一种适用于大流量工作范围的单向阀及其工作方法

摘要

本发明提供一种适用于大流量工作范围的单向阀及其工作方法，包括：主阀芯、主弹簧、副阀芯、副弹簧、壳体、副阀座和副弹簧座；所述的壳体的一端为进口，另一端与副阀座的一端连接，副阀座的另外一端与副弹簧座连接，副弹簧座的另一端为出口；所述的主阀芯装于壳体内腔，主阀芯一端靠近进口，另一端与主弹簧连接；主弹簧的另外一端固定于副阀座的外端面；所述的副阀芯装于副阀座内腔；所述的副弹簧一端固定于所述副阀芯的内端面，另一端固定于副弹簧座。本发明解决大流量变化情况下阀门开启的稳定性问题，取得稳定工作流量范围大、开启压差低、流阻低、密封可靠性高和寿命长的有益效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种单向阀，具体涉及一种在大流量范围下稳定工作的单向阀及其工作方法，用于控制流体介质流动方向。

背景技术

单向阀在设计过程中，往往在低反向压差情况下要求低开启压力和低反向漏率指标，但是这些指标间存在矛盾，特别在大流量变化情况下，阀门的开启稳定性又是设计难点。随着应用需求日益苛刻，要求单向阀具有更大的工作流量范围、更低的开启压差和流阻、更高的密封可靠性以及更长的工作寿命。

目前，参阅国内外文献，没有发现在低反向压差和大流量工作范围下，既满足低开启压差和低流阻要求，又具有可靠反向密封性的该类结构单向阀。

发明内容

针对上述现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于大流量工作范围的单向阀及其工作方法，解决了现有单向阀在大流量工作条件下开启稳定性问题，同时满足低开启压差、低流阻以及低反向漏率(在低反向压差下)的要求。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种适用于大流量工作范围的单向阀，包括：主阀芯、主弹簧、副阀芯、副弹簧、壳体、副阀座和副弹簧座；所述的壳体的一端为进口，另一端与副阀座的一端连接，副阀座的另外一端与副弹簧座连接，副弹簧座的另一端为出口；所述的主阀芯装于壳体内腔，主阀芯一端靠近进口，另一端与主弹簧连接；主弹簧的另外一端固定于副阀座的外端面；所述的副阀芯装于副阀座内腔；所述的副弹簧一端固定于所述副阀芯的内端面，另一端固定于副弹簧座。

所述主阀芯设计成大小两端，小端用于轴向导向，靠近进口，大端设有阻尼孔，与主弹簧连接。

进一步，所述主阀芯上设置主阀芯O形圈作为主阀芯的密封阀芯，副阀芯上设置副阀芯O形圈作为副阀芯的密封阀芯。

进一步，所述主阀芯O形圈副阀芯O形圈4的材料均为橡胶。

进一步，所述主阀芯和副阀芯的密封面均设计成90°锥面，所述壳体和副阀座的阀座均设计成90°锥面主阀芯O形圈和副阀芯O形圈的材料均为橡胶。

进一步，所述主芯阀的90°锥面上开有第一燕尾槽，所述的主阀芯O形圈装于所述的第一燕尾槽内；所述副阀芯的90°锥面上开有第二燕尾槽，所述的副阀芯O形圈装于所述第二燕尾槽内。

一种适用于大流量工作范围的单向阀的工作方法，包括：

初次工作时，当单向阀进口达到一定压力，克服主弹簧的预紧力，开启主阀芯；

随着入口压力进一步升高，克服副弹簧的预紧力，副阀芯打开，介质在阀门内部流通，产生的相应流阻作用在主阀芯大端的径向截面上，随着流量的升高，流阻力随之增加，推动主阀芯持续轴向运动，单向阀最终稳定开启；

当系统工作流量逐渐变小，阀门的流阻变小，流阻降至不足以克服主弹簧和副弹簧的合力时，主、副阀芯在弹簧力的作用下，逐渐反向移动，最终达到反向密封效果；

当单向阀下游工作介质压力逐渐降低，主、副弹簧预紧力和下游介质压力的合力小于上游介质作用在主、副阀芯密封面上作用力时，此时单向阀再次开始工作。

与现有技术相比，本发明的优点包括：

1、新颖的结构形式

主阀芯小端起轴向导向作用，而主阀芯大端用来设阻尼孔，该结构大大降低阀门重量和结构长度。在满足重量要求下，不仅增加小流量下开启力，而且实现大流量下低流阻要求，有效增大稳定工作流量范围。同时阀门设有两道非独立的串联冗余密封结构，进一步提高密封可靠性；

2、采用橡胶O形圈密封型式

主阀芯和副阀芯均采用橡胶O形圈进行密封，该密封型式不仅大大降低主、副弹簧预紧力(可降低阀门开启压力)，而且满足低弹簧预紧力下的反向密封性，成功解决开启压力、反向压差低与漏率指标要求高之间的矛盾；

3、采取长寿命措施

主阀芯和副阀芯的O形圈沟槽形式均为燕尾槽，与矩形沟槽相比，燕尾槽具有防脱功能，可有效防止主、副阀芯O形圈在多次动作后脱离，有效提高单向阀的工作寿命。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明实施例提供的适用于大流量工作范围单向阀的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的适用于大流量工作范围单向阀开启时的剖视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

图1是本发明一种大流量工作范围单向阀一实施例的结构示意图，包括：主阀芯O形圈1、主阀芯2、主弹簧3、副阀芯O形圈4、副阀芯5、副弹簧6、壳体7、副阀座8和副弹簧座9。

壳体7的一端为工作介质进口，壳体7的另一端与副阀座8连接，比如通过焊接的方法连接，副弹簧座9与副阀座8的另一端连接，比如通过焊接的方式连接焊接连接；副弹簧座9为两端开口中通结构，表面较大的一端与副阀座8连接，副弹簧6固定于表面较大的一端，副弹簧6的轴线与副弹簧座9的轴线在同一条直线上，副弹簧座9为工作介质出口。

主阀芯2装于壳体7内腔，主阀芯2小端起导向作用，大端设有阻尼孔；主阀芯O形圈1装于主阀芯2的第一燕尾槽内，与壳体7锥面形成一道密封；主弹簧3为主阀芯2提供密封预紧力和回复力；副阀芯5装于副阀座8内腔，副阀芯O形圈4装于副阀芯5的第二燕尾槽内，与副阀座8锥面形成另一道密封；副弹簧6为副阀芯5提供密封预紧力和回复力。

下面，对本发明提供的大流量工作范围单向阀的工作过程进行描述。

图2是本发明提供的大流量工作范围单向阀开启时的剖视图。

初次工作时，当单向阀进口达到一定压力，克服主弹簧3的预紧力，开启主阀芯2，随着入口压力进一步升高，克服副弹簧6的预紧力，副阀芯5打开，介质在阀门内部流通，产生的相应流阻作用在主阀芯2大端的径向截面上，随着流量的升高，流阻力随之增加，推动主阀芯2持续轴向运动，单向阀最终稳定开启。

当系统工作流量逐渐变小，阀门的流阻变小，流阻降至不足以克服主弹簧3和副弹簧6的合力时，主、副阀芯在弹簧力的作用下，逐渐反向移动，最终达到反向密封效果。

当单向阀下游工作介质压力逐渐降低，主、副弹簧预紧力和下游介质压力的合力小于上游介质作用在主、副阀芯密封面上作用力时，此时单向阀再次开始工作。

由上所述，单向阀主阀芯设计成大小端的结构增加了小流量下开启力，实现大流量下低流阻要求，有效增大稳定工作流量范围；主、副阀芯均采用橡胶O形圈进行密封，大大降低主、副弹簧预紧力，又能满足低弹簧预紧力情况下的反向密封性，同时两道相互联动的串联冗余密封结构进一步提高密封可靠性；主、副阀芯O形圈沟槽均设计为燕尾槽，提高单向阀工作寿命。

综上，本发明取得稳定工作流量范围大、开启压差低、流阻低、密封可靠性高和寿命长的有益效果。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。