专利名称：单向限压阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及阀，具体地说是一种单向限压阀。
背景技术：
单向限压阀广泛应用于纺织、制药、化工、石油、压缩机制造等行业，对管路气体最低压力有要求的设施均可使用。单向限压阀的主要作用就是控制管路气体的最小压力并具有单向功能。当单向限压阀进口受压大于设定压力(或限定压力)时，该阀即自动开启，压力气体通过该阀进入下一管路系统；当单向限压阀出口压力大于进口压力时，单向限压阀能迅速地处于关闭状态，阻断气体倒流。如图1所示，为目前市场上较常见的一种单向限压阀，属机械式控制结构，其主要包括阀体1及阀盖14，阀体1内部设置有阀腔，阀体1上开有与阀腔相连通的进口 21及出口 18，阀腔内设置有与进口 21相匹配的阀芯3，阀芯3与由活塞7、弹簧8及阀盖14组成的限压机构相连。该阀的工作原理是压力气体作用于该阀芯3上，阀芯3接受来自于弹簧8 通过活塞7的压力，当进口 21作用于阀芯3上的压力大于弹簧8的作用力时，阀芯3随活塞7顺不平衡腔15向弹簧8的压缩方向移动，打开进口 21与出口 18之间的通道，气体由进口 21流入出口 18。其工作过程是气体压力对弹簧8的作用力的运动过程。在这运动过程中，阀芯3初开到全部打开所需要的压力为进口 21压力克服弹簧力时的压力。这种单向限压阀的缺点是由于弹簧力会随着弹簧8的压缩而不断增加，故阀芯3 要达到全部打开时，进口 21压力就必须不断地增加，这就造成了阀芯3初开和全开时的压力差会越来越大。要让其压力差缩小，在受压面积不变的情况下只有减小弹簧8的刚度，增加弹簧8的有效圈数，为不影响阀芯3的行程，也只有增加弹簧8的长度来解决。这样做如果阀的通径增大(特别到了通径40以上)，阀的体积将会做得越来越大，在应用于某些地方就会影响到整机的体积大小，生产成本呈几何形上升，成为浪费资源的瓶颈，也增加了自身的制造成本。并且对于大通径的阀来说，这种通过减小弹簧刚度来缩小压力差的办法只能做到微量的缩小压差，因为弹簧的特性是无法改变的。另外，完全由弹簧力来克服气体压力的单向限压阀，特别是大通径的单向限压阀，由于弹簧力会做得很大，必须对弹簧力的释放采取一定的安全措施，以避免弹簧力的不安全释放。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种弹簧尺寸小、压差小、阀体体积小的单向限压阀。按照本发明的技术方案一种单向限压阀，包括阀体及阀盖；所述阀体内部设置有阀腔，所述阀体上开有与所述阀腔相连通的进口及出口，所述阀腔内设置有可打开及关闭所述进口的阀芯；所述阀盖内设置有与大气相通的不平衡腔，所述不平衡腔内滑动配合有活塞，所述活塞内设置有阀杆腔，所述阀芯的阀杆滑动配合在所述阀杆腔内，所述活塞与所述阀盖之间设置有弹簧；所述阀盖内设置有压力平衡腔，所述压力平衡腔的横截面积等于所述进口面积减去所述不平衡腔的横截面积，所述活塞上设置有滑动配合在所述压力平
3衡腔内的碟环，所述阀芯内开有与所述压力平衡腔相通的压力平衡通道，所述压力平衡通道中设置有单向密封球。所述阀芯与所述进口之间设置有阀芯密封件。所述活塞与所述不平衡腔之间设置有气腔密封件。所述碟环与所述压力平衡腔之间设置有平衡腔密封件。所述阀盖与所述阀体之间螺纹连接或法兰连接，在其接合处设置有阀体密封件。所述弹簧位于所述压力平衡腔内，所述弹簧的一端抵靠在所述碟环上，其另一端抵靠在所述阀盖上。所述弹簧位于所述不平衡腔内，所述弹簧的一端抵靠在所述活塞的端面上，其另一端抵靠在所述阀盖上。所述活塞内设置有轴套，所述阀芯的阀杆滑动配合在所述轴套内。所述阀芯的阀杆的外端设置有导向环，所述导向环滑动配合在所述阀杆腔内。所述阀体上设置有与所述进口相通的进口压力测试孔，以及与所述阀腔相通的出口压力测试孔。本发明的技术效果在于本发明采用动态平衡原理法则，在阀盖内设置有压力平衡腔，由压力平衡腔来承受大部分进口压力，弹簧只承受不平衡腔所受的很小一部分力，因此，弹簧刚度可以很小，弹簧的设计尺寸就会非常的小巧；在阀芯初开与阀芯全开时的相对压力差就会降低，从而整个单向限压阀的设计体积也会非常小巧，既降低了成本，又在性能上提高了一大步，使用时也不用担心弹力释放带来的不安全因素。
图1为现有的单向限压阀的结构示意图。图2为本发明的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步的说明。图1、图2中，包括阀体1、阀芯密封件2、阀芯3、轴套4、平衡腔密封件5、螺栓6、活塞7、弹簧8、单向密封球9、导向环10、螺栓11、气腔密封件12、阀体密封件13、阀盖14、不平衡腔15、阀杆腔16、压力平衡腔17、出口 18、阀腔19、出口压力测试孔20、进口 21、压力平衡通道22、进口压力测试孔23、螺栓M、碟环25等。如图2所示，本发明是一种单向限压阀，包括阀体1及阀盖14，阀盖14与阀体1之间的连接可根据单向限压阀的大小采用螺纹连接或者法兰连接等多种型式，并且在其接合处设置有阀体密封件13。阀体1内部设置有阀腔19，在阀体1上开有与阀腔19相连通的进口 21及出口 18， 进口 21与出口 18的连接方式也可根据系统需要选用法兰形式或者螺纹形式。阀腔19内设置有可打开及关闭进口 21的阀芯3，阀芯3与进口 21之间设置有阀芯密封件2。阀体1上还设置有与进口 21相通的进口压力测试孔23，以及与阀腔19相通的出口压力测试孔20。进口压力测试孔23及出口压力测试孔20用于连接传递单向限压阀进口 21和出口 18间两部位的压力数值，不用时分别用螺栓M及螺栓6密封。
阀盖14为一中空体，阀盖14内设置有与大气相通的不平衡腔15，不平衡腔15内滑动配合有活塞7，活塞7与不平衡腔15之间设置有气腔密封件12。活塞7内设置有阀杆腔16，阀芯3的阀杆滑动配合在阀杆腔16内。阀芯3的阀杆的外端还可以设置有导向环10，导向环10滑动配合在阀杆腔16内。 活塞7内还可以设置有无油轴套4，阀芯3的阀杆滑动配合在轴套4内。无油轴套4和导向环10的作用是减少阀芯3运动的磨擦力及增加阀芯3与活塞7间磨擦的耐久性及运动过程中的垂直持久性能，同时，如果选用材料适当(耐磨性良好)，也可去除无油轴套4和导向环10。本发明在阀盖14内设置有压力平衡腔17，压力平衡腔17的横截面积=进口 21面积-不平衡腔15的横截面积；在活塞7上设置有滑动配合在压力平衡腔17内的碟环25， 碟环25与压力平衡腔17之间设置有平衡腔密封件5 ；在阀芯3内开有与压力平衡腔17相通的压力平衡通道22，压力平衡通道22中设置有单向密封球9。活塞7与阀盖14之间设置有弹簧8。弹簧8的安装有以下两种方式一种是弹簧 8位于压力平衡腔17内，弹簧8的一端抵靠在碟环25上，其另一端抵靠在阀盖14上；另一种是弹簧8位于不平衡腔15内，弹簧8的一端抵靠在活塞7的端面上，其另一端抵靠在阀盖14上。弹簧8的两种安装方式中，第一种方式效果最好。本发明的工作原理是采用动态平衡原理法则，利用气体的作用力与反作用力，应顺气体自身的压力变化而变化，针对受压于弹簧8的活塞7部分，改造为压力平衡腔17，由压力平衡腔17来承受大部分力，弹簧8只承受剩余不平衡腔15面积的很小一部分力，压力平衡腔17的作用力才是主要作用力。压力平衡腔17内的压力在单向密封球9打开的时候是随着进口 21的压力变化而变化的，也就是与进口 21的压力保持正比例关系，随着进口 21 的压力升高而升高，降低而降低。这样就形成了对阀芯3的作用力与反作用力的平衡关系， 使两方面的力相互抵消，弹簧力只需克服中心部分不平衡腔15面积的力，不平衡腔15的横截面积+压力平衡腔17的横截面积=进口 21面积，不平衡腔15的面积可以做得非常小， 因此，弹簧力的需求就会很小，弹簧8刚度也可以做得很小，弹簧8的设计尺寸就会非常的小巧。在阀芯3初开与阀芯3全开时的相对压力差就会降低，从而整个单向限压阀的设计体积也会非常小巧，既降低了成本，又在性能上提高了一大步，使用时也不用担心弹力释放带来的不安全因素，让使用单向限压阀的机组系统设计更加合理。本发明的工作过程如下压力气体由进口 21处作用于单向限压阀阀芯3上，一部分压力气体经阀芯3上的压力平衡通道22进入压力平衡腔17，其中经过单向密封球9，使压力气体只能单向进入，压力平衡腔17气体压力与作用在阀芯3上的作用力形成反作用力。阀芯3打开前压力平衡腔17内的压力始终与进口 21压力相等，进口 21压力要打开阀芯3即作用于阀芯3中心面积上的力大于克服不平衡腔15的弹簧8作用力时，进口 21压力就会推动阀芯3，阀芯3及活塞7向作用力方向运动，打开阀门进口 21，气体由单向限压阀出口 18出去。此过程是因为通大气的不平衡腔15的面积很小，弹簧8的刚度也就很低， 弹簧8压缩时的弹簧力的变化就会很小，所以在进口 21压力推动阀芯3开启到全部打开时的这一压力差值也会很小。阀芯3打开前压力平衡腔17压力与进口 21压力相同，在阀芯3 打开后，阀出口 18如果压力高于阀进口 21压力时，单向阀芯3就会迅速关闭，阀芯3与活塞7脱开，出口 18气体由阀芯3与活塞7的间隙流入压力平衡腔17内，压力平衡通道22通过密封球9单向关闭，阻止平衡腔17气体倒流入进口 21，此时活塞7由于面积的不同(作用在活塞7上的一部分不平衡腔15面积是通大气的)，所以活塞7是打开的。活塞7的位置与管道中(或阀腔内)的压力有关，只要管道中(或阀腔内)的压力超过设定压力时就是打开的，这样阀芯3的动作就更加灵活。只要出口 18管道中的压力降低或进口 21压力升高超过设定压力时，阀芯3就会几乎无阻力的迅速打开；反之只要出口 18管道中的压力升高或进口 21压力降低到设定压力时，阀芯3就会迅速关闭。
权利要求
1.一种单向限压阀，包括阀体(1)及阀盖(14);所述阀体(1)内部设置有阀腔(19)，所述阀体(1)上开有与所述阀腔(19)相连通的进口(21)及出口(18)，所述阀腔(19)内设置有可打开及关闭所述进口(21)的阀芯(3);所述阀盖(14)内设置有与大气相通的不平衡腔 (15)，所述不平衡腔(15)内滑动配合有活塞(7)，所述活塞(7)内设置有阀杆腔(16)，所述阀芯(3)的阀杆滑动配合在所述阀杆腔(16)内，所述活塞(7)与所述阀盖(14)之间设置有弹簧(8)，其特征是所述阀盖(14)内设置有压力平衡腔(17)，所述压力平衡腔(17)的横截面积等于所述进口( 21)面积减去所述不平衡腔(15 )的横截面积，所述活塞(7 )上设置有滑动配合在所述压力平衡腔(17)内的碟环(25)，所述阀芯(3)内开有与所述压力平衡腔(17) 相通的压力平衡通道(22)，所述压力平衡通道(22)中设置有单向密封球(9)。
2.按照权利要求1所述的单向限压阀，其特征是所述阀芯(3)与所述进口(21)之间设置有阀芯密封件(2)。
3.按照权利要求1所述的单向限压阀，其特征是所述活塞(7)与所述不平衡腔(15) 之间设置有气腔密封件(12)。
4.按照权利要求1所述的单向限压阀，其特征是所述碟环(25)与所述压力平衡腔 (17 )之间设置有平衡腔密封件(5 )。
5.按照权利要求1所述的单向限压阀，其特征是所述阀盖(14)与所述阀体(1)之间螺纹连接或法兰连接，在其接合处设置有阀体密封件(13)。
6.按照权利要求1所述的单向限压阀，其特征是所述弹簧(8)位于所述压力平衡腔 (17)内，所述弹簧(8)的一端抵靠在所述碟环(25)上，其另一端抵靠在所述阀盖(14)上。
7.按照权利要求1所述的单向限压阀，其特征是所述弹簧(8)位于所述不平衡腔 (15)内，所述弹簧(8)的一端抵靠在所述活塞(7)的端面上，其另一端抵靠在所述阀盖(14) 上。
8.按照权利要求1所述的单向限压阀，其特征是所述活塞(7)内设置有轴套(4)，所述阀芯(3)的阀杆滑动配合在所述轴套(4)内。
9.按照权利要求1所述的单向限压阀，其特征是所述阀芯(3)的阀杆的外端设置有导向环(10)，所述导向环(10)滑动配合在所述阀杆腔(16)内。
10.按照权利要求1所述的单向限压阀，其特征是所述阀体(1)上设置有与所述进口 (21)相通的进口压力测试孔(23)，以及与所述阀腔(19)相通的出口压力测试孔(20)。
全文摘要
本发明涉及一种单向限压阀，包括阀体及阀盖；阀体上开有与阀腔相连通的进口及出口，阀腔内设置有阀芯；阀盖内设置有不平衡腔，不平衡腔内滑动配合有活塞，活塞内设置有阀杆腔，阀芯的阀杆滑动配合在阀杆腔内，活塞与阀盖之间设置有弹簧；阀盖内设置有压力平衡腔，压力平衡腔的横截面积等于进口面积减去不平衡腔的横截面积，活塞上设置有滑动配合在压力平衡腔内的碟环，阀芯内开有与压力平衡腔相通的压力平衡通道，压力平衡通道中设置有单向密封球。本发明由压力平衡腔来承受大部分进口压力，弹簧只承受很小一部分力，弹簧刚度和尺寸就会很小，在阀芯初开与阀芯全开时的相对压力差就会降低，从而整个单向限压阀的体积也会非常小巧，降低了成本。
文档编号F16K15/04GK102278511SQ20111014443
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月31日 优先权日2011年5月31日
发明者梅锦月 申请人:梅锦月