《气动膜片式压差自动换向阀.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《气动膜片式压差自动换向阀.pdf（8页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102943897 A (43)申请公布日 2013.02.27 C N 1 0 2 9 4 3 8 9 7 A *CN102943897A* (21)申请号 201210398892.6 (22)申请日 2012.10.18 F16K 11/02(2006.01) F16K 31/126(2006.01) (71)申请人华中科技大学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人杨曙东 刘银水 刘雷 李东林 周林 徐涛 (74)专利代理机构华中科技大学专利中心 42201 代理人李智 (54) 发明名称 气动膜片式压差自动换向阀 (57) 。
2、摘要 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。
3、在限电、防爆的场合。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 1/1页 2 1.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。
4、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。 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。 3.根据权利要求1或2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。
5、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。 4.根据权利要求3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。 5.根据权利要求3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 片或夹布橡胶膜片。 6.根据权利要求3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。 7.根据权利要求1或2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。 8.根据权利要求1或2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。 9.根据权利要求8所。
6、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。 权 利 要 求 书CN 102943897 A 1/3页 3 气动膜片式压差自动换向阀 技术领域 0001 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 0002 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。
7、、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 0003 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。 0004 膜片式压差自动换向阀，包括 0005 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； 0006 两个端盖，其分别与阀体轴向两端相接形成。
8、两空腔； 0007 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； 0008 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； 0009 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； 0010 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。 0011 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。
9、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。 0012 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。 0013 进一步地，所述金属夹片的密封面设有橡胶密封垫。 0014 进一步地，所述膜片采用橡胶膜片或夹布橡胶膜片。 0015 进一步地，所述膜片组件的两金属夹片之间通过销钉联接。 说 明 书CN 102943897 A 2/3页 4 0016 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。 0017 进一步地，所述端盖外部套有消音器。 0018 进一步地。
10、，所述消音器与端盖之间设有橡胶垫。 0019 与现有气动系统换向阀相比，本发明具有以下突出优点： 0020 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。 0021 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。 0022 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。 0023 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。。
11、 附图说明 0024 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 0025 图1是气动膜片式压差自动换向阀主视图。 0026 图2是膜片结构图，其中，图2a是正视图，图2b是侧视图。 0027 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。 0028 图4是换向阀端面密封结构示意图。 具体实施方式 0029 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。 0030 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。
12、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。
13、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d 2 略大于端盖上密封环的 口径d 1 在尺寸上相差68%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 说 明 书CN 102943897 A 3/3页 5 复。
14、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。 0031 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。
15、,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。 0032 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。 0033 本发明工作过程具体为： 0034 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。
16、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。 0。
17、035 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。 0036 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。 说 明 书CN 102943897 A 1/3页 6 图1 说 明 书 附 图CN 102943897 A 2/3页 7 图2 图3 说 明 书 附 图CN 102943897 A 3/3页 8 图4 说 明 书 附 图CN 102943897 A 。