快速双向截止阀的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种快速双向截止阀，包括阀体、端盖和阀杆，所述端盖固定在阀体上部，所述端盖上设置有伸入阀体内的密封唇口；所述阀体内活动设置有用于将阀体内部分成上气室和下气室的阀塞，所述阀塞上开设有连通上气室和下气室的气孔，所述阀杆从阀体下部伸入阀体与阀塞固定连接，所述阀体上设置有与上气室相通的气口一，所述端盖上设置有与上气室相通的气口二；阀塞与密封唇口配合控制气口一与气口二之间的通断。本发明能够在开闭截止阀时降低阀塞承受的轴向压力，以较小的驱动力即可快速地实现截止阀的开闭，进而延长阀塞的使用寿命。
【专利说明】
快速双向截止阀
技术领域
[0001]本发明属于气控工程领域，尤其涉及一种快速双向截止阀，适用于车辆空气弹簧的各个气室间的连接控制。
【背景技术】
[0002]要对连接两个不同压强的容器间的管路通断进行自动控制，几乎都会使用电动、气动或者液压压力作为动力源去控制截止阀阀门，大多数时候的气流方向几乎都是一定的，即气体从A容器通过阀门流入B容器，这样的条件下要实现阀门的关断且良好的密封已经没有难度。但是传统的气体阀门一般采用带密封圈的阀杆轴向位移与阀体的沟槽、密封副配合来关断气路，或者采用密封体端面覆盖通气孔的方式来关断气路。前者虽然能实现管路双向气流的密封，但在阀门从关闭到打开的瞬间会因为进排气口间的压力差过大时密封圈被挤出，一般只能承受关断后不大于2mpa的压力差，适合低压气体控制。而采用端面密封的方式虽然可以承受高压，但是却因为当通径增大时，要将阀杆提起将阀门打开需要的驱动力大大增加，同时在阀门关闭状态下，阀杆承受的气体压力作用于密封面的压强很大，对密封体的要求很高，而且寿命也不长。由于受上面的因素影响，对于大通径的高低压阀一般都采用先导式驱动方式，但随之而来的就是动作的时间都比较长。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种快速双向截止阀，本发明能够在开闭截止阀时降低阀塞承受的轴向力，以较小的驱动力即可快速地实现截止阀的开闭，进而延长阀塞的使用寿命。
[0004]为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
一种快速双向截止阀，其特征在于:包括阀体、端盖和阀杆，所述端盖固定在阀体上部，所述端盖上设置有伸入阀体内的密封唇口；所述阀体内活动设置有用于将阀体内部分成上气室和下气室的阀塞，所述阀塞上开设有连通上气室和下气室的气孔，所述阀杆从阀体下部伸入阀体与阀塞固定连接，所述阀体上设置有与上气室相通的气口一，所述端盖上设置有与上气室相通的气口二；阀塞与密封唇口配合控制气口一与气口二之间的通断。
[0005]所述阀体内设置有用于对阀塞限位的限位台阶，所述限位台阶下方形成有引导阀塞上下移动的导向孔，所述气口一位于限位台阶上方。
[0006]所述导向孔的直径与密封唇口的中心直径相同。
[0007]所述阀塞与导向孔之间设置有平衡密封圈。
[0008]所述限位台阶上设置有限位缓冲块。
[0009]所述端盖上设置有外径与阀体内径相适配的伸入部，所述伸入部的下端外径逐渐减小，在与伸入部内径接近时形成锥形密封唇口。
[0010]所述阀塞的上表面上镶嵌有密封环，该密封环位于密封唇口的正下方。
[0011]所述阀杆上套设有恒力弹簧，所述恒力弹簧位于阀体内的阀塞下方。
[0012]所述端盖与阀体通过紧固螺栓连接，且端盖与阀体之间设置有密封圈。
[0013]所述阀体与阀杆之间设置有阀杆密封圈。
[0014]采用本发明的优点在于:
一、本发明中，当通过阀杆控制阀塞与密封唇口分离时，气口一与气口二通过上气室相通，此时截止阀被打开；当通过阀杆控制阀塞密封端盖上的密封唇口时，气口一与气口二被关断，不相通，此时截止阀被关闭。在截止阀的开闭过程中，阀塞上的气孔有特殊作用，一则是将上下气室连通，平衡上下气室的气压，配合导向孔内径与密封唇口的各个直径设计，达到通径、截止压力和驱动力的灵活设计，更重要的是通过设置阀塞上的气孔通径足够大时，阀塞在阀杆向上驱动力作用下关闭阀门的过程中，上下气室的压力差可以大大减小，阀塞上下端面间所受向下的轴向力也将大大减小，阀塞向上的加速度大大提高，阀门关闭的时间相应缩短，轻松实现阀门的高速关闭，同理，在同一驱动力时，也可以提高阀门打开速度。上述结构不仅缩短了截止阀的开闭时间，相应地，也延长了阀塞的使用寿命。
[0015]二、本发明中，通过限位台阶能够在阀塞向下运动到最低点时对其限位，得到阀门合适的开度。通过导向孔能够对阀塞的上下运动进行导向，确保密封塞与密封唇同心，保证截止阀的关断效果。
[0016]三、本发明中，若导向孔直径相对密封唇口的中心直径越小，阀门关闭后，气口一的气压作用于阀塞的向上轴向力就越大，相反，气口二作用于阀塞向下的作用力也越大，如是是气口一的压力远高于气口二，阀门维持关闭仅靠气口一的气体作用力就足够，不需要阀杆驱动力，但是要打开阀门，就需要更大的向下驱动力，导向孔直径越小，打开阀门的驱动力就越大。若是气口二的压力远高于气口一，则要维持阀门关闭，就需要阀杆提供向上的驱动力更大，而阀门打开不需要向下驱动力，仅靠气口二的气压作用力就能打开阀门。若导向孔直径相对密封唇口的中心直径越大，在阀门持续关闭后气口一的气压作用于阀塞的向下轴向力就越大，相反，气口二作用于阀塞向上的作用力也越大，若是气口二的气压远高于气口一，阀门维持关闭仅靠气口二的气体作用力就足够，不需要阀杆驱动力，但是要打开阀门，就需要更大的向下驱动力，导向孔直径越大，打开阀门的驱动力就越大，如果是气口一的气压远高于气口二，阀门维持关闭就需要更大的向上驱动力，而仅靠气口一的气压就可以打开阀门，不需要阀杆提供驱动力。综上，当导向孔直径大于或小于密封唇口中心直径时，在阀门关闭后，气口一和气口二出现压力差时，对维持阀门关闭或者是打开，都会增加对阀杆提供的驱动力，在密封唇口中心直径一定时，导向孔直径越大或越小，气口一和气口二之间相对气压越大，对驱动力的要求也越大，阀门很难做到大通径和高压截止。因此，将导向孔的直径设置成与密封唇口的中心直径相同，在此条件下截止阀关闭，与气口一气体接触的阀塞背面和上端面面积差为密封唇口中心直径与外径间的面积，与气口二气体接触的阀塞背面和上端面面积差为密封唇口中心直径与内径间的面积，在密封唇口内外径差值较小的情况下，气口一与气口二的气体作用在阀塞上的面积接近而且很小，由此，在阀门持续关闭期间，阀塞所受轴向力为气口一对密封唇口中心直径外侧面积作用力与气口二对密封唇口中心直径内侧面积作用力之和，这样，不论是气口一的气压高于气口二，还是气口二的气压高于气口一，气口一和气口二的气压作用于阀塞上的向上轴向压力值都很小，在阀门持续关闭期间，维持阀门关闭的驱动力就很小，要从关闭状态打开阀门，也只需要较小轴向驱动力。
[0017]四、本发明中，通过设置平衡密封圈，确保截止阀关闭后，导向孔与阀塞间的间隙不会出现泄漏。
[0018]五、本发明中，通过限位缓冲块能够对阀塞限位和缓冲，防止阀塞受损，有利于提升阀塞的使用寿命。
[0019]六、本发明中，伸入部的下端外径逐渐减小，在与伸入部内径接近时形成锥形密封唇口，该结构通过设置锥形结构的密封唇口的最佳内外径，能够得到最佳的密封唇口端面面积，在受到阀杆驱动力以及气口一和气口二对阀塞产生轴向力之合力时，不会超过密封塞或者密封环的安全强度，造成阀塞或密封环的寿命缩短，在此前提下尽量减小密封唇口的内外径，在阀门通径和截止压力一定的条件下，减小阀杆的驱动力，或者在阀杆驱动力一定的条件下，可以提高阀门的通径和截止压力，所以在阀门通径、开关速度、截止压力以及驱动功率方面设计非常灵活和方便。
[0020]七、本发明中，通过密封环能够提升截止阀关闭后的密封性，使截止阀达到零泄露的效果，进而确保气口一与气口二间存在高压压强差或密封唇口内径较大时截止阀依然能够可靠关闭。
[0021]八、本发明中，通过恒力弹簧能够传动外来截止阀关闭所需要的驱动力，主要是稳定在确保截止阀可靠关闭的情况下，防止阀杆传来的驱动给阀塞的密封面或密封环带来冲击，尽可能延长阀塞的使用寿命。
[0022]九、本发明中，通过端盖与阀体之间的密封圈和阀体与阀杆之间的阀杆密封圈，进一步提升了整个截止阀的密封效果。
[0023]十、本发明结构简单，对制造工艺没有特殊要求，特别适合对汽车空气弹簧的各个气室间气路开关的自动控制，对于介质为油液或者气液混合物同样适合。
【附图说明】
[0024]图1为本发明的结构不意图；
图中的标记为:1、密封唇口，2、密封环，3、阀塞，4、平衡密封圈，5、下气室，6、阀体，7、阀杆密封圈，8、阀杆，9、恒力弹簧，10、导向孔，11、限位缓冲块，12、气孔，13、上气室，14、气口一，15、端盖，16、紧固螺栓，17、气口二，18、密封圈，19、限位台阶。
【具体实施方式】
[0025]—种快速双向截止阀，包括阀体6、端盖15和阀杆8，其中，各部件的位置关系和连接关系如下所述(如图1所示):
所述端盖15通过紧固螺栓16固定在阀体6上部，且端盖15与阀体6之间设置有密封圈18，使端盖15与阀体6之间形成密闭气室。
[0026]所述端盖15上设置有外径与阀体6内径相适配的伸入部，所述伸入部的下端外径逐渐减小，当伸入部的下端外径逐渐减小至与伸入部内径接近时形成锥形结构的密封唇口
1
[0027]所述阀体6内活动设置有用于将阀体6内部分成上气室13和下气室5的阀塞3，所述阀塞3上开设有连通上气室13和下气室5的气孔12，所述阀体6内设置有用于对阀塞3限位的限位台阶19，所述限位台阶19下方形成有引导阀塞3上下移动的导向孔10，所述阀体6上设置有与上气室13相通的气口一 14，所述气口一 14位于限位台阶19上方，所述端盖15上设置有与上气室13相通的气口二 17，阀塞3与密封唇口 I配合控制气口一 14与气口二 17之间的通断。其中，所述阀塞3位于密封唇口 I下方能沿着导向孔10上下移动，阀塞3往上移动压住密封唇口 I时将气口一14与气口二17之间隔断，截止阀关闭，往下移动时将气口一14与气口二17之间连通，截止阀开启。进一步的，所述阀塞3上表面上嵌有密封环2，该密封环2位于密封唇口 I的正下方，且端面面积大于密封唇口 I端面面积。其中，密封环2可以选择橡胶、四氟等材质制成，以确保气口一 14与气口二 17间存在高压压强差或者密封唇口 I内径较大时截止阀依然能够可靠关闭，密封环2可以承受更大的外来驱动力。所述阀塞3优选采用金属材质制成，但还可以直接采用具备密封性能的非金属材料制作，如四氟、尼龙。
[0028]所述导向孔10的直径与密封唇口 I的中心直径相同或相近，确保在截止阀关闭时，阀塞3所受气口一 14和气口二 17之间的压力差施加给阀塞3的轴向力最小。
[0029]所述阀塞3下部外侧与导向孔10间设有平衡密封圈4，其作用是在截止阀持续关闭期间，防止气口一 14与下气室5之间的气体泄漏。
[0030]所述气孔12的数量可为一个或多个，气孔12的孔径以在保证阀塞3的刚性强度的前提下，尽量加大以尽可能减小阀塞3上下移动时阀塞3上端面与阀塞3下端面间的压力差，在阀杆8受到相同驱动力时缩短截止阀的开启和关闭时间。
[0031]所述限位台阶19上固定设置有限位缓冲块11，其作用是在阀塞3向下运动时对阀塞3形成缓冲。
[0032]所述阀杆8上套设有恒力弹簧9，所述恒力弹簧9位于阀体6内的阀塞3下方。其具体结构为:阀杆8由两段外径不同的圆柱体一体成型制成，阀杆8上外径较小的一端从阀体6下部穿过恒力弹簧9后与阀塞3固定连接，阀杆8上外径较大的一端伸出阀体6承接驱动力，且阀杆8与阀体6之间设置有阀杆密封圈7。
[0033]本发明中，只要密封唇口I的内外径差值足够小，也即在阀塞3上移到与唇口接触后接触面积足够小，这样维持截止阀关闭或将截止阀打开所需要的阀杆8提供的驱动力可大大减小。
[0034]本发明中，阀杆8传递给阀塞3的驱动力只需要能克服气口一14与气口二 17间的压力差作用在密封唇口 I与阀塞3接触面积部分产生的轴向力，就可以保证截止阀可靠的关闭，这样大大减小了对阀杆8的驱动力，确保了在阀杆8受到同一驱动力时，截止阀快速关闭和打开，不论气口一 14和气口二 17是正压差还是负压差都不影响截止阀的可靠快速地开闭，也就在不增加阀杆8驱动力的情况下可以大幅加大截止阀通径和截止阀的工作压力，实现了在汽车空气弹簧上使用功率不大的电磁铁直接驱动截止阀的开启和关断。
【主权项】
1.一种快速双向截止阀，其特征在于:包括阀体(6)、端盖(15 )和阀杆(8 )，所述端盖(15)固定在阀体(6)上部，所述端盖(15)上设置有伸入阀体(6)内的密封唇口(I);所述阀体(6)内活动设置有用于将阀体(6)内部分成上气室(13)和下气室(5)的阀塞(3)，所述阀塞(3)上开设有连通上气室(13)和下气室(5)的气孔(12)，所述阀杆(8)从阀体(6)下部伸入阀体(6)与阀塞(3)固定连接，所述阀体(6)上设置有与上气室(13)相通的气口一(14)，所述端盖(15)上设置有与上气室(13)相通的气口二(17);阀塞(3)与密封唇口(I)配合控制气口一(14)与气口二(17)之间的通断。2.如权利要求1所述的快速双向截止阀，其特征在于:所述阀体(6)内设置有用于对阀塞(3)限位的限位台阶(19)，所述限位台阶(19)下方形成有引导阀塞(3)上下移动的导向孔(10)，所述气口一(14)位于限位台阶(19)上方。3.如权利要求2所述的快速双向截止阀，其特征在于:所述导向孔(10)的直径与密封唇口(I)的中心直径相同。4.如权利要求2所述的快速双向截止阀，其特征在于:所述阀塞(3)与导向孔(10)之间设置有平衡密封圈(4)。5.如权利要求2所述的快速双向截止阀，其特征在于:所述限位台阶(19)上设置有限位缓冲块(11)。6.如权利要求1一5中任一项所述的快速双向截止阀，其特征在于:所述端盖(15)上设置有外径与阀体(6)内径相适配的伸入部，所述伸入部的下端外径逐渐减小，在与伸入部内径接近时形成锥形密封唇口( I)。7.如权利要求1所述的快速双向截止阀，其特征在于:所述阀塞(3)的上表面上镶嵌有密封环(2)，该密封环(2)位于密封唇口(I)的正下方。8.如权利要求1、2、3、4、5或7中任一项所述的快速双向截止阀，其特征在于:所述阀杆(8)上套设有恒力弹簧(9)，所述恒力弹簧(9)位于阀体(6)内的阀塞(3)下方。9.如权利要求1所述的快速双向截止阀，其特征在于:所述端盖(15)与阀体(6)通过紧固螺栓(16)连接，且端盖(15 )与阀体(6 )之间设置有密封圈(18 )。10.如权利要求1所述的快速双向截止阀，其特征在于:所述阀体(6)与阀杆(8)之间设置有阀杆密封圈(7)。
【文档编号】F16K41/06GK105972226SQ201610491080
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】杨德君
【申请人】四川立地车辆底盘科技有限公司