CN101737503B - 自平衡活塞式阀芯暗杆截止阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自平衡活塞式阀芯暗杆截止阀，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)和内设空腔的活塞式阀芯(2)，活塞式阀芯(2)的底面(18)用于阻断通道(34)，导向套(5)与阀体(33)密封地固定相连，提升组件与活塞式阀芯(2)相连；阀盖(7)与阀体(33)密封相连，活塞式阀芯(2)、导向套(5)与阀盖(7)这3者的内表面围合形成上腔室(21)，上腔室(21)通过导管组件(13)与阀后空腔(32)相连通。本发明具有节能效果显著的特点。

Description

自平衡活塞式阀芯暗杆截止阀

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活塞式阀芯暗杆截止阀。

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CN2866989Y公布的先导活塞截止阀，在阀体进水口与出水口之间的流道上设有活塞腔室，活塞腔室内装有带弹簧的活塞体，在活塞腔室上部装有阀盖，阀盖内设有一个过水长孔，过水长孔的两端分别与进水口和出水口相通，过水长孔的中部装有一个先导阀阀杆，先导阀阀杆的底部开有一个与活塞腔室相通的竖向孔，先导阀阀杆的中部开有一个横向孔，横向孔的外端与过水孔相通，横向孔内端与所述竖向孔之间连通。利用水压本身的力来开启和关闭阀门，通过电机转动阀盖上的小型先导阀阀杆，阀门的控制以微小的力或电功率来控制大口径阀门的开关。该阀门的主要缺点是：先导孔的加工困难，且一旦先导孔堵塞，很难清理干净，影响阀门正常的启闭性能；流道内液体压力波动时，活塞会上下跳动，密封不可靠。

中国发明专利CN1952449A公布的一种先导活塞式截止阀，由阀体、活塞、微型控制阀、阀盖、弹簧、阀瓣组成；先导活塞式截止阀调整了结构，改变流体流向，阻止了先导孔的堵塞，减少了压力损失，从而达到节能和使用寿命增长的目的。该阀门的主要缺点是：当流道内的液体压力发生波动时，活塞便会上下跳动，导致液体的内泄漏，稳定性不高，密封不可靠，对安全等级要求高的管路系统，无法使用此阀门。

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的、且密封可靠、节能降耗效果明显的自平衡活塞式阀芯暗杆截止阀。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种自平衡活塞式阀芯暗杆截止阀，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空腔的活塞式阀芯，活塞式阀芯的底面用于阻断通道，导向套与阀体密封地固定相连，提升组件与活塞式阀芯相连；位于阀体上方的阀盖与阀体密封相连，活塞式阀芯、导向套与阀盖这3者的内表面围合形成上腔室，上腔室通过导管组件与阀后空腔相连通。

作为本发明的自平衡活塞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，位于活塞式阀芯空腔内的牵引盘一端与阀杆的下端螺纹相连、另一端与活塞式阀芯固定相连。

作为本发明的自平衡活塞式阀芯暗杆截止阀的进一步改进：活塞式阀芯套装在导向套内，导向套的内表面设有导向槽，活塞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活塞式阀芯暗杆截止阀的进一步改进：通道上设有密封环，活塞式阀芯的底面依靠密封环阻断通道。

作为本发明的自平衡活塞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活塞式阀芯的顶端；且膜片与活塞式阀芯的顶端固定相连。

作为本发明的自平衡活塞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活塞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、另一端与活塞式阀芯的内表面固定相连。

本发明的有益效果是：

本发明的自平衡活塞式阀芯暗杆截止阀，由于导管组件将上腔室与阀后空腔相连通，使得阀门在开启时所需力小于相关零件重力与零件间摩擦力之和，而阀门关闭时，只需克服阀前与阀后的小压差所产生的压差阻力，此力远远小于普通截止阀关闭时所需克服的压差阻力。可见，即使是对于大口径的截止阀，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，活塞也不会上下跳动，稳定性高；暗杆结构，使得此截止阀工作时的高度总保持不变，安装空间小。本发明特别适用于高压大口径管路系统中，具有密封可靠、节能效果显著、阀门成本低、安全性高的特点。

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是本发明的自平衡活塞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、活塞式阀芯；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、导管组件；14、压板；15、通孔；16、牵引盘；18、底面；19、牵引杆；20、圆盘；21、上腔室；22、驱动机构；23、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活塞式阀芯暗杆截止阀，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和活塞式阀芯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，活塞式阀芯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，活塞式阀芯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，活塞式阀芯2只能沿着导向套5作上下滑动，而不能产生转动。当活塞式阀芯2的底面18下落到密封环1上时，底面18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的顶端和活塞式阀芯2的顶端，利用环形的压板14使膜片6与活塞式阀芯2的顶端固定相连；具体为：压板14底部设有外螺纹，活塞式阀芯2上部设有与此外螺纹相配合的内螺纹；依靠压板14和活塞式阀芯2之间的螺纹连接，从而使膜片6被紧压在压板14和活塞式阀芯2之间。膜片6可防止活塞式阀芯2与导向套5之间发生内泄漏，从而确保活塞式阀芯2与导向套5之间的密封性。

活塞式阀芯2内设有空腔，在活塞式阀芯2的空腔内设有牵引盘16，该牵引盘16由圆盘20和3根在圆周方向上均匀设置的牵引杆19组成；每根牵引杆19的一端与圆盘20固定相连、另一端与活塞式阀芯2的内表面固定相连；从而实现牵引盘16与活塞式阀芯2的固定相连。圆盘20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22相连。阀杆10的下端设有与圆盘20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14后与圆盘20螺纹相连。阀杆10、阀盖7和压盖8之间设有密封填料23，防止发生内泄漏。

活塞式阀芯2的内表面、覆盖在导向套5顶端和活塞式阀芯2顶端的膜片6、阀盖7的内表面围合形成密封的上腔室21，上腔室21通过导管组件13与阀后空腔32相连通。导管组件13由两段直管、一段弯管和两对法兰组成，弯管的两端分别通过一对法兰与一段直管相连；其中一段直管焊接在阀盖7上，另一段直管焊接在阀体33上。

导向套5设有通孔15，通孔15的上端正对覆盖在导向套5顶端的膜片6，通孔15的下端与阀后空腔32相连通。当活塞式阀芯2作上下运动时，阀后空腔32内的流体进入膜片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。

上述自平衡活塞式阀芯暗杆截止阀工作过程具体如下：

1、通过驱动机构22使阀杆10逆时针旋转，阀杆10带动牵引盘16中的圆盘20转动，从而带动活塞式阀芯2；由于活塞式阀芯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，即限制了活塞式阀芯2的旋转自由度，从而使阀杆10在通过螺纹传递力矩时，活塞式阀芯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活塞式阀芯2向上运动的力。此时活塞式阀芯2的底面18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，由于位于覆盖在活塞式阀芯2顶端的膜片6是与活塞式阀芯2顶端固定相连的；因此，当活塞式阀芯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。但始终能确保上腔室21是一个密封的腔体。

当导向键3上行至与导向槽4的上顶端相接触时，整个活塞式阀芯2就无法再上行了。

本发明的自平衡活塞式阀芯暗杆截止阀开启时需要克服的因素包括活塞式阀芯2与压板14的重力、导向套5和活塞式阀芯2之间的摩擦力以及阀杆10分别与密封填料23、上轴承111和下轴承112之间的摩擦力矩。由于上腔室21内液体的压力与阀后空腔32内的压力相等且小于阀前空腔31内的液体压力，阀前空腔31的液体压力作用在活塞式阀芯2上的力大于上腔室21的液体压力作用在活塞式阀芯2上的力，两个力的差也起到克服上述因素的作用，有利于阀门的开启，所以开启阀门只需要较小的作用力。

2、同理，通过驱动机构22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，活塞式阀芯2只能沿着导向套5作直线向下运动。此时活塞式阀芯2的底面18与密封环1渐渐相贴合，当活塞式阀芯2的底面18下落到密封环1上时，底面18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，由于位于覆盖在活塞式阀芯2顶端的膜片6是与活塞式阀芯2的顶端固定相连的；因此，当活塞式阀芯2带动此部分的膜片6作下降运动时，与导向套5顶端相分离的部分膜片6会重新覆盖在导向套5的顶端。同样，始终能确保上腔室21是一个密封的腔体。

当活塞式阀芯2的底面18下落到密封环1上时，整个活塞式阀芯2就无法再下行了。

由于上腔室21内液体的压力与阀后空腔32内的压力相等；关闭阀门只需要较小的作用力，即只需克服阀前空腔31和阀后空腔32之间的小压差所产生的压差阻力，此力远远小于普通截止阀关闭时所需克服的压差阻力。

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.自平衡活塞式阀芯暗杆截止阀，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)；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)和内设空腔的活塞式阀芯(2)，活塞式阀芯(2)的底面(18)用于阻断通道(34)，导向套(5)与阀体(33)密封地固定相连，提升组件与活塞式阀芯(2)相连；位于阀体(33)上方的阀盖(7)与阀体(33)密封相连，活塞式阀芯(2)、导向套(5)与阀盖(7)这3者的内表面围合形成上腔室(21)，所述上腔室(21)通过导管组件(13)与阀后空腔(32)相连通。

2.根据权利要求1所述的自平衡活塞式阀芯暗杆截止阀，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，位于活塞式阀芯(2)空腔内的牵引盘(16)一端与阀杆(10)的下端螺纹相连、另一端与活塞式阀芯(2)固定相连。

3.根据权利要求2所述的自平衡活塞式阀芯暗杆截止阀，其特征在于：所述活塞式阀芯(2)套装在导向套(5)内，导向套(5)的内表面设有导向槽(4)，活塞式阀芯(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所述的自平衡活塞式阀芯暗杆截止阀，其特征在于：所述通道(34)上设有密封环(1)，活塞式阀芯(2)的底面(18)依靠密封环(1)阻断通道(34)。

5.根据权利要求4所述的自平衡活塞式阀芯暗杆截止阀，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)的顶端和活塞式阀芯(2)的顶端；且膜片(6)与活塞式阀芯(2)的顶端固定相连。

6.根据权利要求5所述的自平衡活塞式阀芯暗杆截止阀，其特征在于：导向套(5)上设有与阀后空腔(32)相连通的通孔(15)。

7.根据权利要求6所述的自平衡活塞式阀芯暗杆截止阀，其特征在于：所述牵引盘(16)包括内设内螺纹的圆盘(20)和牵引杆(19)，所述圆盘(20)的内螺纹与阀杆(10)下端的外螺纹相吻合，圆盘(20)与阀杆(10)的下端螺纹相连；牵引杆(19)的一端与圆盘(20)固定相连、另一端与活塞式阀芯(2)的内表面固定相连。 

Images