一种超高压大通径快开控制装置

本发明属于气动控制技术相关领域，更具体地，涉及一种超高压大通径快开控制装置。

背景技术：

1、气动技术具有低成本、无污染、快速性好、操作方便等特点，因而在机械制造、船舶制造、航空航天等各个领域得到广泛应用。超高压大通径快开控制装置是大功率气动系统中的核心控制元件，主要通过自身压力控制启闭进而实现管路中介质的快速连通或截断，其通径大，适用的压力范围大、温度范围大。

2、然而，进一步的研究表明，现有技术中的快开阀工作压力通常不超过100mpa，主要通过电磁阀、液压以及刺破膜片的方式实现开启闭合，通常需要外部装置施加驱动力，启闭时间长，难以满足某大功率气动系统中快开装置所需求的超高压、自身压力控制开启以及快速开启等性能。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或需求中的一种或者多种，本发明提供了一种超高压大通径快开控制装置，其中通过对其整体结构组成以及多个关键组件的设置方式和工作机理等方面作出研究和改进，可获得一种结构紧凑且便于操控的新型快开控制装置，其不仅能够在进气压力低于设定的开启压力前可靠密封，而且在到达设定压力时可实现超高压气体自动快速开启释放，且开启压力可精确调节，同时还满足了耐超高压(350mpa)、大通径(dn85)和开启动作快(5ms)等多项性能指标要求。

2、为实现上述目的，按照本发明，提供一种超高压大通径快开控制装置，其特征在于，该快开控制装置包括主阀、压力启动阀和定比减压阀，其中：

3、所述主阀整体为插装式结构，可插装于外部圆柱状壳体，所述主阀由承压端盖压紧固定，并包括主阀体、主阀芯和主阀弹簧，其中该主阀体的上下两端分别设置主阀上端盖和主阀下端盖，并在内侧面环形设置衬套；该主阀芯安装在所述主阀体内且可沿着轴向移动，它的下端设置主阀芯端盖；该主阀弹簧的一端抵接所述承压端盖，另外一端抵接所述主阀芯使其与阀座保持密封；此外，所述主阀体的下部加工有进口腔，所述主阀芯与所述衬套之间加工有控制腔，所述主阀芯与所述主阀上端盖之间加工有背压腔；

4、所述压力启动阀整体插装于所述主阀芯的上部内腔，并包括压力启动阀阀体、压力启动阀上阀芯、压力启动阀下阀芯和压力启动阀弹簧，其中该压力启动阀阀体与所述主阀芯固定连接；该压力启动阀上阀芯、压力启动阀下阀芯彼此相连安装在所述压力启动阀阀体内且可沿着轴向移动；该压力启动阀弹簧的一端抵接压力启动阀弹簧压套，另外一端抵接所述压力启动阀上阀芯，而所述压力启动阀弹簧压套与所述压力启动阀阀体固定连接；

5、所述定比减压阀整体插装于所述主阀芯的下部内腔且抵接在所述主阀芯端盖上，并包括定比减压阀阀体、定比减压阀上阀芯、定比减压阀下阀芯和定比减压阀弹簧，其中该定比减压阀阀体的上下两端分别设置定比减压阀上端盖和定比减压阀下端盖；该定比减压阀上阀芯、定比减压阀下阀芯彼此相连并安装在所述定比减压阀阀体的内部且可沿着轴向移动；该定比减压阀弹簧的一端抵接所述定比减压阀上阀芯，另外一端抵接所述定比减压阀上端盖；

6、此外，在所述进口腔与定比减压阀下阀芯之间加工有第一流道，所述定比减压阀上阀芯与所述背压腔之间加工有第二流道，所述进口腔与所述压力启动阀下阀芯之间加工有第三流道，所述压力启动阀下阀芯与所述控制腔之间加工有第四流道。

7、作为本发明的进一步优选，对于所述主阀体而言，它的所述主阀芯端盖与所述主阀芯之间优选通过螺栓固定；所述主阀上端盖的内部开有螺栓孔，与所述主阀体之间通过螺栓固定；所述主阀下端盖的下侧开有螺栓孔，并与所述主阀体之间通过螺栓固定。

8、作为本发明的进一步优选，对于所述主阀体而言，它的所述主阀上端盖的内侧开有沟槽，并嵌装有格莱圈与所述主阀芯密封，所述主阀上端盖的上端和外侧开有沟槽，分别用于嵌装密封圈和挡圈；所述衬套的底部内侧开有沟槽，用于嵌装y形组合密封圈与所述主阀芯密封，所述衬套的外侧开有沟槽，用于嵌装y形组合密封圈与所述主阀体密封；所述主阀体的外侧与所述主阀上端盖及所述主阀下端盖之间分别嵌装y形组合密封圈，所述阀座外侧嵌装y形组合密封圈，由此与所述主阀体之间形成密封；所述主阀下端盖下侧开有沟槽，用于嵌装y形组合密封圈。

9、作为本发明的进一步优选，对于所述压力启动阀而言，它的所述压力启动阀阀体与所述主阀芯之间优选通过螺纹连接并固定，所述压力启动阀上阀芯与所述压力启动阀下阀芯之间优选通过螺纹连接为一个整体，所述压力启动阀弹簧压套与所述压力启动阀阀体之间优选通过螺纹连接。

10、作为本发明的进一步优选，对于所述压力启动阀而言，它的所述压力启动阀下阀芯外侧开有沟槽用于嵌装密封圈及挡圈，由此与所述压力启动阀阀体密封；所述压力启动阀阀体的外侧开有沟槽用于嵌装密封圈及挡圈，它的底部开有沟槽用于嵌装端部y形密封圈，由此与所述主阀芯密封。

11、作为本发明的进一步优选，对于所述定比减压阀而言，它的所述定比减压阀上阀芯与所述定比减压阀下阀芯之间优选通过螺纹连接并固定；所述定比减压阀上端盖与所述定比减压阀阀体之间优选通过螺纹连接；所述定比减压阀下端盖插装在定比减压阀阀体上并优选通过螺栓固定。

12、作为本发明的进一步优选，对于所述定比减压阀而言，它的所述定比减压阀上阀芯与所述定比减压阀下阀芯之间嵌装有定比减压阀密封圈；所述定比减压阀上阀芯的外侧开有沟槽，用于嵌装斯特封与所述定比减压阀阀体密封；所述定比减压阀下阀芯的上部开有沟槽用于嵌装密封圈，与所述定比减压阀上阀芯密封；所述定比减压阀下阀芯的外侧开有沟槽用于嵌装斯特封，与所述定比减压阀下端盖密封；所述定比减压阀下端盖上部开有沟槽用于嵌装密封圈及挡圈；所述定比减压阀阀体外部开有沟槽用于嵌装密封圈及挡圈，与所述主阀芯密封。

13、作为本发明的进一步优选，所述主阀芯的底部优选呈锥面结构，并设计为不平衡结构，也即未开启上述快开控制装置时所述主阀芯与所述阀座之间形成密封，而在开启上述快开控制装置后所述主阀芯与所述阀座不再密封，并且随着压力作用面积加速扩大以实现快开。

14、作为本发明的进一步优选，上述快开控制装置适用于0～350mpa的超高压和-20℃～200℃的工作温度。

15、作为本发明的进一步优选，上述快开控制装置中阀元件的最大公称直径为dn85，并且开启动作控制在5ms以内。

16、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下技术优点：

17、(1)本发明充分结合超高压大通径快开控制的工作特征和特殊需求，通过对其整体构造组成以及具体设置方式等方面作出研究和改进，可以获得一种新型的快开控制装置，其不仅能够在进气压力低于设定的开启压力前可靠密封，而且在到达设定压力时可实现超高压气体自动快速开启释放，且开启压力可精确调节；

18、(2)具体而言，本发明的快开控制装置在开启之前，超高压气体通过定比减压阀到达背压腔，背压腔压力随着进气压力的升高而升高，提供随开启压力变化的密封力，由此确保了快开控制装置开启前的可靠密封；而在开启之后，压力启动阀起先导作用，通过小通径的压力启动阀间接控制大通径的主阀动作，降低弹簧力，便于精确设定超高压快开控制装置的开启压力，实现压力控制自动快速开启动作，不需要外在装置施加驱动力；此外，由于主阀采用不平衡式结构，主阀芯上的压力作用面积能够迅速扩大，可实现快开；与此同时，背压腔与外界连通，及时将背压腔气体排出，降低背压腔压力，进一步提高快开控制装置的开启速度；

19、(3)本发明的快开控制装置整体结构紧凑，便于操控，对各类复杂工况的适用性强并且有效满足了耐超高压(350mpa)、大通径(dn85)和开启动作快(5ms)等多项性能指标要求，因而具备较好的实用价值和应用前景。