CN101201130B - 一种可双向自动控制的阀门结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可双向自动控制的阀门结构。包括阀体、阀芯、设置在阀体与阀芯间的弹簧。阀体上设有流道和至少一个密封座，阀芯上具有承压面，承压面与阀体间构成阀室，承压面至少有两个，其中一个承压面的承压面积小于其他承压面的承压面积；且承压面至少有一个为密封面，可在弹簧力的作用下密封密封座。本发明在结构上对阀门阀芯的两个流道方向上设计不同的承压面积，使得从两个方向开启阀门时所需的流体压力不同；采用弹簧调节阀门临界开启压力，使用方便；设计时通过改变阀芯的两个承压面积大小，可以适应各种不同的应用场合。应用本发明的阀门结构，可以设计成双向自动开启阀、低压单向阀、负压关闭阀、安全阀等。
Description
技术领域
本发明涉及阀门，尤其是涉及一种可双向自动控制的阀门结构。
背景技术
在各种流体系统中，需要根据特定系统的不同采用不同的阀门，设计不同的阀门结构。阀门设计中，在特定的系统中采用专用的组合阀结构会节省大量的成本，并会使系统更加稳定，是一种有效的方法。目前的阀门结构中尚未出现一种可以从两个方向都对阀门开启压力进行控制、且无外加动力源的阀门。比如存在下述流体系统要求：在无流体流动时，阀门处于关闭状态；流体从一端流向另一端时，开启阀门的流体压力相对小，而相反时，开启阀门的流体压力相对大；在流体静止无压力时，无论两端任何一处产生负压，阀门均处于关闭状态；阀门必须是无外加动力源来控制，对于这样的流体系统要求，在现有技术中，无法找到适合该要求的单一阀门结构，一般需要多个阀门进行组合方可完成，且设计难度大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是弥补以上缺陷，提出一种可双向自动控制的阀门结构。
本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案予以解决的。
这种可双向自动控制的阀门结构，包括阀体和装设在阀体内部的阀芯，阀体包括阀座和阀盖，阀体上设有流道和至少一个密封座，阀芯上具有承压面，承压面与阀体间构成阀室.
这种可双向自动控制的阀门结构的特点在于：还包括设置在阀体与阀芯间的压紧元件；所述承压面至少有两个，其中一个承压面的承压面积小于其他承压面的承压面积；所述承压面至少有一个为密封面，并可在压紧元件的力作用下密封所述密封座。
所述流道包括第一流道和第二流道，所述承压面分别为第一承压面和第二承压面，第二承压面为密封面，所述密封面的承压面积小于第一承压面的承压面积，所述密封座设置在流道的一端。
还包括设置在阀体与阀芯间的伸缩密封圈，所述伸缩密封圈的外圈与阀体内径配合，内圈与第一承压面的外径配合，所述伸缩密封圈、第一承压面、密封面与阀体间构成阀室。
所述伸缩密封圈为硅胶伸缩密封圈。
还包括用于引导阀芯的移动方向的定位筋，所述定位筋固定在阀芯上。
所述阀座和阀盖的接触面间设有密封圈。
所述阀芯的一端伸出阀体外。
还包括与阀芯连接的阀杆，所述阀杆的一端伸出阀体外。
所述压紧元件(5)为弹簧件。
本发明与现有技术对比的有益效果是：由于阀门阀芯的在两个流道方向上的承压面积不同，使得从两个方向开启阀门时的流体介质压力不同；采用压紧元件调节阀门临界开启压力，且阀门可以自动开关，无需人工操作，使用方便；设计时通过改变阀芯的两个承压面积大小，可以适应各种不同的应用场合。应用本发明的阀门结构，可以设计制作成双向自动开启阀、低压单向阀、负压关闭阀、安全阀等。
附图说明
图1是本发明具体实施方式的结构示意图；
图2是本发明具体实施方式阀芯的承压面积示意图。
具体实施方式
如图1所示的一种可双向自动控制的阀门结构，包括阀体、伸缩密封圈1、定位筋3、阀芯4、作为压紧元件的弹簧5、密封圈6。
阀体包括阀座10和阀盖2，在阀座10和阀盖2的结合面部位装有密封圈6，起密封作用，防止阀体内流体外泄。阀座10上开有流道7和流道8，为流体进出通道，流道为圆形管道。
阀芯4装设在阀体内部，其一端具有第一承压面401和第二承压面，第二承压面为密封面402。弹簧5为压缩弹簧，装设在阀盖2与阀芯4之间，阀芯4可以在弹簧5的压力作用下向下移动。并设有定位筋3引导阀芯4在阀体内运动，定位筋3固定在阀芯4上。伸缩密封圈1为硅胶伸缩密封圈，其装设在阀体与阀芯4之间，起到密封作用，其外圈与阀体内径配合，内圈与芯面401的外径配合，使得芯面401下部的阀体内部的空间与芯面401上部的阀体内部的空间隔开，流体只在芯面401下部的阀体内部的空间流动，即在伸缩密封圈1、第一承压面401、密封面402与阀体间构成阀室9，并通过流道7和流道8与外界连通。第一承压面401和密封面402都是承压面，承受流体介质的压力。伸缩密封圈1的内圈可以随着阀芯4一起上下移动，外圈固定在阀体上。这种隔离结构属于无磨损结构，寿命长，无需保养。
阀芯4的一端伸出阀盖2之外，当必要时可用外力对阀门进行强制性的开通或关闭。当然，也可以将阀芯4密封在阀体内，但在阀芯4上连接一个阀杆伸出阀体外。
流道8的一端设有密封座801。密封面402的位置设置在正对着密封座801，且其大小、形状与密封座801的大小、形状相配合。这样，当阀芯4在弹簧5的压力作用下向下移动时，密封面402正好密封密封座801，阻止流体介质流动。
如图2所示，阀芯4的第一承压面401的直径为φD1，密封面402的直径为φD2，且φD2＜φD1。密封面402的承压面积S2为直径为φD2的圆面积S2＝1/4πD22，第一承压面401的承压面积S1为直径为φD1的圆面积减直径为φD2的圆面积S1＝1/4πD12-1/4πD22，并且S2＜S1。
除本具体实施方式公开的结构外，也可以将第一承压面401和密封面402设计成其他的结构，如将承压面设计成左、右两部分或上、下两层结构。
以上阀门结构的工作过程为：
当流体不流动时，阀芯4在弹簧5的作用下向下移动，密封面402密封密封座801，堵住B端通道口，这样，阀门处于关闭状态。
当流体从A端流向B端时，由于流体具有压力，如果流体压力与阀芯承压面积(即第一承压面401的承压面积S1)大于弹簧的向下压力时，阀芯4便向上运动，密封面402远离密封座801，阀门便被打开。否则阀门仍处于关闭状态。
当流体从B端流向A端时，由于流体具有压力，如果流体压力与阀芯承压面积(即密封面402的承压面积S2)大于弹簧的向下压力时，阀芯4便向上运动，密封面402远离密封座801，阀门便被打开。否则阀门仍处于关闭状态。
当流体不流动时，如果A端和B端中任何一端产生负压时，由于该负压的作用力与弹簧5的压力是同方向的，只能使阀门关闭得更紧，成关闭状态。
从以上工作过程可以看出，阀门A端和B端的开启与否与弹簧5的预紧力、流体介质压力以及阀芯承压面积有关，而由于在结构上从A端开启的阀芯承压面积大于从B端开启的阀芯承压面积，这样，在弹簧5的预紧力恒定的情况下，A端开启时的介质压力就可以低于从B端开启时的介质压力。
以上阀门结构可作以下使用：
作双向自动开启阀使用，且从A端的开启压力低于从B端的开启压力。
作低压单向阀使用，通过加大第一承压面401的面积，相对减小密封面402的面积，可以实现在低压力时从A端开启阀门，而在设定的介质工作压力范围内无法从B端开启阀门。
作负压关闭阀使用，由于A端和B端中任何一端产生负压时，其作用力与弹簧5的作用力方向一致，均会形成阀的关闭。这样在设定的介质工作压力范围内，可以作负压关闭阀使用，一般情况下，设定介质工作压力不超过弹簧预紧力加一个大气压力的范围。
作低压单向阀与负压关闭阀组合阀使用，实现在低压时单向开通，负压时关闭的功能。
作安全阀使用，当容器内的流体压力与阀芯承压面积(即第一承压面401与密封面402的承压面积之和S1+S2)大于弹簧的预紧力时，阀门并会开启。作安全阀使用时，由于开阀压力与维持开通压力都是恒定的，因此在安全阀处于开阀临界点时，可以避免产生其他普通安全阀产生的跳动现象。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。比如，密封面402和第一承压面401可以为各种其他形状，如球面、椭圆面、锥面等，也可以将密封面402的面积设计为大于第一承压面401的面积，只要保证两个方向的具有不同的承压面积都可以实现本发明的目的；压紧元件也可以采用其他的结构代替，如当阀门为水平装设时可以使用重锤结构或直接用铁圈。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种可双向自动控制的阀门结构，包括阀体和装设在阀体内部的阀芯(4)，阀体包括阀座(10)和阀盖(2)，阀体上设有流道和至少一个密封座(801)，阀芯(4)的一端具有承压面，承压面与阀体间构成阀室(9)，
还包括设置在阀体与阀芯间的压紧元件(5)；所述承压面至少有两个，其中一个承压面的承压面积小于其他承压面的承压面积；所述承压面至少有一个为密封面(402)，并可在压紧元件(5)的力作用下密封所述密封座(801)，所述流道包括第一流道(7)和第二流道(8)，所述承压面分别为第一承压面(401)和第二承压面，第二承压面为密封面(402)，所述密封面(402)的承压面积小于第一承压面的承压面积，所述密封座(801)设置在第二流道(8)的一端，其特征在于：
还包括设置在阀体与阀芯(4)间的伸缩密封圈(1)，所述伸缩密封圈(1)的外圈与阀体内径配合，固定在阀体上，内圈与第一承压面(401)的外径配合，可以随着阀芯(4)一起上下移动，使得芯面下部的阀体内部的空间与芯面上部的阀体内部的空间隔开，流体只在芯面下部的阀体内部的空间流动，所述伸缩密封圈(1)、第一承压面(401)、密封面(402)与阀体间构成阀室(9)，并通过第一流道(7)和第二流道(8)与外界连通。
2.如权利要求1所述的可双向自动控制的阀门结构，其特征在于：所述伸缩密封圈(1)为硅胶伸缩密封圈。
3.如权利要求2所述的可双向自动控制的阀门结构，其特征在于：
还包括用于引导阀芯(4)的移动方向的定位筋(3)，所述定位筋(3)固定在阀芯(4)上。
4.如权利要求3所述的可双向自动控制的阀门结构，其特征在于：
所述阀座(10)和阀盖(2)接触面间设有密封圈(6)。
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