本实用新型涉及一种阀门,特别是单向阀。
背景技术:
单向阀又称止回阀或逆止阀,是仅允许流体沿着一个方向流动的方向控制阀。由于其结构简单、实用性强,单向阀被广泛地应用于工业系统。例如,单向阀用于液压系统中防止油流反向流动或用于气动系统中防止压缩空气逆向流动等。
图1是示意了现有技术中的单向阀的截面图。如图1所示,根据现有技术的单向阀包括进口阀体101、O形密封圈102、出口阀体103、阀芯104和弹簧105。当来自进口端区域110的流体的压强小于或等于预定值时,阀芯104在弹簧105的弹力作用下压向O形密封圈102,单向阀关闭;当来自进口端区域110的流体的压强大于预定值时,流体推动阀芯104压缩弹簧105,阀芯104向图中的右侧运动且脱离O形密封圈102,从而在O形密封圈102与阀芯104之间形成流体通道,单向阀打开。可以看出,在此种单向阀的结构中,O形密封圈的密封作用是单向阀能够正常工作的关键。
此外,在图1中,区域113通过进口阀体101与出口阀体103之间的缝隙与单向阀的外部环境相连通。由于处于流体通道中的区域106和区域107处的流体压强远大于区域113处的外部大气压强,这样的压强差使O形密封圈102朝着区域113被挤压变形并且对O形密封圈102起到固定作用。当单向阀打开时,流体通过区域106进入区域107。在此情况下,O形密封圈102与阀芯104之间的流体通道狭窄造成区域106的压强高于区域107的压强,并且O形密封圈102面向区域106的表面积126大于面向区域107的表面积127,因而产生了使O形密封圈102倾向于脱离原本固定位置的绕着出口阀体103的端部131的逆时针脱位扭矩。因此,在进出口压强差过大、流过单向阀的流量过大、大流量持续时间长或者进出口压强剧烈波动等情况下,这样的逆时针脱位扭矩容易使O形密封圈102脱离其固定位置,从而造成无法进行有效密封,进而导致单向阀功能失效。
技术实现要素:
本实用新型的目的是提供一种单向阀,使得即使在进出口压强差大、流量大、大流量持续时间长或者进出口压强剧烈波动等情况下,所述单向阀的O形密封圈仍能够被牢固地固定而不脱位,所述单向阀能够保持良好的密封功能。
根据本实用新型实施例,提供了一种单向阀,其包括阀体、第一O形密封圈、阀芯和弹簧,所述阀体包括相互连接的进口阀体和出口阀体以在内部形成流体的流动通道,所述进口阀体形成有流体进口并且所述出口阀体形成有流体出口,所述阀芯、所述弹簧和所述第一O形密封圈设置在所述流动通道中,所述阀芯在所述弹簧的作用下能够沿所述单向阀的轴向移动并与所述第一O形密封圈紧密接触,以封闭所述流动通道。所述单向阀还包括:内阀体,所述内阀体设置于所述流动通道内并且位于所述阀芯的上游位置,所述内阀体形成有与所述流体进口以及所述流体出口流体连通的空腔,所述内阀体的下游端部的外周面与相邻的所述阀体的内周面之间形成有第一容纳空间,所述第一O形密封圈被固定在所述第一容纳空间中并且受到所述外周面与所述内周面的沿所述单向阀径向的挤压力;以及第二O形密封圈,其设置在形成于所述内阀体的上游部与相邻的所述阀体之间的第二容纳空间中并且所述第二O形密封圈与所述阀体的内周面和/或内端面紧密接触,以防止流体沿着所述内阀体与所述阀体之间的缝隙渗入所述第一容纳空间。
优选地,所述第一容纳空间的被所述第一O形密封圈密封的内部通过所述内阀体、所述进口阀体和所述出口阀体之间的空隙与外界环境连通。
优选地,所述第一容纳空间位于在所述内阀体的所述下游端部形成的沿所述单向阀的轴向延伸的伸长部与所述出口阀体的内周面之间,并且所述第一容纳空间的沿所述单向阀轴向的长度大于或等于所述第一O形密封圈的半径,所述第一容纳空间的沿所述单向阀径向的宽度小于所述第一O形密封圈的直径。
优选地,所述第一容纳空间的所述长度大于或等于所述第一O形密封圈的直径,并且所述第一容纳空间内形成有限位突起以确保所述第一O形密封圈的一部分露出于所述第一容纳空间。
优选地,所述阀芯具有横截面面积从上游向下游逐渐减小的圆锥形状。
优选地,所述阀芯与所述第一O形密封圈接触的接触位置被设置为使得当所述阀芯与所述第一O形密封圈紧密接触时,所述O形密封圈的露出于位于所述内阀体与所述阀芯之间的区域的表面积小于露出于位于所述出口阀体与所述阀芯之间的区域的表面积。
优选地,所述第二容纳空间通过在所述内阀体的所述上游部的端面外侧形成缺角部而形成,使得所述第二O形密封圈在所述第二容纳空间中与所述进口阀体的内周面和内端面紧密接触。
优选地,所述第二容纳空间被形成为所述内阀体的上游端面与所述进口阀体的内端面之间的沟槽并且所述第二容纳空间具有矩形的横截面,使得所述第二O形密封圈在所述第二容纳空间中与所述进口阀体的所述内端面紧密接触。
优选地,所述第二容纳空间被形成为所述内阀体的上游端部的内周部的环形凹槽,使得所述第二O形密封圈在所述第二容纳空间中与所述进口阀体的所述内端面紧密接触。
优选地,所述第二容纳空间被形成为所述内阀体的上游端部的外周部的环形凹槽,使得所述第二O形密封圈在所述第二容纳空间中与所述进口阀体的所述内端面紧密接触。
优选地,所述第二容纳空间被形成为所述内阀体的外周部与所述进口阀体之间的环形凹槽,使得所述第二O形密封圈在所述第二容纳空间中与所述进口阀体的内周面紧密接触。
根据本实用新型的单向阀,即使在进出口压强差大、流量大、大流量持续时间长或者进出口压强剧烈波动等情况下,其第一O形密封圈仍能够被牢固地固定而不脱位,从而保持良好的密封功能。
附图说明
图1是示意了根据现有技术的单向阀的轴向截面图。
图2是示意了根据本实用新型的一个实施例的单向阀的轴向截面图。
图3是示意了根据本实用新型的单向阀的另一实施例的轴向截面图。
图4是示意了根据本实用新型的单向阀的又一实施例的轴向截面图。
图5是示意了根据本实用新型的单向阀的又一实施例的轴向截面图。
图6是示意了根据本实用新型的单向阀的又一实施例的轴向截面图。
图7是示意了图2中所示的单向阀的轴向截面图的局部放大图。
具体实施方式
下面,将参照附图详细说明根据本实用新型的单向阀。
图2是示意了根据本实用新型的一个实施例的单向阀的轴向截面图,并且图7是示意了图2中所示的单向阀的轴向截面图的局部放大图。参照图2和图7,根据本实用新型的单向阀包括阀体、O形密封圈2、内阀体3、出口阀体4、O形密封圈5、阀芯6和弹簧7。阀体包括相互连接的进口阀体1和出口阀体4,进口阀体1相对于出口阀体4形成于单向阀的流体流动的上游位置(下文中简称为“上游位置”)。进口阀体1和出口阀体4的内部空腔形成流体的流动通道,阀芯6设置在流动通道中。内阀体3相对于阀芯6设置在单向阀的流体流动的上游位置并且位于进口阀体1和出口阀体4的内部空腔中。例如,如图2所示,内阀体3的在单向阀的流体流动方向上的上游部(下文中简称为“上游部”)的外周面与进口阀体1的内周面相接触,内阀体3的在单向阀的流体流动方向上的下游部(下文中简称为“下游部”)的外周面与出口阀体4的内周面相接触。内阀体3形成有与进口阀体1的进口区域10以及出口阀体4的出口区域60流体连通的空腔。
如图2和图7所示,内阀体3的下游部形成有沿着单向阀的轴向方向伸出的伸长部,使得伸长部的外周部与相邻阀体(例如,出口阀体4)的内周部之间形成用于容纳O形密封圈5的环状的第一容纳空间S1。该第一容纳空间S1具有在阀体轴向方向上的长度L以及在阀体径向方向上的宽度W。所述宽度W小于O形密封圈5的直径,并且所述长度L大于或等于O形密封圈5的半径。阀芯6在弹簧7的作用下能够从下游方向与O形密封圈5紧密接触,从而实现密封。并且,由于宽度W小于O形密封圈5的直径,当O形密封圈5被置于第一容纳空间S1中时,O形密封圈5受到内阀体3的伸长部的外周面和阀体的内周面的径向挤压力,O形密封圈5被挤压变形并且形成了阀体与O形密封圈5的接触表面41。因此,O形密封圈5被牢固地固定在第一容纳空间S1内而不会脱位,确保了阀体的密封效果。此外,优选地,当O形密封圈5被固定至第一容纳空间S1中时,第一容纳空间S1内的被O形密封圈5密封而与流体隔离的隔离区域34可以通过进口阀体1、内阀体3和出口阀体4之间的接合缝隙而与外部环境连通。另外,优选地,第一容纳空间S1中可以形成有限位突起31(如图2所示),以防止O形密封圈5完全退入第一容纳空间S1内(尤其是在所述长度L大于O形密封圈5的直径的情况下)。即,确保了O形密封圈5的一小部分露出于第一容纳空间S1,从而使阀芯6能够与O形密封圈5紧密接触。另外,优选地,当阀芯6与O形密封圈5接触时,两者接触部的位置被设置为使得O形密封圈5的露出于位于内阀体3与阀芯6之间的区域8的表面积58小于露出于位于出口阀体4与阀芯6之间的区域9的表面积59。
另外,O形密封圈2被设置在形成于内阀体3的上游部与相邻的阀体之间的第二容纳空间S2中,使得O形密封圈2与内阀体3的外表面和进口阀体1的内表面紧密接触,从而起到密封作用以防止流体经由内阀体3与进口阀体1以及出口阀体4之间的空隙从进口区域10渗透至第一容纳空间S1中的隔离区域34。特别是在隔离区域34与外部环境连通的情况下,确保了隔离区域34中的压强被保持为外部环境压强。
在具有上述结构的根据本实用新型的单向阀中,当进口区域10的流体压强小于或等于预定压强值时,阀芯6在弹簧7的弹力作用下压向O形密封圈5,单向阀关闭;当区域10的流体压强大于预定压强值时,流体压力克服弹簧7的弹力将阀芯6推离O形密封圈5,从而使流体先后经过区域8和区域9而流向出口区域60,单向阀打开。进口区域10中的流体压强是阀体进口压强,出口区域60中的流体压强是阀体出口压强。一般而言,进口区域10中的压强接近区域8中的压强,出口区域60中的压强接近区域9中的压强。优选地,隔离区域34因为与单向阀的外部环境相连通而被保持为处于外部环境压强。通常情况下,外部环境压强在隔离区域34内作用于O形密封圈5产生的压力远小于单向阀内的流体在区域8和区域9内作用于O形密封圈5产生的压力。这样的压力差进一步将O形密封圈5向着隔离区域34的方向,即,与O形密封圈5脱出第一容纳空间S1的方向相反的方向推压,从而进一步确保了O形密封圈5被牢固地固定在第一容纳空间S1内而不会从该位置脱出。而且,单向阀内流体的流量越大,流体在区域8和区域9内的压强越大,上述压强差(即,区域8和区域9的流体压强与隔离区域34的压强之间的压强差)就越大,O形密封圈5就越难以从第一容纳空间S1内脱出。
另外,在区域8的表面积58小于区域9的表面积59的情况下,如图2和图7所示,即使在单向阀进出口压强差过大、进出口压强剧烈波动的情况下,由于O形密封圈5在区域8以及区域9中暴露于流体的表面积本来就小,再加上表面积58小于表面积59,因此在上述工况时单向阀承受的脱位扭矩(即,图7中的逆时针扭矩)也非常小。进一步确保了O形密封圈5即使在上述极端工作条件下位置稳固,提高了单向阀的可靠性。
在图2所示的实施例中,内阀体3的上游部的端面外侧形成有缺角部,从而在内阀体3与进口阀体1的内周面以及内端面之间形成了环形的第二容纳空间S2,其在图2所示的轴向横截面中具有三角形状。但第二容纳空间S2不限于以此种方式形成,而是能够以多种形式形成,只要能够使被容纳其中的O形密封圈2起到上述密封作用即可。例如,如图3所示,第二容纳空间S2还可以被形成为位于内阀体3的上游部端面的环形密封沟槽,O形密封圈2被设置在该沟槽中并且与进口阀体1的内端面紧密接触。例如,如图4所示,第二容纳空间S2还可以被形成为位于内阀体3的上游部端面的内周部的环形凹槽,O形密封圈2被设置在该凹槽中并且与进口阀体1的内端面紧密接触。例如,如图5所示,第二容纳空间S2还可以被形成为位于内阀体3的上游部端面的外周部的环形凹槽,O形密封圈2被设置在该凹槽中并且与进口阀体1的内周面以及内端面紧密接触。又例如,如图6所示,第二容纳空间S2还可以被形成为位于内阀体3的上游部的外周面的环形沟槽,O形密封圈2被设置在该凹槽中并且与进口阀体1的内周面紧密接触。
此外,在图2和图7所示的实施例中,用于容纳O形密封圈5的第一容纳空间S1被形成为大致为矩形形状,但第一容纳空间S1的形状不限于此,而可以是能够使容纳其中的容纳O形密封圈5受到内阀体3的伸长部的外周面和出口阀体4的内周面的径向挤压力的任何形状。例如,可以通过将内阀体3的伸长部形成为厚度随着伸出长度而逐渐增大,使得第一容纳空间S1被形成为径向宽度W向后端逐渐变窄的梯形形状。这更有利于O形密封圈5的固定和防脱出。并且,由于所述厚度变化很小,所以在此情况下仍然可以认为O形密封圈5受到伸长部的外周面和出口阀体4的内周面的挤压力的方向大致上仍是沿着阀体的径向。
此外,本实用新型中的阀芯6可以被形成为圆锥形状以便于加工和安装。
尽管在上面已经参照附图说明了根据本实用新型的单向阀,但是本实用新型不限于此,且本领域技术人员应理解,在不偏离本实用新型随附权利要求书限定的主旨或范围的情况下,可以做出各种改变、组合、次组合以及变型。