CN115628303A - 一种先导式气控真空机械阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种先导式气控真空机械阀，包括具有内腔的阀本体，阀本体的一端设有憋气腔，阀本体的另一端设有工作接口和常压接口；还包括下触发机构和上触发机构，下触发机构包括正压膜片和下移动组件，上触发机构包括负压膜片和上移动组件；内腔包括第一常压腔、第二常压腔、第一负压腔、第二负压腔、工作腔和负压通道；下移动组件与正压膜片连接、且在正压膜片作用下上下移动以使第一负压腔与负压通道连通或隔断；上移动组件与负压膜片连接、且在负压膜片作用下上下移动以使工作腔选择性连通第二负压腔或常压接口；本申请实现了纯机械式控制真空界面阀的启闭，可用于真空排污系统，不仅降低安装成本，而且使用非常方便，可靠性高。

Description

一种先导式气控真空机械阀

技术领域

本发明涉及阀技术领域，具体涉及一种先导式气控真空机械阀。

背景技术

在传统真空排污系统中，污水收集点设立提升器或集水坑，生活废污水在重力作用下流入提升器，真空界面阀安装在提升器与真空污水罐之间的真空排水管道上，提升器上设有液位传感器，液位传感器检测到高液位后，通过控制电磁阀打开真空界面阀，利用真空抽吸提升器内的废污水，提升器内污水被抽吸至真空污水罐中储存。这种方案提升器要用电，需要敷设电缆，不仅成本较高，而且，如果分散点距离太远，电压会有衰减，从而影响整个系统的稳定性。

公开号为CN214889037U的中国实用新型专利，公开了一种气压式真空液位控制阀，该控制阀采用气压驱动触发机构运动，利用机械式结构配合，控制真空界面阀的开启或关闭，完全依靠提升器内水位高低进行控制，不再需要敷设电缆，安装使用成本得到了大大降低，避免了电压衰减而造成整个系统的不稳定性。然而，该控制阀通过磁珠在磁力和气压的双重作用下上下移动来连通或断开工作孔与负压孔之间的连接，使得工作孔呈正压或负压，从而控制真空界面阀的关闭或开启；而磁珠的磁力不容易量化，这就使得在量产时，产品质量无法保证。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种产品质量更易保证的先导式气控真空机械阀。

本发明所采用的技术方案是：

一种先导式气控真空机械阀，包括具有内腔的阀本体，该阀本体的一端设有用于与提升器连接的憋气腔，所述阀本体的另一端设有用于与真空界面阀连接的工作接口以及用于与常压源连接的常压接口；

还包括下触发机构和上触发机构，所述下触发机构包括正压膜片和下移动组件，所述上触发机构包括负压膜片和上移动组件；所述内腔包括第一常压腔、第二常压腔、第一负压腔、第二负压腔、工作腔和负压通道；所述正压膜片安装在所述内腔内以隔断所述第一常压腔和憋气腔，所述负压膜片安装在所述内腔内以隔断所述第一负压腔和第二常压腔；所述第一常压腔、第二常压腔与所述常压接口连通；所述第二负压腔和所述负压通道的一端均与所述负压源连接，另一端相互隔断；所述工作腔与所述工作接口连通；所述第一负压腔通过补气孔与所述常压源连接；

所述下移动组件与所述正压膜片连接、且在所述正压膜片作用下上下移动以使所述第一负压腔与所述负压通道连通或隔断；所述上移动组件与所述负压膜片连接、且在所述负压膜片作用下上下移动以使工作腔选择性连通所述第二负压腔或常压接口。

进一步，所述下移动组件包括销钉和配重铁，所述配重铁设置在所述正压膜片的外侧、且位于所述憋气腔内，所述销钉设置在所述正压膜片的内侧、且其一端穿过所述正压膜片与所述配重铁连接，所述销钉在所述正压膜片与所述配重铁作用下于所述内腔内移动以连通或隔断所述第一负压腔与所述负压通道。

进一步，所述上触发机构还包括弹簧，该弹簧设置在所述第一负压腔内，其一端抵在所述负压膜片的内侧。

进一步，所述上移动组件包括阀芯和螺钉，所述阀芯设置在所述负压膜片的外侧，所述螺钉设置在所述负压膜片的内侧、且其一端穿过所述负压膜片与所述阀芯连接；所述阀芯上设有环状密封体，所述阀芯在所述负压膜片与所述弹簧作用下上下移动以使所述环状密封体选择性密封在所述工作腔与所述第二负压腔之间或者所述工作腔与所述常压接口之间。

进一步，还包括导向环，该导向环固定安装在所述内腔内，所述阀芯的下端穿过所述导向环、并与所述螺钉连接，所述工作腔通过所述导向环与所述常压接口连通，当所述阀芯向下移动时，所述环状密封体密封在所述导向环上以隔断所述工作腔与所述常压接口。

进一步，还包括调节器，所述补气孔通过所述调节器与所述常压源连接。

进一步，所述补气孔的流量小于所述负压通道的流量。

进一步，所述阀本体包括阀座、阀体和阀盖，所述阀座和阀盖分别固定连接在所述阀体的上下两侧，所述正压膜片固定在所述阀座与阀体之间，所述负压膜片固定在所述阀盖与所述阀体之间。

进一步，所述阀盖上设有与所述第二负压腔连通的第二负压动力接口，所述负压通道开设在所述阀体上，所述阀体上设有与所述负压通道连通的第一负压动力接口，所述第一负压动力接口与第二负压动力接口均与所述负压源连通。

进一步，所述憋气腔开设在所述阀座上。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本申请实施例所提供的先导式气控真空机械阀结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的先导式气控真空机械阀在关闭状态下的侧剖面结构示意图；

图3为本申请实施例所提供的先导式气控真空机械阀在关闭状态下的正剖面结构示意图；

图4为本申请实施例所提供的先导式气控真空机械阀在开启状态下的正剖面结构示意图；

图5为本申请实施例所提供的阀体结构示意图；

图6为本申请实施例所提供的导向环结构示意图。

其中，阀座1、憋气腔101、阀体2、第一负压腔201、补气孔202、第一常压腔203、负压通道204、连接孔205、定位销206、弹簧3、第二衬板4、阀盖5、第二负压腔501、工作接口502、工作腔503、第二常压腔504、第二负压动力接口505、常压接口506、负压膜片6、卡簧7、螺钉8、O型圈9、导向环10、阀芯11、调节器12、第一衬板13、正压膜片14、销钉15、配重铁16。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

参见图1～图6，本申请一种先导式气控真空机械阀，包括具有内腔的阀本体，该阀本体的一端设有用于与提升器连接的憋气腔101，所述阀本体的另一端设有用于与真空界面阀连接的工作接口502以及用于与常压源连接的常压接口506。

真空机械阀还包括下触发机构和上触发机构，所述下触发机构包括正压膜片14和下移动组件，所述上触发机构包括负压膜片6和上移动组件；所述内腔包括第一常压腔203、第二常压腔504、第一负压腔201、第二负压腔501、工作腔503和负压通道204；所述正压膜片14安装在所述内腔内以隔断所述第一常压腔203和憋气腔101，所述负压膜片6安装在所述内腔内以隔断所述第一负压腔201和第二常压腔504；所述第一常压腔203、第二常压腔504与所述常压接口506连通；所述第二负压腔501和所述负压通道204的一端均与所述负压源连接，另一端相互隔断；所述工作腔503与所述工作接口502连通；所述第一负压腔201通过补气孔202与所述常压源连接。

所述下移动组件与所述正压膜片14连接、且在所述正压膜片14作用下上下移动以使所述第一负压腔201与所述负压通道204连通或隔断；所述上移动组件与所述负压膜片6连接、且在所述负压膜片6作用下上下移动以使工作腔503选择性连通所述第二负压腔501或常压接口506。

使用时，常压接口506连接常压源，常压源可以为大气，第二负压腔501和负压通道204的一端可通过三通与负压源连接，由负压源向外抽气，使第二负压腔501和负压通道204内形成负压状态，憋气腔101与提升器内的憋气管连接，工作接口502与真空截面阀连接。

本申请通过憋气腔101与提升器内的憋气管连接，憋气腔101内压力随提升器内液位变化而升高或降低，再通过负压源提供负压、常压源提供常压，通过在内腔内分别设置的第一常压腔203、第二常压腔504、第一负压腔201、第二负压腔501和负压通道204内的压力变化，控制正压膜片14和负压膜片6上下鼓动，从而驱动分别连接在正压膜片14上的下移动组件和连接在负压膜片6上的上移动组件上下移动，使得工作腔503与常压接口506连接而呈常压状态以使真空界面阀关闭，或者工作腔503与第二负压腔501连接而呈负压状态以使真空界面阀开启，实现了纯机械式控制真空界面阀的启闭，可用于真空排污系统，不需要使用电，不需要铺设电缆，不仅降低安装成本，而且便于产品质量的规范和量化，适于批量化生产，使用非常方便，可靠性高。

阀本体包括阀座1、阀体2和阀盖5，所述阀座1和阀盖5分别固定连接在所述阀体2的上下两侧，所述正压膜片14固定在所述阀座1与阀体2之间，所述负压膜片6固定在所述阀盖5与所述阀体2之间。

憋气腔101开设在阀座1上，通过正压膜片14将憋气腔101与阀本体内腔隔断，憋气腔101位于正压膜片14的外侧。阀座1上、且位于正压膜片14内侧的空间与阀体2的底部空间形成第一常压腔203，阀盖5上、且位于负压膜片6内侧的空间与阀体2的顶部空间形成第一负压腔201。

阀体2呈碟状，阀体2上下均设置便于安装的定位销206，阀体2的上下两侧分别通过定位销206与对应侧的阀盖5和阀座1连接。沿阀体2中心竖向开设有中心孔，该中心孔为通孔，其下端与第一常压腔203连通，上端与第一负压腔201连通。负压通道204开设在阀体2上，其沿阀体2径向设置，一端延伸至阀体2外壁，在阀体2上形成第一负压动力接口，另一端与中心孔连通，从而通过中心孔与第一负压通道204连通。下移动机构设置在中心孔内，其上端延伸至第一负压腔201内，通过下移动机构的上下移动，连通或隔断负压通道204与第一负压腔201，下移动机构的下端穿过中心孔和正压膜片14、并伸入憋气腔101内，其下端始终封堵在中心孔内，隔断负压通道204与第一常压腔203，使负压通道204与第一常压腔203不连通。

所述下移动组件包括销钉15和配重铁16，所述配重铁16设置在所述正压膜片14的外侧、且位于所述憋气腔101内，所述销钉15设置在所述正压膜片14的内侧、且其一端穿过所述正压膜片14与所述配重铁16连接，所述销钉15在所述正压膜片14与所述配重铁16作用下于所述内腔内移动以连通或隔断所述第一负压腔201与所述负压通道204。

具体的，销钉15为带锥台的圆柱形销钉15，其锥台位于第一负压腔201内，下端由上而下，依次穿过阀体2中心孔和正压膜片14，通过螺纹与设置在阀座1中心憋气腔101内配重铁16连接。中心孔上段的内径大于其下段的内径，中心孔上段与负压通道204对应，使得销钉15的圆柱杆封堵在中心孔的下端，隔断负压通道204与第一常压腔203，销钉15锥台的上下移动打开或封堵中心孔的上段，从而连通或隔断负压通道204与第一负压腔201。

在阀体2的一侧还设有调节器12，该调节器12与补气孔202连接、且与大气相通，通过补气孔202为第一负压腔201补气。补气孔202的流量小于负压通道204的流量，当第一负压腔201与负压通道204连通后，负压通道204吸气的速度大于补气孔202补气的速度，使得第一负压腔201可由于被抽气而成负压状态。

上触发机构还包括弹簧3，该弹簧3设置在所述第一负压腔201内，其一端抵在所述负压膜片6的内侧。

在阀体2的上侧中部设有一安装槽，弹簧3安装在该安装槽内，其上端抵在负压膜片6的内侧。当第一负压腔201为负压时，负压膜片6受到向下的负压力，弹簧3被压缩；当第一负压腔201在补气孔202作用下缓慢补气至常压时，负压膜片6在弹簧3的回复力作用下向上鼓起。

阀盖5呈倒扣的漏斗状，上小下大，第二负压腔501位于阀盖5的顶部，工作腔503位于阀盖5的中部位置。阀盖5自上而下设有与阀盖5内腔相通的第二负压动力接口505、工作接口502和常压接口506，第二负压动力接口505与第二负压腔501连通，工作接口502与工作腔503连通，常压接口506横向可以与工作腔503连通、竖向与第二常压腔504连通，第一常压腔203与第二常压腔504通过设置在阀体2边缘的连接孔205连通。第二负压腔501的内径小于工作腔503的内径，使得在第二负压腔501与该工作腔503之间具有一台阶。

所述上移动组件包括阀芯11和螺钉8，所述阀芯11设置在所述负压膜片6的外侧，所述螺钉8设置在所述负压膜片6的内侧、且其一端穿过所述负压膜片6与所述阀芯11连接；所述阀芯11上设有环状密封体，所述阀芯11在所述负压膜片6与所述弹簧3作用下上下移动以使所述环状密封体选择性密封在所述工作腔503与所述第二负压腔501之间或者所述工作腔503与所述常压接口506之间，使得工作腔503选择性与常压接口506连通以呈常压状态或与第二负压腔501连通以呈负压状态，从而驱动真空界面阀关闭或开启。

为了便于上移动组件和下移动组件的安装，在正压膜片14的内侧设有第一衬板13，在负压膜片6的内侧设有第二衬板4，销钉15的下端依次穿过第一衬板13和正压膜片14后与配重铁16连接，螺钉8的上端依次穿过第二衬板4和负压膜片6后与阀芯11螺纹连接。

为了便于阀芯11的环状密封体密封在工作腔503与常压接口506之间，还包括导向环10，该导向环10为开槽导向环10，沿导向环10竖向开设有中心通孔，沿导向环10周向间隔开设有通孔，该通孔与常压接口506连通。导向环10通过卡簧7固定安装在所述内腔内，在导向环10的上端外壁与阀盖5内腔内壁之间设有O型密封圈，用以密封导向环10上端与阀盖5内腔之间的缝隙。阀芯11的下端穿过导向环10、并与螺钉8连接，沿导向环10的中心通孔内壁周向设有多个凸起，使得阀芯11的阀杆与中心通孔的内壁之间具有间隙，工作腔503通过该间隙与导向环10的中心通孔连通，从而与常压接口506连通。当所述阀芯11向下移动时，阀芯11的环状密封体密封在所述导向环10的顶部，从而隔断工作腔503与常压接口506。当阀芯11向上移动时，阀芯11的环状密封体密封在阀盖5顶端的台阶上，从而隔断工作腔503与第二负压腔501。

本申请真空机械阀控制真空界面阀启闭原理如下：

与提升器连接的憋气腔101内气体压强受提升器内液位影响，当提升器内液位较低时，憋气腔101内压力不高，其通过正压膜片14作用在销钉15向上的压力，小于配重铁16向下的重力和负压通道204内负压对销钉15向下的吸力之和时，销钉15在内腔内向下移动到底，销钉15上的锥台隔断负压通道204与第一负压腔201；此时，第一负压腔201通过补气孔202缓慢进气，第一负压腔201变为常压，负压膜片6在弹簧3向上的回复力作用下向上鼓起，并带动阀芯11竖直向上移动至阀盖5内腔的顶端，阀芯11上的环状密封体与阀盖5顶端的台阶形成密封面，隔断工作腔503与第二负压腔501；此时，导向环10的上端因环状密封体的上移而被打开，工作腔503通过导向环10与常压接口506连通，工作腔503内呈常压，真空界面阀复位关闭。

当提升器内液位逐渐上升，憋气腔101内气体压强随之上升；当憋气腔101内气体压强通过正压膜片14作用在销钉15向上的压力，大于配重铁16的向下重力与负压通道204内负压对销钉15向下吸力之和时，正压膜片14向上鼓起，销钉15和配重铁16在正压膜片14作用下向上移动，销钉15的锥台离开中心孔的上端，使得负压通道204与第一负压腔201连通，将第一负压腔201内的气体吸出；由于补气孔202的流量小于负压通道204的流量，补气孔202的补气速度小于负压通道204吸气的速度，随着第一负压腔201内的气体被吸出，，第一负压腔201变为负压。当负压膜片6受到向下的负压力大于受到的弹簧3向上的弹力作用时，负压膜片6带动阀芯11竖直向下移动，直到阀芯11的环状密封体与导向环10的顶端形成密封面，隔断工作腔503与常压接口506；此时，第二负压腔501的下端因环状密封环的下移而被打开，第二负压腔501与工作腔503连通，在第二负压动力接口505的吸气作用下，工作腔503内呈负压，真空界面阀在负压作用下开启。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、系统和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、系统、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、系统、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种先导式气控真空机械阀，包括具有内腔的阀本体，该阀本体的一端设有用于与提升器连接的憋气腔，所述阀本体的另一端设有用于与真空界面阀连接的工作接口以及用于与常压源连接的常压接口；其特征在于，

还包括下触发机构和上触发机构，所述下触发机构包括正压膜片和下移动组件，所述上触发机构包括负压膜片和上移动组件；所述内腔包括第一常压腔、第二常压腔、第一负压腔、第二负压腔、工作腔和负压通道；所述正压膜片安装在所述内腔内以隔断所述第一常压腔和憋气腔，所述负压膜片安装在所述内腔内以隔断所述第一负压腔和第二常压腔；所述第一常压腔、第二常压腔与所述常压接口连通；所述第二负压腔和所述负压通道的一端均与所述负压源连接，另一端相互隔断；所述工作腔与所述工作接口连通；所述第一负压腔通过补气孔与所述常压源连接；

所述下移动组件与所述正压膜片连接、且在所述正压膜片作用下上下移动以使所述第一负压腔与所述负压通道连通或隔断；所述上移动组件与所述负压膜片连接、且在所述负压膜片作用下上下移动以使工作腔选择性连通所述第二负压腔或常压接口。

2.根据权利要求1所述的先导式气控真空机械阀，其特征在于，所述下移动组件包括销钉和配重铁，所述配重铁设置在所述正压膜片的外侧、且位于所述憋气腔内，所述销钉设置在所述正压膜片的内侧、且其一端穿过所述正压膜片与所述配重铁连接，所述销钉在所述正压膜片与所述配重铁作用下于所述内腔内移动以连通或隔断所述第一负压腔与所述负压通道。

3.根据权利要求1所述的先导式气控真空机械阀，其特征在于，所述上触发机构还包括弹簧，该弹簧设置在所述第一负压腔内，其一端抵在所述负压膜片的内侧。

4.根据权利要求3所述的先导式气控真空机械阀，其特征在于，所述上移动组件包括阀芯和螺钉，所述阀芯设置在所述负压膜片的外侧，所述螺钉设置在所述负压膜片的内侧、且其一端穿过所述负压膜片与所述阀芯连接；所述阀芯上设有环状密封体，所述阀芯在所述负压膜片与所述弹簧作用下上下移动以使所述环状密封体选择性密封在所述工作腔与所述第二负压腔之间或者所述工作腔与所述常压接口之间。

5.根据权利要求4所述的先导式气控真空机械阀，其特征在于，还包括导向环，该导向环固定安装在所述内腔内，所述阀芯的下端穿过所述导向环、并与所述螺钉连接，所述工作腔通过所述导向环与所述常压接口连通，当所述阀芯向下移动时，所述环状密封体密封在所述导向环上以隔断所述工作腔与所述常压接口。

6.根据权利要求1所述的先导式气控真空机械阀，其特征在于，还包括调节器，所述补气孔通过所述调节器与所述常压源连接。

7.根据权利要求1所述的先导式气控真空机械阀，其特征在于，所述补气孔的流量小于所述负压通道的流量。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的先导式气控真空机械阀，其特征在于，所述阀本体包括阀座、阀体和阀盖，所述阀座和阀盖分别固定连接在所述阀体的上下两侧，所述正压膜片固定在所述阀座与阀体之间，所述负压膜片固定在所述阀盖与所述阀体之间。

9.根据权利要求8所述的先导式气控真空机械阀，其特征在于，所述阀盖上设有与所述第二负压腔连通的第二负压动力接口，所述负压通道开设在所述阀体上，所述阀体上设有与所述负压通道连通的第一负压动力接口，所述第一负压动力接口与第二负压动力接口均与所述负压源连通。

10.根据权利要求1所述的先导式气控真空机械阀，其特征在于，所述憋气腔开设在所述阀座上。

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