一种气压式快速开关阀制造技术

本实用新型专利技术涉及一种气压式快速开关阀，包括阀体和气源两大部分，其中阀体由外壳、中心轴、气缸、前后密封组件、管嘴等组成，气源由密封空气罐及其附属的阀门、管道等组成。当控制气源流动方向的二位四通阀处于断电状态时，气缸的前侧充气后侧放气，气缸压紧前后两组密封组件，阀门处于关闭状态；反之，当控制二位四通阀带电时，气缸的后侧充气前侧放气，阀门打开。本实用新型专利技术主要应用于亚跨超声速风洞，作为快速阀使用阀门开启或关闭时间不大于1s；每年的开启关闭次数1.5万次，检修周期1年，使用寿命10年。

Air pressure type fast on-off valve

The utility model relates to a pneumatic fast on-off valve comprises a valve body and a source of two parts, wherein the valve body comprises a casing, a central shaft, cylinder, and sealing components, nozzle and other components, gas by sealing the air tank and its subsidiary valve, pipeline etc.. When the control air flow direction of the two position four way valve in the off state, the front side of the rear cylinder air bleed, cylinder pressure of two groups before and after the seal assembly, the valve is in the closed state; on the other hand, when the two position four way valve is electrified, the rear side of the front cylinder inflatable deflated, the valve opens. The utility model is mainly applied to a subsonic supersonic wind tunnel, and the opening or closing time of the valve is not more than 1s as a fast valve; the opening and closing times are 15 thousand times each year, the service cycle is 1 years, and the service life is 10 years.

【技术实现步骤摘要】
一种气压式快速开关阀
本技术涉及一种气压式快速开关阀,尤其是一种风洞压缩空气控制开关阀，属于阀门领域。
技术介绍
亚跨超风洞是速度范围为马赫数0.4＜M≤4.5的高速风洞，典型的亚跨超风洞结构由气源、总阀、快速阀、调压阀、前室、喷管、试验段、出口等组成，如附图6示意。试验时，气源内的压缩空气经过总阀→快速阀→调压阀后进入前室整流，由喷管调整速度，在试验段内试验后由出口排出。另外有一些风洞将快速阀与调压阀的功能整合，由一个快速调压阀实现快速启闭和调压的功能，由于其内容与本技术无关，在此不再赘述。沿着气流方向，起到隔绝气源与风洞作用的阀门为总阀、快速阀和调压阀。总阀的作用是将气源关闭，防止气源内的气体泄漏，其特点是密封性能好，开关速度慢，开关次数少，一般采用密封性能良好的球阀、截止阀或蝶阀作为总阀，在节假日停产、风洞检修的时候关闭，在风洞的日常试验及准备过程中始终处于打开状态；调压阀的作用是通过调节开度调整前室及喷管前的压力始终相对稳定，从而使气流速度和流场稳定，一般的结构形式为蝶板式、锥桶式、狭缝式等，其特点是密封性能很差或者无密封作用，仅作为开度调节使用；快速阀的作用是在试验开始时快速打开，试验结束时快速关闭，在风洞的日常生产试验过程中始终处于关闭状态，隔绝气源与风洞，是风洞试验使用最频繁的设备之一。快速阀的特点是开关迅速、在意外失电情况下也能够自动关闭。随着现代先进风洞朝着更高的试验效率和更多的试验次数发展，快速阀的年使用频次已经远远超过了一般的阀门所能承受的年开关次数的极限。结合风洞试验对快速阀开关迅速、失电快关、反复开关的要求，本文有针对性地提出了一种气压式的快速开关阀作为风洞快速阀使用。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种气压式快速开关阀，应用于亚跨超声速风洞作为快速阀使用，适应非常频繁的快速开启关闭工况。本技术的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：提供一种气压式快速开关阀，包括阀体、气源和气源控制回路；所述气源用于提供阀体开关所需的气体；所述气源控制回路用于切换气源气体的流向；所述阀体包括外壳、前密封组件、后密封组件、气缸、中心轴；外壳包括两端开口的壳体和壳体内部的中段固定的内中心筒，内中心筒筒底具有开口，开口与中心轴的后端尺寸匹配，开口与外壳外表面之间设置通气道；前密封组件包括外圈和内圈，外圈与外壳壳体的上游开口端匹配，内圈与外圈固定连接，内圈的开口与中心轴的前端尺寸匹配，内圈具有通孔，外圈具有和内圈的通孔相通的通气道，外圈和内圈的前端面作为工作介质入口；后密封组件包括压盘，压盘固定压紧在外壳内中心筒的开口端；中心轴固定在前密封组件内圈和外壳内中心筒开口之间；中心轴的中部为活塞盘，中心轴前端具有第一气孔，中心轴靠近活塞盘前端的位置具有第二气孔，第一气孔与第二气孔之间为中空的气体通道；第一气孔与前密封组件内圈的通孔连通；中心轴后端具有第三气孔，中心轴靠近活塞盘后端的位置具有第四气孔，第三气孔与第四气孔之间为中空的气体通道；第三气孔和外壳筒底开口连通；气缸包括外套筒和气缸内筒，所述气缸内筒套设在中心轴上，并可以沿中心轴移动，中心轴的活塞盘作为气缸的活塞，气缸内筒经活塞盘分为前、后气室；当需要关闭阀体时，所述气源控制回路控制气源气体经前密封组件的通气道进入中心轴第一气孔，经第二气孔进入气缸的前气室，气缸的后气室与大气相通，气缸向前移动，外套筒的前端压紧前密封组件外圈，外套筒的后端压紧后密封组件压盘，气缸的外套筒与外壳的内中心筒形成密封结构，工作介质无法通过所述阀体；当需要开启阀体时，所述气源控制回路控制气源气体经外壳的通气道进入中心轴第三气孔，经第四气孔进入气缸的后气室，气缸的前气室与大气相通，气缸向后移动，工作介质经前密封组件进入开关阀，经过前密封组件和后密封组件之间的空隙、气缸的外套筒与外壳的内中心筒之间形成的空隙，由外壳壳体后开口端流出开关阀。本技术与现有技术相比的有益效果是：(1)本技术的气压式快速开关阀，主要的运动部件在油雾润滑的配合下适应反复开启关闭的工况，每年的开启关闭次数1.5万次，检修周期1年，使用寿命10年。具有可靠性高，使用寿命长的优点；(2)本技术的气压式快速开关阀，设置气源二位四通阀的状态为失电以后自动关闭阀门，保证了即使在意外状况下也能够关闭阀门，安全性高；(3)本技术的气压式快速开关阀，密封气源采用风洞试验最为常用的洁净中压气(压力等级2.5MPa)，并且当即使密封气有少量泄露等意外情况发生时，气源也能够被迅速补充，具有密封气来源经济便捷的优点；采用气压作为阀门的密封动力来源，即使密封气有少量泄露也不会污染风洞，降低了阀体内部对密封气密封的要求，具有洁净的优点；(4)本技术的气压式快速开关阀，采用气压作为阀门的密封动力来源，能够满足阀门开启或关闭时间不大于1s的要求，具有动作迅速的优点；(5)本技术的气压式快速开关阀，气缸内部设置的缓冲装置既能够保证动作迅速又可有效防止气缸与活塞的撞击，具有运行平稳可靠的优点；(6)本技术的气压式快速开关阀，气缸的外套筒只承受工作介质的径向力而不承受轴向力，从而可以大大降低开关阀门所需的能量，具有密封气压力要求低的优点。(7)本技术的前、后密封垫基本只受到正压力，在结构上又被压紧盘与外壳紧紧包裹住，消除了密封圈容易被气流吹走的故障隐患，增加了密封垫的耐用性。附图说明图1为本技术的总体组成及阀体结构示意图，阀门处于关闭状态；图2为阀门全开状态下的阀体结构示意图；图3为前密封组件部位在阀门开启或关闭瞬间气流的流向示意图,实线部分为前密封组件；图4为后密封组件部位在阀门开启或关闭瞬间气流的流向示意图,实线部分为后密封组件；图5为气缸与中心轴的结构示意图，图示为阀门关闭状态；图6为典型的下吹暂冲式亚跨超风洞的结构组成示意图。具体实施方式本技术提供了一种气压式快速开关阀，如图1示意，包括阀体和气源两大部分，上半部分虚线框内的结构表示阀体，下半部分虚线框内的结构表示气源，图1表示的为阀门关闭状态，图2表示的为阀门打开状态。其中阀体的特征包括外壳(1)、前密封组件(2.0)、后密封组件(3.0)、气缸(4.0)、中心轴(5.0)、整流尾锥(6)、管嘴(7，8)等；气源的特征包括二位四通阀(W1)、油雾器(W2)、单向阀(W3)、截止阀(W4)、减压阀(W5)、密封空气罐(W6)、安全阀(W7)、压力表(W8)、油气分离器(W9)等。当二位四通阀(W1)处于断电状态时，上游管接头(7)与密封空气罐(W6)连接，下游管接头(8)与大气连接，气缸(4.0)的左侧带压右侧无压，气缸(4.0)压紧前密封组件(2.0)与后密封组件(3.0)，阀门处于关闭状态；反之，当控制二位四通阀(W2)带电时，如图2示意，气缸(4.0)的右侧带压左侧无压，气缸(4.0)移动至右侧，阀门处于打开状态，工作介质通过气缸(4.0)外部与外壳(1)之间的空腔由左侧流向右侧。密封空气罐(W6)的洁净压缩空气来源于风洞中压气，管道及连接形式图中省略。设置的二位四通阀(W2)的特点在断电状态下关闭阀门，从而保证了即使是在意外失电的故障情况下，阀门也能快速关闭，保证了风洞试验的安全性。气缸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气压式快速开关阀，其特征在于，包括阀体、气源和气源控制回路；所述气源用于提供阀体开关所需的气体；所述气源控制回路用于切换气源气体的流向；所述阀体包括外壳(1)、前密封组件(2.0)、后密封组件(3.0)、气缸(4.0)、中心轴(5.0)；外壳(1)包括两端开口的壳体和壳体内部的中段固定的内中心筒，内中心筒筒底具有开口，开口与中心轴(5.0)的后端尺寸匹配，开口与外壳外表面之间设置通气道；前密封组件(2.0)包括外圈和内圈，外圈与外壳(1)壳体的上游开口端匹配，内圈与外圈固定连接，内圈的开口与中心轴(5.0)的前端尺寸匹配，内圈具有通孔，外圈具有和内圈的通孔相通的通气道，外圈和内圈的前端面作为工作介质入口；后密封组件(3.0)包括压盘，压盘固定压紧在外壳(1)内中心筒的开口端；中心轴(5.0)固定在前密封组件(2.0)内圈和外壳(1)内中心筒开口之间；中心轴(5.0)的中部为活塞盘，中心轴(5.0)前端具有第一气孔，中心轴靠近活塞盘前端的位置具有第二气孔，第一气孔与第二气孔之间为中空的气体通道；第一气孔与前密封组件(2.0)内圈的通孔连通；中心轴(5.0)后端具有第三气孔，中心轴靠近活塞盘后端的位置具有第四气孔，第三气孔与第四气孔之间为中空的气体通道；第三气孔和外壳(1)筒底开口连通；气缸(4.0)包括外套筒(4.21)和气缸内筒(4.22)，所述气缸内筒(4.22)套设在中心轴(5.0)上，并可以沿中心轴(5.0)移动，中心轴(5.0)的活塞盘作为气缸(4.0)的活塞，气缸内筒(4.22)经活塞盘分为前、后气室；当需要关闭阀体时，所述气源控制回路控制气源气体经前密封组件(2.0)的通气道进入中心轴(5.0)第一气孔，经第二气孔进入气缸的前气室，气缸的后气室与大气相通，气缸(4.0)向前移动，外套筒(4.21)的前端压紧前密封组件(2.0)外圈，外套筒(4.21)的后端压紧后密封组件(3.0)压盘，气缸(4.0)的外套筒(4.21)与外壳(1)的内中心筒形成密封结构，工作介质无法通过所述阀体；当需要开启阀体时，所述气源控制回路控制气源气体经外壳(1)的通气道进入中心轴(5.0)第三气孔，经第四气孔进入气缸的后气室，气缸的前气室与大气相通，气缸(4.0)向后移动，工作介质经前密封组件(2.0)进入开关阀，经过前密封组件(2.0)和后密封组件(3.0)之间的空隙、气缸(4.0)的外套筒(4.21)与外壳(1)的内中心筒之间形成的空隙，由外壳(1)壳体后开口端流出开关阀。...

【技术特征摘要】
1.一种气压式快速开关阀，其特征在于，包括阀体、气源和气源控制回路；所述气源用于提供阀体开关所需的气体；所述气源控制回路用于切换气源气体的流向；所述阀体包括外壳(1)、前密封组件(2.0)、后密封组件(3.0)、气缸(4.0)、中心轴(5.0)；外壳(1)包括两端开口的壳体和壳体内部的中段固定的内中心筒，内中心筒筒底具有开口，开口与中心轴(5.0)的后端尺寸匹配，开口与外壳外表面之间设置通气道；前密封组件(2.0)包括外圈和内圈，外圈与外壳(1)壳体的上游开口端匹配，内圈与外圈固定连接，内圈的开口与中心轴(5.0)的前端尺寸匹配，内圈具有通孔，外圈具有和内圈的通孔相通的通气道，外圈和内圈的前端面作为工作介质入口；后密封组件(3.0)包括压盘，压盘固定压紧在外壳(1)内中心筒的开口端；中心轴(5.0)固定在前密封组件(2.0)内圈和外壳(1)内中心筒开口之间；中心轴(5.0)的中部为活塞盘，中心轴(5.0)前端具有第一气孔，中心轴靠近活塞盘前端的位置具有第二气孔，第一气孔与第二气孔之间为中空的气体通道；第一气孔与前密封组件(2.0)内圈的通孔连通；中心轴(5.0)后端具有第三气孔，中心轴靠近活塞盘后端的位置具有第四气孔，第三气孔与第四气孔之间为中空的气体通道；第三气孔和外壳(1)筒底开口连通；气缸(4.0)包括外套筒(4.21)和气缸内筒(4.22)，所述气缸内筒(4.22)套设在中心轴(5.0)上，并可以沿中心轴(5.0)移动，中心轴(5.0)的活塞盘作为气缸(4.0)的活塞，气缸内筒(4.22)经活塞盘分为前、后气室；当需要关闭阀体时，所述气源控制回路控制气源气体经前密封组件(2.0)的通气道进入中心轴(5.0)第一气孔，经第二气孔进入气缸的前气室，气缸的后气室与大气相通，气缸(4.0)向前移动，外套筒(4.21)的前端压紧前密封组件(2.0)外圈，外套筒(4.21)的后端压紧后密封组件(3.0)压盘，气缸(4.0)的外套筒(4.21)与外壳(1)的内中心筒形成密封结构，工作介质无法通过所述阀体；当需要开启阀体时，所述气源控制回路控制气源气体经外壳(1)的通气道进入中心轴(5.0)第三气孔，经第四气孔进入气缸的后气室，气缸的前气室与大气相通，气缸(4.0)向后移动，工作介质经前密封组件(2.0)进入开关阀，经过前密封组件(2.0)和后密封组件(3.0)之间的空隙、气缸(4.0)的外套筒(4.21)与外壳(1)的内中心筒之间形成的空隙，由外壳(1)壳体后开口端流出开关阀。2.如权利要求1所述的气压式快速开关阀，其特征在于，前密封组件(2.0)还包括前密封垫(2.4)，外壳(1)壳体的前端具有环状凸起，前密封组件(2.0)的外圈将前密封垫(2.4)压紧至外壳(1)壳体的前端的环状凸起。3.如权利要求1或2所述的气压式快速开关阀，其特征在于，后密封组件(3.0)包括后密封垫(3.4)，后密封组件(3.0)的压盘将后密封垫(3.4)固定在外壳(1)内中心筒的前端，且密封垫内径小于在中心筒内部直径；气缸(4.0)的外套筒后端具有翻边，当气缸运行至最前端时，外套筒后端的翻边压紧后密封垫(3.4)。4.如权利要求1或2所述的气压式快速开关阀，其特征在于，还包括整流尾锥(6)，设置在外壳(1)中心筒筒底后端，将工作介质导流向外壳(1)壳体后开口端。5.如权利要求1或2所述的气压式快速开关阀，其特征在于，还包括上游管接头(7)和下游管接头(8)，上游管接头(7)连接在前密封组件(2.0)外圈和内圈之间通气道的入口端；下游管接头(8)连接在外壳(1)通气道的出口端。6.如权利要求5所述的气压式快速开关阀，其特征在于，所述气源控制回路包括二位四通阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁雄，钱丹丹，吴晋鹏，赵顺友，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：新型
国别省市：北京,11