双向气动开关阀

摘要

本发明提供了一种双向气动开关阀，包括气缸和阀本体，气缸包括缸体、活塞和活塞杆，阀本体包括阀芯、阀体和阀座，缸体与阀体连接，阀座固定在阀体上，阀芯与阀座相配合；活塞杆和阀芯为刚性一体结构，刚性一体结构采用单一的轴向运动导向基准面。相比于活塞杆和阀芯采用两个或数个独立的轴向运动导向基准面，本发明所述的双向气动开关阀采用单个的轴向运动导向基准面可以保证活塞的运动轴线和阀芯的运动轴线的重合度。同时由于支撑套筒直接套在活塞杆导向套上，容易实现活塞、阀芯、活塞杆导向套和支撑套筒的对中性；减少了阀芯与阀座口不对中发生泄漏的可能性，减少了阀芯与支撑套筒底部通孔内壁发生接触而磨损的概率，延长了阀门的使用寿命。

权利要求

1.一种高压水射流双向气动开关阀，包括气缸和阀本体，所述气缸包括缸体（2）、活塞（3）和活塞杆（30），所述阀本体包括阀芯（5）、阀体（14）和阀座（15），缸体（2）与阀体（14）连接，阀座（15）固定在阀体（14）上，阀芯（5）与阀座（15）相配合；

其特征在于，所述活塞杆（30）和阀芯（5）为刚性一体结构，所述刚性一体结构采用单一的轴向运动导向基准面；

所述活塞杆（30）与阀芯（5）的轴线重合，所述活塞杆（30）位于缸体（2）之外的部分设置有一活塞杆导向套（10），所述轴向运动导向基准面是指活塞杆导向套（10）的内表面；

活塞杆导向套（10）的外部设置有一支撑套筒（11），支撑套筒（11）固定在缸体（2）和阀体（14）之间；支撑套筒（11）的底面设置有供阀芯（5）穿过的第一通孔。

2.根据权利要求1所述的高压水射流双向气动开关阀，其特征在于，所述活塞杆（30）和阀芯（5）为不可拆分的刚性一体结构。

3.根据权利要求1所述的高压水射流双向气动开关阀，其特征在于，所述阀芯（5）与活塞杆（30）固定连接为刚性一体结构。

4.根据权利要求3所述的高压水射流双向气动开关阀，其特征在于，所述阀芯（5）与活塞杆（30）通过一阀芯螺母（4）固定连接；所述活塞杆（30）的底部设置有第一盲孔，所述第一盲孔包括由外向内依次相连的螺纹段、锥状段和柱状段；所述阀芯螺母（4）的内部设置有第二通孔，阀芯（5）穿过所述第二通孔，伸入所述第一盲孔内，与所述柱状段无间隙配合；

所述阀芯螺母（4）伸入第一盲孔的螺纹段和锥状段，与螺纹段配合连接，与锥状段的锥面配合。

5.根据权利要求1所述的高压水射流双向气动开关阀，其特征在于，所述阀体（14）与阀芯（5）之间设置有密封圈。

6.根据权利要求1所述的高压水射流双向气动开关阀，其特征在于，支撑套筒（11）的底面内侧有一锥角（21）。

7.根据权利要求1所述的高压水射流双向气动开关阀，其特征在于，支撑套筒（11）的底部侧面设置有一环形槽（22）和侧向通孔（23）。

8.根据权利要求1所述的高压水射流双向气动开关阀，其特征在于，缸体（2）与阀体（14）通过螺纹连接，并将支撑套筒（11）和活塞杆导向套（10）压紧在缸体（2）与阀体（14）之间。

说明书

双向气动开关阀

技术领域

[0001] 本发明属于阀门领域，具体涉及一种用于高压水射流的双向气动开关阀。 背景技术

[0002] 高压水射流开关阀主要用于控制高压水射流切割或清洗作业的启动和停止，其可以在瞬间开启或关闭高压水射流的喷嘴。比较常用的高压水射流开关阀有单向气动开关阀和双向气动开关阀。单向气动开关阀利用进入气缸上腔的压缩空气，压迫活塞和阀芯下移实现阀门关闭；利用进入阀体并作用于阀芯下端的高压水，使阀芯上移实现阀门打开。这种开关阀的活塞和阀芯在拉伸状态下分离，在压缩状态下接触，这种连接方式容许活塞和阀芯的轴向运动轴线有小许重合度误差而不至于让阀芯轴线偏转。但是这类开关阀的打开由作用在阀芯底端的水压和气缸上端空气压力大小的平衡控制（会受到气缸上端泄压时间的影响），从而打开时间难以控制。双向气动开关阀的阀门关闭原理与单向气动开关阀的阀门关闭原理相同，但其打开阀门是利用进入气缸下腔的压缩空气，迫使活塞与阀芯主动上移来实现的。双向气压开关阀的阀门打开与关闭时间由气压控制，打开与关闭时间可控。双向气压开关阀的活塞与阀芯非刚性连接（近似于铰链连接），活塞和阀芯采用两个独立的轴向运动导向基准面，容易导致活塞和阀芯的运动轴线不重合。当活塞和阀芯的运动轴线不重合时可能造成阀芯以其轴承中心为圆心偏转，从而导致阀口泄漏以及密封件、轴承、阀针加速磨损的情况。目前现有的双向气压开关阀均难以保证活塞和阀芯的运动轴线的重合度。 发明内容

[0003] 本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种能够保证活塞和阀针的运动轴线的重合度的双向气动开关阀。

[0004] 本发明是通过如下技术方案实现的：

[0005] 一种双向气动开关阀，包括气缸和阀本体，所述气缸包括缸体、活塞和活塞杆，所述阀本体包括阀芯、阀体和阀座，缸体与阀体连接，阀座固定在阀体上，阀芯与阀座相配合；

[0006] 其特征在于，所述活塞杆和阀芯为刚性一体结构，所述刚性一体结构采用单一的轴向运动导向基准面。

[0007] 进一步的，所述活塞杆与阀芯的轴线重合，所述活塞杆位于缸体之外的部分设置有一活塞杆导向套，所述轴向运动导向基准面是指活塞杆导向套的内表面。 [0008] 进一步的，活塞杆导向套的外部设置有一支撑套筒，支撑套筒固定在缸体和阀体之间；支撑套筒的底面设置有供阀芯穿过的第一通孔。

[0009] 进一步的，所述活塞杆和阀芯为不可拆分的刚性一体结构。

[0010] 进一步的，所述阀芯与活塞杆固定连接为刚性一体结构。

[0011] 进一步的，所述阀芯与活塞杆通过一阀芯螺母固定连接；所述活塞杆的底部设置有第一盲孔，所述第一盲孔包括由外向内依次相连的螺纹段、锥状段和柱状段；所述阀芯螺母的内部设置有第二通孔，阀芯穿过所述第二通孔，伸入所述第一盲孔内，与所述柱状段无间隙配合；所述阀芯螺母伸入第一盲孔的螺纹段和锥状段，与螺纹段配合连接，与锥状段的锥面配合。

[0012] 进一步的，所述阀体与阀芯之间设置有密封圈。

[0013] 进一步的，支撑套筒的底面内侧有一锥角。

[0014] 进一步的，支撑套筒的底部侧面设置有一环形槽和侧向通孔。 [0015] 进一步的，缸体与阀体通过螺纹连接，并将支撑套筒和活塞杆导向套压紧在缸体与阀体之间。

[0016] 相比于活塞杆和阀芯采用两个或数个独立的轴向运动导向基准面，本发明所述的双向气动开关阀采用单个的轴向运动导向基准面（比如单个活塞杆导向套）可以保证活塞的运动轴线和阀芯的运动轴线的重合度。同时由于支撑套筒直接套在活塞杆导向套上，容易实现活塞、阀芯、活塞杆导向套和支撑套筒的对中性。本发明所述的双向气动开关阀减少了阀芯与阀座口不对中发生泄漏的可能性，减少了阀芯与支撑套筒底部通孔内壁发生接触而磨损的概率，延长了阀门的使用寿命。

附图说明

[0017] 图1为本发明所述的双向气动开关阀的结构图；

[0018] 图2为支撑套筒的结构图；

[0019] 图3为图2中支撑套筒的A-A剖面图；

[0020] 图4为阀体的结构图；

[0021] 图中各标号的含义如下：气缸后盖-1，缸体-2，活塞-3，阀芯芯螺母-4，阀芯-5，后盖O型圈-6，气缸缓冲垫-7，O型密封圈-8，活塞杆O型圈-9，活塞杆导向套-10，支撑套筒-11，阀芯密封圈-12，阀芯组合O型圈-13，阀体-14，阀芯座-15，锁紧螺母-16，第一螺纹接头-17，第二螺纹接头-18，第一侧孔-19，喷嘴-20，锥角-21，环形槽-22，侧向通孔-23，第二侧孔-24，活塞杆-30。

具体实施方式

[0022] 下面结合附图和具体实施方式对本发明的一个优选实施例为例进行说明。如图1所示，本发明提供了一种双向气动开关阀，包括气缸和阀本体。所述气缸包括缸体2、活塞3和活塞杆30，活塞3与活塞杆30为单个零件或刚性组合而成的一体结构，且活塞3与活塞杆30的运动轴线重合。活塞3置于缸体2内部，活塞杆30伸出缸体2之外。缸体2的顶部设置有一气缸后盖1，气缸后盖1上设置有第一气流通道，所述第一气流通道通过气流管道和第一螺纹接头17与外界相连。缸体2的底部侧壁上还设置有第二气流通道，所述第二气流通道通过气流管道和第二螺纹接头18与外界相连。活塞3的顶部设置有气缸缓冲垫7，气缸的后盖与缸体2之间设置有后盖O型圈6，活塞杆30与缸体2之间设置有活塞杆O型圈9。所述阀本体包括阀芯5，阀体14和阀座15。缸体2与阀体14固定连接，阀座15固定在阀体14上，阀芯5与阀座15相配合。所述活塞杆30位于缸体2之外的部分设置有一活塞杆导向套10，活塞杆导向套10的形状可以为圆筒状、圆柱状或者其他形状，只要其与活塞杆30适配即可。活塞杆导向套10的外部设置有一支撑套筒11，支撑套筒11的底面设置有第一通孔，支撑套筒11固定在缸体2和阀体14之间；所述阀芯5穿过所述第一通孔与活塞3固定连接，活塞3、阀芯5、活塞杆导向套10和支撑套筒11的轴线重合。由上述描述可知，活塞3的运动轴线和阀芯5的运动轴线的重合度可以通过活塞杆导向套10和支撑套筒11来保证，同时由于支撑套筒11直接套在活塞杆导向套10上，容易实现活塞3、阀芯5、活塞杆导向套10和支撑套筒11的对中性，支撑套筒11底面的第一通孔距离活塞杆导向套
10很近，由于运动轴线倾斜产生的对中性误差也可以得到较好的控制。 [0023] 为了更好的保证活塞3和阀芯5的对中性，本发明采用阀芯螺母4来固定阀芯5与活塞3，同时对阀芯螺母4和活塞3的结构进行了特殊设计。当然也可以用其他方式来固定阀芯5与活塞3，比如胶粘或过盈配合，但采用阀芯螺母4会使拆装更方便。具体的讲，活塞杆30的底部设置有第一盲孔，第一盲孔包括由外向内依次相连的螺纹段，锥状段和柱状段。阀芯螺母4的内部设置有第二通孔，阀芯5穿过所述第二通孔，伸入所述第一盲孔内，与所述柱状段无间隙配合。阀芯螺母4伸入第一盲孔的螺纹段和锥状段，与螺纹段配合连接，与锥状段的锥面配合。由此形成了活塞3和阀芯5对中性好的刚性一体连接，阀门开合时间很容易由气缸上下的进出气控制。

[0024] 为了保证活塞3和阀芯5在活塞杆导向套10的运动轴线不受气缸壁的干涉，在活塞3和缸体2的气缸壁之间采用较大的间隙，并通过O型密封圈8的柔韧性来实现密封，即使出现小量空气泄漏也不至引起阀门启闭控制。

[0025] 为了实现阀体14与阀芯5之间的密封，所述阀体14与阀芯5之间设置有阀芯密封圈12和阀芯组合O型圈13。

[0026] 为了保证支撑套筒11与阀体14在内径处接触并产生较大的压强而形成一个静态密封，以防止阀芯密封圈12被挤出，如图2、3所示，本发明所述的支撑套筒11的底面有一锥角21。同时，为了导出泄流的液体以及被挤出的密封圈材料，以免在密封圈的上方积聚形成压力，本发明所述的支撑套筒11的底部侧面设置有一环形槽22和侧向通孔23。 [0027] 为了免去额外的锁紧设置，本发明中缸体2与阀体14通过螺纹连接，并将支撑套筒11和活塞杆导向套10压紧在缸体2与阀体14之间，阀体14的结构图如图4所示，阀体14上还设置有一用于高压水进入的第一侧孔19，以及与支撑套筒11的侧向通孔23配合的第二侧孔24。

[0028] 为了免去过多的密封件，本发明中阀座15的上端与阀芯5配合，下端与喷嘴20相连，中间不需其他密封环节，所有接触面均采用差角锥面接触以保证足够的密封压强，保证阀口在外径密封而其余两个接触面在内径密封。

[0029] 为了简化装拆工序，本发明采用锁紧螺母16同时锁紧阀芯座15与阀体14和喷嘴的接触面。

[0030] 为了便于安装，本发明所述的阀体14中段设置有一方形截面，用来做扳手位置或安装位置。

[0031] 将本发明所述的双向气动开关阀应用于高压水射流切割时，其工作过程如下： [0032] 当压缩空气通过第二气流通道进入气缸时，压缩空气作用于活塞3的下表面时，活塞3会带动与其固定连接的阀芯5向上移动，从而阀芯5与与阀芯座15分离，阀门打开，高压水可从阀体14的第一侧孔19通过阀芯座15和喷嘴20排出。

[0033] 当压缩空气通过第一气流通道进入气缸时，压缩空气作用于活塞3的上表面时，活塞3会带动与其固定连接的阀芯5向下移动，从而阀芯5与与阀芯座15接触，阀门关闭，高压水无法从喷嘴20排出。

[0034] 本发明不仅局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其它多种具体实施方式实施本发明，因此，凡是采用本发明的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本发明保护的范围。