專利名稱：高壓氣動閥的制作方法
技術領域：
本發明屬電氣控制領域，特別涉及一種能夠快速響應的高壓氣動閥門裝置。
背景技術：
在高壓泵類產品中經常用到需要快速響應控制流體連通和閉合的閥門裝置，閥門 響應速度對產品的整體性能有很大影響。國內外有許多針對高壓閥門的研究。例如中國專利申請號為98249945. 0的“快速 氣動閥”，主要由閥體、裝有螺釘和彈簧和閥芯活塞、堵塞、儲氣筒、單向閥、放氣閥、扳機、頂 針及閥芯和彈簧構成。該專利可用于快速釋放高壓氣流產生較大動力。中國專利申請號為 200520104847. 0的“一種氣動閥門”，主要由閥體、中空活塞、活塞氣室、陀螺體和連桿等組 成；該閥體的進氣端設有活塞裝置中空活塞連接連桿、陀螺體成組件；活塞氣室設有2個 進氣或排氣孔；陀螺體的大端平面為閥門的關閉密封平面。該專利利用內藏中空活塞結構， 達到流體由中空活塞中空通道軸向流通，并由氣室氣源的換向達到控制閥門的關啟。這些閥門在一定程度上對現有技術有所改進，但都無法實現快速響應以及高壓無 壓力波動，并且結構復雜，制造難度大。
發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種結構簡單、制造方 便、能夠在高壓流體管路中實現快速響應的氣動閥。本發明的技術解決方案是高壓氣動閥，包括閥體、活塞、端蓋和閥芯；閥體與活 塞及兩側的端蓋分別形成左右兩個封閉的氣室，閥體的左右兩側開有通氣口分別與左右氣 室連通；閥體內壁與活塞形成氣動密封；閥芯固定安裝在活塞中心，隨活塞運動；端蓋中心 開有流體通路，在通路面向閥芯處為錐形開口 ；所述閥芯為一前端加工成圓錐形的圓柱體， 閥芯錐形尖端與流體的流動方向相反，閥芯向流體入口方向移動時可以插入錐形開口將其 封閉。所述活塞所受氣體推力面積與流體通路的截面積之比大于500 1。所述閥芯前端圓錐形圓柱體的錐角為20 30度，所述端蓋上錐形開口的角度比 閥芯前端圓錐形圓柱體的錐角大5 10度。閥體內壁與活塞之間，通過在閥體內壁開密封溝槽安裝密封圈外加大擋圈的方式 形成氣動密封。閥體與端蓋之間，通過在端蓋上開密封溝槽安裝密封圈的方式形成密封。活塞與端蓋之間，通過密封圈及其兩側小擋圈組合形成密封。本發明與現有技術相比的有益效果是(1)本發明通過設計一種缸筒式活塞機構，在活塞中心固定安裝閥芯，在活塞兩邊 的氣室交替通入壓縮空氣，氣壓推動活塞做直線運動，靠活塞的左右兩個極限位置使閥芯 執行“開”和“關”兩種動作，實現了閥門開閉流路的快速響應。
3
(2)本發明的高壓氣動閥，通過合理的結構設計，僅包括閥體、活塞、端蓋和閥芯幾 個組件，使制造簡單，安裝方便，成本較低。(3)本發明設計了錐形結構的閥芯，對應于流體流路上的錐形開口，并通過選取合 理的錐角，對流體形成穩定可靠的密封。(4)本發明通過合理設計流體通路的截面積與活塞的受力面積之比，只需在氣室 中通入6個大氣壓強的空氣壓力即可使閥芯封閉IOOMPa壓強的流體。(5)在本發明中，閥芯、活塞以及兩側的端蓋之間形成了密封液腔，無論閥芯的狀 態是開啟還是閉合，液腔的容積均不變，可以保持流路壓力的穩定，不會造成波動。(6)本發明合理設計了密封結構，通過開密封溝槽、安裝0形密封圈以及加擋圈等 組合方式，保證了氣體和高壓液體不被泄露。
圖1為本發明閥開啟狀態的剖視圖；圖2為本發明閥關閉狀態的剖視圖；圖3為閥芯的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步說明。如圖1、2所示，分別為本發明的高壓氣動閥在開啟和關閉狀態的剖視圖。高壓氣 動閥包括閥體1、活塞2、端蓋7和閥芯11。閥體1為圓筒形，閥體1內壁加工臺階安裝的0型密封圈3并加裝大擋圈4與圓 柱形活塞2構成氣體動密封結構；活塞2在兩端面開減輕環形槽用以減輕活塞重量；左右 兩個端蓋7臺階上開有溝槽安裝0型密封圈8與閥體1形成靜密封結構，并使用螺釘13將 左右兩個端蓋7和閥體1固定連接。左右兩個端蓋7中心加工通孔作為流體通道，并有流體管路接口 14 ；閥體1與活 塞2及左右兩個端蓋7形成左右兩個氣室6 ；活塞2可沿閥體1的軸線進行往復運動，活塞 2中心孔固定安裝的閥芯11隨活塞2運動。閥芯11的結構如圖3所示，為前端加工成圓錐形的圓柱體，錐角為20 30度。本 實施例中，錐角為25度。在圓柱上開有四個通孔作為流體通道。閥芯11的材料為peek材 料。左右端蓋7的中心有一段圓柱形的軸插入活塞2的中心孔內，并在軸和中心孔之 間安裝有O型密封圈10和擋圈9，形成滑動密封結構，同時密封液腔12的液流體和氣室6 的氣體，使氣體液體相互隔開。活塞2兩端靠螺紋安裝活塞堵蓋15，防止0型密封圈10和 擋圈9滑出；在左右端蓋7的圓柱形的軸前端開有面向閥芯11的錐形開口，錐形開口的錐 角比閥芯11前端圓錐形圓柱體的錐角大5 10度。本實施例中該錐角為30度。閥芯11與活塞2中心孔和左右端蓋7的錐形開口構成了一個液腔12。在閥體1 筒壁對應左右兩個氣室6的位置開有兩個通氣口 5，用兩條管路連接一個兩位兩通電磁閥。閥體1與端蓋7之間，通過在端蓋7上開密封溝槽安裝密封圈的方式形成密封。活 塞2與端蓋7之間，通過密封圈及其兩側小擋圈組合形成密封。
閥工作時，在電磁閥控制下，壓縮空氣經右通氣口進入右氣室，推動活塞2向左滑 動，同時閥芯11隨活塞2運動，閥芯11的錐體插入左端蓋7的錐形開口內，此狀態為閥關 閉。由于氣體對活塞2的持續推力，閥保持關閉狀態。在電磁閥控制下，壓縮空氣經左通氣 口進入左氣室，同時右氣室的氣壓卸掉，活塞2向右滑動，并且閥芯11隨活塞2運動，閥芯 11的錐體會遠離左端蓋7的錐形孔，此狀態為閥開啟。由于氣體對活塞2的持續推力，閥 保持開啟狀態。閥芯11進行開啟和閉合的狀態改變時，液腔12容積不變，流路壓力保持恒 定。閥芯11所受液體的推力與活塞2所受氣體推力為一對反作用力。活塞2所受氣體 推力面積與流體通路的截面積之比應大于500 1。本實施例中，該比例為800 1。經試 驗驗證，本實施例中，只需在氣室6中通入6個大氣壓強的空氣壓力即可使閥芯封閉IOOMPa 壓強液體。當然，對本發明的各組成部件、位置關系及連接方式在不改變其功能的情況下，進 行的等效變換或替代，也落入本發明的保護范圍。本發明說明書未公開的技術屬本領域公知技術。
權利要求
1.高壓氣動閥，其特征在于包括閥體(1)、活塞O)、端蓋(7)和閥芯(11)；閥體(1) 與活塞( 及兩側的端蓋(7)分別形成左右兩個封閉的氣室，閥體(1)的左右兩側開有通 氣口分別與左右氣室連通；閥體(1)內壁與活塞( 形成氣動密封；閥芯(11)固定安裝在 活塞( 中心，隨活塞( 運動；端蓋(7)中心開有流體通路，在通路朝向閥芯(11)處為錐 形開口 ；所述閥芯(11)為一個前端加工成圓錐形的圓柱體，閥芯(11)錐形尖端與流體的流 動方向相反，閥芯(11)向流體入口方向移動時可以插入錐形開口將其封閉。
2.根據權利要求1的高壓氣動閥，其特征在于所述活塞(2)所受氣體推力面積與流 體通路的截面積之比大于500 1。
3.根據權利要求1的高壓氣動閥，其特征在于所述閥芯(11)前端圓錐形圓柱體的錐 角為20 30度，所述端蓋(7)上錐形開口的角度比閥芯(11)前端圓錐形圓柱體的錐角大 5 10度。
4.根據權利要求1的高壓氣動閥，其特征在于所述閥體⑴內壁與活塞(2)之間，通 過在閥體(1)內壁開密封溝槽安裝密封圈外加大擋圈的方式形成氣動密封。
5.根據權利要求1的高壓氣動閥，其特征在于所述閥體(1)與端蓋(7)之間，通過在 端蓋(7)上開密封溝槽安裝密封圈的方式形成密封。
6.根據權利要求1的高壓氣動閥，其特征在于所述活塞( 與端蓋(7)之間，通過密 封圈及其兩側小擋圈組合形成密封。
全文摘要
本發明公開了一種用于電氣控制領域能夠快速響應的高壓氣動閥，包括閥體、活塞、端蓋和閥芯；閥體與活塞及兩側的端蓋分別形成左右兩個封閉的氣室，閥體內壁與活塞形成氣動密封，閥芯固定安裝在活塞中心，隨活塞運動，端蓋中心開有流體通路，在通路面向閥芯處為錐形開口，閥芯為一前端加工成圓錐形的圓柱體，閥芯錐形尖端與流體的流動方向相反，閥芯向流體入口方向移動時可以插入錐形開口將其封閉。本發明通過缸筒式活塞機構，在活塞中心固定安裝閥芯，在活塞兩邊的氣室交替通入壓縮空氣，氣壓推動活塞做直線運動，靠活塞的左右兩個極限位置使閥芯執行“開”和“關”兩種動作，實現了閥門開閉流路的快速響應。
文檔編號F16K1/38GK102072330SQ20101054356
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月12日 優先權日2010年11月12日
發明者宗文波, 李強, 楊丹, 殷參, 耿存隆, 韓建超 申請人:北京星達技術開發公司