封调节孔连通；

阀杆，所述阀杆呈圆柱台阶状，安置在阀座的台阶形内孔中，顶端穿设密封垫的内孔中，可与密封垫的内孔配合密封阀座的密封调节孔；

活塞导杆，所述的活塞导杆呈圆柱台阶状，通过O型圈动密封的安置在阀座的支撑导向孔中，一端与穿设在密封垫内孔中的阀杆顶端配合组合为一体。

进一步的，所述阀杆的上端呈三级圆柱台阶状，顶端最细段与中间段之间通过圆台过渡段连接。

进一步的，所述阀芯结构中还包括套筒，所述套筒整体呈圆柱台阶状，整体嵌设在阀座中。

进一步的，所述阀座外部设置有连接螺纹。

进一步的，所述O型圈可产生阻尼。

为了解决上述问题，本发明提供的减压阀，包括上盖、调压弹簧、膜片以阀芯弹簧及阀体，其还包括上述的阀芯结构，所述阀芯结构通过阀芯弹簧安置在阀体中，并与膜片相配合。

进一步的，所述阀芯结构与阀体之间设置密封垫圈。

本发明提供的方案通过独特的阀座和导杆结构以及配合方式，避免了导杆击穿密封点的原有缺陷，并使得阀芯、阀杆定位不易偏移；增加O型圈阻尼，克服阀杆在高速气流中可能产生的振动，改善振动啸叫。同时，将气流导向，避免对膜片产生冲击，降低潜在的膜片失效风险。

本发明提供的方案可靠性更高，失效风险更小，进气压力变化对出气压力影响小，压力稳定性能更优越，可满足医疗、检验、半导体、食品等领域对减压阀性能的高要求。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为现有减压阀阀座密封结构示意图；

图2为现有减压阀阀芯结构示意图；

图3为有减压阀阀座密封结构导杆击穿密封垫示意图；

图4为本发明实例中减压阀组成结构示意图；

图5为本发明实例中阀芯结构示意图；

图6为本发明实例中阀芯的爆炸图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图4至图6，其所示为本实例给出的减压阀的一个组成结构示例。

由图可知，本减压阀在组成结构上要由膜片1，调压弹簧2，上盖3，阀杆4，密封垫5，阀座6，套筒7，阀芯弹簧8，阀体9，密封垫圈10，活塞导杆11以及O型圈12配合构成。

其中，膜片1，调压弹簧2，上盖3以及阀体9构成整个减压阀的主体结构，而阀杆4，密封垫5，阀座6，套筒7，阀芯弹簧8，活塞导杆11以及O型圈12配合构成整个减压阀的阀芯，该阀芯安全稳定可靠，在与阀体配合可实现输出压力稳定。

参见图4，本减压阀中的上盖3，整体呈圆柱体，内部有台阶形内孔与阀体9螺纹配合并通过膜片1密封。

调压弹簧2为圆柱螺旋压缩弹簧，整体安置在上盖3中的台阶形内孔内，并与膜片1配合。

而阀体9，整体呈长方形，内部有贯穿台阶孔及进出气口，一端连接进气接头，另一端安装阀芯结构。由此构成整个减压阀的主体结构。

参见图5和图6，阀座6为构成阀芯的主体部件，用于承载其它阀芯组成部件。该阀座6整体呈六面体圆柱台阶状，其内部沿其轴向依次贯设有相互连通的台阶形内孔，密封调节孔，支撑导向孔；这里的台阶形内孔即作为安置孔，有作为导气孔与密封调节孔配合形成可密封调节的导气道。

同时，阀座6的六角面分别设有径向导气孔与密封调节孔连通，由此构成完整的导气道，实现气流的径向导出，避免直接冲击膜片。

再者，阀座6的外部带连接外螺纹，与阀体9中部内螺纹配合并通过密封垫圈10进行密封。

密封垫5整体呈圆形垫片状，并开设有内孔；该密封垫5安置在阀座6的台阶形内孔的底部，其上的内孔正好与阀座的密封调节孔同轴连通。对该密封垫5上内孔的结构形状可根据实际需求而定，作为优选，本实例采用去顶锥形结构，这样能够与阀杆4进行面配合，保证密封和调节效果。

套筒7整体呈中空的圆柱台阶状，该套筒7整体嵌设在阀座6的台阶形内孔中，对台阶形内孔底部的密封垫5形成固定；同时套筒7端口通过密封垫圈10与阀体9配合实现密封。

阀杆4，其整体安置在阀座6中，并可沿阀座6轴向移动移动，同时通过移动可与密封垫5配合，实现对整个气道进行密封或调节。

该阀杆4的上部呈圆柱台阶状，具体为三级圆柱台阶状，用于与阀座6安置配合；而下部为直杆状，用于安置阀芯弹簧8。该阀杆4上部的三级圆柱台阶状结构中，最大段作为阀杆4的安装段，整体与套筒7的内孔配合，并整体可移动的安置在其中；中间段作为调节段，整体穿过套筒7，使得顶端与密封垫5的内孔配合，而顶部的最细段穿设在密封垫5中，用于连接活塞导杆11。

在本方案中，阀杆4上部的三级圆柱台阶状结构中的中间段顶端(即中间段与顶部的最细段连接部位)优选圆台结构(即中间段与顶部的最细段之间通过圆台过渡段连接)，通过该圆台结构的侧面与密封垫5中的内孔配合，可实现气道的线性调节，保证气流调节的线性和稳定性。

活塞导杆11，其整体呈圆柱台阶状，其外侧开设相应的安置槽，用于安置相应的O型圈12。该活塞导杆11通过安置槽内的O型圈12整体可移动的安置在阀座6支撑导向孔中，一端与阀杆4的顶端配合组合为一体，另一端与膜片1配合。如此结构的活塞导杆11通过O型圈12与阀座6支撑导向孔配合，实现稳定可靠的移动，继而可对阀杆4的顶端形成稳定可靠的导向支撑，使其始终保证轴向移动。

阀芯弹簧8，本方案优选圆柱螺旋压缩弹簧，其整体套设在阀杆4上，通过与阀体9配合，对阀杆4提供弹力。

由此构成的减压阀中，其阀杆4上端部得到导向支撑，增加O型圈阻尼，克服阀杆在高速气流中可能产生的振动。同时密封垫的结构也做了变更，避免了导杆击穿密封垫现象，并使通过密封阀座6后的高速气流改变方向，不直接冲击膜片1，减少膜片1受到冲击。

由上可知，本实例方案通过改变密封阀座6、阀杆4及密封垫5的内部结构，增加活塞导杆11和O型圈12，使得阀杆4上端部得到导向支撑，增加O型圈阻尼，克服阀杆在高速气流中可能产生的振动，改善振动啸叫。同时基于圆形垫片状的密封垫，并采用平垫结构喷嘴，便于加工和检验。本方案可使得阀芯、阀杆定位不易偏移，减少造成其它杂质污染物等对密封面的影响，同时免了导杆击穿密封垫现象，并使通过密封阀座6后的高速气流改变方向，不直接冲击膜片1，从而有效提高整个减压阀结构的安全性和可靠性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。