CN101709781A - 自平衡套筒式阀芯暗杆截止阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自平衡套筒式阀芯暗杆截止阀，包括阀盖(7)以及设有阀前空腔(31)和阀后空腔(32)的阀体(33)，阀前空腔(31)和阀后空腔(32)之间设置通道(34)；在阀后空腔(32)内设有上下密封滑动相连的导向套(5)和内设通道的套筒式阀芯(2)，套筒式阀芯(2)的底端(16)用于阻断通道(34)，导向套(5)与阀体(33)密封地固定相连，提升组件与套筒式阀芯(2)相连；位于阀体(33)上方的阀盖(7)与阀体(33)密封相连。该自平衡套筒式阀芯暗杆截止阀适用于大口径高压管路系统，具有密封可靠、节能降耗效果明显的特点。

Description

自平衡套筒式阀芯暗杆截止阀

技术领域

本发明涉及一种截止阀，尤其是一种适用于高压大口径的自平衡套筒式阀芯暗杆截止阀。

背景技术

在高压管路系统中，对于口径稍大的截止阀，控制其开启与关闭需要另加一套庞大的执行装置，使阀门的成本增高、能耗变大，

为了解决上述技术问题，人们已经作了以下一些技术改进，例如：

中国实用新型专利CN2072176U公布的小压差式高压、超高压液压截止阀，由阀芯及阀体直接定位并与阀盖共同构成平衡室，阀芯中心有一较大的下部为正锥形圆孔，油流由圆孔进入平衡室，启闭过程中大大减少了介质通过时产生的压力损失，使阀芯两端小压差变化不大，向下的小压差又使阀芯有关闭的趋势，密封更可靠，并且操纵力、重量均可降低一半。该阀的主要缺点是：由于其阀芯结构的限制，该阀门很难用于大口径的管路系统；阀门在启闭过程中，仍需克服阀杆截面积所受液体压力，而对于高压管路系统中的阀门来说，这个力是很大的，可见其节能效果不明显。

中国实用新型专利CN2140999Y公布的一种柱塞阀，其密封是密封环在外力的作用下变形，使之与柱塞之间形成紧密的配合层，密封性能可靠。该柱塞阀设有压力平衡机构，启闭灵活。阀门全开启或截流时不受介质冲刷，密封面受到保护，既可截止又可进行流量调节。本阀门的主要缺点是：虽然没有介质的冲刷作用，但是每次启闭阀门，节流孔边缘经过密封环时，会对密封环产生切削，降低使用寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适用于大口径高压管路系统中的、密封可靠、节能降耗效果明显的自平衡套筒式阀芯暗杆截止阀。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种自平衡套筒式阀芯暗杆截止阀，包括阀盖以及设有阀前空腔和阀后空腔的阀体，阀前空腔和阀后空腔之间设置通道；在阀后空腔内设有上下密封滑动相连的导向套和内设通道的套筒式阀芯，套筒式阀芯的底端用于阻断通道，导向套与阀体密封地固定相连，提升组件与套筒式阀芯相连；位于阀体上方的阀盖与阀体密封相连。

作为本发明的自平衡套筒式阀芯暗杆截止阀的改进：提升组件包括通过转动轴承进行定位的阀杆，阀杆的下端设有外螺纹，位于套筒式阀芯通道内的牵引盘一端与阀杆的下端螺纹相连、另一端与套筒式阀芯固定相连。

作为本发明的自平衡套筒式阀芯暗杆截止阀的进一步改进：套筒式阀芯套装在导向套内，导向套的内表面设有导向槽，套筒式阀芯的外表面设有与导向槽相配合的导向键。

作为本发明的自平衡套筒式阀芯暗杆截止阀的进一步改进：通道上设有密封环，套筒式阀芯的底端依靠密封环阻断通道。

作为本发明的自平衡套筒式阀芯暗杆截止阀的进一步改进：用于密封的膜片的一部分位于阀体和阀盖之间，膜片的另一部分覆盖在导向套的顶端和套筒式阀芯的顶端；且膜片与套筒式阀芯的顶端固定相连。

作为本发明的自平衡套筒式阀芯暗杆截止阀的进一步改进：导向套上设有与阀后空腔相连通的通孔。

作为本发明的自平衡套筒式阀芯暗杆截止阀的进一步改进：牵引盘包括内设内螺纹的圆盘和牵引杆，圆盘的内螺纹与阀杆下端的外螺纹相吻合，圆盘与阀杆的下端螺纹相连；牵引杆的一端与圆盘固定相连、另一端与套筒式阀芯的内表面固定相连。

本发明的有益效果是：

本发明的自平衡套筒式阀芯暗杆截止阀，独特的套筒式阀芯结构，可抵消启闭过程中高压液体作用在套筒式阀芯上的力，即使是对于大口径的截止阀，启闭力也很小，因此只需要小功率的电动阀即可有效实现阀门的启闭。密封环、膜片与密封填料的存在，保证了阀门密封的可靠性，防止阀门泄漏，即使管道内液体有压力波动，套筒式阀芯也不会上下跳动，稳定性高。阀门开启过程中，套筒式阀芯不会对密封环有切削作用，从而延长了密封环的使用寿命。本发明所设计的暗杆结构，使得此截止阀工作时的总高度保持不变，安装空间小。本发明特别适用于高压大口径管路系统中，密封可靠、节能效果显著、阀门成本低、安全性高。

综上所述，本发明的自平衡套筒式阀芯暗杆截止阀适用于大口径的高压管路系统，且能节省阀门成本、降低能耗。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1是本发明的自平衡套筒式阀芯暗杆截止阀的主视剖视示意图；

图2是图1中A部的局部放大示意图；

图3是图1中B-B剖的局部仰视放大示意图；

图中：1、密封环；2、套筒式阀芯；3、导向键；4、导向槽；5、导向套；6、膜片；7、阀盖；8、压盖；9、顶盖；10、阀杆；111、上轴承；112、下轴承；12、凸肩；13、压板；14、通孔；15、牵引盘；16、底端；17、牵引杆；18、圆盘；19、驱动机构；20、密封填料；31、阀前空腔；32、阀后空腔；33、阀体；34、通道；35、中法兰。

具体实施方式

图1～图3结合给出了一种自平衡套筒式阀芯暗杆截止阀，包括内设空腔的阀盖7以及阀体33，阀体33内设有阀前空腔31和阀后空腔32，阀前空腔31和阀后空腔32依靠通道34相连通；通道34上设有密封环1。在阀后空腔32内分别设有导向套5和套筒式阀芯2，导向套5与阀体33的中法兰35固定相连；导向套5内设有通道，套筒式阀芯2套装在导向套5的通道内。导向套5的内表面(即导向套5通道的表面)设有导向槽4，套筒式阀芯2的外表面设有与导向槽4相配合的导向键3；依靠相互配合的导向槽4和导向键3，套筒式阀芯2只能沿着导向套5作上下滑动，而不能产生转动。套筒式阀芯2内设通道(即套筒式阀芯2仅由侧壁围合而成)，当套筒式阀芯2的底端16(即套筒式阀芯2侧壁的底端)下落到密封环1上时，套筒式阀芯2的底端16能依靠密封环1阻断通道34，以此构成软密封，防止发生内泄漏，即避免阀前空腔31和阀后空腔32发生导通。

位于阀体33上方的阀盖7与阀体33固定相连，膜片6的一部分位于阀盖7与阀体33之间，从而使阀体33与阀盖7之间保持密封相连。膜片6的另一部分覆盖在导向套5的顶端和套筒式阀芯2的顶端，利用环形的压板13使膜片6与套筒式阀芯2的顶端固定相连；具体为：压板13底部设有外螺纹，套筒式阀芯2上部设有与此外螺纹相配合的内螺纹；依靠压板13和套筒式阀芯2之间的螺纹连接，从而使膜片6被紧压在压板13和套筒式阀芯2顶端之间。膜片6可防止套筒式阀芯2与导向套5之间发生内泄漏，从而确保套筒式阀芯2与导向套5之间的密封性。

在套筒式阀芯2的通道内设有牵引盘15，该牵引盘15由圆盘18和3根在圆周方向上均匀设置的牵引杆17组成；每根牵引杆17的一端与圆盘18固定相连、另一端与套筒式阀芯2的内表面固定相连；从而实现牵引盘15与套筒式阀芯2的固定相连。圆盘18内设有内螺纹。

在阀盖7的上端面固定设置压盖8。提升组件包括阀杆10，阀杆10上设有凸肩12，在凸肩12的上下两侧各设置一个轴承，即在凸肩12的上侧设置上轴承111，在凸肩12的下侧设置下轴承112。呈下凹型的顶盖9将凸肩12以及上轴承111和下轴承112均包含在顶盖9的内腔中，该顶盖9位于压盖8的上方且与压盖8固定相连；即，顶盖9、压盖8和阀盖7之间通过螺栓固定连接在一起。此上轴承111依靠顶盖9与凸肩12被固定，下轴承112依靠压盖8与凸肩12被固定；上轴承111的内圈和下轴承112的内圈均与阀杆10转动相连。上轴承111和下轴承112用于实现阀杆10的定位和低摩擦力旋转。

阀杆10的上端穿越顶盖9后与驱动机构19相连。阀杆10的下端设有与圆盘18的内螺纹相配套的外螺纹；阀杆10的下端依次穿越压盖8、阀盖7、压板13后与圆盘18螺纹相连。阀杆10、阀盖7和压盖8之间设有密封填料20，防止发生外泄漏。

当套筒式阀芯2的底端16(即套筒式阀芯2侧壁的底端)下落到密封环1上时，阀前空腔31、通道34以及套筒式阀芯2的内表面、覆盖在导向套5顶端和套筒式阀芯2顶端的膜片6、阀盖7的内表面围合形成密封的空腔，该空腔与阀后空腔32不相通。

导向套5设有通孔14，通孔14的上端正对覆盖在导向套5顶端的膜片6，通孔14的下端与阀后空腔32相连通。当套筒式阀芯2作上下运动时，阀后空腔32内的流体能进入膜片6与导向套5之间，抵消膜片6受到的液体压力，从而延长膜片6的使用寿命。

上述自平衡套筒式阀芯暗杆截止阀工作过程具体如下：

1、通过驱动机构19使阀杆10逆时针旋转，阀杆10带动牵引盘15中的圆盘18转动，从而带动套筒式阀芯2；由于套筒式阀芯2外表面的导向键3受到导向套5内表面的导向槽4的限制，即限制了套筒式阀芯2的旋转自由度，从而使阀杆10在通过螺纹传递力矩时，套筒式阀芯2只能沿着导向套5作直线向上运动；即螺纹传递的力矩可转换成为控制套筒式阀芯2向上运动的力。此时套筒式阀芯2的底端16与密封环1渐渐相分离，阀前空腔31通过通道34与阀后空腔32相连通；以此实现阀门的开启。

此时，由于覆盖在套筒式阀芯2顶端的膜片6是与套筒式阀芯2顶端固定相连的；因此，当套筒式阀芯2带动此部分的膜片6作上升运动时，覆盖在导向套5顶端的那部分膜片6会与导向套5相分离。始终能确保液体不会在导向套5和套筒式阀芯2之间产生泄露。

当导向键3上行至与导向槽4的上顶端相接触时，整个套筒式阀芯2就无法在上行了。

阀门开启时，在套筒式阀芯2的底部及顶部，均有高压介质存在，介质对套筒式阀芯2的作用力相互抵消，因此阻止阀门开启的因素只包括套筒式阀芯2的重力、套筒式阀芯2与导向套5之间的摩擦力、阀杆10与密封填料20以及上轴承111、下轴承112之间的摩擦力矩，这些因素需要较小的驱动机构即可克服。

2、同理，通过驱动机构19使阀杆10顺时针旋转，从而使阀杆10在通过螺纹传递力矩时，套筒式阀芯2只能沿着导向套5作直线向下运动。此时套筒式阀芯2的底端16与密封环1渐渐相贴合，当套筒式阀芯2的底端16下落到密封环1上时，套筒式阀芯2的底端16能依靠密封环1阻断通道34，阀前空腔31和阀后空腔32被隔断。

此时，由于覆盖在套筒式阀芯2顶端的膜片6是与套筒式阀芯2顶端固定相连的；因此，当套筒式阀芯2带动此部分的膜片6作下降运动时，与导向套5表面相分离的部分膜片6会重新覆盖在导向套5的表面。始终能确保液体不会在导向套5和套筒式阀芯2之间产生泄露。

当套筒式阀芯2的的底端16下落到密封环1上时，整个套筒式阀芯2就无法再下行了。

对于普通截止阀来说，关闭过程中，需要克服的阻止阀门关闭的因素有高压介质作用在阀杆横截面积上的力、阀杆与填料之间的摩擦力等，而高压介质作用在阀杆横截面积上的力很大，是所有阻止因素中的主体部分。本发明的套筒式结构，底部和顶部同时有高压介质存在，高压介质的作用力相互抵消，关闭时只需克服套筒式阀芯2与导向套5之间的摩擦力、阀杆10与密封填料20以及上轴承111、下轴承112之间的摩擦力矩；所以本发明的关闭只需要较小的作用力，此作用力远远小于普通阀门关闭时所需要克服的高压介质作用力。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (7)

1.自平衡套筒式阀芯暗杆截止阀，包括阀盖(7)以及设有阀前空腔(31)和阀后空腔(32)的阀体(33)，阀前空腔(31)和阀后空腔(32)之间设置通道(34)；在其特征在于：在阀后空腔(32)内设有上下密封滑动相连的导向套(5)和内设通道的套筒式阀芯(2)，套筒式阀芯(2)的底端(16)用于阻断通道(34)，导向套(5)与阀体(33)密封地固定相连，提升组件与套筒式阀芯(2)相连；位于阀体(33)上方的阀盖(7)与阀体(33)密封相连。

2.根据权利要求1所述的自平衡套筒式阀芯暗杆截止阀，其特征在于：所述提升组件包括通过转动轴承进行定位的阀杆(10)，阀杆(10)的下端设有外螺纹，位于套筒式阀芯(2)通道内的牵引盘(15)一端与阀杆(10)的下端螺纹相连、另一端与套筒式阀芯(2)固定相连。

3.根据权利要求2所述的自平衡套筒式阀芯暗杆截止阀，其特征在于：所述套筒式阀芯(2)套装在导向套(5)内，导向套(5)的内表面设有导向槽(4)，套筒式阀芯(2)的外表面设有与导向槽(4)相配合的导向键(3)。

4.根据权利要求3所述的自平衡套筒式阀芯暗杆截止阀，其特征在于：所述通道(34)上设有密封环(1)，套筒式阀芯(2)的底端(16)依靠密封环(1)阻断通道(34)。

5.根据权利要求4所述的自平衡套筒式阀芯暗杆截止阀，其特征在于：用于密封的膜片(6)的一部分位于阀体(33)和阀盖(7)之间，膜片(6)的另一部分覆盖在导向套(5)的顶端和套筒式阀芯(2)的顶端；且膜片(6)与套筒式阀芯(2)的顶端固定相连。

6.根据权利要求5所述的自平衡套筒式阀芯暗杆截止阀，其特征在于：导向套(5)上设有与阀后空腔(32)相连通的通孔(14)。

7.根据权利要求6所述的自平衡套筒式阀芯暗杆截止阀，其特征在于：所述牵引盘(15)包括内设内螺纹的圆盘(18)和牵引杆(17)，所述圆盘(18)的内螺纹与阀杆(10)下端的外螺纹相吻合，圆盘(18)与阀杆(10)的下端螺纹相连；牵引杆(17)的一端与圆盘(18)固定相连、另一端与套筒式阀芯(2)的内表面固定相连。

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