一种工作压力可随气压自动调节的气动阀

技术领域

本发明涉及气动阀领域，尤其是涉及一种工作压力可随气压自动调节的气动阀。

背景技术

气动阀的最优工作性能通常对于一定的压力区间，当超出该压力区间，阀门的工作能力会显得不足，从而限制了其在气体工作压力变化时的工况中的应用。可以通过加装不同工作压力的阀门、拓宽阀门系统的最优工作压力区间的办法来解决这个问题，但代价是增加了阀门成本，也使得多个阀门的控制变得较为复杂，对变化的工作压力的适应性也不好，从而产生了一定的局限性。因此，结构简单、响应快速、工作压力可随气压自动调节的气动阀无疑是更好的解决方案。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、响应快速、工作压力可随气压自动调节的气动阀。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种工作压力可随气压自动调节的气动阀，包括阀盖、上阀体和下阀体，其特征在于，所述上阀体内设有第一空腔，该第一空腔内设有齿条、齿轮组和旋转杆，所述齿条的两端均依次连接有齿条活塞和弹性伸缩组件，所述齿条活塞和弹性伸缩组件之间形成齿条活塞大腔；所述齿条与齿轮组齿合，所述旋转杆的一端传动连接所述齿轮组，另一端伸入所述下阀体，所述旋转杆的整体受上阀体固定，并可绕自身轴线方向转动；

所述下阀体内设有第二空腔、进气口和出气口，所述第二空腔分别连接进气口和出气口，所述第二空腔内设有依次连接的阀芯弹簧座、阀芯弹簧和阀芯，所述阀芯弹簧座可轴向移动安装在所述下阀体内，所述旋转杆连接所述阀芯弹簧座，带动阀芯弹簧座轴向移动，所述阀芯朝向所述进气口，并在阀芯弹簧的带动下，关闭或打开进气口；

所述下阀体内还设有第三空腔，该第三空腔包括分布在下阀体两侧的第一阶梯圆柱孔和第二阶梯圆柱孔，以及贯通第一阶梯圆柱孔和第二阶梯圆柱孔的高压进气道、排气道与通气道，所述第一阶梯圆柱孔和第二阶梯圆柱孔均安装有电磁阀，该电磁阀的可移动端覆盖所述排气道，所述通气道贯通所述下阀体，并延伸至所述齿条活塞大腔内。

进一步地，所述旋转杆的上端还设有杆螺帽，所述第一空腔包括矩形腔、第三阶梯圆柱孔和对称分布在矩形腔两侧的第四阶梯圆柱孔，所述齿条和齿轮组均位于所述矩形腔内，所述齿条活塞和弹性伸缩组件均位于所述第四阶梯圆柱孔内，所述旋转杆由所述杆螺帽安装于所述第一阶梯圆柱孔内。

进一步地，所述弹性伸缩组件包括齿条弹簧座、齿条弹簧和弹簧螺帽，所述齿条的一端连接所述齿条活塞，另一端连接所述齿条弹簧座；所述齿条弹簧通过所述弹簧螺帽安装于所述上阀体和所述齿条弹簧座之间；所述上阀体中的第四阶梯圆柱孔由弹簧螺帽封堵，形成所述齿条活塞大腔。

进一步地，所述旋转杆的中部设有圆柱凸台，所述杆螺帽以间隙配合压住所述旋转杆的圆柱凸台，使所述旋转杆能够自由地绕自身轴线转动；所述杆螺帽的中间为通孔，穿过所述旋转杆的上段，旋转安装于所述上阀体的上下方向的第三阶梯圆柱孔中。

进一步地，所述第二空腔包括与所述第三阶梯圆柱孔同轴的圆柱腔，该圆柱腔的底面中心和侧面分别连接所述进气口和出气口。

进一步地，所述齿条活塞外侧箍装有活塞密封圈。

进一步地，所述齿轮组包括齿轮轴销和固定在齿轮轴销上的多个齿轮，所述齿条与所述齿轮轴销上端的齿轮齿合，带动齿轮轴销转动；所述旋转杆的顶部与所述齿轮轴销下端的齿轮齿合，在齿轮轴销的带动下使旋转杆转动。

进一步地，所述第二空腔的上端设有轴向的滑槽，该滑槽位于所述阀芯弹簧座的外侧，所述阀芯弹簧座的外侧设有平键，该平键位于所述滑槽内，所述阀芯弹簧座通过所述平键在所述下阀体的滑槽中轴向滑动。

进一步地，所述阀芯设有中间凸台，该中间凸台与所述第二空腔相配合，所述阀芯通过所述中间凸台安装于所述下阀体的第二空腔，所述中间凸台的外侧箍装有阀芯密封圈。

进一步地，所述出气口连通至所述中间凸台和进气口之间，所述阀芯弹簧座和中间凸台之间的所述第二空腔的壁面还开有通气孔。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明利用电磁阀控制高压气体通入到齿条活塞大腔中，推动齿条，经过升速齿轮传动转动旋转杆，减小或增大阀芯弹簧压力，从而增加或减小阀门开度，结构简单、响应快速、工作压力可随气压自动调节，适应工作压力变化的工况。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的一种气动阀的主视剖面示意图；

图2为本发明实施例中提供的一种气动阀的俯视剖面示意图；

图3为本发明实施例中提供的一种气动阀的左视剖面示意图；

图4为图3的A-A剖面视图；

图中，1、阀盖；2、上阀体；3、下阀体；4、阀芯；5、阀芯弹簧；6、阀芯弹簧座；7、旋转杆；8、杆螺帽；9、齿轮；10、齿条；11、齿条活塞；12、齿条弹簧座；13、齿条弹簧；14、弹簧螺帽；15、齿条活塞大腔；16、电磁阀；17、电磁阀芯；18、高压进气道；19、排气道；20、通气道；21、进气口；22、出气口；23、埋头螺钉；24、六角头螺栓；25、垫圈；26、密封垫；27、活塞密封圈；28、齿轮轴销；29、平键；30、滑槽；31、阀芯密封圈；32、内六角螺塞；33、通气孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

实施例1

本实施例提供一种工作压力可随气压自动调节的气动阀，包括阀盖1、上阀体2和下阀体3，上阀体2内设有第一空腔，该第一空腔内设有齿条10、齿轮组和旋转杆7，齿条10的两端均依次连接有齿条活塞11和弹性伸缩组件，齿条活塞11和弹性伸缩组件之间形成齿条活塞大腔15；齿条10与齿轮组齿合，旋转杆7的一端传动连接齿轮组，另一端伸入下阀体3，旋转杆7的整体受上阀体2固定，并可绕自身轴线方向转动；

下阀体3内设有第二空腔、进气口21和出气口22，第二空腔分别连接进气口21和出气口22，第二空腔内设有依次连接的阀芯弹簧座6、阀芯弹簧5和阀芯4，阀芯弹簧座6可轴向移动安装在下阀体3内，旋转杆7连接阀芯弹簧座6，带动阀芯弹簧座6轴向移动，阀芯4朝向进气口21，并在阀芯弹簧5的带动下，关闭或打开进气口21；

下阀体3内还设有第三空腔，该第三空腔包括分布在下阀体3两侧的第一阶梯圆柱孔和第二阶梯圆柱孔，以及贯通第一阶梯圆柱孔和第二阶梯圆柱孔的高压进气道18、排气道19与通气道20，第一阶梯圆柱孔和第二阶梯圆柱孔均安装有电磁阀16，该电磁阀16的可移动端覆盖排气道19，通气道20贯通下阀体3，并延伸至齿条活塞大腔15内。

工作原理：电磁阀16通电后，使电磁阀芯动作，将排气道19封闭，将高压进气道18灌入的高压气体经过通气道20通入到齿条活塞大腔15，推动齿条10，由齿轮9啮合使杆螺帽8上升或下降，从而减小或增大阀芯弹簧5的压力，调整气动阀的工作压力。本气动阀结构简单、响应快速、工作压力范围广，对压力变化的工况适应性好。

作为一种可选的实施方式，旋转杆7的上端还设有杆螺帽8，第一空腔包括矩形腔、第三阶梯圆柱孔和对称分布在矩形腔两侧的第四阶梯圆柱孔，齿条10和齿轮组均位于矩形腔内，齿条活塞11和弹性伸缩组件均位于第四阶梯圆柱孔内，旋转杆由杆螺帽8安装于第一阶梯圆柱孔内。

弹性伸缩组件用于持续对齿条活塞保持推力，并在齿条活塞受到高压时收缩，作为一种可选的实施方式，弹性伸缩组件包括齿条弹簧座12、齿条弹簧13和弹簧螺帽14，齿条10的一端连接齿条活塞11，另一端连接齿条弹簧座12；齿条弹簧13通过弹簧螺帽14安装于上阀体2和齿条弹簧座12之间；上阀体中的第四阶梯圆柱孔由弹簧螺帽14封堵，形成齿条活塞大腔15。

旋转杆7的中部设有圆柱凸台，杆螺帽8以间隙配合压住旋转杆的圆柱凸台，使旋转杆能够自由地绕自身轴线转动；杆螺帽8的中间为通孔，穿过旋转杆的上段，旋转安装于上阀体的上下方向的第三阶梯圆柱孔中。

第二空腔包括与第三阶梯圆柱孔同轴的圆柱腔，该圆柱腔的底面中心和侧面分别连接进气口和出气口。

优选的，为提升齿条活塞11的密封性能，齿条活塞11外侧箍装有活塞密封圈27。

作为一种优选的实施方式，齿轮组包括齿轮轴销28和固定在齿轮轴销28上的多个齿轮9，齿条10与齿轮轴销28上端的齿轮9齿合，带动齿轮轴销28转动；旋转杆7的顶部与齿轮轴销28下端的齿轮9齿合，在齿轮轴销28的带动下使旋转杆7转动。

齿轮轴销28上端的齿轮可以设置较小尺寸，方便由齿条驱动旋转，齿轮轴销28下端的齿轮可以设置较大尺度，使旋转杆实现大转角转动。

作为一种优选的实施方式，为实现阀芯弹簧座6稳定可靠的轴向运动，第二空腔的上端设有轴向的滑槽30，该滑槽30位于阀芯弹簧座6的外侧，阀芯弹簧座6的外侧设有平键29，该平键29位于滑槽30内，阀芯弹簧座6通过平键29在下阀体3的滑槽30中轴向滑动。

作为一种优选的实施方式，阀芯4设有中间凸台，该中间凸台与第二空腔相配合，阀芯4通过中间凸台安装于下阀体3的第二空腔，优选的，为提升阀芯4的密封性能，中间凸台的外侧箍装有阀芯密封圈31。

作为一种优选的实施方式，出气口22连通至中间凸台和进气口21之间，阀芯弹簧座6和中间凸台之间的第二空腔的壁面还开有通气孔33，出气口22和通气孔33的设置能防止阀芯内侧形成负压，影响气动阀的动作。

将上述优选的实施方式进行任意组合可以得到更优的实施方式，下面对一种最优的实施方式进行具体描述。

如图1-4所示，本实施方式的工作压力可随气压自动调节的气动阀，包括：一种工作压力可随气压自动调节的气动阀，包括阀盖1、上阀体2、下阀体3、阀芯4、阀芯弹簧5、阀芯弹簧座6、旋转杆7、杆螺帽8、齿轮9、齿条10、齿条活塞11、齿条弹簧座12、齿条弹簧13、弹簧螺帽14、电磁阀16、进气口21、出气口22；

阀盖1与上阀体2以埋头螺钉23形成固定连接，上阀体2和下阀体3以六角头螺栓24和垫圈25形成固定连接，上阀体2安装齿条10，齿条10两端为齿条活塞11，齿条10与齿轮9啮合，齿轮9与旋转杆7的上端啮合，旋转杆7由杆螺帽8安装于上阀体2的上下方向阶梯孔，旋转杆7的下段与阀芯弹簧座6旋转连接，阀芯弹簧座6与下阀体3轴向滑动连接，阀芯弹簧座6内安装阀芯弹簧5，阀芯4在阀芯弹簧5的作用下关闭进气口21，出气口22常通。电磁阀16通电，使电磁阀芯17动作，将高压气体通入到齿条活塞大腔15，推动齿条10，由齿轮9啮合使杆螺帽8上升或下降，从而减小或增大阀芯弹簧5的压力，调整气动阀的工作压力。本气动阀结构简单、响应快速、工作压力范围广，对压力变化的工况适应性好。

阀盖1与上阀体2顶面形状相适配，上阀体2从顶面往下开有矩形腔，矩形腔底面往下开有阶梯圆柱孔，贯穿上阀体2的底面，矩形腔左右侧面往外开有对称的阶梯圆柱通孔，的阶梯圆柱通孔的大孔位于外侧；

下阀体3从顶面往下开有与上阀体2的上下方向的阶梯圆柱孔同轴的圆柱腔，圆柱腔的底面中心和侧面分别开有贯穿下阀体3的底面和侧面的进气口21和出气口22，上阀体2和下阀体3的连接面之间有密封垫26，下阀体3的左右方向对称地开有与下阀体3的上下方向圆柱腔不干涉的贯通的阶梯圆柱孔，下阀体3开有与下阀体3的左右方向阶梯圆柱孔连通的高压进气道18、排气道19与通气道20，气道的工艺孔用内六角螺塞32封堵。

齿条10的两端为齿条活塞11，对称安装于上阀体2的左右方向的阶梯圆柱通孔中，齿条活塞12外圆柱面箍装有活塞密封圈27，齿条活塞12外侧安装有齿条弹簧座12，上阀体2的左右方向阶梯通孔用弹簧螺帽14封堵，形成齿条活塞大腔15，齿条弹簧座12和弹簧螺帽14之间安装有齿条弹簧13，电磁阀16安装于下阀体左右方向的阶梯圆柱孔。

齿条10到旋转杆7的上端的齿轮啮合实现升速传动，的升速传动将齿条10的小幅度平动传递到旋转杆7，使旋转杆7实现大转角转动，齿轮9通过齿轮轴销28安装于阀盖1和上阀体2，旋转杆7的中间一小段为圆柱凸台，安装于上阀体2的上下方向的阶梯圆柱孔大孔中，并用杆螺帽8以间隙配合压住旋转杆7的圆柱凸台，使旋转杆7能够自由地绕自身轴线转动，杆螺帽8中间为通孔，穿过旋转杆7的上段，旋转安装于上阀体2的上下方向的阶梯圆柱孔大孔中，旋转杆7的下段穿过上阀体2的阶梯圆柱孔的小孔，伸入下阀体3的圆柱腔中。

阀芯弹簧座6的外侧开有轴向键槽，键槽安装有平键29，阀芯弹簧座6通过平键29可在下阀体3的圆柱腔的轴向滑槽中滑动，阀芯弹簧5套装在阀芯4的上段，阀芯4通过中间圆柱状凸台安装于下阀体3的圆柱腔中，阀芯4的凸台箍装有圆环形阀芯密封圈31，阀芯4的下段在阀芯弹簧5的作用下关闭进气口21，位于阀芯弹簧座6和阀芯4中间凸台之间的下阀体3的圆柱腔的壁面开有通气孔33。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。