CN114185368B - 一种高精度流量比例控制阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高精度流量比例控制阀，适用于两个储罐或贮箱在同时排液或排气时对流量比例具有高精度控制要求的场合，高精度流量比例控制阀包括阀壳体、双向调节阀芯、弹簧、阀芯导向套、O形密封圈、调节螺钉、节流圈、活塞组件、转动连接销和调节杠杆。介质通过阀壳体两端进口的节流圈进行调压限流，当流入阀内两端的介质受外界压力波动影响造成流量比例出现变化时，以阀壳体内活塞组件、调节杠杆、双向调节阀芯、弹簧为主的自动反馈调节机构会对流动状态的变化进行恢复调节，从而达到向外排放介质时精确控制流量大小及比例的目的，具有灵敏度可调、适用性及可维护性较强的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种高精度流量比例控制阀，主要用于航空航天、化工等领域的气体或液体按一定流量比例进行排放及混合控制。
背景技术
在航空航天领域中，对飞行器在工作过程中的质心及其工作状态控制具有较高要求。当飞行器存在多个贮箱或储罐时，其工作状态容易受工作介质消耗造成的质心变化或者工作介质混合比例波动的影响。消除由于工作状态变化或者外界压力波动带来的工作介质流量比例波动影响，可以进一步提高飞行器工作状态的可控性，消除质心及工作状态变化可能带来的安全隐患。
发明内容
本发明旨在设计一种具备自动反馈调节结构的高精度流量比例控制阀，可以对进入阀内的工作介质进行高精度流量比例控制，进一步，将该高精度流量比例控制阀应用于飞行器中，提高飞行器的工作状态可控性。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高精度流量比例控制阀，包括，
阀壳体，所述阀壳体上设置有第一进口、第二进口和出口，阀壳体内设置有第一腔室、第二腔室、第三腔室、第四腔室和第五腔室，其中，
第一腔室的一端与第一进口连通；
第二腔室的一端与第二进口连通；
第三腔室分别与第四腔室、第五腔室和出口连通；
第四腔室与第一腔室连接，第五腔室与第二腔室连通；
双向调节阀芯，所述双向调节阀芯位于第三腔室内，且双向调节阀芯的左、右两端分别延伸至第四腔室和第五腔室中，双向调节阀芯表面设置有两处阀芯锥面，两处阀芯锥面分别与第四腔室的内壁、第五腔室的内壁形成两条节流通道；
调节螺钉，所述调节螺钉包括第一调节螺钉和第二调节螺钉，第一调节螺钉螺纹连接在第四腔室的一端，且第一调节螺钉与双向调节阀芯的一端连接，第二调节螺钉螺纹连接在第五腔室的一端，且第二调节螺钉与双向调节阀芯的另一端连接；
弹簧，所述弹簧包括第一弹簧和第二弹簧，第一弹簧位于第四腔室内且套接在双向调节阀芯上，第二弹簧位于第五腔室内且套接在双向调节阀芯上,第一弹簧位于第一调节螺钉和阀芯锥面之间，第二弹簧位于第二调节螺钉和另一处阀芯锥面之间；
活塞组件，所述活塞组件横跨第一腔室、第二腔室和第三腔室，活塞组件包括第一活塞和第二活塞，第一活塞与第一腔室的内壁滑动连接，第二活塞与第二腔室的内壁滑动连接；
调节杠杆，所述调节杠杆的两端分别与双向调节阀芯、活塞组件转动连接。
作为一种选择，高精度流量比例控制阀还包括节流圈，两个所述节流圈分别可拆卸连接在第一腔室和第二腔室内。
作为一种选择，高精度流量比例控制阀还包括阀芯导向套，所述阀芯导向套连接在调节螺钉端面，两个所述阀芯导向套分别与第四腔室、第五腔室的内壁滑动配合，双向调节阀芯的左、右两端分别连接在两个所述阀芯导向套上，所述弹簧的一端紧贴阀芯导向套。
作为一种选择，高精度流量比例控制阀还包括O形密封圈，所述O形密封圈套接在调节螺钉的外表面并与第四腔室的内壁、第五腔室的内壁形成密封。
作为一种选择，所述双向调节阀芯表面设置有两处弹簧定位面，两处弹簧定位面分别位于第一弹簧和阀芯锥面之间，以及第二弹簧和另一处阀芯锥面之间，两处弹簧定位面均与弹簧的一端紧贴。
作为一种选择，高精度流量比例控制阀还包括转动连接销，所述转动连接销分别转动连接在双向调节阀芯、活塞组件上，转动连接销上开有销孔，调节杠杆的两端与销孔连接。
作为一种选择，高精度流量比例控制阀还包括调节杠杆转动支点，所述调节杠杆转动支点位于第三腔室内且与调节杠杆铰接，铰接点位于调节杠杆与双向调节阀芯、活塞组件的转动连接点之间。
作为一种选择，所述第一腔室和第二腔室关于第三腔室对称，所述第四腔室和第五腔室关于第三腔室对称。
作为一种选择，所述第一活塞与介质接触的截面积大小与第二活塞与介质接触的截面积大小不等。
一种飞行器，所述飞行器中有多个贮箱或储罐，任意两个所述贮箱或储罐之间通过权利要求中的高精度流量比例控制阀连接，所述贮箱或储罐中为气体或液体。
与现有技术相比，本发明的阀芯具备自动反馈调节结构，能够对进入阀内的工作介质进行高精度的流量比例调节，具体包括以下优点：
(1)双向调节阀芯上两处阀芯锥面分别与第四腔室的内壁、第五腔室的内壁形成了两条节流通道，通过双向调节阀芯的左、右移动，改变两条节流通道处的面积大小(环形面积大小)，从而改变流量；
(2)活塞组件、调节杠杆和双向调节阀芯组成了自动反馈调节机构，通过感知压力变化，针对第一进口和第二进口进入的工作介质自动调节；
(3)节流圈和调节螺钉的使用，可根据实际工况需要，进行流量大小及流量比例控制灵敏度的调节；
(4)整个高精度流量比例控制阀为纯机械结构，故障率低，可靠性高，各组件更换、维护方便，当发生磨损等情况时只需简单更换相应磨损组件即可恢复正常工作；
(5)能够通过调节杠杆转动支点的改变调整转动力臂，从而调整高精度流量比例控制阀的灵敏度；
(6)适用于飞行器中的不同贮箱或储罐连接使用，确保飞行器的质心变化影响可控。
附图说明
图1为本发明高精度流量比例控制阀结构示意图；
图2为当高精度流量比例控制阀感知到压力变化时流量比例控制阀执行流量调节时的状态示意图；
图中，1-阀壳体；2-双向调节阀芯；3-弹簧；4-阀芯导向套；5-O形密封圈；6-调节螺钉；7-节流圈；8-活塞组件；9-转动连接销；10-调节杠杆；11-调节杠杆转动支点；12-阀芯锥面；13-节流通道。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。
作为本发明的一个实施例，如图1～图2所示，高精度流量比例控制阀主要由阀壳体1、双向调节阀芯2、弹簧3、阀芯导向套4、O形密封圈5、调节螺钉6、节流圈7、活塞组件8、转动连接销9、调节杠杆10等组成。其中活塞组件8、弹簧3为自动调节反馈装置；双向调节阀芯2为自动调节执行装置，双向调节阀芯2两端阀芯锥面12与其对应通道形成面积可调的节流通道13，对应图1和图2中的A1流通截面(环形)和A2流通截面(环形)。
阀壳体1上设置有第一进口、第二进口和出口，阀壳体1内设置有第一腔室、第二腔室、第三腔室、第四腔室和第五腔室，其中，第一腔室的一端与第一进口连通；第二腔室的一端与第二进口连通；第三腔室分别与第四腔室、第五腔室和出口连通；第四腔室与第一腔室连接，第五腔室与第二腔室连通，第一腔室和第二腔室关于第三腔室对称，第四腔室和第五腔室关于第三腔室对称。
双向调节阀芯2为一根变截面的轴，其上有阀芯锥面12和弹簧定位面，双向调节阀芯2横跨第四腔室、第三腔室和第五腔室。
调节杠杆10置于第三腔室内，其两端分别通过转动连接销9与双向调节阀芯2和活塞组件8转动连接。
弹簧3的两端分别紧贴弹簧定位面和阀芯导向套4。
活塞组件8横跨第一腔室、第三腔室和第二腔室，第一活塞和第二活塞分别与第一腔室的内壁、第二腔室的内壁滑动连接。
在高精度流量比例控制阀安装使用前，可以分别在阀两端进口处安装节流圈7，用于控制两端工作介质额定状态下的流量值；若不需要节流降压，可取消安装节流圈7。通过对应调节螺钉6的旋入或旋出调整双向调节阀芯2上两端弹簧3的预紧力；使得两端弹簧3在初始状态下压缩量及预紧力大小相等，保证调节杠杆10轴线与阀体中心轴线相重合。根据实际工作需要，可以调整调节螺钉6的拧紧力矩。调节螺钉6拧紧力矩越大，用于控制流量比例调节时的灵敏度就越低；反之，则控制流量比例调节时的灵敏度就越高。
高精度流量比例控制阀工作时，进入阀内的工作介质在活塞组件8两端的压力分别为P1、P2。
当两端的工作介质均处于额定状态时，压力P1对活塞组件8产生的作用力等于压力P2对活塞组件8产生的作用力，活塞组件8不发生移动，阀内两端的工作介质流动状态维持不变。
当两端的工作介质受外界供压波动影响，左端工作介质进口流量变大时，则P1增大；此时压力P1对活塞组件8产生的作用力大于压力P2对活塞组件8产生的作用力，活塞组件8向右滑动，在转动连接销9带动作用下调节杠杆10绕调节杠杆转动支点11逆时针转动，使得双向调节阀芯2向左滑动。此时双向调节阀芯2左端阀芯锥面12与阀体通道形成的节流通道13的A1流通面积减小，使得通过左端通道的工作介质流量下降；双向调节阀芯2右端阀芯锥面12与阀体通道形成的节流通道13的A2流通面积增大，使得通过右端通道的工作介质流量上升，从而达到阀体两端工作介质流量比例稳定的目的。若外界压力干扰消失时，压力P1恢复至额定状态，则作用在活塞组件8上向右的液压合力消失，双向调节阀芯2只受到两端弹簧3作用力的影响。此时双向调节阀芯左端弹簧3产生的力大于右端弹簧3产生的力，双向调节阀芯2整体向右滑动至原有额定状态；且在转动连接销9带动作用下调节杠杆10绕调节杠杆转动支点11顺时针转动，使得活塞组件8恢复至原有状态，调节杠杆转动支点11固定在第三腔室内，通过销轴与调节杠杆10上的铰接孔铰接。
反之，若受外界压力波动影响，压力P2对活塞组件8产生的作用力大于压力P2对活塞组件8产生的作用力，亦可进行相应的反馈调节。
高精度流量比例控制阀具有以活塞组件8、调节杠杆9、双向调节阀芯10、弹簧3为主的自动反馈调节机构，其被调节控制的工作介质为液体或者气体。
高精度流量比例控制阀具有节流圈7、调节螺钉6结构，可根据实际工况需要，进行流量大小及流量比例控制灵敏度调节。
高精度流量比例控制阀可根据实际工作情况及零部组件磨损情况，对相应的零部组件进行拆装、更换，具有较强的适用性及可维护性。
双向调节阀芯2装配在阀芯导向套4上，两端均有用于调节节流通道13面积的阀芯锥面12。弹簧3位于阀芯导向套4与阀芯锥面12旁的台阶之间。调节螺钉6与阀壳体1为螺纹连接，采用O形密封圈5进行密封。
活塞组件8两端的受力活塞，可以根据实际工作需要设计成等面积活塞，也可以设计为不同受力面积大小(即图1和图2中的尺寸D1和D2可以相等，也可以不等)的活塞。
调节杠杆10位于活塞组件8与双向调节阀芯2之间的的转动力臂比例可根据实际工作要求及灵敏度要求设计为不同的状态，本实施例中，调节杠杆转动支点11到双向调节阀芯2和调节杠杆10的转动连接点的距离小于调节杠杆转动支点11到调节杠杆10和活塞组件8的转动连接点的距离，且调节杠杆转动支点11与两个转动连接点在一条直线上。
本实施例中的高精度流量比例控制阀用于两个贮箱或储罐之间的同步排放控制，两端介质可以是相同液体或不同的液体混合，也可以是气体。
以上实施例是对本发明构思的解释，并不限定最终的保护范围，凡是基于本发明构思的实施方案均应落入本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种高精度流量比例控制阀，其特征在于：包括，
阀壳体(1)，所述阀壳体(1)上设置有第一进口、第二进口和出口，阀壳体(1)内设置有第一腔室、第二腔室、第三腔室、第四腔室和第五腔室，其中，
第一腔室的一端与第一进口连通；
第二腔室的一端与第二进口连通；
第三腔室分别与第四腔室、第五腔室和出口连通；
第四腔室与第一腔室连接，第五腔室与第二腔室连通；
双向调节阀芯(2)，所述双向调节阀芯(2)位于第三腔室内，且双向调节阀芯(2)的左、右两端分别延伸至第四腔室和第五腔室中，双向调节阀芯(2)表面设置有两处阀芯锥面(12)，两处阀芯锥面(12)分别与第四腔室的内壁、第五腔室的内壁形成两条节流通道(13)；
调节螺钉(6)，所述调节螺钉(6)包括第一调节螺钉和第二调节螺钉，第一调节螺钉螺纹连接在第四腔室的一端，且第一调节螺钉与双向调节阀芯(2)的一端连接，第二调节螺钉螺纹连接在第五腔室的一端，且第二调节螺钉与双向调节阀芯(2)的另一端连接；
弹簧(3)，所述弹簧(3)包括第一弹簧和第二弹簧，第一弹簧位于第四腔室内且套接在双向调节阀芯(2)上，第二弹簧位于第五腔室内且套接在双向调节阀芯(2)上,第一弹簧位于第一调节螺钉和阀芯锥面(12)之间，第二弹簧位于第二调节螺钉和另一处阀芯锥面(12)之间；
活塞组件(8)，所述活塞组件(8)横跨第一腔室、第二腔室和第三腔室，活塞组件(8)包括第一活塞和第二活塞，第一活塞与第一腔室的内壁滑动连接，第二活塞与第二腔室的内壁滑动连接；
调节杠杆(10)，所述调节杠杆(10)的两端分别与双向调节阀芯(2)、活塞组件(8)转动连接；
调节杠杆转动支点(11)，所述调节杠杆转动支点(11)位于第三腔室内且与调节杠杆(10)铰接，铰接点位于调节杠杆(10)与双向调节阀芯(2)、活塞组件(8)的转动连接点之间。
2.根据权利要求1所述的一种高精度流量比例控制阀，其特征在于：还包括节流圈(7)，两个所述节流圈(7)分别可拆卸连接在第一腔室和第二腔室内。
3.根据权利要求1所述的一种高精度流量比例控制阀，其特征在于：还包括阀芯导向套(4)，所述阀芯导向套(4)连接在调节螺钉(6)端面，两个所述阀芯导向套(4)分别与第四腔室、第五腔室的内壁滑动配合，双向调节阀芯(2)的左、右两端分别连接在两个所述阀芯导向套(4)上，所述弹簧(3)的一端紧贴阀芯导向套(4)。
4.根据权利要求1所述的一种高精度流量比例控制阀，其特征在于：还包括O形密封圈(5)，所述O形密封圈(5)套接在调节螺钉(6)的外表面并与第四腔室的内壁、第五腔室的内壁形成密封。
5.根据权利要求1所述的一种高精度流量比例控制阀，其特征在于：所述双向调节阀芯(2)表面设置有两处弹簧定位面，两处弹簧定位面分别位于第一弹簧和阀芯锥面(12)之间，以及第二弹簧和另一处阀芯锥面(12)之间，两处弹簧定位面均与弹簧(3)的一端紧贴。
6.根据权利要求1所述的一种高精度流量比例控制阀，其特征在于：还包括转动连接销(9)，所述转动连接销(9)分别转动连接在双向调节阀芯(2)、活塞组件(8)上，转动连接销(9)上开有销孔，调节杠杆(10)的两端与销孔连接。
7.根据权利要求1所述的一种高精度流量比例控制阀，其特征在于：所述第一腔室和第二腔室关于第三腔室对称，所述第四腔室和第五腔室关于第三腔室对称。
8.根据权利要求1所述的一种高精度流量比例控制阀，其特征在于：所述第一活塞与介质接触的截面积大小与第二活塞与介质接触的截面积大小不等。
9.一种飞行器，所述飞行器中有多个贮箱或储罐，其特征在于：任意两个所述贮箱或储罐之间通过权利要求1中的高精度流量比例控制阀连接，所述贮箱或储罐中为气体或液体。
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