CN1031662C - 一种新型微力控制阀门 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微力控制阀门，它由定阀芯、动阀芯、阀体、入口连接体、压缩弹簧、弹簧调整体和楔体组成。在动阀芯变径管粗段内径与定阀芯之间形成空腔，如附图(1)所示，流体从定阀芯内外管壁之间通孔流入该空腔，流体压力在空腔内得到平衡，对动阀芯不产生任何方向移动力，动阀芯不移动，从而无论阀体内流体压力如何变化，不影响本阀门开关操纵力，不增加任何驱动机构，手动操作，开关容易，不泄漏、成本低，使用寿命长，还可当全自动水门使用。

Description

本发明涉及一种阀门。

目前使用的阀门有闸板阀、截止阀、排污阀等。其结构的共同特征是，关闭件沿管路中心垂直方向移动，来实现阀门的开关。这种结构的阀门具有下述的问题：一是当阀门在较大通径和较高的工作压力条件下时，都要装设机械、液压或者电力驱动机械，否则不容易开关。由于增加了驱动机构，使阀门的成本提高了几十倍。二是现有的阀门易磨损、泄漏、寿命短。现有的阀门的跑、冒、滴、漏现象是普遍存在的问题，在生产中既浪费了宝贵的流体又污染了生产作业环境，甚至危害人体健康及生命。如果用在化工和医药行业，泄漏将会严重影响产品质量，有时会造成不应有的损失浪费。三是现有的阀门从开启到关闭或从关闭到开启，都需要一段时间，由于这段时间的存在，如果将现有阀门用在流体计量上，会使计量不准确，特别是用于石油码头大口径输油管路上，每年将会白白地从这段时间里流走百万吨计的石油，给国家造成巨大经济损失，四是现有阀门当作排污阀使用时，做不到瞬间开关，不符合锅炉排污特点。

本发明的目的是提供一种微力控制阀门，在较大通径和较高的工作压力条件下不必增加任何形式的驱动机构，手动操作既可实现本发明的开关，并能做到瞬间开关，还可以当做全自动水门使用。

本发明的目的是这样实现的：它由定阀芯、动阀芯、阀体、入口连接体、压缩弹簧、弹簧调整体、楔体、密封件和密封圈组成。控制动阀芯沿通路中心方向往复移动，便可实现本阀门的开关。定阀芯由螺栓、垫圈、密封件和定阀芯圆管组成，定阀芯圆管一端外柱面有一圆形台阶，台阶上套有密封件，由螺栓和垫圈将其固定在定阀芯圆管上，在定阀芯圆管靠近密封件旁有通孔，定阀芯圆管流体入口端有一环槽，环槽上套有弹簧卡圈，将定阀芯固定在阀体上。动阀芯是一个一段细一段粗的变径管、细段外柱面套有压缩弹簧，压缩弹簧使动阀芯移动趋于关闭阀门的作用，粗段端面内径中心光孔与定阀芯圆管中部外柱面滑动配合，动阀芯粗段内径有一较宽环槽与定阀芯之间形成空腔，空腔能平衡空腔内的流体压力，实现本发明微力操纵开关的目的。改变动阀芯细段内径，可以起到调整本发明开关力大小的变化。阀体是一个靠近流体入口端有一环形隔层的圆管，环形隔层内侧内外径之间有一方孔。阀体流体入口端与入口连接体连接，阀体流体出口端与弹簧调整体连接。入口连接体为一圆管，一端与阀体流体入口端连接，另一端连接外管路系统。弹簧调整体是一个中间有环形隔层的圆管，一端与阀体连接，另一端连接外管路系统。楔体是楔形，其薄端边缘有一缺口，楔体与阀体内外径之间方孔配合、阀门开启时楔体插入阀体内外径之间的方孔，推动动阀芯、克服压缩弹簧力移动，阀门开启，阀门关闭时，楔体从方孔中拔出，动阀芯在压缩弹簧力的作用下，阀门关闭。

本发明由于设计了动阀芯和定阀芯，定阀芯流体出口为定阀芯圆管内外管壁之间通孔，在动阀芯粗段内径较宽环槽与定阀芯之间形成空腔，使得流体只有经定阀芯通孔流出，注入空腔，在空腔内的流体对动阀芯不产生任何方向的移动力，流体在空腔内得到了平衡，所以无论流体压力和阀门通径大小如何变化。与本阀门的开关操作力无任何关系，此时如果稍加一点与外管路平行方向的外力就改变了流体在空腔内的平衡，动阀芯移动，阀门打开，本发明就实现了微力开关阀门的目的。还可以调整动阀芯细段内径大小，能选择出最合理的开关操作力，既做到开关容易，关闭严密不泄漏。这就是本发明区别其它任何阀门的关键特征。

本发明还可以通过以下措施来达到：动阀芯细段内径应大于动阀芯粗段端部内径，使动阀芯在流体的压力下产生合理的关闭力，使本阀门关闭更严密。

本发明还可以通过以下措施来达到：在动阀芯细段端部连接一浮球，这是把本阀门当作全自动水门使用时，去掉楔体将其垂直使用，动阀芯细段在下边，并在动阀芯细段端部连接一浮球，浮球下方有一水池，当水池无水时，浮球离开水面，浮球重力迫使动阀芯克服弹簧阻力向下移动打开阀门，水流注入水池，当水池中水位上升接触浮球，此时浮球重力减少，动阀芯在压缩弹簧力的作用下向上移动阀门关闭。重复上述动作就实现了阀门的全自动开关。

本发明还可以通过下列措施来达到：动阀芯细段端部外柱面有一环槽，环槽上套有的密封圈与弹簧调整体隔层中心光孔滑动配合，定阀芯圆管中部外柱面有一环槽，环槽上套有的密封圈与动阀芯粗段端面内径中心光孔滑动配合。定阀芯圆管流体入口端外柱面有一环槽，环槽上套有的密封圈与阀体隔层中心光孔过渡配合。密封圈可选用O型胶圈或金属涨圈。入口连接体与阀体流体入口端连接，弹簧调整体与阀体流体出口端连接，可选择螺纹连接。入口连接体和弹簧调整体与外管路的连接，可选择螺纹或法兰连接。上述密封圈的选择和阀门与外管路连接方式的选择条件是：

1.当微力控制阀门工作压力低于0.7MPa，工作温度低于60℃，采用O型胶圈密封，螺纹连接。

2.当微力控制阀门当作全自动水门使用，工作压力低于0.7MPa，工作温度低于60℃时，采用螺纹连接。

3.当微力控制阀门的工作压力高于0.7MPa，工作温度高于120℃时，采用金属涨圈密封，发兰连接。

本发明具有下述特点：开关容易，既无论在多大的工作压力与多大通径都不用增加驱动机构，手动既可操纵阀门的开关。同时具有关闭严密、不泄漏、结构简单，制造容易，成本低，使用寿命长，能做到瞬间开关，可以当作全自动水门使用。

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1是本发明的第一个实施例的结构剖视图；

图2是本发明的A-A剖视图；

图3是本发明的第二个实施例的剖视图；

图4是本发明的第三个实施例的剖视图；

图5是本发明的第四个实施例的剖视图。

图中：1.弹簧调整体；2.压缩弹簧；3.定阀芯；4.螺栓；5.垫圈；6.密封件；7.定阀芯圆管；8.阀体；9.入口连接体；10.弹簧卡圈； 11.密封圈；12.楔体；13.空腔；14.分离间隙； 15.浮球；16.水池。

在图1中，定阀芯未加标号，定阀芯由：螺栓4、垫圈5、密封件6、和定阀芯圆管7组成，螺栓4是圆柱头内六角螺栓，垫圈5是一环形薄片件，密封件6是一断面为楔形的圆环形件，定阀芯圆管7是一端外柱面有一圆形台阶，台阶上套有密封件6与动阀芯3细段内径配合，密封件6由螺栓4、垫圈5固定在定阀芯圆管7上，在定阀芯圆管7密封件旁有通孔，通孔是流体由定阀芯流入动阀芯3的通道，在定阀芯圆管7上流体入口端有一环槽，环槽上套有弹簧卡圈10，弹簧卡圈1O把定阀芯固定在阀体8上。动阀芯3是一个一段细一段粗的变径管，其细段外柱面套有弹簧2，弹簧2起到使动阀芯3移动趋于关闭阀门的作用，粗段内径有一较宽环槽，在环槽与定阀芯之间形成空腔13，空腔13能平衡空腔13内流体压力，实现阀门微力控制，粗段端面内径中心光孔与定阀芯圆管7中部外柱面滑动配合，细段端部外柱面与弹簧调整体1中间环形隔层光孔滑动配合，粗段外柱面与阀体8中间内径滑动配合。阀体8是一个靠近流体入口端有一环形隔层的圆管，隔层中心光孔与定阀芯圆管7外柱面过渡配合，紧靠隔层内侧内外径之间有一方形通口，用于插入楔体12。阀体8流体入口端内径与入口连接体9外径螺纹连接，阀体8流体出口端内径与弹簧调整体1外径螺纹连接，入口连接体9为一圆管形件，外柱面一端与阀体8流体入口端螺纹连接，另一端与外管路系统螺纹连接，弹簧调整体1是一个中间有环形隔层的圆管，其一端外柱面与阀体8螺纹连接，并可调整压缩弹簧2力的大小，另一端螺纹连接外管路系统，环形隔层内径中心光孔与动阀芯3流体出口段外柱面配合，楔体12是楔形，在其薄端边缘有半圆缺口，在图2中，是阀门开启时楔体12插入阀体8的四方光孔，推动动阀芯3沿通路中心方向克服压缩弹簧2力移动，在动阀芯3与定阀芯密封件6之间形成分离间隙14，此时流体由入口连接体9经定阀芯7通孔流注出入平衡腔13通过分离间隙14，动阀芯3细段内径，弹簧调整体1流出，进入外管路系统，阀门开启。阀门关闭时，拔出楔体12，动阀芯3在压缩弹簧2力的作用下移动，动阀芯3细段内径与定阀芯密封件6接触，失去分离间隙14，动阀芯3粗段内径较宽环槽与定阀芯之间形成空腔13，此时流体由入口连接体9，定阀芯圆管7，定阀芯圆管7通孔，注入空腔13，流体在空腔13内处于平衡状态。对定阀芯3不产生任何方向的移动力，定阀芯3不移动，阀门关闭。调整动阀芯3细段内径，大于动阀芯3粗段端面内径，可获得合理的阀门开关的操纵力，达到关闭严密不泄漏，开启容易的目的。

实施例2：在图3中，与实施例1不同之处是拔掉楔体12，在动阀芯3细段端部连接一浮球15，这是把本阀门当作全自动水门使用时的状态。此时将本发明垂直使用，动阀芯3细段在下边，并在其端部连接一浮球15，浮球下方有一水池16，当水池16中无水时，浮球15脱离水面，浮球15本身重力迫使动阀芯3克服压缩弹簧2向下移动，阀门开启，水流注入水池16，当水池16中的水位上升至接触浮球15，浮球15产生浮力，重力减少，动阀芯3在压缩弹簧2力的作用下向上移动动阀芯，阀门关闭，重复上述动作，就实现了阀门的全自动开关。

实施例1、2，适用于常温低压下使用的阀门。

实施例3：在图4中，与实施例1不同之处是，动阀芯3细端端部外柱面有一环槽，环槽上套有密封圈11与弹簧调整体1隔层中心光孔滑动配合，定阀芯圆管7中部外柱面有一环槽，环槽上套有密封圈11与动阀芯3粗段端面中心光孔滑动配合，定阀芯圆管7流体入口端外柱面有一环槽，环槽上套有密封圈11与阀体8隔层中心光孔过渡配合，密封圈11可选择O型胶圈。图4所示的是，流体在低温、高压的工作条件下，阀门开启时的状态。

实施例4：在图5中，与实施例3不同之处是：阀体8与入口连接体9为一体，即阀体8是一个两端为法兰、内径从流体入口端到流体出口端呈阶梯增大的变径管形件。阀体8流体出口端内径中心光孔与定阀芯圆管7流体人口端外柱面过渡配合，阀体8流体出口端内径与弹簧调整体1外柱面螺纹连接，两端法兰分别连接外管路系统，弹簧调整体1是一个内径一段细一段粗外径有螺纹的圆管形件，细端内径中心光孔与动阀芯3细段外柱面滑动配合，外径与阀体8流体出口端内径螺纹连接，动阀芯3细段外柱面环槽上，定阀芯圆管7中部环槽上，定阀芯圆管7入口端外柱面环槽上的密封圈11均是金属涨圈。图5所示的是用于高温高压工作条件下的阀门。

阀门材料可根据不同的工作压力和工作温度条件，分别选择塑料，普通钢或不锈钢，浮球15选择低压聚乙烯材料。

Claims (8)

1.一种微力控制阀门，包括定阀芯，动阀芯，阀体和入口连接体，其特征在于：还包括压缩弹簧、弹簧调整体和楔体，其中定阀芯由螺栓、垫圈、密封件和定阀芯圆管组成，定阀芯圆管外柱面一端有一圆形台阶，台阶上套有密封件，密封件由螺栓和垫圈固定在定阀芯圆管上，在定阀芯圆管靠近密封件旁有通孔，定阀芯圆管流体入口端有一环槽，环槽上套有弹簧卡圈，动阀芯是一个一段细一段粗的变径管，其细段外柱面套有压缩弹簧，粗段端面中心光孔与定阀芯圆管中部外柱面配合，动阀芯粗端内径有一较宽环槽，与定阀芯之间形成空腔，阀体是一个靠近流体入口端内径有一环形隔层的圆管形件，环形隔层中心光孔与定阀芯流体入口端外柱面配合，阀体靠近环形隔层内侧内外径之间有一方孔，阀体流体入口端与入口连接体连接，入口连接体为一圆管，一端与阀体流出口连接，另一端连接外管路系统，弹簧调整体是一个中部内径有环形隔层的圆管，其一端与阀体流体出口端连接，另一端连接外管路系统，环形隔层中心光孔与动阀芯细端外柱面配合，楔体是楔形体，其薄端边缘有一缺口、楔体与阀体内外径之间的方孔配合，其薄端边缘缺口与定阀芯中间外柱面配合。

2.根据权利要求1所述的一种微力控制阀门，其特征在于：所述的动阀芯细段内径大于动阀芯粗段端面内径。

3.根据权利要求1、2所述的一种微力控制阀门，其特征在于：所述的动阀芯细段端头连接一浮球。

4.根据权利要求1、2所述的一种微力控制阀门，其特征在于：所述的动阀芯细段端部外柱面有一环槽，环槽上套有密封圈，与弹簧调整体隔层中心光孔配合，定阀芯圆管中部外柱面有一环槽，环槽上套有密封圈，与动阀芯粗段端面内径中心光孔配合。定阀芯圆管流体入口端外柱面有一环槽，环槽上套密封圈与阀体隔层中心光孔配合。

5.权利要求1、2所述的一种微力控制阀门，其特征在于：入口连接体外径与阀体入口端内径螺纹配合，弹簧调整体外径与阀体流出口端内径螺纹配合。

6.根据权利要求3所述的一种微力控制阀门，其特征在于：入口连接体外径与阀体入口端内径螺纹配合，弹簧调整体外径与阀体流出口端内径螺纹配合。

7.根据权利要求4所述的一种微力控制阀门，其特征在于：所述的动阀芯细段外柱面环槽上，定阀芯圆管中部外柱面环槽上，定阀芯圆管流体入口端外柱面环槽上均套有O型胶圈、入口连接体外径与阀体入口端内径螺纹配合、弹簧调整体外径与阀体流出口端内径螺纹配合。

8.根据权利4所述的一种微力控制阀门，其特征在于：所述的阀体与入口连接体为一体，阀体是一个两端为法兰、内径从流体入口端到流体出口端呈阶梯增大的变径管形件，流体入口端内径中心光孔与定阀芯圆管流体入口端外柱面过渡配合，阀体流体出口端内径与弹簧调整体外柱面螺纹连接，阀体两端法兰分别连接外管路系统，弹簧调整体是一个内径一段细一段粗外径有螺纹的圆管形件，细段内径中心光孔与动阀芯细段外柱面滑动配合，外径与阀体流体出口端内径螺纹连接，动阀芯细段外柱面环槽上，定阀芯圆管中部环槽上，定阀芯圆管入口端外柱面环槽上均套有金属涨圈。

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