單向限壓閥的製作方法

2023-06-02 19:23:51 2

專利名稱：單向限壓閥的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及閥，具體地說是一種單向限壓閥。
背景技術：
單向限壓閥廣泛應用於紡織、製藥、化工、石油、壓縮機製造等行業，對管路氣體最低壓力有要求的設施均可使用。單向限壓閥的主要作用就是控制管路氣體的最小壓力並具有單向功能。當單向限壓閥進口受壓大於設定壓力(或限定壓力)時，該閥即自動開啟，壓力氣體通過該閥進入下一管路系統；當單向限壓閥出口壓力大於進口壓力時，單向限壓閥能迅速地處於關閉狀態，阻斷氣體倒流。如圖1所示，為目前市場上較常見的一種單向限壓閥，屬機械式控制結構，其主要包括閥體1及閥蓋14，閥體1內部設置有閥腔，閥體1上開有與閥腔相連通的進口 21及出口 18，閥腔內設置有與進口 21相匹配的閥芯3，閥芯3與由活塞7、彈簧8及閥蓋14組成的限壓機構相連。該閥的工作原理是壓力氣體作用於該閥芯3上，閥芯3接受來自於彈簧8 通過活塞7的壓力，當進口 21作用於閥芯3上的壓力大於彈簧8的作用力時，閥芯3隨活塞7順不平衡腔15向彈簧8的壓縮方向移動，打開進口 21與出口 18之間的通道，氣體由進口 21流入出口 18。其工作過程是氣體壓力對彈簧8的作用力的運動過程。在這運動過程中，閥芯3初開到全部打開所需要的壓力為進口 21壓力克服彈簧力時的壓力。這種單向限壓閥的缺點是由於彈簧力會隨著彈簧8的壓縮而不斷增加，故閥芯3 要達到全部打開時，進口 21壓力就必須不斷地增加，這就造成了閥芯3初開和全開時的壓力差會越來越大。要讓其壓力差縮小，在受壓面積不變的情況下只有減小彈簧8的剛度，增加彈簧8的有效圈數，為不影響閥芯3的行程，也只有增加彈簧8的長度來解決。這樣做如果閥的通徑增大(特別到了通徑40以上)，閥的體積將會做得越來越大，在應用於某些地方就會影響到整機的體積大小，生產成本呈幾何形上升，成為浪費資源的瓶頸，也增加了自身的製造成本。並且對於大通徑的閥來說，這種通過減小彈簧剛度來縮小壓力差的辦法只能做到微量的縮小壓差，因為彈簧的特性是無法改變的。另外，完全由彈簧力來克服氣體壓力的單向限壓閥，特別是大通徑的單向限壓閥，由於彈簧力會做得很大，必須對彈簧力的釋放採取一定的安全措施，以避免彈簧力的不安全釋放。
發明內容本實用新型針對上述問題，提供一種彈簧尺寸小、壓差小、閥體體積小的單向限壓閥。按照本實用新型的技術方案一種單向限壓閥，包括閥體及閥蓋；所述閥體內部設置有閥腔，所述閥體上開有與所述閥腔相連通的進口及出口，所述閥腔內設置有可打開及關閉所述進口的閥芯；所述閥蓋內設置有與大氣相通的不平衡腔，所述不平衡腔內滑動配合有活塞，所述活塞內設置有閥杆腔，所述閥芯的閥杆滑動配合在所述閥杆腔內，所述活塞與所述閥蓋之間設置有彈簧；所述閥蓋內設置有壓力平衡腔，所述壓力平衡腔的橫截面積等於所述進口面積減去所述不平衡腔的橫截面積，所述活塞上設置有滑動配合在所述壓力平衡腔內的碟環，所述閥芯內開有與所述壓力平衡腔相通的壓力平衡通道，所述壓力平衡通道中設置有單向密封球。所述閥芯與所述進口之間設置有閥芯密封件。所述活塞與所述不平衡腔之間設置有氣腔密封件。所述碟環與所述壓力平衡腔之間設置有平衡腔密封件。所述閥蓋與所述閥體之間螺紋連接或法蘭連接，在其接合處設置有閥體密封件。所述彈簧位於所述壓力平衡腔內，所述彈簧的一端抵靠在所述碟環上，其另一端抵靠在所述閥蓋上。所述彈簧位於所述不平衡腔內，所述彈簧的一端抵靠在所述活塞的端面上，其另一端抵靠在所述閥蓋上。所述活塞內設置有軸套，所述閥芯的閥杆滑動配合在所述軸套內。所述閥芯的閥杆的外端設置有導向環，所述導向環滑動配合在所述閥杆腔內。所述閥體上設置有與所述進口相通的進口壓力測試孔，以及與所述閥腔相通的出口壓力測試孔。本實用新型的技術效果在於本實用新型採用動態平衡原理法則，在閥蓋內設置有壓力平衡腔，由壓力平衡腔來承受大部分進口壓力，彈簧只承受不平衡腔所受的很小一部分力，因此，彈簧剛度可以很小，彈簧的設計尺寸就會非常的小巧；在閥芯初開與閥芯全開時的相對壓力差就會降低，從而整個單向限壓閥的設計體積也會非常小巧，既降低了成本，又在性能上提高了一大步，使用時也不用擔心彈力釋放帶來的不安全因素。

圖1為現有的單向限壓閥的結構示意圖。圖2為本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步的說明。圖1、圖2中，包括閥體1、閥芯密封件2、閥芯3、軸套4、平衡腔密封件5、螺栓6、活塞7、彈簧8、單向密封球9、導向環10、螺栓11、氣腔密封件12、閥體密封件13、閥蓋14、不平衡腔15、閥杆腔16、壓力平衡腔17、出口 18、閥腔19、出口壓力測試孔20、進口 21、壓力平衡通道22、進口壓力測試孔23、螺栓M、碟環25等。如圖2所示，本實用新型是一種單向限壓閥，包括閥體1及閥蓋14，閥蓋14與閥體1之間的連接可根據單向限壓閥的大小採用螺紋連接或者法蘭連接等多種型式，並且在其接合處設置有閥體密封件13。閥體1內部設置有閥腔19，在閥體1上開有與閥腔19相連通的進口 21及出口 18， 進口 21與出口 18的連接方式也可根據系統需要選用法蘭形式或者螺紋形式。閥腔19內設置有可打開及關閉進口 21的閥芯3，閥芯3與進口 21之間設置有閥芯密封件2。閥體1上還設置有與進口 21相通的進口壓力測試孔23，以及與閥腔19相通的出口壓力測試孔20。進口壓力測試孔23及出口壓力測試孔20用於連接傳遞單向限壓閥進口
421和出口 18間兩部位的壓力數值，不用時分別用螺栓M及螺栓6密封。閥蓋14為一中空體，閥蓋14內設置有與大氣相通的不平衡腔15，不平衡腔15內滑動配合有活塞7，活塞7與不平衡腔15之間設置有氣腔密封件12。活塞7內設置有閥杆腔16，閥芯3的閥杆滑動配合在閥杆腔16內。閥芯3的閥杆的外端還可以設置有導向環10，導向環10滑動配合在閥杆腔16內。 活塞7內還可以設置有無油軸套4，閥芯3的閥杆滑動配合在軸套4內。無油軸套4和導向環10的作用是減少閥芯3運動的摩擦力及增加閥芯3與活塞7間磨擦的耐久性及運動過程中的垂直持久性能，同時，如果選用材料適當(耐磨性良好)，也可去除無油軸套4和導向環10。本實用新型在閥蓋14內設置有壓力平衡腔17，壓力平衡腔17的橫截面積=進口 21面積-不平衡腔15的橫截面積；在活塞7上設置有滑動配合在壓力平衡腔17內的碟環25，碟環25與壓力平衡腔17之間設置有平衡腔密封件5 ；在閥芯3內開有與壓力平衡腔 17相通的壓力平衡通道22，壓力平衡通道22中設置有單向密封球9。活塞7與閥蓋14之間設置有彈簧8。彈簧8的安裝有以下兩種方式一種是彈簧 8位於壓力平衡腔17內，彈簧8的一端抵靠在碟環25上，其另一端抵靠在閥蓋14上；另一種是彈簧8位於不平衡腔15內，彈簧8的一端抵靠在活塞7的端面上，其另一端抵靠在閥蓋14上。彈簧8的兩種安裝方式中，第一種方式效果最好。本實用新型的工作原理是採用動態平衡原理法則，利用氣體的作用力與反作用力，應順氣體自身的壓力變化而變化，針對受壓於彈簧8的活塞7部分，改造為壓力平衡腔 17,由壓力平衡腔17來承受大部分力，彈簧8隻承受剩餘不平衡腔15面積的很小一部分力，壓力平衡腔17的作用力才是主要作用力。壓力平衡腔17內的壓力在單向密封球9打開的時候是隨著進口 21的壓力變化而變化的，也就是與進口 21的壓力保持正比例關係，隨著進口 21的壓力升高而升高，降低而降低。這樣就形成了對閥芯3的作用力與反作用力的平衡關係，使兩方面的力相互抵消，彈簧力只需克服中心部分不平衡腔15面積的力，不平衡腔15的橫截面積+壓力平衡腔17的橫截面積=進口 21面積，不平衡腔15的面積可以做得非常小，因此，彈簧力的需求就會很小，彈簧8剛度也可以做得很小，彈簧8的設計尺寸就會非常的小巧。在閥芯3初開與閥芯3全開時的相對壓力差就會降低，從而整個單向限壓閥的設計體積也會非常小巧，既降低了成本，又在性能上提高了一大步，使用時也不用擔心彈力釋放帶來的不安全因素，讓使用單向限壓閥的機組系統設計更加合理。本實用新型的工作過程如下壓力氣體由進口 21處作用於單向限壓閥閥芯3上， 一部分壓力氣體經閥芯3上的壓力平衡通道22進入壓力平衡腔17，其中經過單向密封球 9，使壓力氣體只能單向進入，壓力平衡腔17氣體壓力與作用在閥芯3上的作用力形成反作用力。閥芯3打開前壓力平衡腔17內的壓力始終與進口 21壓力相等，進口 21壓力要打開閥芯3即作用於閥芯3中心面積上的力大於克服不平衡腔15的彈簧8作用力時，進口 21 壓力就會推動閥芯3，閥芯3及活塞7向作用力方向運動，打開閥門進口 21，氣體由單向限壓閥出口 18出去。此過程是因為通大氣的不平衡腔15的面積很小，彈簧8的剛度也就很低，彈簧8壓縮時的彈簧力的變化就會很小，所以在進口 21壓力推動閥芯3開啟到全部打開時的這一壓力差值也會很小。閥芯3打開前壓力平衡腔17壓力與進口 21壓力相同，在閥芯3打開後，閥出口 18如果壓力高於閥進口 21壓力時，單向閥芯3就會迅速關閉，閥芯3與活塞7脫開，出口 18氣體由閥芯3與活塞7的間隙流入壓力平衡腔17內，壓力平衡通道22通過密封球9單向關閉，阻止平衡腔17氣體倒流入進口 21，此時活塞7由於面積的不同(作用在活塞7上的一部分不平衡腔15面積是通大氣的)，所以活塞7是打開的。活塞7 的位置與管道中(或閥腔內)的壓力有關，只要管道中(或閥腔內)的壓力超過設定壓力時就是打開的，這樣閥芯3的動作就更加靈活。只要出口 18管道中的壓力降低或進口 21壓力升高超過設定壓力時，閥芯3就會幾乎無阻力的迅速打開；反之只要出口 18管道中的壓力升高或進口 21壓力降低到設定壓力時，閥芯3就會迅速關閉。
權利要求1.一種單向限壓閥，包括閥體(1)及閥蓋(14);所述閥體(1)內部設置有閥腔(19)，所述閥體(1)上開有與所述閥腔(19)相連通的進口(21)及出口(18)，所述閥腔(19)內設置有可打開及關閉所述進口(21)的閥芯(3);所述閥蓋(14)內設置有與大氣相通的不平衡腔 (15)，所述不平衡腔(15)內滑動配合有活塞(7)，所述活塞(7)內設置有閥杆腔(16)，所述閥芯(3)的閥杆滑動配合在所述閥杆腔(16)內，所述活塞(7)與所述閥蓋(14)之間設置有彈簧(8)，其特徵是所述閥蓋(14)內設置有壓力平衡腔(17)，所述壓力平衡腔(17)的橫截面積等於所述進口( 21)面積減去所述不平衡腔(15 )的橫截面積，所述活塞(7 )上設置有滑動配合在所述壓力平衡腔(17)內的碟環(25)，所述閥芯(3)內開有與所述壓力平衡腔(17) 相通的壓力平衡通道(22)，所述壓力平衡通道(22)中設置有單向密封球(9)。
2.按照權利要求1所述的單向限壓閥，其特徵是所述閥芯(3)與所述進口(21)之間設置有閥芯密封件(2)。
3.按照權利要求1所述的單向限壓閥，其特徵是所述活塞(7)與所述不平衡腔(15) 之間設置有氣腔密封件(12)。
4.按照權利要求1所述的單向限壓閥，其特徵是所述碟環(25)與所述壓力平衡腔 (17 )之間設置有平衡腔密封件(5 )。
5.按照權利要求1所述的單向限壓閥，其特徵是所述閥蓋(14)與所述閥體(1)之間螺紋連接或法蘭連接，在其接合處設置有閥體密封件(13)。
6.按照權利要求1所述的單向限壓閥，其特徵是所述彈簧(8)位於所述壓力平衡腔 (17)內，所述彈簧(8)的一端抵靠在所述碟環(25)上，其另一端抵靠在所述閥蓋(14)上。
7.按照權利要求1所述的單向限壓閥，其特徵是所述彈簧(8)位於所述不平衡腔 (15)內，所述彈簧(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閥蓋(14) 上。
8.按照權利要求1所述的單向限壓閥，其特徵是所述活塞(7)內設置有軸套(4)，所述閥芯(3)的閥杆滑動配合在所述軸套(4)內。
9.按照權利要求1所述的單向限壓閥，其特徵是所述閥芯(3)的閥杆的外端設置有導向環(10)，所述導向環(10)滑動配合在所述閥杆腔(16)內。
10.按照權利要求1所述的單向限壓閥，其特徵是所述閥體(1)上設置有與所述進口 (21)相通的進口壓力測試孔(23)，以及與所述閥腔(19)相通的出口壓力測試孔(20)。
專利摘要本實用新型涉及一種單向限壓閥，包括閥體及閥蓋；閥體上開有與閥腔相連通的進口及出口，閥腔內設置有閥芯；閥蓋內設置有不平衡腔，不平衡腔內滑動配合有活塞，活塞內設置有閥杆腔，閥芯的閥杆滑動配合在閥杆腔內，活塞與閥蓋之間設置有彈簧；閥蓋內設置有壓力平衡腔，壓力平衡腔的橫截面積等於進口面積減去不平衡腔的橫截面積，活塞上設置有滑動配合在壓力平衡腔內的碟環，閥芯內開有與壓力平衡腔相通的壓力平衡通道，壓力平衡通道中設置有單向密封球。本實用新型由壓力平衡腔來承受大部分進口壓力，彈簧只承受很小一部分力，彈簧剛度和尺寸就會很小，在閥芯初開與閥芯全開時的相對壓力差就會降低，從而整個單向限壓閥的體積也會非常小巧，降低了成本。
文檔編號F16K17/30GK202091586SQ201120180109
公開日2011年12月28日 申請日期2011年5月31日 優先權日2011年5月31日
發明者梅錦月 申請人:梅錦月