二位三通阀及具有该二位三通阀的隔振系统

摘要

本发明公开了一种二位三通阀及具有该二位三通阀的隔振系统，属于阀门技术领域。所述二位三通阀包括阀体下盖、固定设置在所述阀体下盖内部的阀套、以及滑动设置在所述阀套内部的阀芯，其中所述阀体下盖的侧面设置有位置相错的进气口和出气口；所述阀套的侧面与所述进气口和出气口相对应的位置分别设置有第一通气孔和第二通气孔；所述阀芯的上表面设置有排气口，所述阀芯的侧面周向开设有第一通气凹槽，所述第一通气凹槽的高度大于所述第一通气孔和第二通气孔的间距，所述阀芯的下轴肩的高度与所述第二通气孔的高度相同；本发明通过使阀芯上下移动微小行程就能实现不同状态之间的切换，使本发明保持较高的调节精度。

说明书

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，特别是指一种二位三通阀及具有该二位三 通阀的隔振系统。

背景技术

国内外精密仪器行业中，空气弹簧是一种被广泛使用的垂直方向的隔 振机构，其具有制造加工简单、成本低廉和隔振性能良好等突出优点，但 其正常使用与高度调节阀是密不可分的，当负载改变或有外界扰动时，空 气弹簧的工作高度发生变化，高度调节阀控制空气弹簧进行充放气操作使 其快速地回复到原来的工作高度位置。

目前，很多正在使用的高度调节阀都是很优秀的调节装置，但其调节 精度已经很难满足更为精密的仪器需要，如日本SMC公司的VM131系列 高度调节阀，也能通过一些机械结构设计实现二位三通功能，但其在多次 使用后阀芯必须移动十分之一毫米级别(±0.1～±0.3mm)的行程才能实 现不同状态之间的切换，直接影响了调节阀的调节精度。

发明内容

本发明提供一种调节精度高的二位三通阀及具有该二位三通阀的隔 振系统。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一种二位三通阀，包括阀体下盖、固定设置在所述阀体下盖内部的阀 套、以及滑动设置在所述阀套内部的阀芯，其中：

所述阀体下盖的侧面设置有位置相错的进气口和出气口；

所述阀套的侧面与所述进气口和出气口相对应的位置分别设置有第 一通气孔和第二通气孔；

所述阀芯的上表面设置有排气口，所述阀芯的侧面周向开设有第一通 气凹槽，所述第一通气凹槽的高度大于所述第一通气孔和第二通气孔的间 距，所述阀芯的下轴肩的高度与所述第二通气孔的高度相同；

所述阀芯在所述阀套内处于第一位置时，所述进气口和出气口相通实 现充气；所述阀芯在所述阀套内处于第二位置时，所述出气口和排气口相 通实现放气；所述阀芯在所述阀套内处于第三位置时，所述进气口、出气 口和排气口互不相通。

进一步的，所述阀芯内部与所述阀体下盖之间设置有弹性元件。

进一步的，所述阀体下盖上设置有与所述弹性元件相配合的凹槽。

进一步的，所述阀套通过密封胶粘结在所述阀体下盖内部，所述阀套、 阀芯和阀体下盖之间均为间隙配合。

进一步的，所述进气口的高度高于所述出气口的高度。

进一步的，所述阀套的周向上与所述第一通气孔和第二通气孔相对应 的位置分布开设有第二通气凹槽和第三通气凹槽。

进一步的，所述阀芯的材质为硬质材料。

一种隔振系统，包括上述二位三通阀。

进一步的，所述隔振系统还包括空气弹簧，所述二位三通阀的进气口 用于连接压缩气体的气源，出气口连接所述空气弹簧，排气口用于连接 大气。

本发明具有以下有益效果：

与现有技术相比，本发明的阀体下盖作为装配体的基础零件，将阀套 安装到阀体下盖内部，然后将阀芯装入阀套内，安装时，将第一通气孔和 第二通气孔分别与进气口和出气口对准。当阀芯在所述阀套内处于第一位 置时，阀芯的下轴肩与第二通气孔错开，此时第一通气孔和第二通气孔无 法通气，出气口和进气口之间不通，出气口和排气口相通实现放气；当阀 芯从第一位置向下滑动一定距离到达第二位置时，由于第一通气凹槽的高 度大于第一通气孔和第二通气孔的间距，此时阀芯向下滑动微小的行程 后，第一通气孔和第二通气孔可以实现通气，出气口和排气口相通实现放 气；当阀芯位于第一位置和第二位置之间的第三位置，即阀芯的下轴肩正 好与出气口对准，由于下轴肩的高度与第二通气孔的高度相同，因此此时 进气口、出气口和排气口互不相通，本发明处于一种动态平衡的状态。

本发明在保证所述阀芯外表面和所述阀套内孔圆柱度很好的前提下， 通过阀芯外径和阀套内孔直径之间的尺寸公差配合使二者之间存在足够 小的间隙，在此间隙下既能起到阀门密封的作用也能保证阀芯在阀套内部 可以上下滑动。

本发明在保证所述阀芯的下轴肩高度与所述第二通气孔高度的基本 尺寸相同的前提下，给前者和后者分别设计一个微小的上偏差和下偏差， 通过尺寸公差的相互配合使阀芯上下微小行程(移动百分之一毫米级)就 能实现不同状态之间的切换，使本发明保持较高的调节精度。

附图说明

图1为本发明的二位三通阀的主要结构剖视图；

图2为本发明的二位三通阀的主要结构的爆炸剖视图；

图3为本发明的二位三通阀的充气和放气状态的主要结构的剖视图；

图4为本发明的二位三通阀第三位置动态平衡状态主要部件的剖视 图；

图5为本发明的二位三通阀的一个实施例的示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结 合附图及具体实施例进行详细描述。

一方面，本发明提供一种二位三通阀，如图1至图5所示，包括阀体 下盖3、固定设置在阀体下盖3内部的阀套2、以及滑动设置在阀套2内 部的阀芯1，其中：

阀体下盖3的侧面设置有位置相错的进气口11和出气口12；

阀套2的侧面与进气口11和出气口12相对应的位置分别设置有第一 通气孔14和第二通气孔6；

阀芯1的上表面设置有排气口13，阀芯1的侧面周向开设有第一通气 凹槽5，第一通气凹槽的高度大于第一通气孔14和第二通气孔6的间距， 阀芯1的下轴肩的高度与第二通气孔6的高度相同；

阀芯1在阀套2内处于第一位置时，进气口11和出气口12相通实现 充气；阀芯1在阀套2内处于第二位置时，出气口12和排气口13相通实 现放气；阀芯1在阀套内2处于第三位置时，进气口11、出气口12和排 气口13互不相通。

与现有技术相比，本发明的阀体下盖作为装配体的基础零件，将阀套 安装到阀体下盖内部，然后将阀芯装入阀套内，安装时，将第一通气孔和 第二通气孔分别与进气口和出气口对准。

当阀芯在阀套内处于第一位置时，如图3B所示，阀芯的下轴肩与第 二通气孔错开，此时第一通气孔和第二通气孔无法通气，出气口和进气口 之间不通，出气口和排气口相通实现放气；

当阀芯从第一位置向下移动一定距离到达第二位置时，如图3A所示， 由于第一通气凹槽的高度大于第一通气孔和第二通气孔的间距，此时阀芯 向下移动微小的行程后，第一通气孔和第二通气孔可以实现通气，出气口 和排气口相通实现放气；

当阀芯位于第一位置和第二位置之间的第三位置，如图4A和图4B 所示，即阀芯的下轴肩正好与出气口对准，由于下轴肩的高度与第二通气 孔的高度相同，因此此时进气口、出气口和排气口互不相通，本发明处于 一种动态平衡的状态。

其中进气口和出气口位置相错，具体可以是进气口的下端高于出气口 的上端(完全错开)，或者进气口的下端高于出气口的上端、低于出气口 的下端(交叉相错)，本发明中优选进气口与出气口完全错开；第一通气 孔和第二通气孔优选位于阀套的两侧，如图1和图2所示，当然，第一通 气孔和第二通气孔也可以位于阀套的同侧；优选的，阀套内还有选设置有 光滑通孔，具体安装时将阀芯对准压缩弹簧沿着阀套内的光滑通孔装入， 这样可以减少阀芯和阀套之间的摩擦，提高本发明的使用寿命。

本发明通过使阀芯上下移动百分之一毫米级的微小行程就能实现不 同状态之间的切换，使本发明保持较高的调节精度。

作为本发明的一种改进，如图1和图2所示，阀芯1内部与阀体下盖 3之间优选设置有弹性元件，弹性元件用于调节阀芯在阀套内部轴向的滑 动，其中弹性元件优选为压缩弹簧4，这样可以使得本发明结构简单，成 本低廉，很容易实现阀芯在阀套的内部滑动。安装时，将阀芯对准压缩弹 簧沿着阀套放入阀体下盖内部，这样二位三通阀的主要结构基本装配完 成。当然，弹性元件也可以选用本领域人员容易想到的其他元件，或者选 用其他方式实现阀芯在发套的内部滑动。

为了提高本发明的稳定性，阀体下盖3上优选设置有与弹性元件相配 合的凹槽(未示出)。安装时，将弹性元件对准阀体下盖的内部的凹槽放 入，这样可以使得弹性元件稳定的放置在阀体下盖的内部，提高本发明的 稳定性。

作为本发明的另一种改进，阀套2优选通过密封胶粘结在阀体下盖3 内部，阀套2、阀芯1和阀体下盖3之间均优选为间隙配合。这样，阀套 可以稳定的设置在阀体下盖的内部，且阀套、阀芯和阀体下盖之间的间隙 配合结构可以减少彼此之间相互摩擦，提高本发明的使用寿命。

进一步的，如图1至图4所示，进气口11的高度优选高于出气口12 的高度。这样阀芯由第三位置上移非常微小的行程时，下轴肩与出气口错 开，出气口与排气口相通实现放气，此时进气口和排气口、出气口均不通； 当发现由第三位置下移非常微小的行程时，出气口和排气口不通，与进气 口相通实现充气。上述两种情况下进气口与排气口均不通。

为了配合阀芯上的第一通气凹槽的使用，阀套2的周向上与第一通气 孔14和第二通气孔6相对应的位置分布开设有第二通气凹槽和第三通气 凹槽。

进一步的，阀芯1的材质优选为硬质材料。本发明中，阀芯由硬度很 高的材料加工生产而成，可以减轻多次定位对阀芯产生的压痕，避免本发 明的调节精度因阀芯表面产生压痕而降低。

另一方面，本发明还提供一种隔振系统，包括上述二位三通阀7。二 位三通阀的作用和工作过程如上文所述，此处不再赘述，该二位三通阀 在隔振系统中的工作过程件下文。

进一步的，隔振系统还优选包括空气弹簧，二位三通阀的进气口连接 压缩气体的气源，出气口连接空气弹簧，排气口连接大气。

一种具体的实施方式是，如图5所示，以上述二位三通阀安装在典型 的空气弹簧隔振系统中为例，空气弹簧隔振系统包括空气弹簧8、负载一 9和负载二10，负载一9的质量大于负载二的质量；二位三通阀的11口 连接压缩气体的气源，12口连接空气弹簧，13口直通大气。添加负载一9 时，空气弹簧8的状态如图5A实线所示，二位三通阀7的状态如图3A 所示，当通上压缩气体时，压缩气体从进气口11进去，从出气口12出来 并进入到空气弹簧8里，空气弹簧8迅速充气使负载一9向上运动，同时 阀芯1在压缩弹簧4的作用下沿着阀套2内部向上滑动；当阀芯1滑动到 第三位置时，空气弹簧8的状态如图5A虚线所示，二位三通阀7的状态 如图4A所示，流向空气弹簧8的压缩气体被截止，负载一9停止运动， 同时空气弹簧8里的气体也不能经由出气口12及排气口13排出，空气弹 簧8处于一种相对稳定的动态平衡状态；当移除负载一9并换成负载二10 时，负载突然变小使空气弹簧8托起负载二10向上运动，从如图5B虚线 所示的位置开始运动，阀芯1在压缩弹簧4的作用下沿着阀套2内部也向 上滑动，二位三通阀7由图4A所示状态开始变成图3B所示状态，空气 弹簧8里的气体经由出气口12及排气口13排出，使空气弹簧8内的气压 变小，由于负载二10的惯性，当负载二10运动到图5B实线所示位置时， 负载二10开始下降，同时使阀芯1沿着阀套2内部向下滑动，当空气弹 簧8对负载二10的托起力与负载二10的重力相平衡、阀芯1滑动到第三 位置时，二位三通阀7对空气弹簧8停止进行充放气动作，负载二10保 持在图5B虚线所示的位置，二位三通阀8的状态如图4B所示，空气弹 簧8重新处于一种相对稳定的动态平衡状态；此时负载二10的位置与之 前负载一9的位置在运动方向上相差±0.01～±0.03mm，即为空气弹簧在 更换不同负载后，负载的绝对位置相差极小，绝对位置的重复性极高，从 而保证了空气弹簧系统与其安装基准面之间的绝对高度偏差，保证了负载 的水平度。

综上所述，本发明能很好的解决现有技术中的不足，本发明具有结构 简单，刚度及精度高、全金属配合、可靠性高、适应高压环境等特点，可 用于要求较高的位置回复精度的空气弹簧隔振系统中。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普 通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改 进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。