专利名称：背压平衡式最小压力阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种最小压力阀，常用于气体压缩机的气路系统。
背景技术：
最小压力阀在气体压缩机行业广泛使用，它的主要作用有两个一是使压缩机起动后不立即对外供气，优先建立润滑液体所需的循环压力，确保压缩机的润滑，当气体压力达到设定压力时，最小压力阀才开启，向外供气，否则最小压力阀呈关闭状态；二是当空气压缩机停止供气时，最小压力阀起先导阀的作用，防止气体回流。
气体压缩机行业中现在所用的最小压力阀结构如图1、图2所示，图1是小流量的单根活塞复位弹簧最小压力阀，图2是大流量的双根活塞复位弹簧最小压力阀(其中一根是圆柱弹簧，另一根是弹簧片)。它们包括阀体1、进气腔道a、出气腔道b、先导阀2、活塞5、活塞筒7等，活塞与活塞筒之间设有用于活塞复位的弹簧，它们的工作原理是压缩气体从进气腔道a进入，作用在先导阀2上，当进气腔道a处的气体压力达到一定值时，先导阀2与活塞5向上移动，气体从出气腔道b排出；当压缩机停止工作时，进气腔道a处的压力突然下降，而先导阀2上方的压缩气体保持原有的压力，加上先导阀复位弹簧4的作用，先导阀2向下运动，迅速把进气腔道a堵住，所以出气腔道b的气体无法倒流，先导阀2起单向阀的作用。随后，大活塞5在活塞复位弹簧6的作用下而向下移动，把先导阀2压紧，等待下次工作的开始。图1与图2中的先导阀不仅工作原理相同，其主要相同之处在于压缩气体作用在先导阀上的力完全由弹簧来承受。当通径增大时，采用两根大弹簧。
从小流量到大流量的最小压力阀可明显看出，弹簧发生了明显的变化，阀的性能也因此有相应的变化。小流量阀的结构小，启闭特性好，灵敏度高；大流量的阀必须使用刚度很大的硬弹簧，从而使阀的结构笨重，启闭特性差，灵敏度降低，并易产生弹簧的振动和引起气压的脉动，很大程度上约束了最小压力阀往大流量的方向发展，这是现有最小压力阀存在的缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种能减小弹簧受力、提高弹簧与阀的性能和寿命、减小弹簧以及阀的体积，提高阀流量的新型背压平衡式最小压力阀。
根据上述目的设计了一种背压平衡式最小压力阀，包括阀体1、进气腔道a、出气腔道b、先导阀2、活塞5、活塞复位弹簧6，同时还包括一闭合的背压腔e，该背压腔e与进气腔道a分别位于活塞5的两侧；所述背压腔e经通道与进气腔道a相通。
所述背压腔e与进气腔道a之间的通道可以为内置通道，该通道内可以设置一用于单向作用的阀门装置，可更有效提高阀的性能；所述内置通道可由穿过活塞的上通道d、位于活塞与先导阀之间的中通道f、穿过先导阀的下通道c构成；中通道f内设有先导阀复位弹簧4；用于单向作用的阀门装置可以为一圆球3，该圆球3也可以用其他形状代替，只要起单向作用即可；该圆球3最好位于中通道f与下通道c的交会处；所述先导阀复位弹簧4可以作用在圆球3上或者直接作用在先导阀2上。
所述背压腔e与进气腔道a之间的内置通道内也可以不设置单向作用的阀门装置，但通道内设有用于单向作用的阀门装置能更有效提高阀的性能。
所述背压腔e与进气腔道a之间的通道还可以为外置通道，该外置通道内可以设置单向作用的阀门装置，也可以不设置这种装置，但通道内设有用于单向作用的阀门装置更有效提高阀的性能。
所述活塞复位弹簧6可以位于活塞5的活塞杆内，也可以套装在活塞杆上。
所述活塞复位弹簧6可以位于背压腔a内部，也可以位于背压腔的外部。
现有技术的最小压力阀的活塞受力完全由弹簧的弹力来平衡，当阀的进气口直径做得大时，这时必须采用刚度很大的硬弹簧来与活塞的受力平衡，甚至采用双弹簧来与之平衡(如图2所示)，从而使阀的结构笨重，且弹性越硬，装配和调试越困难，阀的启闭特性坏，灵敏度低并易产生弹簧的振动和引起气压的脉动。本发明作用在活塞上的力大部分由背压来平衡，弹簧的受力不受阀的进气口通径约束，所以阀的通径与流量可以任意加大，而弹簧的受力却很小，因此弹簧的尺寸小，整个阀的体积也就减小。由于弹簧的尺寸小，产生振动小，因此对气体的产生脉动性小，且弹簧的寿命也高。由于弹簧的刚度小，装配和调试容易，阀的启闭特性好，灵敏度高，寿命长。
现有技术中活塞受力完全由弹簧的弹力来平衡，使得活塞复位弹簧尺寸大，加上活塞复位弹簧被安装在活塞的顶端位置，这使整个阀的高度有所增加，在本发明的优选实施方式中，在活塞部分受力由背压来平衡，减小弹簧的受力，使得活塞复位弹簧尺寸小的基础上，再用适当的方法装置活塞复位弹簧，使得整个阀的高度减小，更体现了本发明具有体积小的优点。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有寿命长、体积小、流量大、性能好的优点。
图1为现有技术的单根活塞复位弹簧最小压力阀结构示意图；
图2为现有技术的双根活塞复位弹簧最小压力阀结构示意图；图3、4、5、6分别为本发明背压平衡式最小压力阀的四种实施方式的结构示意图；图7为现有技术的最小压力阀受力示意图；图8为图3所示的优选实施方式的最小压力阀受力示意图；附图的件号表示1、阀体2、先导阀 3、圆球 4、先导阀复位弹簧5、活塞6、活塞复位弹簧7、活塞筒 8、弹簧片a、进气腔道b、出气腔道c、下通道 d、上通道e、背压腔 f、中通道 g、外通道具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
图3示出了本发明最小压力阀的一种实施方式，包括阀体1、进气腔道a、出气腔道b、先导阀2、圆球3、先导阀复位弹簧4、活塞5、活塞复位弹簧6、活塞筒7等，活塞与活塞筒之间设置有一背压腔e，背压腔e与进气腔道a之间的通道为内置通道，该通道由穿过活塞的上通道d、位于活塞与先导阀之间的中通道f、穿过先导阀的下通道c构成；中通道f内设有先导阀复位弹簧4；圆球3位于中通道f与下通道c的交会处；该圆球3可用橡胶制成，也可以选用其他形状或者材料来代替，只要起到单向作用即可；所述先导阀复位弹簧4可以作用在圆球3上，也可以直接作用在先导阀2上。所述活塞复位弹簧6套装在活塞5的活塞杆上，且位于背压腔e内。
当压缩机开始工作，向油气分离罐充气时，气体从进气腔道a进入阀内，气体推开中通道f入口处的圆球3(推开圆球的力很小，可以忽略不计)，并通过中通道f和上通道d进入背压腔e，在背压腔e里形成背压作用在活塞5的背面上，背压力与弹簧6的弹力的合力来平衡进气腔道a的气体作用在先导阀2上的力。当进气腔道a处的气体压力继续增大，气体作用在先导阀2的压力等于背压和活塞复位弹簧6的合力时，先导阀2处于打开的临界状态。当进气腔道a处的气体压力继续增大，气体作用在先导阀2上的压力刚好大于背压和活塞复位弹簧6的合力时，先导阀2微量开路，气体开始从出气腔道b排出。当进气腔道a处压力达到设定压力时，阀就完全打开，气体以最大流量从出气腔道b排出。当压缩机停止工作，不再向油气分离罐供气时，进气腔道a处的压力突然下降，而先导阀2上方的压力保持原有的压力，再加上先导阀复位弹簧4的作用，先导阀2向下运动，同时圆球3也把下通道c堵上，先导阀2关上，达到防止气体倒流现象。随后，活塞5在活塞复位弹簧6的作用而向下移动，把先导阀2压紧，等待下次工作的开始。
图4所示的实施方式，与图3所示实施方式的区别在于，背压腔e设置在活塞杆顶端与活塞筒之间，活塞复位弹簧6安装在活塞杆内，且位于背压腔内部。
此外图3和图4的实施方式还可以稍做变换，即把图3中的活塞复位弹簧6改装在活塞杆内，也就是活塞杆顶端的位置；图4中的活塞复位弹簧6可套装在活塞杆上。
图5和图6则是把背压腔e与进气腔道a之间的通道改为一条外置通道，通道内可以不设置单向作用的阀门装置，但如果设有用于单向作用的阀门装置能更有效提高阀的性能。图5和图6两种方案的先导阀复位弹簧4是直接作用在先导阀2上的，无需圆球3。其他结构以及工作原理与图3和图4的方案基本相同。
下面再利用力学模型介绍一下最小压力阀的工作原理，其中先导阀复位弹簧4的力很小，可以略去不计。本发明的优点可以从活塞5的受力分析体现出来，图7为现有技术的最小压力阀的受力示意图下端受到气体的压力P，上部受到活塞复位弹簧6的作力F1；图8为本发明的图3方案背压平衡式最小压力阀受力示意图下端受到气体的压力P，上端受到气体的压力P和活塞复位弹簧6的作力F2。根据力学平衡得出各自的活塞复位弹簧6的受力大小如下现有技术的最小压力阀的活塞复位弹簧6的受力F1F1＝P·S1S1-气体作用在小活塞上的面积。
本发明的图3方案背压平衡式最小压力阀活塞复位弹簧6的受力F2F2＝P·(S1-S2)＝P·S0S2-气体作用在大活塞上的面积；S0-大活塞杆的截面面积。
当两种阀的进气口通径和开始压力相等时，由于S0＜＜S1，所以F2＜＜F1，即背压平衡式最小压力阀所需的弹簧力远小于现有技术的弹簧力。
现有技术的最小压力阀的活塞受力完全由弹簧的弹力来平衡，当阀的进气口直径做得大时，这时必须采用刚度很大的硬弹簧来与活塞的受力平衡，甚至采用双弹簧来与之平衡(如图2所示)，从而使阀的结构笨重，且弹性越硬，装配和调试越困难，阀的启闭特性坏，灵敏度低并易产生弹簧的振动和引起气压的脉动。本发明作用在活塞上的力大部分由背压来平衡，弹簧的受力不受阀的进气口通径约束，所以阀的通径与流量可以任意加大，而弹簧的受力却很小，因此弹簧的尺寸小，整个阀的体积也就减小。由于弹簧的尺寸小，产生振动小，因此对气体的产生脉动性小，且弹簧的寿命也高。由于弹簧的刚度小，装配和调试容易，阀的启闭特性好，灵敏度高，寿命长。
权利要求
1.一种背压平衡式最小压力阀，包括阀体(1)、进气腔道(a)、出气腔道(b)、先导阀(2)、活塞(5)、活塞复位弹簧(6)，其特征在于还包括一闭合的背压腔(e)，该背压腔(e)与进气腔道(a)分别位于活塞(5)的两侧；所述背压腔(e)经通道与进气腔道(a)相通。
2.根据权利要求1所述的最小压力阀，其特征在于背压腔(e)与进气腔道(a)之间的通道为内置通道，该通道内设有用于单向作用的阀门装置。
3.根据权利要求2所述的最小压力阀，其特征在于所述通道由穿过活塞的上通道(d)、位于活塞与先导阀之间的中通道(f)、穿过先导阀的下通道(c)构成。
4.根据权利要求3所述的最小压力阀，其特征在于中通道(f)内设有先导阀复位弹簧(4)；用于单向作用的阀门装置为一圆球(3)，该圆球(3)位于中通道(f)与下通道(c)的交会处。
5.根据权利要求4所述的最小压力阀，其特征在于先导阀复位弹簧(4)作用在圆球(3)上或者直接作用在先导阀(2)上。
6.根据权利要求1所述的最小压力阀，其特征在于背压腔(e)与进气腔道(a)之间的通道为内置通道，该通道内不设有用于单向作用的阀门装置。
7.根据权利要求1所述的最小压力阀，其特征在于背压腔(a)与进气腔道(a)之间的通道为外置通道(g)，该通道内设有用于单向作用的阀门装置。
8.根据权利要求1所述的最小压力阀，其特征在于背压腔(a)与进气腔道(a)之间的通道为外置通道(g)，该通道内不设有用于单向作用的阀门装置。
9.根据权利要求1至4任何一项或者权利要求6至8任何一项所述的最小压力阀，其特征在于所述活塞复位弹簧(6)位于活塞(5)的活塞杆内或者套装在活塞杆上。
10.根据权利要求1至4任何一项或者权利要求6至8任何一项所述的最小压力阀，其特征在于所述活塞复位弹簧(6)位于背压腔(a)的内部或者外部。
全文摘要
本发明公开了一种背压平衡式最小压力阀，常用于气体压缩机的气路系统，包括阀体(1)、进气腔道(a)、出气腔道(b)、先导阀(2)、活塞(5)、活塞复位弹簧(6)，其特征在于还包括一闭合的背压腔(e)，该背压腔(e)与进气腔道(a)分别位于活塞(5)的两侧；所述背压腔(e)经通道与进气腔道(a)相通。该背压腔的作用是用来平衡作用在活塞上的部分力，以减小活塞复位弹簧的受力，从而提高弹簧寿命、减小弹簧和最小压力阀的外形尺寸与重量，提高最小压力阀的综合性能等。与现有技术相比，本发明更具有寿命长、体积小、流量大、性能好等优点。
文档编号F16K15/00GK1490545SQ0314022
公开日2004年4月21日 申请日期2003年8月19日 优先权日2003年8月19日
发明者查谦, 查世樑, 陈伟成, 查 谦 申请人:查谦, 查世樑, 陈伟成, 查 谦