CN102943897B

CN102943897B - 气动膜片式压差自动换向阀

Info

Publication number: CN102943897B
Application number: CN201210398892.6A
Authority: CN
Inventors: 杨曙东; 刘银水; 刘雷; 李东林; 周林; 徐涛
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2012-10-18
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2032-10-18
Also published as: CN102943897A

Abstract

本发明公开了一种膜片式压差自动换向阀，包括阀体，两个端盖分别与阀体轴向两端接形成两空腔；两膜片组件分别位于两空腔内，两膜片组件分别将两空腔分为端盖小腔室和阀体小腔室，其中端盖小腔室分别与第二，第三气口相连通；两中空密封管分别轴向设置在两端盖内；阀芯连接杆位于阀体通孔内，其两端分别与两膜片组件相接形成阀芯；在两膜片组件的气压差作用下，阀芯在阀体内轴向往复移动，交替对两密封管和阀体通孔两端进行端面密封和开启。本发明气采用端面密封形式，粉尘的影响更小，且不会造成阀芯的卡死；阀芯的支撑采用膜片的方式，其运动更加灵活；采用压差式自动换向方式，无需电磁阀的先导控制换向，可以用在限电、防爆的场合。

Description

气动膜片式压差自动换向阀

技术领域

本发明涉及一种用于气动系统的换向阀，尤其涉及一种用于气动系统中往复式运动执行元件的膜片式压差自动换向阀。

背景技术

目前，现有的用于气动系统的换向装置大多采用电磁先导换向阀和行程先导换向阀，且换向阀阀芯大多采用滑阀的方式，通过电磁铁控制或先导滑阀的方法，使得往复式执行元件在运动至行程终点时驱动主阀阀芯换向，改变气路，完成往复式执行元件的往复工作。但是，此两种换向的方式都有其一定的局限性：在很多限电、防爆的场合，电磁先导换向阀是不能够使用的；同时滑阀对加工制造精度要求较高，增加了生产的成本，且换向频率有限制、响应较慢，此外滑阀对空气的质量要求较高且需要润滑系统对其润滑，增加了维护成本。

发明内容

为了克服现有气动系统中电磁先导换向阀不能用于限电、防爆的场合和滑阀加工制造复杂、维护成本高、响应慢的不足，本发明提供一种用于气动系统的膜片式压差自动换向阀。

膜片式压差自动换向阀，包括

一个阀体，其内部轴向开有通孔，侧面开有第一、二、三气口，第一气口与阀体通孔连通，第二，三气口分别外接执行元件的两工作腔；

两个端盖，其分别与阀体轴向两端相接形成两空腔；

两组膜片组件，其分别位于两空腔内，两膜片组件分别将两空腔轴向分隔为端盖小腔室和阀体小腔室，其中两端盖小腔室分别与第二，第三气口相连通；

两个中空密封管，其分别轴向设置在两端盖内，两中空密封管的一端分别连通对应的端盖小腔室，另一端侧壁开有出气孔；

一个阀芯连接杆，其位于阀体通孔内，其两端分别与两膜片组件相接形成阀芯；

在两膜片组件的气压差作用下，阀芯在阀体内膜片支撑下进行轴向往复移动，交替对两密封管和阀体通孔两端进行端面密封和开启。

进一步地，所述两膜片组件的气体作用面积不相等；两中空密封管连通端盖小腔室的一端以及阀体内的通孔两端均设有密封环，阀体通孔上的密封环的口径大于端盖上密封环的口径。

进一步地，所述两膜片组件均由两金属夹片夹持一膜片构成，两膜片组件的金属夹片气体作用面积不相等；金属夹片与膜片上加工有位置相对应的通气阻尼孔。

进一步地，所述金属夹片的密封面设有橡胶密封垫。

进一步地，所述膜片采用橡胶膜片或夹布橡胶膜片。

进一步地，所述膜片组件的两金属夹片之间通过销钉联接。

进一步地，所述密封管与端盖之间通过螺纹旋合联接，并通过锁紧螺母固定。

进一步地，所述端盖外部套有消音器。

进一步地，所述消音器与端盖之间设有橡胶垫。

与现有气动系统换向阀相比，本发明具有以下突出优点：

1、本发明所述的气动膜片式压差自动换向阀采用的端面密封形式与滑阀相比，粉尘的影响更小，且不会造成阀芯的卡死。

2、本发明所述的气动膜片式压差自动换向阀中阀芯的支撑采用膜片的方式，与现有的滑阀相比，其运动更加灵活。

3、本发明所述的气动膜片式压差自动换向阀采用压差式自动换向方式，无需电磁阀的先导控制换向，可以用在限电、防爆的场合。

4、本发明所述的气动膜片式压差自动换向阀中阀芯在阀体中的运动方式为膜片支撑下的摆动，结构简单，加工制造精度要求远小于滑阀。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是气动膜片式压差自动换向阀主视图。

图2是膜片结构图，其中，图2a是正视图，图2b是侧视图。

图3是膜片金属夹片结构图，其中，图3a是前视图，图3b是侧视图，图3c为后视图。

图4是换向阀端面密封结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

本发明所述的气动膜片式压差自动换向阀如图1所示，包括阀体1，阀体1内部轴向开有通孔，阀体1上加工气口P、T1、T2。端盖2、3通过圆周均布的螺钉固定在阀体1轴向两端。阀体轴向两端分别与两端盖连接形成第一、二空腔，在两空腔内分别设有第一和第二膜片组件4，5，两膜片组件分别将其所属的空腔轴向分隔为端盖小腔室401，501和阀体小腔室402，502。两膜片组件结构相同，均由两金属夹片夹持膜片构成，两金属夹片之间可通过销钉联接，以防止金属夹片周向转动。两膜片组件之间通过位于阀体内部通孔的阀芯连接杆6相接形成阀芯。第一膜片组件的金属夹片气体作用面积与第二膜片组件的金属夹片气体作用面积略有不等，一般两者在外径尺寸上相差3%~4%，两者的略微差别使得换向阀实现初始换向。膜片可采用橡胶膜片或夹布橡胶膜片。如图2，3所示，金属夹片与膜片上加工有位置相对应的通气阻尼孔7，作为气体流道。阀芯连接杆6端部套上平垫圈8、弹簧垫圈9后与膜片组件连接，并通过螺母10固定。两端盖内分别轴向设有第一、二中空的密封管11,12，密封管11的一端连通端盖小腔室401，另一端侧壁开有出气孔，密封管12的一端连通端盖小腔室501，另一端侧壁开有出气孔。两中空密封管连通端盖小腔室的一端以及阀体内的通孔两端均设有密封环。阀体通孔上的密封环的口径d₂略大于端盖上密封环的口径d₁在尺寸上相差6~8%左右（参见图4），这样使得在换向阀接入工作执行元件时，在执行元件腔体内压力达到换向压力时阀芯能够自动换向。在气压作用下阀芯在阀体内轴向往复移动，交替对两密封管和阀体通孔两端进行端面密封和开启，具体地说：在阀芯朝向第一密封管移动时，在第一空腔内第一膜片组件对第一密封管端面密封，同时在第二空腔内第二膜片组件对阀体通孔端面密封；在阀芯朝向第二密封管移动时，在第二空腔内第二膜片组件对第二密封管端面密封，同时在第一空腔内第一膜片组件对阀体通孔端面密封。阀体的气口P与阀体通孔连通，两空腔内的端盖小腔室分别与气口T1，T2相连通，第一和第二出气口分别外接执行元件的两工作腔。

密封管11,12与端盖2、3螺纹连接并可在其上转动自由调节，通过锁紧螺母131,132锁紧，密封管11,12上加工有退刀槽，用来放置O型密封圈141,142起到密封作用。密封管11,12上加工螺纹孔，配合螺栓151,152将消音器161、162压紧在端盖上。

作为优化，还可在金属夹片的密封面硫化橡胶密封垫（参见图3），端盖与消音器之间有橡胶垫171、172起到减震的作用。

本发明工作过程具体为：

将气口T1，T2分别外接执行元件（例如气缸、气动马达）的两工作腔。初始状态，阀芯处于中位。气口P通入压缩空气，作用在膜片组件4，5上，同时通过膜片组件上的阻尼孔7进入端盖小腔室401，501，并通过消音器161、162排气。由于其中膜片组件4的金属夹片直径比膜片组件5的金属夹片直径稍大，故作用在阀芯上面的合力推动阀芯向密封管11的方向运动，直到膜片组件4的橡胶密封垫与密封管11的密封环贴紧、膜片组件5的橡胶密封垫与阀体通孔密封环贴紧。执行元件第一工作腔内的气体通过气口T1、端盖小腔室501、消音器162排出。同时，压缩空气通过膜片组件4上的阻尼孔7进入端盖小腔室401，并通过气口T2进入执行元件第二工作腔。起初，膜片组件4上朝向阀体侧受到的气压远大于朝向端盖小腔室401侧的气压，随着充气过程的进行，执行元件运动并至行程终点，执行元件第二工作腔和端盖小腔室401内的压力逐渐上升，膜片组件4的两侧气压差值逐渐减小，从而阀芯上的作用力将发生改变，并推动阀芯反向向密封管12的方向运动。

阀芯反向向密封管12的方向运动，直到膜片组件5的橡胶密封垫与密封管12的密封环贴紧、膜片组件4的橡胶密封垫与阀体通孔密封环贴紧。执行元件第二工作腔内的气体通过端盖小腔室401、消音器161排出，第二执行元件工作腔压力降低。同时，压缩空气通过膜片组件5上的阻尼孔进入端盖小腔室501，并通过气口T1进入执行第一元件工作腔。起初，膜片组件5上朝向阀体侧受到的气压远大于朝向端盖小腔室501侧的气压，随着充气过程的进行，执行元件运动并至行程终点，执行元件第一工作腔和端盖小腔室501内的压力逐渐上升，膜片组件5的两侧气压差值逐渐减小，从而阀芯上的作用力发生改变，并推动阀芯反向向密封管11的方向运动。执行元件又被推向另一侧运动，从而，执行元件通过压差换向阀控制，自动往复运动。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.膜片式压差自动换向阀，包括

两个端盖，其分别与阀体轴向两端相接形成两空腔；

在两膜片组件的气压差作用下，阀芯在阀体内膜片支撑下进行轴向往复移动，交替对两密封管和阀体通孔两端进行端面密封和开启；

所述两膜片组件的气体作用面积不相等；两中空密封管连通端盖小腔室的一端以及阀体内的通孔两端均设有密封环，阀体通孔上的密封环的口径大于端盖上密封环的口径。

2.根据权利要求1所述的膜片式压差自动换向阀，其特征在于，所述两膜片组件均由两金属夹片夹持一膜片构成，两膜片组件的金属夹片气体作用面积不相等；金属夹片与膜片上加工有位置相对应的通气阻尼孔。

3.根据权利要求2所述的膜片式压差自动换向阀，其特征在于，所述金属夹片的密封面设有橡胶密封垫。

4.根据权利要求2所述的膜片式压差自动换向阀，其特征在于，所述膜片采用橡胶膜片。

5.根据权利要求2所述的膜片式压差自动换向阀，其特征在于，所述膜片组件的两金属夹片之间通过销钉联接。

6.根据权利要求1所述的膜片式压差自动换向阀，其特征在于，所述密封管与端盖之间通过螺纹旋合联接，并通过锁紧螺母固定。

7.根据权利要求1所述的膜片式压差自动换向阀，其特征在于，所述端盖外部套有消音器。

8.根据权利要求7所述的膜片式压差自动换向阀，其特征在于，所述消音器与端盖之间设有橡胶垫。