快速雙向截止閥的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種快速雙向截止閥，包括閥體、端蓋和閥桿，所述端蓋固定在閥體上部，所述端蓋上設置有伸入閥體內的密封唇口；所述閥體內活動設置有用于將閥體內部分成上氣室和下氣室的閥塞，所述閥塞上開設有連通上氣室和下氣室的氣孔，所述閥桿從閥體下部伸入閥體與閥塞固定連接，所述閥體上設置有與上氣室相通的氣口一，所述端蓋上設置有與上氣室相通的氣口二；閥塞與密封唇口配合控制氣口一與氣口二之間的通斷。本發(fā)明能夠在開閉截止閥時降低閥塞承受的軸向壓力，以較小的驅動力即可快速地實現(xiàn)截止閥的開閉，進而延長閥塞的使用壽命。
【專利說明】
快速雙向截止閥
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于氣控工程領域，尤其涉及一種快速雙向截止閥，適用于車輛空氣彈簧的各個氣室間的連接控制。
【背景技術】
[0002]要對連接兩個不同壓強的容器間的管路通斷進行自動控制，幾乎都會使用電動、氣動或者液壓壓力作為動力源去控制截止閥閥門，大多數(shù)時候的氣流方向幾乎都是一定的，即氣體從A容器通過閥門流入B容器，這樣的條件下要實現(xiàn)閥門的關斷且良好的密封已經(jīng)沒有難度。但是傳統(tǒng)的氣體閥門一般采用帶密封圈的閥桿軸向位移與閥體的溝槽、密封副配合來關斷氣路，或者采用密封體端面覆蓋通氣孔的方式來關斷氣路。前者雖然能實現(xiàn)管路雙向氣流的密封，但在閥門從關閉到打開的瞬間會因為進排氣口間的壓力差過大時密封圈被擠出，一般只能承受關斷后不大于2mpa的壓力差，適合低壓氣體控制。而采用端面密封的方式雖然可以承受高壓，但是卻因為當通徑增大時，要將閥桿提起將閥門打開需要的驅動力大大增加，同時在閥門關閉狀態(tài)下，閥桿承受的氣體壓力作用于密封面的壓強很大，對密封體的要求很高，而且壽命也不長。由于受上面的因素影響，對于大通徑的高低壓閥一般都采用先導式驅動方式，但隨之而來的就是動作的時間都比較長。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中存在的上述問題，提供一種快速雙向截止閥，本發(fā)明能夠在開閉截止閥時降低閥塞承受的軸向力，以較小的驅動力即可快速地實現(xiàn)截止閥的開閉，進而延長閥塞的使用壽命。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下:
一種快速雙向截止閥，其特征在于:包括閥體、端蓋和閥桿，所述端蓋固定在閥體上部，所述端蓋上設置有伸入閥體內的密封唇口；所述閥體內活動設置有用于將閥體內部分成上氣室和下氣室的閥塞，所述閥塞上開設有連通上氣室和下氣室的氣孔，所述閥桿從閥體下部伸入閥體與閥塞固定連接，所述閥體上設置有與上氣室相通的氣口一，所述端蓋上設置有與上氣室相通的氣口二；閥塞與密封唇口配合控制氣口一與氣口二之間的通斷。
[0005]所述閥體內設置有用于對閥塞限位的限位臺階，所述限位臺階下方形成有引導閥塞上下移動的導向孔，所述氣口一位于限位臺階上方。
[0006]所述導向孔的直徑與密封唇口的中心直徑相同。
[0007]所述閥塞與導向孔之間設置有平衡密封圈。
[0008]所述限位臺階上設置有限位緩沖塊。
[0009]所述端蓋上設置有外徑與閥體內徑相適配的伸入部，所述伸入部的下端外徑逐漸減小，在與伸入部內徑接近時形成錐形密封唇口。
[0010]所述閥塞的上表面上鑲嵌有密封環(huán)，該密封環(huán)位于密封唇口的正下方。
[0011]所述閥桿上套設有恒力彈簧，所述恒力彈簧位于閥體內的閥塞下方。
[0012]所述端蓋與閥體通過緊固螺栓連接，且端蓋與閥體之間設置有密封圈。
[0013]所述閥體與閥桿之間設置有閥桿密封圈。
[0014]采用本發(fā)明的優(yōu)點在于:
一、本發(fā)明中，當通過閥桿控制閥塞與密封唇口分離時，氣口一與氣口二通過上氣室相通，此時截止閥被打開；當通過閥桿控制閥塞密封端蓋上的密封唇口時，氣口一與氣口二被關斷，不相通，此時截止閥被關閉。在截止閥的開閉過程中，閥塞上的氣孔有特殊作用，一則是將上下氣室連通，平衡上下氣室的氣壓，配合導向孔內徑與密封唇口的各個直徑設計，達到通徑、截止壓力和驅動力的靈活設計，更重要的是通過設置閥塞上的氣孔通徑足夠大時，閥塞在閥桿向上驅動力作用下關閉閥門的過程中，上下氣室的壓力差可以大大減小，閥塞上下端面間所受向下的軸向力也將大大減小，閥塞向上的加速度大大提高，閥門關閉的時間相應縮短，輕松實現(xiàn)閥門的高速關閉，同理，在同一驅動力時，也可以提高閥門打開速度。上述結構不僅縮短了截止閥的開閉時間，相應地，也延長了閥塞的使用壽命。
[0015]二、本發(fā)明中，通過限位臺階能夠在閥塞向下運動到最低點時對其限位，得到閥門合適的開度。通過導向孔能夠對閥塞的上下運動進行導向，確保密封塞與密封唇同心，保證截止閥的關斷效果。
[0016]三、本發(fā)明中，若導向孔直徑相對密封唇口的中心直徑越小，閥門關閉后，氣口一的氣壓作用于閥塞的向上軸向力就越大，相反，氣口二作用于閥塞向下的作用力也越大，如是是氣口一的壓力遠高于氣口二，閥門維持關閉僅靠氣口一的氣體作用力就足夠，不需要閥桿驅動力，但是要打開閥門，就需要更大的向下驅動力，導向孔直徑越小，打開閥門的驅動力就越大。若是氣口二的壓力遠高于氣口一，則要維持閥門關閉，就需要閥桿提供向上的驅動力更大，而閥門打開不需要向下驅動力，僅靠氣口二的氣壓作用力就能打開閥門。若導向孔直徑相對密封唇口的中心直徑越大，在閥門持續(xù)關閉后氣口一的氣壓作用于閥塞的向下軸向力就越大，相反，氣口二作用于閥塞向上的作用力也越大，若是氣口二的氣壓遠高于氣口一，閥門維持關閉僅靠氣口二的氣體作用力就足夠，不需要閥桿驅動力，但是要打開閥門，就需要更大的向下驅動力，導向孔直徑越大，打開閥門的驅動力就越大，如果是氣口一的氣壓遠高于氣口二，閥門維持關閉就需要更大的向上驅動力，而僅靠氣口一的氣壓就可以打開閥門，不需要閥桿提供驅動力。綜上，當導向孔直徑大于或小于密封唇口中心直徑時，在閥門關閉后，氣口一和氣口二出現(xiàn)壓力差時，對維持閥門關閉或者是打開，都會增加對閥桿提供的驅動力，在密封唇口中心直徑一定時，導向孔直徑越大或越小，氣口一和氣口二之間相對氣壓越大，對驅動力的要求也越大，閥門很難做到大通徑和高壓截止。因此，將導向孔的直徑設置成與密封唇口的中心直徑相同，在此條件下截止閥關閉，與氣口一氣體接觸的閥塞背面和上端面面積差為密封唇口中心直徑與外徑間的面積，與氣口二氣體接觸的閥塞背面和上端面面積差為密封唇口中心直徑與內徑間的面積，在密封唇口內外徑差值較小的情況下，氣口一與氣口二的氣體作用在閥塞上的面積接近而且很小，由此，在閥門持續(xù)關閉期間，閥塞所受軸向力為氣口一對密封唇口中心直徑外側面積作用力與氣口二對密封唇口中心直徑內側面積作用力之和，這樣，不論是氣口一的氣壓高于氣口二，還是氣口二的氣壓高于氣口一，氣口一和氣口二的氣壓作用于閥塞上的向上軸向壓力值都很小，在閥門持續(xù)關閉期間，維持閥門關閉的驅動力就很小，要從關閉狀態(tài)打開閥門，也只需要較小軸向驅動力。
[0017]四、本發(fā)明中，通過設置平衡密封圈，確保截止閥關閉后，導向孔與閥塞間的間隙不會出現(xiàn)泄漏。
[0018]五、本發(fā)明中，通過限位緩沖塊能夠對閥塞限位和緩沖，防止閥塞受損，有利于提升閥塞的使用壽命。
[0019]六、本發(fā)明中，伸入部的下端外徑逐漸減小，在與伸入部內徑接近時形成錐形密封唇口，該結構通過設置錐形結構的密封唇口的最佳內外徑，能夠得到最佳的密封唇口端面面積，在受到閥桿驅動力以及氣口一和氣口二對閥塞產(chǎn)生軸向力之合力時，不會超過密封塞或者密封環(huán)的安全強度，造成閥塞或密封環(huán)的壽命縮短，在此前提下盡量減小密封唇口的內外徑，在閥門通徑和截止壓力一定的條件下，減小閥桿的驅動力，或者在閥桿驅動力一定的條件下，可以提高閥門的通徑和截止壓力，所以在閥門通徑、開關速度、截止壓力以及驅動功率方面設計非常靈活和方便。
[0020]七、本發(fā)明中，通過密封環(huán)能夠提升截止閥關閉后的密封性，使截止閥達到零泄露的效果，進而確保氣口一與氣口二間存在高壓壓強差或密封唇口內徑較大時截止閥依然能夠可靠關閉。
[0021]八、本發(fā)明中，通過恒力彈簧能夠傳動外來截止閥關閉所需要的驅動力，主要是穩(wěn)定在確保截止閥可靠關閉的情況下，防止閥桿傳來的驅動給閥塞的密封面或密封環(huán)帶來沖擊，盡可能延長閥塞的使用壽命。
[0022]九、本發(fā)明中，通過端蓋與閥體之間的密封圈和閥體與閥桿之間的閥桿密封圈，進一步提升了整個截止閥的密封效果。
[0023]十、本發(fā)明結構簡單，對制造工藝沒有特殊要求，特別適合對汽車空氣彈簧的各個氣室間氣路開關的自動控制，對于介質為油液或者氣液混合物同樣適合。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明的結構不意圖；
圖中的標記為:1、密封唇口，2、密封環(huán)，3、閥塞，4、平衡密封圈，5、下氣室，6、閥體，7、閥桿密封圈，8、閥桿，9、恒力彈簧，10、導向孔，11、限位緩沖塊，12、氣孔，13、上氣室，14、氣口一，15、端蓋，16、緊固螺栓，17、氣口二，18、密封圈，19、限位臺階。
【具體實施方式】
[0025]—種快速雙向截止閥，包括閥體6、端蓋15和閥桿8，其中，各部件的位置關系和連接關系如下所述(如圖1所示):
所述端蓋15通過緊固螺栓16固定在閥體6上部，且端蓋15與閥體6之間設置有密封圈18，使端蓋15與閥體6之間形成密閉氣室。
[0026]所述端蓋15上設置有外徑與閥體6內徑相適配的伸入部，所述伸入部的下端外徑逐漸減小，當伸入部的下端外徑逐漸減小至與伸入部內徑接近時形成錐形結構的密封唇口
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[0027]所述閥體6內活動設置有用于將閥體6內部分成上氣室13和下氣室5的閥塞3，所述閥塞3上開設有連通上氣室13和下氣室5的氣孔12，所述閥體6內設置有用于對閥塞3限位的限位臺階19，所述限位臺階19下方形成有引導閥塞3上下移動的導向孔10，所述閥體6上設置有與上氣室13相通的氣口一 14，所述氣口一 14位于限位臺階19上方，所述端蓋15上設置有與上氣室13相通的氣口二 17，閥塞3與密封唇口 I配合控制氣口一 14與氣口二 17之間的通斷。其中，所述閥塞3位于密封唇口 I下方能沿著導向孔10上下移動，閥塞3往上移動壓住密封唇口 I時將氣口一14與氣口二17之間隔斷，截止閥關閉，往下移動時將氣口一14與氣口二17之間連通，截止閥開啟。進一步的，所述閥塞3上表面上嵌有密封環(huán)2，該密封環(huán)2位于密封唇口 I的正下方，且端面面積大于密封唇口 I端面面積。其中，密封環(huán)2可以選擇橡膠、四氟等材質制成，以確保氣口一 14與氣口二 17間存在高壓壓強差或者密封唇口 I內徑較大時截止閥依然能夠可靠關閉，密封環(huán)2可以承受更大的外來驅動力。所述閥塞3優(yōu)選采用金屬材質制成，但還可以直接采用具備密封性能的非金屬材料制作，如四氟、尼龍。
[0028]所述導向孔10的直徑與密封唇口 I的中心直徑相同或相近，確保在截止閥關閉時，閥塞3所受氣口一 14和氣口二 17之間的壓力差施加給閥塞3的軸向力最小。
[0029]所述閥塞3下部外側與導向孔10間設有平衡密封圈4，其作用是在截止閥持續(xù)關閉期間，防止氣口一 14與下氣室5之間的氣體泄漏。
[0030]所述氣孔12的數(shù)量可為一個或多個，氣孔12的孔徑以在保證閥塞3的剛性強度的前提下，盡量加大以盡可能減小閥塞3上下移動時閥塞3上端面與閥塞3下端面間的壓力差，在閥桿8受到相同驅動力時縮短截止閥的開啟和關閉時間。
[0031]所述限位臺階19上固定設置有限位緩沖塊11，其作用是在閥塞3向下運動時對閥塞3形成緩沖。
[0032]所述閥桿8上套設有恒力彈簧9，所述恒力彈簧9位于閥體6內的閥塞3下方。其具體結構為:閥桿8由兩段外徑不同的圓柱體一體成型制成，閥桿8上外徑較小的一端從閥體6下部穿過恒力彈簧9后與閥塞3固定連接，閥桿8上外徑較大的一端伸出閥體6承接驅動力，且閥桿8與閥體6之間設置有閥桿密封圈7。
[0033]本發(fā)明中，只要密封唇口I的內外徑差值足夠小，也即在閥塞3上移到與唇口接觸后接觸面積足夠小，這樣維持截止閥關閉或將截止閥打開所需要的閥桿8提供的驅動力可大大減小。
[0034]本發(fā)明中，閥桿8傳遞給閥塞3的驅動力只需要能克服氣口一14與氣口二 17間的壓力差作用在密封唇口 I與閥塞3接觸面積部分產(chǎn)生的軸向力，就可以保證截止閥可靠的關閉，這樣大大減小了對閥桿8的驅動力，確保了在閥桿8受到同一驅動力時，截止閥快速關閉和打開，不論氣口一 14和氣口二 17是正壓差還是負壓差都不影響截止閥的可靠快速地開閉，也就在不增加閥桿8驅動力的情況下可以大幅加大截止閥通徑和截止閥的工作壓力，實現(xiàn)了在汽車空氣彈簧上使用功率不大的電磁鐵直接驅動截止閥的開啟和關斷。
【主權項】
1.一種快速雙向截止閥，其特征在于:包括閥體(6)、端蓋(15 )和閥桿(8 )，所述端蓋(15)固定在閥體(6)上部，所述端蓋(15)上設置有伸入閥體(6)內的密封唇口(I);所述閥體(6)內活動設置有用于將閥體(6)內部分成上氣室(13)和下氣室(5)的閥塞(3)，所述閥塞(3)上開設有連通上氣室(13)和下氣室(5)的氣孔(12)，所述閥桿(8)從閥體(6)下部伸入閥體(6)與閥塞(3)固定連接，所述閥體(6)上設置有與上氣室(13)相通的氣口一(14)，所述端蓋(15)上設置有與上氣室(13)相通的氣口二(17);閥塞(3)與密封唇口(I)配合控制氣口一(14)與氣口二(17)之間的通斷。2.如權利要求1所述的快速雙向截止閥，其特征在于:所述閥體(6)內設置有用于對閥塞(3)限位的限位臺階(19)，所述限位臺階(19)下方形成有引導閥塞(3)上下移動的導向孔(10)，所述氣口一(14)位于限位臺階(19)上方。3.如權利要求2所述的快速雙向截止閥，其特征在于:所述導向孔(10)的直徑與密封唇口(I)的中心直徑相同。4.如權利要求2所述的快速雙向截止閥，其特征在于:所述閥塞(3)與導向孔(10)之間設置有平衡密封圈(4)。5.如權利要求2所述的快速雙向截止閥，其特征在于:所述限位臺階(19)上設置有限位緩沖塊(11)。6.如權利要求1一5中任一項所述的快速雙向截止閥，其特征在于:所述端蓋(15)上設置有外徑與閥體(6)內徑相適配的伸入部，所述伸入部的下端外徑逐漸減小，在與伸入部內徑接近時形成錐形密封唇口( I)。7.如權利要求1所述的快速雙向截止閥，其特征在于:所述閥塞(3)的上表面上鑲嵌有密封環(huán)(2)，該密封環(huán)(2)位于密封唇口(I)的正下方。8.如權利要求1、2、3、4、5或7中任一項所述的快速雙向截止閥，其特征在于:所述閥桿(8)上套設有恒力彈簧(9)，所述恒力彈簧(9)位于閥體(6)內的閥塞(3)下方。9.如權利要求1所述的快速雙向截止閥，其特征在于:所述端蓋(15)與閥體(6)通過緊固螺栓(16)連接，且端蓋(15 )與閥體(6 )之間設置有密封圈(18 )。10.如權利要求1所述的快速雙向截止閥，其特征在于:所述閥體(6)與閥桿(8)之間設置有閥桿密封圈(7)。
【文檔編號】F16K41/06GK105972226SQ201610491080
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月29日
【發(fā)明人】楊德君
【申請人】四川立地車輛底盤科技有限公司