本發(fā)明涉及一種輔助閥門(mén)，尤其涉及一種新型平衡閥及其工作方法。

背景技術(shù)：

平衡閥主要用于控制諸如氣動(dòng)角座閥、蝶閥以及球閥在內(nèi)的閥門(mén)，用于準(zhǔn)確迅速的控制該些閥門(mén)的動(dòng)作時(shí)序及壓力；當(dāng)控制流體為惰性氣體時(shí)可以適用于有防爆要求之區(qū)域，廣泛使用于EPS/EPP/EPO/EPE塑機(jī)等各類(lèi)可塑性塑料泡沫成型機(jī)械行業(yè)；平衡閥工作時(shí)并不會(huì)僅僅保持閥門(mén)的開(kāi)或者關(guān)，這是一個(gè)動(dòng)態(tài)的調(diào)整過(guò)程，動(dòng)作頻率取決于主閥或管道的壓力波動(dòng)以及閥后容積大小、泄漏量相關(guān)，理想平衡閥的工作態(tài)勢(shì)是跟隨性、線性的，滯后量越小越好。

但是，現(xiàn)有普通的平衡閥一般是閥蓋與閥體的連接面是齊平的，膜片壓緊在閥蓋與閥體之間，連接的螺絲需要穿過(guò)閥蓋、膜片和閥體，該種結(jié)構(gòu)增加了膜片的孔位，降低其密封性，而且膜片在上下往復(fù)翻動(dòng)的過(guò)程中，膜片容易錯(cuò)位和損壞，膜片運(yùn)行穩(wěn)定性受到影響，膜片側(cè)壁裸露在外，也會(huì)一定程度影響膜片的使用壽命；

而且，普通的平衡閥閥芯與閥體之間一般采用剛性密封，存在易泄露與卡死的弊端，而且普通閥芯容易受到主氣路壓力的影響，影響到調(diào)節(jié)精度；

而且，普通的平衡閥運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)后在上閥腔內(nèi)產(chǎn)生的多余冷卻氣體，一般都是需要打開(kāi)上閥蓋從上部直接排出，不僅排氣麻煩，而且無(wú)法將該氣體再次利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷和不足，提供了一種膜片安裝穩(wěn)定性好，且膜片隱藏在內(nèi)，可以防止膜片錯(cuò)位和損壞，保證膜片密封性和運(yùn)行穩(wěn)定性，同時(shí)排氣方便，可有效的降低壓力反饋膜片的溫度，使之不易燒毀及硬化破損,延長(zhǎng)膜片使用壽命，且閥芯密封性能好，不易泄露與卡死，同時(shí)還可以減少主氣路壓力對(duì)閥芯的影響，提高調(diào)節(jié)精度的新型平衡閥及其工作方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種新型平衡閥，包括閥體、閥芯、上閥蓋、下閥蓋、設(shè)置在上閥蓋與閥體之間的上膜片、設(shè)置在閥體與下閥蓋之間的下膜片、設(shè)置在上閥蓋上的壓力設(shè)定口和設(shè)置在閥體兩側(cè)的進(jìn)氣口和工作口以及設(shè)置在閥體內(nèi)用于連通進(jìn)氣口和工作口的閥腔，所述閥芯包括上密封段、中間段和下密封段，所述下密封段頂部設(shè)有密封圈，所述上密封段的下側(cè)面為上密封面，所述下密封段的外圈為下密封面，所述閥體頂部設(shè)有配合上膜片的上凹槽，所述上閥蓋底部設(shè)有配合上凹槽的上壓圈，所述上膜片安裝在上凹槽內(nèi)通過(guò)上壓圈壓緊，所述閥體底部設(shè)有配合下膜片的下凹槽，所述下閥蓋頂部設(shè)有配合下凹槽的下壓圈，所述下膜片安裝在下凹槽內(nèi)通過(guò)下壓圈壓緊，所述下閥蓋上設(shè)有一壓力反饋口，所述閥體內(nèi)部設(shè)有配合閥芯的內(nèi)圈，所述內(nèi)圈上設(shè)有至少一個(gè)冷卻流道，所述冷卻流道的位置與進(jìn)氣口和工作口的位置錯(cuò)開(kāi)，所述冷卻流道連通閥腔的上部和下部，所述閥體下部設(shè)有配合冷卻流道的排氣口，所述排氣口與進(jìn)氣口或者工作口位于同一側(cè)上。

本發(fā)明在閥體上設(shè)計(jì)了安裝上膜片的上凹槽和安裝下膜片的下凹槽，同時(shí)在上閥蓋上設(shè)計(jì)了壓緊上膜片的上壓圈，在下閥蓋上設(shè)計(jì)了壓緊下膜片的下壓圈，使得上膜片和下膜片安裝穩(wěn)定性好，且膜片隱藏在內(nèi)，可以防止膜片錯(cuò)位和損壞，保證其密封性和運(yùn)行穩(wěn)定性；同時(shí)在閥體內(nèi)設(shè)置了冷卻流道可連通上閥腔和下閥腔，不僅排氣方便，而且在閥腔上部產(chǎn)生的多余冷卻氣體排出前可以先流到閥腔下部對(duì)安裝在閥體下部的壓力反饋膜片進(jìn)行冷卻，有效降低了壓力反饋膜片的溫度，使之不易燒毀及硬化破損,使用壽命顯著增長(zhǎng)；同是閥芯上密封段的下側(cè)面為密封面，方便其在上密封段處打開(kāi)出氣保持閥芯受力平衡，使得其可以減少主氣路壓力對(duì)閥芯的影響，提高調(diào)節(jié)精度，同時(shí)在下密封段上安裝低阻尼密封密封圈，可以克服同類(lèi)產(chǎn)品易泄露與卡死的弊端。

優(yōu)選地，所述閥腔包括上閥腔、中間腔和下閥腔，所述冷卻流道連通上閥腔和下閥腔，所述上密封段位于上閥腔內(nèi)，所述中間段位于中間腔內(nèi)，所述下密封段位于下閥腔內(nèi)。

該種結(jié)構(gòu)進(jìn)一步確保其氣壓調(diào)節(jié)穩(wěn)定性。

優(yōu)選地，所述冷卻流道的數(shù)量為兩個(gè)，分別為第一冷卻流道和第二冷卻流道，兩個(gè)冷卻流道相互對(duì)稱設(shè)置，所述進(jìn)氣口和工作口之間的連線與兩個(gè)冷卻流道之間的連線相互垂直；所述排氣口包括第一排氣口和第二排氣口，所述第一排氣口與進(jìn)氣口位于同一側(cè)，所述第二排氣口與工作口位于同一側(cè)。

該種結(jié)構(gòu)確保冷卻流道的氣體與工作所需的氣體隔絕為兩條單獨(dú)運(yùn)行的氣路；還能進(jìn)一步提高排氣穩(wěn)定性和冷卻效果。

優(yōu)選地，所述下密封段底部設(shè)有閥芯托盤(pán)，所述上密封段頂部設(shè)有閥芯壓盤(pán)，所述閥芯托盤(pán)的底面和閥芯壓盤(pán)的頂面均為多圓弧盤(pán)面。

本發(fā)明的上下兩端采用光滑的多圓弧盤(pán)面配合受壓膜片，適宜膜片的接觸和變形滑動(dòng)，提高了膜片的動(dòng)作精度和使用壽命。

優(yōu)選地，所述閥芯本體為高分子工程材料閥芯本體，所述閥芯托盤(pán)為高分子工程材料托盤(pán)，所述閥芯壓盤(pán)為高分子材料壓盤(pán)。

該種已知材料的選擇，可以使得其耐磨性能突出，具備超低摩擦系數(shù)，延長(zhǎng)使用壽命。

優(yōu)選地，所述下密封段頂部設(shè)有一密封圈安裝槽，所述密封圈為Y型或U型密封圈，密封圈的開(kāi)口朝上設(shè)置。

該種結(jié)構(gòu)可以適當(dāng)提高其阻尼效果，確保閥芯不易泄露和卡死。

優(yōu)選地，所述閥芯壓盤(pán)、上密封段、中間段和下密封段一體成型；所述閥芯托盤(pán)中部設(shè)有配合下密封段底部的凹槽，所述下密封段底部插入凹槽內(nèi)，所述閥芯托盤(pán)頂部設(shè)有限位臺(tái)階。

該種結(jié)構(gòu)在保證拆裝方便的前提下，提高其整體強(qiáng)度，從而提高其運(yùn)行穩(wěn)定性，還使得閥芯本體與閥芯托盤(pán)的裝配更加方便穩(wěn)固。

優(yōu)選地，所述壓力設(shè)定口的位置與上膜片的位置相對(duì)應(yīng)，所述壓力反饋口的位置與下膜片的位置相對(duì)應(yīng)。

該種結(jié)構(gòu)進(jìn)一步確保膜片的運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性。

優(yōu)選地，所述上閥蓋頂部設(shè)有上凸圈，所述下閥蓋底部設(shè)有下凸圈；所述上閥蓋和下閥蓋均通過(guò)四個(gè)螺栓與閥體連接；所述上閥蓋、閥體和下閥蓋的外表面均涂覆有鋁材層或者上閥蓋、閥體和下閥蓋均為鋁制表面陽(yáng)級(jí)氧化。

該種結(jié)構(gòu)方便上閥蓋和下閥蓋的夾取和拆裝；確保上閥蓋和下閥蓋的安裝牢固度；鋁制表面陽(yáng)級(jí)氧化的閥體、上閥蓋和下閥蓋，防腐性能好、散熱快。

一種新型平衡閥的工作方法，包括下述步驟：

1）被控制閥門(mén)關(guān)狀態(tài)，用戶開(kāi)閥指令壓力設(shè)定口氣路給氣到一定值，主氣路供氣；

2）上膜片得到壓力，上膜片推動(dòng)閥芯下移，主氣路持續(xù)進(jìn)氣，排氣口關(guān)閉；

3）主氣路壓力升高，被控制閥門(mén)開(kāi)啟，閥后壓力反饋至平衡閥的壓力反饋口，下膜片處的壓力升高；

4）下膜片漸漸推動(dòng)閥芯與上膜片的推動(dòng)力相平衡；

5）當(dāng)閥后壓力到達(dá)設(shè)定值，下膜片處的壓力推動(dòng)閥芯上移，氣體進(jìn)入上閥腔，然后通過(guò)冷卻流道和排氣口排氣；

6）主氣路壓力下降，被控制閥門(mén)開(kāi)度減小直至關(guān)閉；

7）反復(fù)循環(huán)步驟1）-6)，閥芯的上下移動(dòng)始終將被控制閥門(mén)的閥后壓力控制在設(shè)定范圍，使之滿足生產(chǎn)工藝要求。

本發(fā)明在閥體上設(shè)計(jì)了安裝上膜片的上凹槽和安裝下膜片的下凹槽，同時(shí)在上閥蓋上設(shè)計(jì)了壓緊上膜片的上壓圈，在下閥蓋上設(shè)計(jì)了壓緊下膜片的下壓圈，使得上膜片和下膜片安裝穩(wěn)定性好，且膜片隱藏在內(nèi)，可以防止膜片錯(cuò)位和損壞，保證其密封性和運(yùn)行穩(wěn)定性；同時(shí)在閥體內(nèi)設(shè)置了冷卻流道可連通上閥腔和下閥腔，不僅排氣方便，而且在閥腔上部產(chǎn)生的多余冷卻氣體排出前可以先流到閥腔下部對(duì)安裝在閥體下部的壓力反饋膜片進(jìn)行冷卻，有效降低了壓力反饋膜片的溫度，使之不易燒毀及硬化破損,使用壽命顯著增長(zhǎng)；同是閥芯上密封段的下側(cè)面為密封面，方便其在上密封段處打開(kāi)出氣保持閥芯受力平衡，使得其可以減少主氣路壓力對(duì)閥芯的影響，提高調(diào)節(jié)精度，同時(shí)在下密封段上安裝低阻尼密封密封圈，可以克服同類(lèi)產(chǎn)品易泄露與卡死的弊端。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的正面示意圖；

圖2為圖1中A-A的剖視示意圖；

圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的側(cè)面示意圖；

圖5為圖4中A-A的剖視示意圖；

圖6為本發(fā)明中閥芯的正面示意圖；

圖7為圖6中A-A的剖視示意圖；

圖8為本發(fā)明中閥芯的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中1.閥體，2.閥芯，3.上閥蓋，4.下閥蓋，5.進(jìn)氣口，6.工作口，7.上膜片，8.上凹槽，9.上壓圈，10.下膜片，11.下凹槽，12.下壓圈，13.壓力設(shè)定口，14.壓力反饋口，15.上凸圈，16.下凸圈，17.上閥腔，18.中間腔，19.下閥腔，20.第一冷卻流道，21.第二冷卻流道，22.第一排氣口，23.第二排氣口，24.內(nèi)圈，25.上密封段，26.中間段，27.下密封段，28.凹槽，29.閥芯壓盤(pán)，30.閥芯托盤(pán)，31.密封圈，32.限位臺(tái)階，33.密封圈安裝槽。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，但并不是對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。

如圖1-5所示，一種新型平衡閥，包括閥體1、上閥蓋3、下閥蓋4、設(shè)置在上閥蓋3與閥體1之間的上膜片7、設(shè)置在閥體1與下閥蓋4之間的下膜片10、設(shè)置在上閥蓋3上的壓力設(shè)定口13和設(shè)置在閥體1兩側(cè)的進(jìn)氣口5和工作口6以及設(shè)置在閥體1內(nèi)用于連通進(jìn)氣口5和工作口6的閥腔。閥體1頂部設(shè)有配合上膜片7的上凹槽8，上閥蓋3底部設(shè)有配合上凹槽8的上壓圈9，上膜片7安裝在上凹槽8內(nèi)通過(guò)上壓圈9壓緊，閥體1底部設(shè)有配合下膜片10的下凹槽11，下閥蓋4頂部設(shè)有配合下凹槽11的下壓圈12，下膜片10安裝在下凹槽11內(nèi)通過(guò)下壓圈12壓緊，下閥蓋4上設(shè)有一壓力反饋口14。壓力設(shè)定口13的位置與上膜片7的位置相對(duì)應(yīng)，壓力反饋口14的位置與下膜片10的位置相對(duì)應(yīng)。上閥蓋3頂部設(shè)有上凸圈15，下閥蓋4底部設(shè)有下凸圈16。上閥蓋3和下閥蓋4均通過(guò)四個(gè)螺栓與閥體1連接。上閥蓋3、閥體1和下閥蓋4的外表面均涂覆有鋁材層。

閥體1內(nèi)部設(shè)有配合閥芯2的內(nèi)圈24，內(nèi)圈24上設(shè)有兩個(gè)冷卻流道，分別為第一冷卻流道20和第二冷卻流道21，兩個(gè)冷卻流道相互對(duì)稱設(shè)置，冷卻流道的位置與進(jìn)氣口5和工作口6的位置錯(cuò)開(kāi)，閥腔包括上閥腔17、中間腔18和下閥腔19，冷卻流道連通上閥腔17和下閥腔19。閥體1下部設(shè)有配合冷卻流道的排氣口，排氣口包括第一排氣口22和第二排氣口23，第一排氣口22與進(jìn)氣口5位于同一側(cè)，第二排氣口23與工作口6位于同一側(cè)。進(jìn)氣口5和工作口6之間的連線與兩個(gè)冷卻流道之間的連線相互垂直。

如圖6-8所示，閥芯2本體包括上密封段25、中間段26和下密封段27，下密封段27頂部設(shè)有密封圈31，上密封段25的下側(cè)面為上密封面，下密封段27的外圈為下密封面。下密封段27底部設(shè)有閥芯托盤(pán)30，上密封段25頂部設(shè)有閥芯壓盤(pán)29，閥芯托盤(pán)30的底面和閥芯壓盤(pán)29的頂面均為多圓弧盤(pán)面。閥芯本體為高分子工程材料閥芯本體，閥芯托盤(pán)30為高分子工程材料托盤(pán)，閥芯壓盤(pán)29為高分子材料壓盤(pán)。下密封段27頂部設(shè)有一密封圈安裝槽33，密封圈31為Y型或U型密封圈，密封圈31的開(kāi)口朝上設(shè)置。閥芯壓盤(pán)29、上密封段25、中間段26和下密封段27一體成型，閥芯托盤(pán)30與下密封段27底部可拆卸連接。閥芯托盤(pán)30中部設(shè)有配合下密封段27底部的凹槽28，下密封段27底部插入凹槽28內(nèi)，閥芯托盤(pán)30頂部設(shè)有限位臺(tái)階32。

上密封段25位于上閥腔17內(nèi)，中間段26位于中間腔18內(nèi)，下密封段27位于下閥腔19內(nèi)。

本發(fā)明使用時(shí)，首先在閥腔內(nèi)安裝閥芯，閥腔被閥芯隔成上閥腔、中間腔和下閥腔，然后在閥體頂部的上凹槽內(nèi)安裝好設(shè)定口壓力膜片，蓋上上閥蓋；在閥體底部的下凹槽內(nèi)安裝好反饋口的壓力反饋膜片，蓋上下閥蓋，反饋氣體壓力大于設(shè)定壓力時(shí)，頂開(kāi)閥芯上端與閥體的密封面，多余的冷卻氣體進(jìn)入上閥腔，從第一冷卻流道和第二冷卻流道進(jìn)入下閥腔，然后通過(guò)第一排氣口和第二排氣口排出釋壓，此過(guò)程中對(duì)壓力反饋膜片進(jìn)行了一次冷卻過(guò)程。

本發(fā)明中的上膜片為壓力設(shè)定口膜片，下膜片為壓力反饋口膜片。

本發(fā)明的工作方法，包括下述步驟：

1）被控制閥門(mén)關(guān)狀態(tài)，用戶開(kāi)閥指令壓力設(shè)定口氣路給氣到一定值，主氣路供氣；

2）上膜片得到壓力，上膜片推動(dòng)閥芯下移，主氣路持續(xù)進(jìn)氣，排氣口關(guān)閉；

3）主氣路壓力升高，被控制閥門(mén)開(kāi)啟，閥后壓力反饋至平衡閥的壓力反饋口，下膜片處的壓力升高；

4）下膜片漸漸推動(dòng)閥芯與上膜片的推動(dòng)力相平衡；

5）當(dāng)閥后壓力到達(dá)設(shè)定值，下膜片處的壓力推動(dòng)閥芯上移，氣體進(jìn)入上閥腔，然后通過(guò)冷卻流道和排氣口排氣；

6）主氣路壓力下降，被控制閥門(mén)開(kāi)度減小直至關(guān)閉；

7）反復(fù)循環(huán)步驟1）-6)，閥芯的上下移動(dòng)始終將被控制閥門(mén)的閥后壓力控制在設(shè)定范圍，使之滿足生產(chǎn)工藝要求。

本發(fā)明解決了以往該類(lèi)裝置靈敏度低、反應(yīng)滯后及實(shí)際使用中所控制壓力超標(biāo)，容易堵塞容易卡死等缺點(diǎn)，并有效降低了成本。

鋁制表面陽(yáng)級(jí)氧化的閥體防腐性能好、散熱快；閥芯采用高分子耐磨工程材料，集耐高溫、耐腐蝕、摩擦系數(shù)極低等性能于一身，可以用于要求反應(yīng)靈敏、精確控制的設(shè)備；獨(dú)創(chuàng)的槽-面復(fù)合夾緊結(jié)構(gòu)（上凹槽和上壓圈、下凹槽和下壓圈）能夠牢牢固定膜片和保證密封性能，并且膜片受壓反復(fù)變形時(shí)不會(huì)損傷和滑動(dòng)；內(nèi)置冷卻流道有效降低了壓力反饋膜片的溫度，使之不易燒毀及硬化破損,使用壽命顯著增長(zhǎng)。結(jié)合角座閥等氣動(dòng)閥門(mén)，精確調(diào)整各類(lèi)加壓加熱設(shè)備的過(guò)程控制（典型應(yīng)用場(chǎng)合有EPS塑機(jī)、EPP塑機(jī)、EPO塑機(jī)、EPE塑機(jī)及各類(lèi)塑料泡沫粒子發(fā)料設(shè)備、等等。）

本發(fā)明重點(diǎn)突破了該類(lèi)閥門(mén)控制裝置靈敏度不夠造成工藝流程中超壓超溫的弊端，大幅提升了閥門(mén)性能。并且在能耗上降至最低，閥門(mén)自動(dòng)調(diào)整過(guò)程中僅需少量耗氣，不工作便可以切斷供氣回路，使被控制閥快速關(guān)閉。

本發(fā)明在閥體上設(shè)計(jì)了安裝上膜片的上凹槽和安裝下膜片的下凹槽，同時(shí)在上閥蓋上設(shè)計(jì)了壓緊上膜片的上壓圈，在下閥蓋上設(shè)計(jì)了壓緊下膜片的下壓圈，使得上膜片和下膜片安裝穩(wěn)定性好，且膜片隱藏在內(nèi)，可以防止膜片錯(cuò)位和損壞，保證其密封性和運(yùn)行穩(wěn)定性；同時(shí)在閥體內(nèi)設(shè)置了冷卻流道可連通上閥腔和下閥腔，不僅排氣方便，而且在閥腔上部產(chǎn)生的多余冷卻氣體排出前可以先流到閥腔下部對(duì)安裝在閥體下部的壓力反饋膜片進(jìn)行冷卻，有效降低了壓力反饋膜片的溫度，使之不易燒毀及硬化破損,使用壽命顯著增長(zhǎng)；同是閥芯上密封段的下側(cè)面為密封面，方便其在上密封段處打開(kāi)出氣保持閥芯受力平衡，使得其可以減少主氣路壓力對(duì)閥芯的影響，提高調(diào)節(jié)精度，同時(shí)在下密封段上安裝低阻尼密封密封圈，可以克服同類(lèi)產(chǎn)品易泄露與卡死的弊端。