一种先导式电磁截止阀用快速响应控制阀及其控制方法

本发明涉及流体控制，特别是涉及一种先导式电磁截止阀用快速响应控制阀及其控制方法。

背景技术：

1、电磁截止阀为进行流体管路控制的核心重要部件，而对于大流量、高压力的流体控制，一般采用先导式电磁截止阀，其利用压差的作用，实现流体管路的通、断。

2、控制腔的容积以及节流孔的当量面积与先导孔流通面积的匹配，将直接影响电磁截止阀的响应速度。常规的先导式电磁截止阀，控制腔容积和节流孔的当量面积恒定不变，在先导孔流通面积不变的情况下，当设计的节流孔当量面积较大时，电磁截止阀开启时，控制腔内压力下降慢，压差形成慢，而造成电磁截止阀开启延迟长；当设计的节流孔当量面积较小时，电磁截止阀关闭时，控制腔内压力上升慢，压差消失慢，而造成电磁截止阀关闭延长。因此，常规的先导式电磁截止阀，存在开启和关闭响应延迟较长的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术中存在的先导式电磁截止阀响应延长的技术缺陷，而提供一种先导式电磁截止阀用快速响应控制阀。

2、本发明的另一个目的是提供所述先导式电磁截止阀用快速响应控制阀的控制方法。

3、为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

4、一种先导式电磁截止阀用快速响应控制阀，包括受电磁力驱动的先导阀芯和与其配合的截止阀芯，其中：

5、所述先导阀芯底部的外圆面为先导阀芯密封面，所述截止阀芯的内圆面为内导向密封面，所述先导阀芯密封面与内导向密封面过渡配合，所述先导阀芯和截止阀芯以及套管之间围合形成控制腔，所述先导阀芯上设有与所述控制腔相连通的流体通道，所述先导阀芯行程为0时，所述控制腔与内导向密封面所在侧壁上的节流孔相连通，所述先导阀芯受电磁力驱动向上移动时，先导阀芯密封面封堵节流孔使其当量面积发生变化；

6、所述截止阀芯上设有先导阀座，所述先导阀芯行程为0时，先导阀芯底部的先导阀芯密封垫与先导阀座密封接触，当先导阀芯受电磁力驱动向上移动时，控制腔通过流体通道、先导阀座中心的先导孔与所述截止阀体的出流体通道相连通；

7、所述截止阀芯上设有用于导流流体介质的导流槽，所述导流槽分别与所述截止阀体的进流体通道和节流孔相连通，所述截止阀芯底部设有截止阀芯密封垫，截止阀芯的行程为0时，截止阀芯密封垫密封截止阀体，使得其出流体通道和进流体通道断开，截止阀芯上移时，出流体通道和进流体通道相连通。

8、在上述技术方案中，所述先导阀芯的顶部设有弹簧，所述弹簧设置在先导阀芯和止动螺杆之间。

9、在上述技术方案中，所述截止阀芯的底部设有锥形弹簧，所述锥形弹簧设置在截止阀芯和截止阀体之间。

10、在上述技术方案中，所述截止阀芯的中部设有限位台阶，限位台阶与电磁截止阀中的套管配合限制截止阀芯的升程，所述限位台阶的上方为外导向密封面，所述外导向密封面与所述套管过渡配合以导向并密封流体介质。

11、在上述技术方案中，所述先导阀座的上部为环形的先导阀座面，所述先导阀座面与所述先导阀芯密封垫的先导阀芯密封垫下表面接触形成密封时，先导阀芯的先导阀芯密封面的上端与截止阀芯的节流孔的下端平齐；

12、所述先导阀芯的环面与截止阀芯的截止阀芯上端面不接触。

13、在上述技术方案中，所述截止阀芯下端为锥形弹簧座，锥形弹簧小端与锥形弹簧座相抵，大端与截止阀体相抵，锥形弹簧座的内部设置梯形环槽，用于装配截止阀密封垫；

14、所述先导阀芯下端内部设置梯形槽，用于装配所述的先导阀芯密封垫。

15、在上述技术方案中，所有流体通道的当量面积s2大于所有节流孔的当量面积s1。

16、在上述技术方案中，所述导流槽为上下半贯穿结构，所述导流槽位于外导向密封面的下部，所述导流槽的个数为四个，每一个导流槽内垂直方向设置有一个所述节流孔，所述流体通道的个数为六个。

17、在上述技术方案中，先导阀芯密封面的高度为h1，先导阀芯的最大升程为h2，截止阀芯的最大升程为h3，节流孔的直径为φ1，四者之间的关系为：h1＞h2，h2＞φ1，0≤(h2-h3)≤φ1。

18、本发明的另一方面，所述的先导式电磁截止阀用快速响应控制阀的控制方法，其特征在于，先导式电磁截止阀关闭时，电磁阀未通电，所述截止阀芯的升程为0，截止阀芯密封垫落座于截止阀体上，并形成密封，将截止阀体的进流体通道和出流体通道断开；先导阀芯的升程为0，先导阀芯密封垫的先导阀芯密封垫下表面与截止阀芯中的先导阀座面接触，形成密封；

19、此时先导阀芯的先导阀芯密封面的上端与截止阀芯的节流孔的下端平齐，以使先导阀芯向上运动时，快速减小节流孔的当量面积s1；

20、流体依次通过截止阀体的进流体通道、导流槽、节流孔进入控制腔，此时控制腔中流体压力p1与进流体通道p2相等。

21、先导式电磁截止阀开启时，电磁阀通电，产生电磁力，先导阀芯在电磁力的作用下向上运动，先导阀芯密封垫下表面与先导阀座面分开，此时，控制腔的流体通过流体通道、先导孔进入出流体通道，由于先导阀芯向上运动过程中，先导阀芯的环面与截止阀芯的截止阀芯上端面之间间隙增大，控制腔容积增大；节流孔在先导阀芯密封面的作用下，当量流通面积s1快速减小，进入控制腔的流体急剧减小，控制腔容积增大和进入控制腔的流体急剧减小的综合作用下，控制腔中的流体压力p1快速降低；此时，截止阀芯上部的压力低，下部的压力高，截止阀芯在压差的作用下，向上运动，截止阀芯密封垫下表面与截止阀体分开，进流体通道中流体直接进入出流体通道，实现电磁截止阀的快速开启；

22、电磁阀断电，电磁力消失，先导阀芯在弹簧的弹簧力的作用下向下运动，先导阀芯密封垫下表面与先导阀座面结合，形成密封，由于先导阀芯向下运动过程中，先导阀芯的环面与截止阀芯的截止阀芯上端面之间间隙减小，控制腔容积减小；节流孔在先导阀芯密封面的作用下，当量流通面积s1快速增大，进入控制腔的流体急剧增加，控制腔容积减小和进入控制腔的流体急剧增加的综合作用下，控制腔中的流体压力p1快速升高至进流体通道压力p2；截止阀芯上部和下部之间的压差消失，截止阀芯与先导阀芯在弹簧弹簧力作用下，继续向下运动，直到截止阀芯密封垫下表面与截止阀体结合，形成密封，进流体通道和出流体通道断开，实现电磁截止阀的快速关闭。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、本发明提出的先导式电磁截止阀用快速响应控制阀，通过截止阀芯与先导阀芯的结构配合，实现：电磁阀通电时，控制腔容积增大，节流孔当量面积快速减小，截止阀芯上下压差迅速建立，电磁截止阀的快速开启；电磁阀断电时，控制腔容积减小，节流孔当量面积快速增大，截止阀芯上下压差迅速消失，电磁截止阀的快速关闭。通过可变节流孔当量面积和可变控制腔容积的技术方案的控制阀，可以有效解决常规先导式电磁截止阀开启和关闭延长的问题，提升其响应速度。

技术特征：

1.一种先导式电磁截止阀用快速响应控制阀，其特征在于，包括受电磁力驱动的先导阀芯(3)和与其配合的截止阀芯(2)，其中：

2.如权利要求1所述的先导式电磁截止阀用快速响应控制阀，其特征在于，所述先导阀芯(3)的顶部设有弹簧(4)，所述弹簧(4)设置在先导阀芯(3)和止动螺杆(9)之间。

3.如权利要求1所述的先导式电磁截止阀用快速响应控制阀，其特征在于，所述截止阀芯(2)的底部设有锥形弹簧(1)，所述锥形弹簧(1)设置在截止阀芯(2)和截止阀体(7)之间。

4.如权利要求1所述的先导式电磁截止阀用快速响应控制阀，其特征在于，所述截止阀芯(2)的中部设有限位台阶(2-6)，限位台阶(2-6)与电磁截止阀中的套管(8)配合限制截止阀芯(2)的升程，所述限位台阶(2-6)的上方为外导向密封面(2-5)，所述外导向密封面(2-5)与所述套管(8)过渡配合以导向并密封流体介质。

5.如权利要求1所述的先导式电磁截止阀用快速响应控制阀，其特征在于，所述先导阀座(2-10)的上部为环形的先导阀座面(2-8)，所述先导阀座面(2-8)与所述先导阀芯密封垫(5)的先导阀芯密封垫下表面(5-1)接触形成密封时，先导阀芯(3)的先导阀芯密封面(3-4)的上端与截止阀芯(2)的节流孔(2-3)的下端平齐；

6.如权利要求1所述的先导式电磁截止阀用快速响应控制阀，其特征在于，所述截止阀芯(2)下端为锥形弹簧座(2-7)，锥形弹簧(1)小端与锥形弹簧座(2-7)相抵，大端与截止阀体(7)相抵，锥形弹簧座(2-7)的内部设置梯形环槽(2-2)，用于装配截止阀密封垫(6)；

7.如权利要求1所述的先导式电磁截止阀用快速响应控制阀，其特征在于，所有流体通道(3-2)的当量面积s2大于所有节流孔(2-3)的当量面积s1。

8.如权利要求7所述的先导式电磁截止阀用快速响应控制阀，其特征在于，所述导流槽(2-4)为上下半贯穿结构，所述导流槽(2-4)位于外导向密封面(2-5)的下部，所述导流槽(2-4)的个数为四个，每一个导流槽(2-4)内垂直方向设置有一个所述节流孔(2-3)，所述流体通道(3-2)的个数为六个。

9.如权利要求1所述的先导式电磁截止阀用快速响应控制阀，其特征在于，先导阀芯密封面(3-4)的高度为h1，先导阀芯(3)的最大升程为h2，截止阀芯(2)的最大升程为h3，节流孔(2-3)的直径为φ1，四者之间的关系为：h1＞h2，h2＞φ1，0≤(h2-h3)≤φ1。

10.如权利要求1-8中任一项所述的先导式电磁截止阀用快速响应控制阀的控制方法，其特征在于，先导式电磁截止阀关闭时，电磁阀(10)未通电，所述截止阀芯(2)的升程为0，截止阀芯密封垫(6)落座于截止阀体(7)上，并形成密封，将截止阀体(7)的进流体通道(7-1)和出流体通道(7-2)断开；先导阀芯(3)的升程为0，先导阀芯密封垫(5)的先导阀芯密封垫下表面(5-1)与截止阀芯(2)中的先导阀座面(2-8)接触，形成密封；

技术总结
本发明公开了一种先导式电磁截止阀用快速响应控制阀及其控制方法，所述先导式电磁截止阀用快速响应控制阀包括锥形弹簧，截止阀芯，先导阀芯，弹簧，先导阀芯密封垫，截止阀密封垫。通过截止阀芯与先导阀芯的结构配合，可实现电磁截止阀开启和关闭过程中，控制腔容积和节流孔当量面积的可变，可以有效解决常规先导式电磁截止阀开启和关闭延长的问题，提升其响应速度。

技术研发人员：李汝宁
受保护的技术使用者：天津职业技术师范大学（中国职业培训指导教师进修中心）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13