CN102537402B - 具有自锁功能的低流阻高压气动阻尼球阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有自锁功能的低流阻高压气动阻尼球阀，包括入口壳体、导流套、球体和出口壳体，入口壳体套在导流套外，入口壳体和出口壳体相连，球体设置在导流套和出口壳体之间，还包括高压气源、气动转轴组件、气动锁销组件和气动阀组件。本发明解决了现有的气动控制球阀打开后需要外部能源维持、并对控制压力和使用场合要求的技术问题，提供一种具有自锁功能的小低缩径比低流阻高压气动阻尼球阀，其在液体管道控制系统中，采用高压气动驱动的具用锁位功能的气动阻尼球阀控制流体管道的流通与关断。

Description

具有自锁功能的低流阻高压气动阻尼球阀
技术领域
本发明涉及一种控制流体介质流通与关断的装置，特别是针对现代航空、航天、石化、能源、动力等领域的大流量低流阻的流体管道的控制系统。
背景技术
在现代航空、航天、石化、能源、动力等领域的液体控制系统中，球阀是一种广泛使用的阀类产品，用于控制流体介质的流通与关断。目前，气动控制球阀打开后需要外部能源的维持，并对控制压力和使用场合有一定的要求，不适应大振动场合。
为此，需要研制一种气动控制，可自动维持在打开和关闭状态，可实现远距离控制，打开后不需外部能源即可长期维持在打开或关闭状态，适应工作压力较低、控制压力变化范围宽、振动较大的流体介质的工作场合的球阀。
发明内容
为了解决现有的气动控制球阀打开后需要外部能源维持、并对控制压力和使用场合要求的技术问题，本发明提供一种具有自锁功能的小低缩径比低流阻高压气动阻尼球阀，其在液体管道控制系统中，采用高压气动驱动的具用锁位功能的气动阻尼球阀控制流体管道的流通与关断。
本发明的技术解决方案是：
一种具有自锁功能的小低缩径比低流阻高压气动阻尼球阀，包括入口壳体1、导流套3、球体7和出口壳体2，所述入口壳体套在导流套外，所述入口壳体和出口壳体相连，所述球体7设置在导流套3和出口壳体2之间，
其特殊之处在于：
还包括高压气源、气动转轴组件、气动锁销组件和气动阀组件；
所述气动转轴组件包括打开活塞腔17、闭合活塞腔15、并行设置在活塞腔中的打开活塞9和闭合活塞19、与球体轴同轴固连的齿轮轴8、与打开活塞9输出杆同轴连接的打开齿条18、与闭合活塞输出杆同轴连接的闭合齿条12、控制打开活塞腔中气体出入的球体打开控制口、控制闭合活塞腔中气体出入的球体闭合控制口；所述打开齿条和闭合齿条分别从相对位置与齿轮轴啮合且打开活塞和闭合活塞分别位于各自活塞腔的相对两端；所述打开活塞的侧面设置有分别对应活塞两个极限运动位置的销孔；
所述气动锁销组件包括与打开活塞腔固连的密封锁销壳体20、设置在锁销壳体内的锁销6、设置在锁销壳体内且顶住锁销一端的弹簧24、开口在锁销壳体上的锁销控制口，所述锁销的另一端伸到打开活塞腔内且对准打开活塞的任意一个销孔；
所述导流套和球体间设置有间隙21，所述气动阀组件包括设置在入口壳体和导流套之间的阀座5、设置在入口壳体和导流套之间且顶在阀座一端的弹簧4、位于阀座和入口壳体间的阀座控制腔、开口在入口壳体上且与阀座控制腔相通的阀座控制口，所述阀座的另一端在弹簧的弹力下与球体外表面密封接触；
所述球体打开控制口、球体闭合控制口、阀座控制口分别与高压气源相通。
还包括气动阻尼组件，所述气动阻尼组件包括套在齿轮轴外的密封阻尼腔、套在齿轮轴外的阻尼套11、开口于阻尼腔上的阻尼控制口；所述阻尼控制口与高压气源相通。
还包括位置指示装置，所述位置指示装置与球体轴联动。
还包括设置在述球体打开控制口和球体闭合控制口内的限流孔板16。
上述齿条与活塞杆采用关节球轴承联结。
本发明的优点：
1、本发明具有多种功能：设置有小流量状态，在打开时阀座先抬起，使球阀先处于小流量打开状态；设置有位置指示装置，可以判断阀的位置，便于远距离控制和监测；设置有阻尼结构，可适应的气体工作压力范围宽，可以减轻对球的冲击；设置有锁位装置，可实现球阀打开或关闭后对其位置进行限位。
2、本发明采用了双活塞齿条、齿轮轴结构作为气动驱动机构；采用了气动摩擦阻尼和限流孔板相结合的结构，实现缓慢打开/关闭，避免了对球体的冲击；采用了气动活塞式的抬阀座结构，通气时阀座抬起，撤气后阀座落下，实现了打开时不引起水击的要求；采用了气动锁位/解锁结构，满足了打开/关闭的限位要求；采用了导流套结构，阀门打开后阀芯/阀座的流道呈渐缩-渐扩结构，保证了阀门的流阻小的要求。
3、本发明采用了位置指示元件用于确定阀门状态，可便于实现远程控制与监测。
附图说明
图1是本发明(球体打开后)的结构原理示意图；
图2是图1中的A-A方向剖视结构原理示意图(球体打开后)；
图3是锁销锁住活塞的位置示意图；
图4是球体闭合时的活塞位置示意图。
其中：1-入口壳体，2-出口壳体，3-导流套，4-弹簧，5-阀座，6-锁销，7-球体，8-齿轮轴，81-球体轴，9-打开活塞，10-位置指示装置，11-衬套，12-闭合齿条，13-滚针轴承，14-弹簧，15-活塞腔，16-限流孔板，17-打开活塞腔，18-打开齿条，19-闭合活塞，20-锁销壳体，21-间隙，22-阻尼腔，23-阀座控制腔，24-弹簧。
具体实施方式
如图1所示，一种具有自锁功能的小低缩径比低流阻高压气动阻尼球阀，包括入口壳体1、导流套3、球体7和出口壳体2，入口壳体套在导流套外，入口壳体和出口壳体相连，球体7设置在导流套3和出口壳体2之间，还包括高压气源、气动转轴组件、气动锁销组件和气动阀组件；气动转轴组件包括打开活塞腔17、闭合活塞腔15、并行设置在活塞腔中的打开活塞9和闭合活塞19、与球体轴同轴固连的齿轮轴8、与打开活塞9输出杆同轴连接的打开齿条18、与闭合活塞输出杆同轴连接的闭合齿条12、控制打开活塞腔中气体出入的球体打开控制口、控制闭合活塞腔中气体出入的球体闭合控制口；所述打开齿条和闭合齿条分别从相对位置与齿轮轴啮合且打开活塞和闭合活塞分别位于各自活塞腔的相对两端；打开活塞的侧面设置有分别对应活塞两个极限运动位置的销孔；气动锁销组件包括与打开活塞腔固连的密封锁销壳体20、设置在锁销壳体内的锁销6、设置在锁销壳体内且顶住锁销一端的弹簧24、开口在锁销壳体上的锁销控制口，锁销的另一端伸到打开活塞腔内且对准打开活塞的任意一个销孔；导流套和球体间设置有间隙21，气动阀组件包括设置在入口壳体和导流套之间的阀座5、设置在入口壳体和导流套之间且顶在阀座一端的弹簧4、位于阀座和入口壳体间的阀座控制腔、开口在入口壳体上且与阀座控制腔相通的阀座控制口，阀座的另一端在弹簧的弹力下与球体外表面密封接触；球体打开控制口、球体闭合控制口、阀座控制口分别与高压气源相通。还包括气动阻尼组件，气动阻尼组件包括套在齿轮轴外的密封阻尼腔、套在齿轮轴外的阻尼套11、开口于阻尼腔上的阻尼控制口；所述阻尼控制口与高压气源相通。还包括位置指示装置，所述位置指示装置与球体轴联动。还包括设置在述球体打开控制口和球体闭合控制口内的限流孔板16。齿条与活塞杆采用关节球轴承联结。
本发明具体工作过程为：
打开时，阻尼控制口、阀座控制口、锁销控制口同时通气，锁销6解锁，阀座5脱离球体7并抬起，处于小流量打开状态，同时齿轮轴8与衬套11之间形成阻尼；然后球体打开控制口通气，活塞9推动齿条12、齿条12带动齿轮轴8转动，齿轮轴8带动球体7打开，使球体7与导流套3、出口壳体2形成如图1所示流道，位置指示装置10指示为打开状态，然后阻尼控制口、阀座控制口、锁销控制口撤气、球体打开控制口撤气、锁销6落入活塞9中，对球体7进行限位；
关闭时，阻尼控制口、阀座控制口、锁销控制口同时通气，锁销6解锁，阀座5脱离球体7并抬起，同时齿轮轴8与衬套11之间形成阻尼，然后球体关闭控制口通气，活塞9推动齿条12、齿条12带动齿轮轴8转动，齿轮轴8带动球体7关闭，位置指示装置10指示为关闭状态，然后阻尼控制口、阀座控制口、锁销控制口撤气、球体关闭控制口撤气、锁销6落入活塞9中，对球体7进行限位。
该球阀的新颖之处体现在以下几个方面：
1)采用了导流套，球体采用扩张形结构，阀门打开后阀芯/阀座的流道呈渐缩-渐扩结构，保证了球阀的流阻小；
2)采用气动摩擦阻尼和多层限流孔板相结合的结构设计，保证阀门打开/关闭过程较为缓慢、平稳，防止打开/关闭过程产生冲击。
3)为保证大振动、过载条件下，阀门具有自维持状态的能力，采用通气解锁，撤气锁位的气动活塞-弹簧式锁位结构，阀门打开后可撤除控制气，阀门具备可靠维持在打开或关闭状态，同时可满足多次重复工作的能力；
5)为满足小开度要求，采用气动活塞式的抬阀座结构，通气时阀座抬起，撤气后阀座落下，可避免发动机充填时引起水击。
6)采用了双活塞齿条/齿轮轴驱动结构，齿条与活塞采用分体式结构，并采用关节球轴承联结，齿条具有自动调整能力，可避免活塞、齿条的运动出现故障，有利于提高齿轮轴的受力均匀性；
7)采用位置指示元件用于确定阀门状态，可便于远程控制和位置监测与识别。

Claims (4)

1.一种具有自锁功能的小低缩径比低流阻高压气动阻尼球阀，包括入口壳体（1）、导流套（3）、球体（7）和出口壳体（2），所述入口壳体套在导流套外，所述入口壳体和出口壳体相连，所述球体（7）设置在导流套（3）和出口壳体（2）之间，
其特征在于：
还包括高压气源、气动转轴组件、气动锁销组件和气动阀组件；
所述气动转轴组件包括打开活塞腔（17）、闭合活塞腔（15）、并行设置在活塞腔中的打开活塞（9）和闭合活塞（19）、与球体轴同轴固连的齿轮轴（8）、与打开活塞（9）输出杆同轴连接的打开齿条（18）、与闭合活塞输出杆同轴连接的闭合齿条（12）、控制打开活塞腔中气体出入的球体打开控制口、控制闭合活塞腔中气体出入的球体闭合控制口；所述打开齿条和闭合齿条分别从相对位置与齿轮轴啮合且打开活塞和闭合活塞分别位于各自活塞腔的相对两端；所述打开活塞的侧面设置有分别对应活塞两个极限运动位置的销孔；
所述气动锁销组件包括与打开活塞腔固连的密封锁销壳体（20）、设置在锁销壳体内的锁销（6）、设置在锁销壳体内且顶住锁销一端的弹簧（24）、开口在锁销壳体上的锁销控制口，所述锁销的另一端伸到打开活塞腔内且对准打开活塞的任意一个销孔；
所述导流套和球体间设置有间隙（21），所述气动阀组件包括设置在入口壳体和导流套之间的阀座（5）、设置在入口壳体和导流套之间且顶在阀座一端的弹簧（4）、位于阀座和入口壳体间的阀座控制腔、开口在入口壳体上且与阀座控制腔相通的阀座控制口，所述阀座的另一端在弹簧的弹力下与球体外表面密封接触；
所述球体打开控制口、球体闭合控制口、阀座控制口分别与高压气源相通； 
还包括气动阻尼组件，所述气动阻尼组件包括套在齿轮轴外的密封阻尼腔、套在齿轮轴外的阻尼套（11）、开口于阻尼腔上的阻尼控制口；所述阻尼控制口与高压气源相通。
2.根据权利要求1所述的具有自锁功能的小低缩径比低流阻高压气动阻尼球阀，其特征在于：还包括位置指示装置，所述位置指示装置与球体 轴联动。
3.根据权利要求1或2所述的具有自锁功能的小低缩径比低流阻高压气动阻尼球阀，其特征在于：还包括设置在所述球体打开控制口和球体闭合控制口内的限流孔板（16）。
4.根据权利要求3所述的具有自锁功能的小低缩径比低流阻高压气动阻尼球阀，其特征在于：所述齿条与活塞杆采用关节球轴承联结。 
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