本实用新型涉及阀门技术领域，具体涉及一种超高压气动常闭针阀。
背景技术：
随着超硬材料制造、化学工业、石油化工、加工技术、等静压处理、超高静压挤压等领域迅速发展，使用压力超过100mpa的管道日益增多，用于这些管道和装置上的阀门，对它们的使用压力也要求超过100mpa，使用一般的针阀已满足不了要求，因此，需要采用超高压针阀，主要应用领域包括：工业、食品行业、原子能、工具制造、石墨工业、等静压技术和超高压水刀技术。
对于常闭型的气动阀门，驱动阀门的气缸往往采用单活塞的结构形式；鉴于大口径阀门关闭的弹簧力往往较大，而工厂压缩空气提供的气压有限，往往需要直径较大的气缸才能克服弹簧力，从而打开阀门，这也导致了气缸体积庞大。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是：传统的超高压气动常闭针阀，采用单活塞的结构形式，体积庞大，对安装和使用空间要求较高，本实用新型提供了解决上述问题的一种超高压气动常闭针阀。
本实用新型通过下述技术方案实现：
一种超高压气动常闭针阀，包括阀体、阀杆组件和气缸，所述阀体包括阀座，阀杆组件包括阀杆，所述气缸包括缸体、缸盖、弹簧和活塞杆；阀杆的一端与阀座配合、另一端与活塞杆连接，所述缸体内依次设有活塞i、隔离塞和活塞ii，活塞杆依次与活塞ii、隔离塞和活塞i连接、且伸出缸体后与阀杆端部连接；弹簧容纳在缸盖内，弹簧的一端与缸盖内端壁连接，弹簧的另一端与活塞ii连接；所述隔离塞的外缘通过缸体内壁上的台阶面限位，所述台阶面限制隔离塞沿活塞杆向远离弹簧的方向移动；缸体上设有驱动气进口；所述活塞杆上设有通孔，用于连通缸体与活塞i之间的腔室和隔离塞与活塞ii之间的腔室；驱动气压由驱动气进口依次进入到缸体与活塞i之间的空间以及隔离塞与活塞ii之间的腔室内，推动活塞i和活塞ii移动。
对于常闭型的气动阀门，驱动阀门的气缸往往采用单活塞的结构形式；鉴于大口径阀门关闭的弹簧力往往较大，而工厂压缩空气提供的气压有限，往往需要直径较大的气缸才能克服弹簧力，从而打开阀门，这也导致了气缸体积庞大。基于该技术背景，本实用新型采用了多冲程的气缸设计，利用多片活塞替代单活塞的结构形式，在保证克服弹簧力的同时，降低了气缸的体积，减少了成本及安装空间的要求；在阀门开闭的过程中，利用了驱动气压对该过程进行缓冲，规避了阀门关闭时密封副之间的巨大冲击力、阀门打开时对气缸的冲击力，保证了密封副、弹簧的使用寿命及良好的操作体验。
进一步优选，所述缸盖上还设有排气孔i，所述排气孔i用于连通缸盖与活塞ii之间的腔室和外部大气环境；所述缸体上设有排气孔ii，所述排气孔ii用于连通隔离塞与活塞ii之间的腔室和外部大气环境。
零部件移动时，非驱动气压进入空间会出现体积变化，如不与大气相通，会导致这些空间内的气压升高，从而抵消部分气压驱动力，排气孔就为解决这个问题而存在。
进一步优选，所述阀杆远离阀体的一端套连接件，所述连接件的轴向截面呈中空t型结构，连接件的内壁与阀杆螺纹连接；还包括连接螺母，所述连接螺母的螺纹孔包括小孔段和大孔段，大孔段的内径大于小孔段的内径；连接螺母的小孔段套设在连接件t型结构的竖杆段外，连接螺母的大孔段套设在连接件t型结构的横杆段外，且大孔段自由端螺纹连接在活塞杆自由端。
进一步优选，所述活塞杆的自由端端面上设有限位孔，所述连接件t型结构横杆段嵌入限位孔内相抵接触。
进一步优选，所述活塞杆自由端还设有锁紧螺母i，所述锁紧螺母i用于将连接螺母锁紧固定。
进一步优选，还包括连接支架，所述连接支架用于连接阀体和气缸；连接支架呈全封闭的中空结构，连接支架一端与阀体连接、另一端与气缸连接；且阀杆与活塞杆的连接部位位于连接支架内。
进一步优选，所述阀体上还依次包括轴线重合的腔体、通孔和螺纹孔，所述阀杆的另一端贯穿连接支架后依次贯穿螺纹孔、通孔和腔体后与阀座适配；通孔内壁作为外漏密封面，阀杆外壁与外漏密封面设有阀杆填料端i、阀杆填料和阀杆填料垫ii，且通过阀杆填料螺母压紧固定；所述阀体上对应通孔位置处还设有填料外漏检漏孔。
进一步优选，所述阀体上还设有分别用于连接进口管道和出口管道的两个接头；用于连接进口管道的接头上还设有接头外漏捡漏孔。
本实用新型阀体上开有检漏孔，便于及时、准确、灵敏地监测阀门的损坏情况，避免因阀门失效带来的人员伤害和产品损失，尤其是介质为有毒有害、腐蚀性、易燃易爆的场合。
进一步优选，所述阀体采用冷拉棒料阀体。
传统的针阀基本采用普通材质的阀体，对于超高压针阀而言，采用此种阀体会让阀门显得异常庞大，导致的结果如下：1)成本高昂：主要体现在材料、加工、设备配置、运输方面。2)空间要求高：阀门在管道系统中需要的空间较大，不利于存在空间限制的场合。3)密封面变形量大：锻造阀体较软，硬密封变形量更大。超高压针阀基于超高压的要求，需要阀体有足够的强度，传统的针阀采用的是锻造毛坯，鉴于毛坯强度问题，阀体需要做的很大，导致成本和安装空间的要求比较高。
本实用新型采用了冷拉棒料阀体，相对于相同压力规格、口径的传统型阀体，具有产品体积小、成本低的特点；再配合采用高强度阀杆，使阀杆尺寸不变的情况下，提高阀杆强度，增加阀门使用寿命。
本实用新型具有如下的优点和有益效果：
1、本实用新型采用了多冲程的气缸设计，利用多片活塞替代单活塞的结构形式，在保证克服弹簧力的同时，降低了气缸的体积，减少了成本及安装空间的要求；在阀门开闭的过程中，利用了驱动气压对该过程进行缓冲，规避了阀门关闭时密封副之间的巨大冲击力、阀门打开时对气缸的冲击力，保证了密封副、弹簧的使用寿命及良好的操作体验；
2、本实用新型阀体上开有检漏孔，便于及时、准确、灵敏地监测阀门的损坏情况，避免因阀门失效带来的人员伤害和产品损失，尤其是介质为有毒有害、腐蚀性、易燃易爆的场合。
3、本实用新型改进了阀杆和活塞杆的连接结构，使用稳定性提高。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
图1为本实用新型的超高压气动常闭针阀外观图；
图2为本实用新型的超高压气动常闭针阀内部结构示意图；
图3为本实用新型的阀体结构示意图；
图4为本实用新型的阀杆组件连接支架结构示意图；
图5为本实用新型的连接支架结构示意图；
图6为本实用新型的气缸结构示意图；
图7为活塞受力模型；f1表示弹簧弹力，d表示活塞直径；
图8为本阀门活塞受力模型；f1表示弹簧弹力；f2表示驱动气压对活塞i向上的作用力，f3表示驱动气压对活塞ii向上的作用力，f4表示表示驱动气压对隔离塞向下的作用力，f5表示气缸台阶面对隔离塞的支撑力；则对活塞组合向上的合力f＝f2 f3 f5-f4，其中，f4＝f5表示。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-阀体，11-压紧螺母，12-夹头，13-接头外漏检漏孔，14-阀座，15-腔体，16-外漏密封面，17-填料外漏检漏孔；
2-阀杆组件，21-阀杆，22-阀杆填料垫i，23-阀杆填料，24-阀杆填料垫ii，25-导向套，26-阀杆填料螺母，27-螺母，28-指示片，29-连接件；
3-连接支架，31-阀体连接，32-气缸连接；
4-气缸，41-连接螺母，42-锁紧螺母i，43-活塞杆，44-缸体，45-o型圈，46-活塞i，47-隔离塞，48-活塞ii，49-缸盖，410-弹簧，411-弹簧座，412-调节螺栓，413-锁紧螺母ii，414-排气孔i，415-排气孔ii，416-驱动气体进口；
附图中，a表示流体入口，b表示流体出口。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
实施例1
本实用新型提供了一种超高压气动常闭针阀，包括阀体1、阀杆组件2和气缸4，阀体1包括阀座14，阀杆组件2包括阀杆21，气缸4包括缸体44、缸盖49、弹簧410和活塞杆43；阀杆21的一端与阀座14配合、另一端与活塞杆43连接，缸体44内依次设有活塞i46、隔离塞47和活塞ii48，活塞杆43依次与活塞ii48、隔离塞47和活塞i46连接、且伸出缸体44后与阀杆21端部连接。弹簧410容纳在缸盖49内，弹簧410的一端与缸盖49内端壁连接，弹簧410的另一端与活塞ii48连接；隔离塞47的外缘通过缸体44内壁上的台阶面限位，台阶面限制隔离塞47沿活塞杆43向远离弹簧410的方向移动。缸体44上设有驱动气进口416；活塞杆43上设有通孔，用于连通缸体44与活塞i46之间的腔室和隔离塞47与活塞ii48之间的腔室。驱动气压由驱动气进口416依次进入到缸体44与活塞i46之间的空间以及隔离塞47与活塞ii48之间的腔室内，推动活塞i46和活塞ii48移动。
本实施例为常闭性气动机构执行阀门，气缸无驱动气压进入时，阀门处于关闭状态；当给气缸施加驱动气压时，气缸内活塞在气压作用下，克服弹簧力、拉伸阀杆，分离密封副，阀门打开，其力学模型如图8所示：
本实施例气缸采用了多冲程活塞结构，即将活塞面积a分成了a1、a2，f2＝驱动气压p﹡活塞面积a；由多个活塞共同受驱动气压，共同客服弹簧力的作用，从而达到减小活塞直径d的目的，进而达到减小气缸直径的目的；在大口径、大压力的工况下，多冲程的结构在减小体积上具有更大的优势。另外，本实施例使用了2冲程的结构，根据需要也可使用3冲程甚至4冲程的结构形式。
如图6所示，驱动气压从驱动气进口416进入，进入到缸体44与活塞i46之间的空间、以及隔离塞47与活塞ii48之间的空间，推动活塞i46和活塞ii48向上移动，从而打开阀门，其力学模型如图8所示：隔离塞47承受一个从上向下的力，该力由缸体44的台阶面予以支撑，不会对整个活塞组施加向下的作用力。
零部件移动时，非驱动气压进入空间会出现体积变化，如不与大气相通，会导致这些空间内的气压升高，从而抵消部分气压驱动力，排气孔i414和排气孔ii415就为解决这个问题而存在；
实施例2
在实施例1的基础上进一步改进，缸盖49上还设有排气孔i14，排气孔i414用于连通缸盖49与活塞ii48之间的腔室和外部大气环境；缸体44上设有排气孔ii415，排气孔ii415用于连通隔离塞47与活塞ii48之间的腔室和外部大气环境。
实施例3
在实施例2的基础上进一步改进，阀杆21远离阀体1的一端套连接件29，连接件29的轴向截面呈中空t型结构，连接件29的内壁与阀杆21螺纹连接。还包括连接螺母41，连接螺母41的螺纹孔包括小孔段和大孔段，大孔段的内径大于小孔段的内径；连接螺母41的小孔段套设在连接件29t型结构的竖杆段外，连接螺母41的大孔段套设在连接件29t型结构的横杆段外，且大孔段自由端螺纹连接在活塞杆43自由端。活塞杆43的自由端端面上设有限位孔，连接件29t型结构横杆段嵌入限位孔内相抵接触。
活塞杆43自由端还设有锁紧螺母i42，锁紧螺母i42用于将连接螺母41锁紧固定。还包括连接支架3，两端分别设有允许阀杆21穿过的圆孔、以及用于与缸体44和阀体1连接的螺纹孔。连接支架3用于连接阀体1和气缸4；连接支架3呈全封闭的中空结构，外形呈长方体结构，连接支架3一端与阀体1连接、另一端与气缸4连接；且阀杆21与活塞杆43的连接部位位于连接支架3内。
实施例4
在实施例3的基础上进一步改进，阀体1上还依次包括轴线重合的腔体15、通孔和螺纹孔，阀杆21的另一端贯穿连接支架3后依次贯穿螺纹孔、通孔和腔体后与阀座14适配；通孔内壁作为外漏密封面16，阀杆21外壁与外漏密封面16设有阀杆填料端i22、阀杆填料23和阀杆填料垫ii24，且通过阀杆填料螺母26压紧固定；阀体1上对应通孔位置处还设有填料外漏检漏孔17。阀体1上还设有分别用于连接进口管道和出口管道的两个接头12；用于连接进口管道的接头12上还设有接头外漏捡漏孔13。
实施例5
在实施例4的基础上进一步改进，阀体1采用冷拉棒料阀体。
以上的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种超高压气动常闭针阀，包括阀体(1)、阀杆组件(2)和气缸(4)，所述阀体(1)包括阀座(14)，阀杆组件(2)包括阀杆(21)，所述气缸(4)包括缸体(44)、缸盖(49)、弹簧(410)和活塞杆(43)；阀杆(21)的一端与阀座(14)配合、另一端与活塞杆(43)连接，其特征在于，所述缸体(44)内依次设有活塞i(46)、隔离塞(47)和活塞ii(48)，活塞杆(43)依次与活塞ii(48)、隔离塞(47)和活塞i(46)连接、且伸出缸体(44)后与阀杆(21)端部连接；
所述弹簧(410)容纳在缸盖(49)内，弹簧(410)的一端与缸盖(49)内端壁连接，弹簧(410)的另一端与活塞ii(48)连接；所述隔离塞(47)的外缘通过缸体(44)内壁上的台阶面限位，所述台阶面限制隔离塞(47)沿活塞杆(43)向远离弹簧(410)的方向移动；
所述缸体(44)上设有驱动气进口(416)；所述活塞杆(43)上设有通孔，用于连通缸体(44)与活塞i(46)之间的腔室和隔离塞(47)与活塞ii(48)之间的腔室；
驱动气压由驱动气进口(416)依次进入到缸体(44)与活塞i(46)之间的空间以及隔离塞(47)与活塞ii(48)之间的腔室内，推动活塞i(46)和活塞ii(48)移动。
2.根据权利要求1所述的一种超高压气动常闭针阀，其特征在于，所述缸盖(49)上还设有排气孔i(414)，所述排气孔i(414)用于连通缸盖(49)与活塞ii(48)之间的腔室和外部大气环境；所述缸体(44)上设有排气孔ii(415)，所述排气孔ii(415)用于连通隔离塞(47)与活塞ii(48)之间的腔室和外部大气环境。
3.根据权利要求1所述的一种超高压气动常闭针阀，其特征在于，所述阀杆(21)远离阀体(1)的一端套连接件(29)，所述连接件(29)的轴向截面呈中空t型结构，连接件(29)的内壁与阀杆(21)螺纹连接；
还包括连接螺母(41)，所述连接螺母(41)的螺纹孔包括小孔段和大孔段，大孔段的内径大于小孔段的内径；连接螺母(41)的小孔段套设在连接件(29)t型结构的竖杆段外，连接螺母(41)的大孔段套设在连接件(29)t型结构的横杆段外，且大孔段自由端螺纹连接在活塞杆(43)自由端。
4.根据权利要求3所述的一种超高压气动常闭针阀，其特征在于，所述活塞杆(43)的自由端端面上设有限位孔，所述连接件(29)t型结构横杆段嵌入限位孔内相抵接触。
5.根据权利要求3所述的一种超高压气动常闭针阀，其特征在于，所述活塞杆(43)自由端还设有锁紧螺母i(42)，所述锁紧螺母i(42)用于将连接螺母(41)锁紧固定。
6.根据权利要求3至5任一项所述的一种超高压气动常闭针阀，其特征在于，还包括连接支架(3)，所述连接支架(3)用于连接阀体(1)和气缸(4)；连接支架(3)呈全封闭的中空结构，连接支架(3)一端与阀体(1)连接、另一端与气缸(4)连接；且阀杆(21)与活塞杆(43)的连接部位位于连接支架(3)内。
7.根据权利要求6所述的一种超高压气动常闭针阀，其特征在于，所述阀体(1)上还依次包括轴线重合的腔体(15)、通孔和螺纹孔，所述阀杆(21)的另一端贯穿连接支架(3)后依次贯穿螺纹孔、通孔和腔体后与阀座(14)适配；通孔内壁作为外漏密封面(16)，阀杆(21)外壁与外漏密封面(16)设有阀杆填料端i(22)、阀杆填料(23)和阀杆填料垫ii(24)，且通过阀杆填料螺母(26)压紧固定；所述阀体(1)上对应通孔位置处还设有填料外漏检漏孔(17)。
8.根据权利要求1所述的一种超高压气动常闭针阀，其特征在于，所述阀体(1)上还设有分别用于连接进口管道和出口管道的两个接头(12)；用于连接进口管道的接头(12)上还设有接头外漏捡漏孔(13)。
9.根据权利要求1所述的一种超高压气动常闭针阀，其特征在于，所述阀体(1)采用冷拉棒料阀体。
技术总结