CN101876330B - 二位四通自动换向阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二位四通自动换向阀，包括阀体(2)、与阀体(2)一端可拆卸连接的端盖(1)、与阀体(2)另一端可拆卸连接的左壳体(11)、与左壳体(11)可拆卸连接的盖板(14)，阀体(2)内设有阀芯，所述阀芯包括通过右密封垫(3)与端盖(1)固定连接的陶瓷右阀片(4)、与陶瓷右阀片(4)端面转动配合的陶瓷左阀片(5)，陶瓷左阀片(5)通过换向轴(10)和拨叉(13)与自动换向增压装置传动连接；本发明用来传输三种不同压力的矿井承压水，阀片采用陶瓷材料，耐磨耐腐蚀，抗冲击能力高；采用三级平面密封，可实现严格的无泄漏；换向通过自动换向增压装置来实现。

Description

二位四通自动换向阀

技术领域

本发明涉及一种换向阀，尤其涉及一种用于矿井承压水排放的二位四通自动换向阀。

背景技术

中国大部分矿区水文地质与构造地质条件十分复杂，65％左右的矿井受严重突水威胁，突水是仅次于煤矿瓦斯突出的严重事故。利用水泵进行预先排水、疏干降压仍是矿井防治突水灾害的主要方法；但传统的水泵排水方式普遍存在能耗大、效率低、生产成本高的缺点。

突水事故是矿井开采深度达到承压水位置时，因受静水压力的影响而涌入矿井造成的。矿井承压水本身蕴含着巨大的能量，利用部分承压水自身的能量来提升另一部分承压水的能量，使之能自动排放到地面；而能量损失后的承压水利用水泵排放到地面，则能实现节能降耗、实现煤矿安全生产之目标。为此，中国发明专利《矿井承压水自排系统》(ZL 200920091315.6)利用上述工作原理，公开了一种矿井承压水自排系统，该系统需要提供一种换向阀，实现三种不同压力的矿井承压水变换传输。

另外，矿井承压水有压力高、水质复杂等特点，因此排放过程中相关液压元件必须耐磨、耐腐蚀、抗冲击能力强。矿井开采过程中，若发生突水，则承压水必须能自动排放以避免淹井事故；为利用承压水自身能量疏干降压，则排放过程中必须尽量减少承压水能量损失。而通常的换向阀尚未能实现以上目标。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种二位四通自动换向阀，能适应水质不同、压力不同的矿井承压水的自动传输，且传输过程中承压水能量损失小。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：二位四通自动换向阀，包括阀体2、与阀体2一端可拆卸连接的端盖1、与阀体2另一端可拆卸连接的左壳体11、与左壳体11可拆卸连接的盖板14，阀体2内设有阀芯，阀芯传动连接有自动换向增压装置，所述阀芯包括通过右密封垫3与端盖1固定连接的陶瓷右阀片4、与陶瓷右阀片4端面转动配合的陶瓷左阀片5，陶瓷左阀片5通过换向轴10和拨叉13与自动换向增压装置传动连接；所述陶瓷右阀片4和右密封垫3对应位置设有第一通孔P、第二通孔A、第三通孔B和环形圆弧通孔O，分别与端盖1上对应设置的圆形通孔相连通；所述陶瓷左阀片5右端面设有第一环形圆弧槽PA和第二环形圆弧槽PB；第一环形圆弧槽PA和第二环形圆弧槽PB分别与陶瓷右阀片4上的第二通孔A、环形圆弧通孔O和第一通孔P、第三通孔B相连通，或分别与陶瓷右阀片4上的第一通孔P、第二通孔A和第三通孔B、环形圆弧通孔O相连通。

所述端盖1与阀体2通过第一螺栓19固定连接，端盖1外端分别设有与第一通孔P、第二通孔A、第三通孔B和环形圆弧通孔O相连通的承压水常进水管接头20、增压缸左腔进出水管接头38、增压缸右腔进出水管接头39和承压水常出水管接头21。

所述自动换向增压装置包括柱塞杆24、左路油缸23、左路油管接头22、右路油缸35、右路油管接头37、左蓄能器、右蓄能器、左连接套26、右连接套34；柱塞杆24轴线与阀芯轴线垂直，柱塞杆24设在左路油缸23和右路油缸35内，柱塞杆24上设有与左路油缸23和右路油缸35密封配合的密封圈27，左路油缸23左端与左路油管接头22相连，右路油缸35右端与右路油管接头37相连；左路油缸23和右路油缸35通过第二螺栓25和第三螺栓36固定连接在左连接套26和右连接套34上；左连接套26和右连接套34焊接在左壳体11上；柱塞杆24中部设有与拨叉13传动连接的传动件50。

所述换向轴10设在左壳体11内，换向轴10上设有控制换向轴10的旋转角度的挡销9，挡销9与左壳体11上的缺口配合，换向轴10右端设有十字凸台，陶瓷左阀片5左端设有十字凹槽，换向轴10与陶瓷左阀片5通过十字凸台和十字凹槽旋转配合，换向轴10左端通过螺母15与拨叉13固定连接；换向轴10通过径向安装的密封圈12与左壳体11密封配合。

所述左壳体11和阀体2连接处设有密封垫8，左壳体11通过第四螺栓18与阀体2固定连接；左壳体11右端通过设在阀体2内的推力轴承7、左密封垫6与陶瓷左阀片5配合，推力轴承7内圈与定位套17配合；左壳体11左端通过第五螺栓16与盖板14固定连接；左壳体11左端通过焊接方式与自动换向增压装置固定连接。

所述左蓄能器包括左限位钢球28，左弹簧29和左螺杆30，左螺杆30通过左弹簧29与左限位钢球28顶压配合，柱塞杆24上设有四个限位钢球槽51，左限位钢球28与左侧两个限位钢球槽51配合。

所述右蓄能器包括右限位钢球33，右弹簧32和右螺杆31，右螺杆31通过右弹簧32与右限位钢球33顶压配合，柱塞杆24上设有四个限位钢球槽51，右限位钢球33与右侧两个限位钢球槽51配合。

所述第一通孔P、第二通孔A、第三通孔B、环形圆弧通孔O、第一环形圆弧槽PA和第二环形圆弧槽PB的中心线均与阀体2的中心线平行且距离相等。

采用上述技术方案，可以达到以下有益效果：

1、矿井内的承压水经本发明进行分流，一部分承压水作为自动换向增压装置的动力，来提高另一部分承压水的压力，进而将此部分承压水直接输送到井上，不需要额外能源驱动，实现节能降耗；陶瓷右阀片、陶瓷左阀片均采用陶瓷材料，提高了其转动配合的耐磨性、耐腐蚀性及抗冲击能力，延长使用寿命。

2、本发明可实现三级密封，通过陶瓷右阀片与陶瓷左阀片之间的端面配合实现第一级密封，通过陶瓷左阀片与推力轴承之间的左密封垫实现第二级密封，通过左壳体与阀体之间的密封垫以及换向轴上的密封圈实现第三级密封。该换向阀的密封主要靠第一级密封来实现。

3、自动换向增压装置的作用：左路油缸和右路油缸提供的动力分别通过左蓄能器和右蓄能器为柱塞杆的左右运动提供动力；左蓄能器的左限位钢球和右蓄能器的右限位钢球起到限位并储能的作用，柱塞杆在左、右油路作用下向右或向左运动，可通过传动件拨动拨叉进而带动换向轴作旋转运动，从而改变左阀片上的环形圆弧槽和右阀片上的通孔的配合关系，实现承压水流向的改变。当第三通孔B与第一通孔P连通时，则由增压缸左腔进出水管接头排出的承压水压力增大，该部分承压水可被自动提升排放到地面，而从增压缸右腔进出水管接头排出的承压水经承压水常出水管接头排出到水池；当第二通孔A与第一通孔P连通时，则增压缸右腔进出水管接头排出的承压水压力增大，该部分承压水可被自动提升排放到地面，而从增压缸左腔进出水管接头排出的承压水经承压水常出水管接头排出到水池。

本发明设计合理、结构简单、成本低廉、节约能源、维修方便、安全性强，可为矿山企业创造良好的生产效益和社会效益。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是图1的A-A向示意图；

图3是图1的S向示意图；

图4是图1的D-D向示意图。

具体实施方式

如图1～4所示，本发明的二位四通自动换向阀，包括阀体2、与阀体2右端通过第一螺栓19固定连接的端盖1、与阀体2左端通过第四螺栓18固定连接的左壳体11、与左壳体11通过第五螺栓16固定连接的盖板14，阀体2内设有阀芯，阀芯传动连接有自动换向增压装置，所述阀芯包括通过右密封垫3与端盖1固定连接的陶瓷右阀片4、与陶瓷右阀片4端面转动配合的陶瓷左阀片5，陶瓷左阀片5通过换向轴10和拨叉13与自动换向增压装置传动连接；陶瓷右阀片4和右密封垫3对应位置设有第一通孔P、第二通孔A、第三通孔B和环形圆弧通孔O，分别与端盖1上对应设置的圆形通孔相连通；所述陶瓷左阀片5右端面设有第一环形圆弧槽PA和第二环形圆弧槽PB；第一环形圆弧槽PA和第二环形圆弧槽PB分别与陶瓷右阀片4上的第二通孔A、环形圆弧通孔O和第一通孔P、第三通孔B相连通，或分别与陶瓷右阀片4上的第一通孔P、第二通孔A和第三通孔B、环形圆弧通孔O相连通。端盖1外端分别设有与第一通孔P、第二通孔A、第三通孔B和环形圆弧通孔O相连通的承压水常进水管接头20、增压缸左腔进出水管接头38、增压缸右腔进出水管接头39和承压水常出水管接头21。第一通孔P、第二通孔A、第三通孔B、环形圆弧通孔O、第一环形圆弧槽PA和第二环形圆弧槽PB的中心线均与阀体2的中心线平行且距离相等，这有利于陶瓷左阀片5在旋转时各孔之间的充分连通。

自动换向增压装置包括柱塞杆24、左路油缸23、左路油管接头22、右路油缸35、右路油管接头37、左蓄能器、右蓄能器、左连接套26、右连接套34；柱塞杆24轴线与阀芯轴线垂直，柱塞杆24设在左路油缸23和右路油缸35内，柱塞杆24上设有与左路油缸23和右路油缸35密封配合的密封圈27，左路油缸23左端与左路油管接头22相连，右路油缸35右端与右路油管接头37相连；左路油缸23和右路油缸35通过第二螺栓25和第三螺栓36固定连接在左连接套26和右连接套34上；左连接套26和右连接套34焊接在左壳体11上；柱塞杆24中部设有与拨叉13传动连接的传动件50。

换向轴10设在左壳体11内，换向轴10上设有控制换向轴10的旋转角度的挡销9，挡销9与左壳体11上的缺口配合，换向轴10右端设有十字凸台，陶瓷左阀片5左端设有十字凹槽，换向轴10与陶瓷左阀片5通过十字凸台和十字凹槽旋转配合，换向轴10左端通过螺母15与拨叉13固定连接；换向轴10通过径向安装的密封圈12与左壳体11密封配合。

左壳体11和阀体2连接处设有密封垫8，左壳体11右端通过设在阀体2内的推力轴承7、左密封垫6与陶瓷左阀片5配合，推力轴承7内圈与定位套17配合；左壳体11左端通过焊接方式与自动换向增压装置固定连接。

左蓄能器包括左限位钢球28，左弹簧29和左螺杆30，左螺杆30通过左弹簧29与左限位钢球28顶压配合，柱塞杆24上设有四个限位钢球槽51，左限位钢球28与左侧两个限位钢球槽51配合。

右蓄能器包括右限位钢球33，右弹簧32和右螺杆31，右螺杆31通过右弹簧32与右限位钢球33顶压配合，柱塞杆24上设有四个限位钢球槽51，右限位钢球33与右侧两个限位钢球槽51配合。

本发明的工作过程为：左路油管内的油液压力升高，此时右路油管内的油液压力降低，左路压力油经左路油管接头22，当左路油缸23内的油液压力大于左蓄能器的限位力，油液推动柱塞杆24向右运动到最右端，柱塞杆24向右运动过程中，通过传动件50拨动拨叉13进而带动换向轴10旋转，使陶瓷左阀片5上的第一环形圆弧槽PA与右阀片4上的第二通孔A和环形圆弧通孔O相连通，陶瓷左阀片5上的第二环形圆弧槽PB与陶瓷右阀片4上的第一通孔P和第三通孔B相连通；承压水通过承压水常进水管接头20流入，从增压缸左腔进出水管接头38流出，该部分承压水可被自动提升排放到地面，而从增压缸右腔进出水管接头39排出的释能后的承压水经承压水常出水管接头21排出到水池。在此过程终止之前，左路油管中的油压降低而右路油管中的油压升高，当油压达到设定值后，即右路油缸35内的油液压力大于右蓄能器的限位力，油液推动柱塞杆24向左运动，通过传动件50拨动拨叉13进而带动换向轴10旋转，使陶瓷左阀片5上的第一环形圆弧槽PA与陶瓷右阀片4上的第二通孔A和第一通孔P相连通，陶瓷左阀片5上的第二环形圆弧槽PB与陶瓷右阀片4上的环形圆弧通孔O和第三通孔B相连通；承压水通过承压水常进水管接头20流入，从增压缸右腔进出水管接头39流出，该部分承压水可被自动提升排放到地面，而从增压缸左腔进出水管接头38排出的释能后的承压水经承压水常出水管接头21排出到水池。然后工作如上述过程循环往复。另外，排到水池内的水由水泵抽放到地面。

Claims (6)

1.二位四通自动换向阀，包括阀体(2)、与阀体(2)一端可拆卸连接的端盖(1)、与阀体(2)另一端可拆卸连接的左壳体(11)、与左壳体(11)可拆卸连接的盖板(14)，阀体(2)内设有阀芯，阀芯传动连接有自动换向增压装置，其特征在于：所述阀芯包括通过右密封垫(3)与端盖(1)固定连接的陶瓷右阀片(4)、与陶瓷右阀片(4)端面转动配合的陶瓷左阀片(5)，陶瓷左阀片(5)通过换向轴(10)和拨叉(13)与自动换向增压装置传动连接；所述陶瓷右阀片(4)和右密封垫(3)对应位置设有第一通孔(P)、第二通孔(A)、第三通孔(B)和环形圆弧通孔(O)，分别与端盖(1)上对应设置的圆形通孔相连通；所述陶瓷左阀片(5)右端面设有第一环形圆弧槽(PA)和第二环形圆弧槽(PB)；第一环形圆弧槽(PA)和第二环形圆弧槽(PB)分别与陶瓷右阀片(4)上的第二通孔(A)、环形圆弧通孔(O)和第一通孔(P)、第三通孔(B)相连通，或分别与陶瓷右阀片(4)上的第一通孔(P)、第二通孔(A)和第三通孔(B)、环形圆弧通孔(O)相连通；

所述端盖(1)与阀体(2)通过第一螺栓(19)固定连接，端盖(1)外端分别设有与第一通孔(P)、第二通孔(A)、第三通孔(B)和环形圆弧通孔(O)相连通的承压水常进水管接头(20)、增压缸左腔进出水管接头(38)、增压缸右腔进出水管接头(39)和承压水常出水管接头(21)；

所述自动换向增压装置包括柱塞杆(24)、左路油缸(23)、左路油管接头(22)、右路油缸(35)、右路油管接头(37)、左蓄能器、右蓄能器、左连接套(26)、右连接套(34)；柱塞杆(24)轴线与阀芯轴线垂直，柱塞杆(24)设在左路油缸(23)和右路油缸(35)内，柱塞杆(24)上设有与左路油缸(23)和右路油缸(35)密封配合的密封圈(27)，左路油缸(23)左端与左路油管接头(22)相连，右路油缸(35)右端与右路油管接头(37)相连；左路油缸(23)和右路油缸(35)通过第二螺栓(25)和第三螺栓(36)固定连接在左连接套(26)和右连接套(34)上；左连接套(26)和右连接套(34)焊接在左壳体(11)上；柱塞杆(24)中部设有与拨叉(13)传动连接的传动件(50)。

2.根据权利要求1所述的二位四通自动换向阀，其特征在于：所述换向轴(10)设在左壳体(11)内，换向轴(10)上设有控制换向轴(10)的旋转角度的挡销(9)，挡销(9)与左壳体(11)上的缺口配合，换向轴(10)右端设有十字凸台，陶瓷左阀片(5)左端设有十字凹槽，换向轴(10)与陶瓷左阀片(5)通过十字凸台和十字凹槽旋转配合，换向轴(10)左端通过螺母(15)与拨叉(13)固定连接；换向轴(10)通过径向安装的密封圈(12)与左壳体(11)密封配合。

3.根据权利要求1所述的二位四通自动换向阀，其特征在于：所述左壳体(11)和阀体(2)连接处设有密封垫(8)，左壳体(11)通过第四螺栓(18)与阀体(2)固定连接；左壳体(11)右端通过设在阀体(2)内的推力轴承(7)、左密封垫(6)与陶瓷左阀片(5)配合，推力轴承(7)内圈与定位套(17)配合；左壳体(11)左端通过第五螺栓(16)与盖板(14)固定连接；左壳体(11)左端通过焊接方式与自动换向增压装置固定连接。

4.根据权利要求1所述的二位四通自动换向阀，其特征在于：所述左蓄能器包括左限位钢球(28)，左弹簧(29)和左螺杆(30)，左螺杆(30)通过左弹簧(29)与左限位钢球(28)顶压配合，柱塞杆(24)上设有四个限位钢球槽(51)，左限位钢球(28)与左侧两个限位钢球槽(51)配合。

5.根据权利要求1所述的二位四通自动换向阀，其特征在于：所述右蓄能器包括右限位钢球(33)，右弹簧(32)和右螺杆(31)，右螺杆(31)通过右弹簧(32)与右限位钢球(33)顶压配合，柱塞杆(24)上设有四个限位钢球槽(51)，右限位钢球(33)与右侧两个限位钢球槽(51)配合。

6.根据权利要求1所述的二位四通自动换向阀，其特征在于：所述第一通孔(P)、第二通孔(A)、第三通孔(B)、环形圆弧通孔(O)、第一环形圆弧槽(PA)和第二环形圆弧槽(PB)的中心线均与阀体(2)的中心线平行且距离相等。

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