CN103267137A - 一种轻力矩双向静摩擦无磨损密封闸阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轻力矩双向静摩擦无磨损密封闸阀，是由一段式二级四头螺纹快速启闭螺杆、螺杆轻力矩省力结构、中部紧密倒装密封结构、手轮省力装置和一种双向静密封阀座五种结构组成，一段式二级四头螺纹快速启闭螺杆，是由一段单头三角螺杆和一段外置四头梯形螺纹套管组成。单头三角螺杆为全尺寸；外置四头梯形螺纹套管长度为单头三角螺杆的一半即比与其配套的中闸板长度尺寸相等；螺杆轻力矩省力结构，是由一段式二级四头螺纹快速启闭螺杆、推力球轴承、轴承并帽、轴承压盖及阀盖颈中部组成；中部紧密倒装密封结构和手轮省力装置是由上阀杆、阀盖颈中部、填料、滚动轴承、手轮、蝶形弹片和螺母组成。

Description

一种轻力矩双向静摩擦无磨损密封闸阀

技术领域

   本发明涉及一种轻力矩双向静摩擦无磨损密封闸阀。

背景技术

   传统闸阀阀杆密封失效产生泄漏是影响闸阀使用寿命和广泛推广问题之一，特别是要求零泄漏的工况，更是限制其使用范围。阀杆的密封是利用填料与阀杆之间的挤压作用，使填料加紧阀杆，缩小阀杆与填料之间的距离来实现的。当阀门使用时间过长，填料性质改变，填料磨损或填料预紧力不够，使阀杆与填料之间距离间隙增大，将影响填料函的密封效果，产生外漏。同时，传统闸阀随着尺寸和压力的增大，开闭力矩也就随之增大，在一些特殊工况领域，如需应急开闭阀门时，实现快速启闭，往往无法达到预想的效果，开闭力矩过大，扭力过重，开启比较困难，劳动强度较大。同时，传统闸阀闸板无论大小，给阀门体内阀座密封面加工带来了一定的难度，增加了加工成本，最大的缺陷在与当闸板上升越高，密封面与闸板之间的间隙越大，无论介质里面的杂质颗粒大小都能夹杂在密封面之间，在关闭时，会咬伤密封面、破坏密封的进度，最严重的时候闸板在关闭到死点时候，随密封比压力增大，摩擦阻力增加，密封材料加剧磨损，严重影响了使用寿命。

发明内容

  针对上述闸阀中部密封缺陷，本发明提供了一种轻力矩双向静摩擦无磨损密封闸阀。

  为实现上述目的，本发明所采取的措施是：

  本发明提供了一种轻力矩快开闸阀阀杆结构，是由一段式二级四头螺纹快速启闭螺杆、螺杆轻力矩省力结构、中部紧密倒装密封结构、手轮省力装置和一种双向静密封阀座五种结构组成。

   一段式二级四头螺纹快速启闭螺杆，是由一段单头三角螺杆和一段外置四头梯形螺纹套管组成。单头三角螺杆为全尺寸。外置四头梯形螺纹套管长度为单头三角螺杆的一半即比与其配套的中闸板长度尺寸相等。

  单头三角螺杆下端二分之一位置为三角螺纹区，外置四头梯形螺纹套管中通位置设置与单头三角螺杆配套拧紧的三角螺纹丝扣。中闸板中部设置与外置四头梯形螺纹套管四头梯形螺纹配套的四头梯形螺纹丝扣。

  单头三角螺杆通过外置四头梯形螺纹套管中通位置设置与单头三角螺杆配套拧紧的三角螺纹丝扣拧紧形成一个一段式二级四头螺纹快速启闭螺杆。

   螺杆轻力矩省力结构，是由一段式二级四头螺纹快速启闭螺杆、推力球轴承、轴承并帽、轴承压盖及阀盖颈中部组成。

   一段式二级四头螺纹快速启闭螺杆，顶端设置与上阀杆衔接凹槽，在凹槽平面及下端位设置与轴承并帽中部配套衔接的三角螺纹。同时，在凹槽平面及三角螺纹下端，设置推力球轴承定位台阶。所述轴承并帽中部设置三角螺纹丝扣与二级四头螺纹快速启闭螺杆顶端衔接紧扣，并在轴承并帽上端与上阀杆衔接凹槽同向同尺寸的配套凹槽。

   轴承压盖外部设置三角螺纹，阀盖颈中部设置推力球轴承限位台阶，并在限位台阶下部设置与轴承压盖配套衔接的三角螺纹丝扣。推力球轴承设置在上阀杆衔接凹槽下端，一段式二级四头螺纹快速启闭螺杆上设置的推力球轴承定位台阶定位，并由轴承并帽将推力球轴承固定衔紧。形成带有推力球轴承的一段式二级四头螺纹快速启闭螺杆。

  中部紧密倒装密封结构和手轮省力装置是由上阀杆、阀盖颈中部、填料、滚动轴承、手轮、蝶形弹片和螺母组成。

  上阀杆底部设置填料定位凸台；阀盖颈中部设置填料定位台阶。上阀杆底部设置填料定位凸台上平面与阀盖颈中部设置填料定位台阶平面对称分布，尺寸均等。阀盖颈中部采用一体铸造，在中部位置设置填料定位台阶。加工好的底部带有填料定位凸台的上阀杆套上填料，填料可以根据工况环境而定，一般低温环境采用四氟聚乙烯，高温采用金属加石墨作填料。

  在阀盖颈中部顶端与手轮接触位置，沿上阀杆放置的中部位置设置滚动轴承定位凹槽。当上阀杆填料一起倒装入阀盖颈中部，填料靠贴在定位凸台和定位台阶上。

  滚动轴承放置定位凹槽内。然后，将手轮、蝶形弹片依次装配在倒装密封的上阀杆上部及滚动轴承上，用螺母在倒装密封的上阀杆上拧紧锁死。

  当倒装密封的上阀杆上拧紧锁死后，再将带有推力球轴承的一段式二级四头螺纹快速启闭螺杆倒装入阀盖颈中部，使上阀杆底部填料定位凸台下部设置的凸肩与带有推力球轴承的一段式二级四头螺纹快速启闭螺杆顶端设置的衔接凹槽配套连接。推力球轴承阀盖颈中部设置推力球轴承限位台阶进行固定限位，由轴承压盖通过在限位台阶下部设置与轴承压盖配套衔接的三角螺纹丝扣，与阀盖颈中部固定衔紧。完全实现闸阀的轻力矩快开阀杆结构的特点。

  一种双向静密封阀座包括阀座本体。阀座本体是由两块静摩擦密封闸板、一块楔式中闸板及两个闸板“丁”字型挂钩和固定挂钩的销钉组成。

  阀座本体上两块静摩擦密封闸板设置有两个凸肩，两凸肩中间设置楔式中闸板配套的中闸板放置区。凸肩上又设置上下两个凸台，凸台之间设置有与两个闸板“丁”字型挂钩相配套的挂钩放置区。同时，两个凸肩上部及上凸台的下部位置设置固定两个闸板“丁”字型挂钩和插值挂钩的销钉的销钉轴孔。

  凸肩、凸台、挂钩放置区及固定闸板“丁”字型挂钩的销钉轴孔均为对称而置。两个凸肩及挂钩放置区及固定闸板“丁”字型挂钩的销钉轴孔均置于静摩擦密封闸板左右两侧；两个凸台设置在凸肩上下端，在静摩擦密封闸板上形成对边四角凸台。

  阀座本体上一块楔式中闸板上端设置与多头螺纹阀杆连接的多头螺母。接触两块静摩擦密封闸板的面上，采用自上向下成倒装梯形设计，形成斜面，形成斜面的斜角度数，斜面尺寸均等，形成对等的等腰梯形楔式结构。

  在楔式结构侧面即一块楔式中闸板侧面设置两个闸板“丁”字型挂钩定位凹槽及在定位凹槽下部，设置两个闸板“丁”字型挂钩配套的倒装型直角三角形的定位凸台。

  挂钩定位凹槽底部可以与中闸板联动轴平齐，挂钩定位凹槽上部设计半弧形，下部为直角平行面，形成平面台阶。三角形的定位凸台，凸台平行面台阶在下部，与凹槽下部平面台阶呈对立平行分布。

  阀座本体两个闸板“丁”字型挂钩设置在两块静摩擦密封闸板的挂钩放置区。

  两个闸板“丁”字型挂钩上设置有与阀体内腔接触的后挂钩，与一块楔式中闸板相接触的前挂钩及下挂钩（，同时设置有固定在两块静摩擦密封闸板之间的与和插值挂钩的销钉的销钉轴孔。配套的销钉定位孔。

  挂钩定位凹槽和三角形凸台在一块楔式中闸板侧面中心位置，宽度仅占一块楔式中闸板的三分之一位置。挂钩定位凹槽与两个闸板“丁”字型挂钩上的前挂钩匹配，三角形凸台下部的凸台平行面与下挂钩相匹配。后挂钩在关闭时与阀体内腔定位台阶相匹配。阀门开启时，后挂钩、前挂钩上部平行面与两块静摩擦密封闸板上部凸台平面相匹配。

  两块静摩擦密封闸板的密封面上均采用硬质合金喷涂处理。

  所述一种双向静密封阀座上的两块静摩擦密封闸板、一块楔式中闸板、两个闸板“丁”字型挂钩和固定挂钩的销钉均采用精铸或精锻的加工工艺精细毛坯加工。

  本发明的有益效果：本发明由一段式二级四头螺纹快速启闭螺杆结构可实现阀门快速开闭功能；螺杆轻力矩省力结构、手轮省力装置可以在开闭时实现轻力矩功能，实现开闭省力；中部紧密倒装密封结构，使阀门中部结构及密封更加紧密，通过此种设计完全打破了传统闸阀，由尺寸增大阀盖颈中部相对增高的弊端，实现了降低了阀盖颈中部尺寸，节约了原材料及加工的复杂性。一种双向静密封阀座结构，当两块闸板上升或下降时，阀门密封面的间隙不会增大，更不会夹杂污垢，这两块静摩擦密封闸板通过，中闸板楔式机构和挂钩的辅助、联动、定位机构，完成开闭间的自开自锁功能，有效的把三块闸板联动在一起，共同发挥各自功能，实现了双向静密封、无磨损、无摩擦功能。

  通过以上五种结构的合理设计，本发明产品，在整体制造成本上不会超过同类闸阀产品，而实用寿命会提高数十倍，有利于让传统的闸阀进行更新换代，该产品通过倒装密封和蝶形弹片的补偿密封和一种双向静密封阀座设计，使闸阀寿命延长30-50年。一段式二级四头螺纹快速启闭螺杆结构、螺杆轻力矩省力结构和手轮省力装置，可以实现快速开闭，同时具有省力，降低劳动强度，该类型设计阀门性能大大提高，操作者的劳动强度减轻60%以上，操作效果明显。在特殊的工况环境中快开功能更加具有安全可靠性。

附图说明

  图1为本发明提供的一种轻力矩双向静摩擦无磨损密封闸阀平面示意图。

  图2为本发明提供的一段式二级四头螺纹快速启闭螺杆结构平面示意图。

  图3为本发明提供的螺杆轻力矩省力结构平面示意图。

  图4为本发明提供的中部紧密倒装密封结构平面示意图。

  图5为本发明提供的手轮省力装置结构平面示意图。

  图6为本发明提供的一种双向静密封阀座平面示意图。

图中： 1-阀体，2-阀座，3-静密封闸板，4-中闸板，5-圆柱销，

6-挂钩，7-二级螺杆，8-中垫片，9-一级螺杆，10-阀盖，11-螺杆并帽，12-双头螺柱，13-螺母，14-推力球轴承，15-轴承并帽，16-上阀杆，17-填料，  18-滚动轴承，19-手轮，20-蝶形弹簧，21-螺母。

 

具体实施方式

  如图1、2、3、4、5、6所示，本发明所提供的一种轻力矩双向静摩擦无磨损密封闸阀是由阀体1、阀座2、阀盖10、手轮19及连接相关部件的二级螺杆7、一级螺杆9、上阀杆16、螺母21并列组成。其主要特点在于如下三个方面：其一是闸板3、中闸板4、圆柱销5、“丁”字型挂钩6、组成的阀座2，阀座2上设置的“丁”字型挂钩6与阀体1内腔设置的支撑凸台，通过作用力阀座2与阀体1形成双向静密封结构；其二是二级螺杆7一级螺杆9上阀杆16的组合通过单头螺纹及多头螺纹，同时包括推力球轴承14轴承并帽15滚动轴承18和手轮19组成的快开省力装置；其三是上阀杆倒密封16、填料17、蝶形弹簧20和螺母21组合的倒装紧密密封结构。

  根据一种轻力矩双向静摩擦无磨损密封闸阀三个特点中其一双向静密封结构特点细述：该结构是由两块闸板3和一块中闸板4通过两个“丁”字型挂钩6组合而成，两块闸板为静摩擦闸板3，一块中闸板4为楔式结构，固定在两块静摩擦闸板之间的”丁”字型挂钩6通过两个凸肩与中闸板4相连。

  两块闸板3为静摩擦闸板，两块静摩擦闸板上设置有四个凸台，上下两个凸台之间设置了与两个“丁”字型挂钩6相匹配的挂钩放置区域，两个“丁”字型挂钩6放置区域设置一个凹槽斜面，挂钩放置区域的上方各设置一个固定两个“丁”字型挂钩6的轴孔。

  两个“丁”字型挂钩6设置有上挂钩、与凸肩相对应的前、后上挂钩和下挂钩三种类型挂钩，两个“丁”字型挂钩6通过后上挂钩与阀体1内腔设置支两个”丁”字型挂钩6撑凸台相连，后与挂钩轴孔相对应的是挂钩轴，两个“丁”字型挂钩6通过挂钩轴固定在两块闸板3为静摩擦闸板之间的挂钩放置区域。

  夹在两块闸板3为静摩擦闸板中间的一块楔式中闸板4，该闸板上端设置四头螺纹衔接丝扣与二级螺杆7连接，楔式中闸板4两侧分别设置有置前上挂钩凹坑和两个凸肩，另外两侧为楔式斜面，两个凸肩为凹坑凸肩和置下挂钩倒式凸肩。

  根据一种轻力矩双向静摩擦无磨损密封闸阀三个特点中其二快开省力装置结构特点细述：本产品螺杆实际为两段式三级螺杆，二级螺杆7为四头梯形螺纹螺杆与中闸板4直接连接，组成快启闭结构装置。二级螺杆7中心为空心，设置三角螺纹丝扣或梯形螺纹丝扣与一级螺杆连接9。DN150以下产品二级螺杆中心位设置三角螺纹丝扣，DN150及DN150以上设置梯形螺纹丝扣。

  三级螺杆一级螺杆9，该螺杆为单头三角螺纹螺杆或单头梯形螺纹螺杆，与四头螺纹的二级螺杆7连接，组成下段螺杆及联动省力装置。

  下段螺杆顶端设置与上段螺杆即上阀杆16衔接凹槽，并设置三角螺纹，轴承并帽15中部设置三角螺纹丝扣与下段螺杆衔接，并设置与上阀杆16衔接凹槽同向尺寸配套凹槽。

  推力球轴承14设置在上阀杆16衔接凹槽下端，由一级螺杆9上设置的轴承定位台阶定位，并由轴承并帽15将推力球轴承14固定衔紧。

  阀盖10颈部上端与手轮19连接处设置一个凹位，为滚动轴承18放置位，滚动轴承18放置位上部与手轮19轮毂底部相互连接，通过蝶形弹片20、螺母21将手轮19与上阀杆16固定连接，规避了手轮19轮毂底部与阀盖10颈部上端部位的摩擦。

  上阀杆16底部设置与一级螺杆9顶部凹槽及与一级螺杆9顶部凹槽同向尺寸凹槽配套衔接凸台。

  通过两段阀杆及双向静摩擦无磨损密封闸板连接，并将其组装在阀体1阀盖10内部，实现了快开省力的特点。

  根据一种轻力矩双向静摩擦无磨损密封闸阀三个特点中其三倒装紧密密封结构特点细述：该结构主要为上阀杆16与阀盖10颈中部密封，上阀杆16底部设置填料17定位凸台，阀盖10颈部内设置填料17定位台阶。

  上阀杆16套上填料17，将其从阀盖10内部倒装，并通过螺母21、蝶形弹片20、手轮19、滚动轴承18拧紧连接，将填料17限位于阀盖10颈部内设置填料17定位台阶上，实现了倒装密封结构。

  蝶形弹片20通过螺母21拧紧，在预紧力量的作用下，起到弹性补偿作用，实现了倒装紧密密封结构特点。

  阀盖10颈中部采用一体铸造，减少了中部的泄漏点。

  两块静摩擦密封闸板3的密封面上均采用硬质合金喷涂处理。

  双向静密封阀座2上的两块静摩擦密封闸板3、一块楔式中闸板4、两个闸板3“丁”字型挂钩6均采用精铸或精锻的加工工艺精细毛坯加工。

  本发明的有益效果：本发明由一段式二级四头螺纹快速启闭螺杆结构可实现阀门快速开闭功能；螺杆轻力矩省力结构、手轮省力装置可以在开闭时实现轻力矩功能，实现开闭省力；中部紧密倒装密封结构，使阀门中部结构及密封更加紧密，通过此种设计完全打破了传统闸阀，由尺寸增大阀盖颈中部相对增高的弊端，实现了降低了阀盖颈中部尺寸，节约了原材料及加工的复杂性。一种双向静密封阀座结构，当两块闸板上升或下降时，阀门密封面的间隙不会增大，更不会夹杂污垢，这两块静摩擦密封闸板通过，中闸板楔式机构和挂钩的辅助、联动、定位机构，完成开闭间的自开自锁功能，有效的把三块闸板联动在一起，共同发挥各自功能，实现了双向静密封、无磨损、无摩擦功能。

  通过以上五种结构的合理设计，本发明产品，在整体制造成本上不会超过同类闸阀产品，而实用寿命会提高数十倍，有利于让传统的闸阀进行更新换代，该产品通过倒装密封和蝶形弹片的补偿密封和一种双向静密封阀座设计，使闸阀寿命延长30-50年。一段式二级四头螺纹快速启闭螺杆结构、螺杆轻力矩省力结构和手轮省力装置，可以实现快速开闭，同时具有省力，降低劳动强度，该类型设计阀门性能大大提高，操作者的劳动强度减轻60%以上，操作效果明显。在特殊的工况环境中快开功能更加具有安全可靠性。

  本领域内普通的技术人员的简单更改和替换都在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轻力矩双向静摩擦无磨损密封闸阀，由阀体（1）、阀座（2）、静密封闸板（3）、中闸板（4）圆柱销（5）、挂钩（6）、中垫片（8）、阀盖（10）、螺杆并帽（11）、双头螺柱（12）、螺母（13）、推力球轴承（14）、轴承并帽（15）、填料（17）、滚动轴承手轮（18）、手轮（19）、蝶形弹簧（20）及连接相关部件的二级螺杆（7）、一级螺杆（9）、上阀杆（16）、螺母（21）组成，其特征在于：闸板（3）、中闸板（4）、圆柱销（5）、“丁”字型挂钩（6）、组成的阀座（2）上设置的“丁”字型挂钩（6）与阀体（1）内腔设置的支撑凸台通过作用力阀座（2）与阀体（1）组成双向静密封结构；二级螺杆（7）、一级螺杆（9）、上阀杆（16）通过单头螺纹及多头螺纹组合和推力球轴承（14）轴承并帽（15）滚动轴承（18）和手轮（19）组成快开省力装置；上阀杆倒密封（16）、填料（17）、蝶形弹簧（20）和螺母（21）组成倒装紧密密封结构。

2.根据权利要求1所述的一种轻力矩双向静摩擦无磨损密封闸阀，其特征在于：双向静密封结构是由两块闸板（3）和一块中闸板（4）通过两个“丁”字型挂钩（6）组合而成，两块闸板为静摩擦闸板（3），一块中闸板（4）为楔式结构，固定在两块静摩擦闸板之间的”丁”字型挂钩（6）通过两个凸肩与中闸板（4）相连；两块静摩擦闸板上设置有四个凸台，上下两个凸台之间设置了与两个“丁”字型挂钩（6）相匹配的挂钩放置区域，两个“丁”字型挂钩（6）放置区域设置一个凹槽斜面，挂钩放置区域的上方各设置一个固定两个“丁”字型挂钩（6）的轴孔；两个“丁”字型挂钩（6）设置有与凸肩相对应的前、后上挂钩和下挂钩三种类型挂钩，两个“丁”字型挂钩（6）通过后上挂钩与阀体（1）内腔设置支两个”丁”字型挂钩（6）撑凸台相连，后上挂钩轴孔相对应的是挂钩轴，两个“丁”字型挂钩（6）通过挂钩轴固定在两块闸板（3）为静摩擦闸板之间的挂钩放置区域。

3.根据权利要求1所述的中闸板（4），其特征在于：中闸板（4）上端设置四头螺纹衔接丝扣与二级螺杆（7）连接，中闸板（4）两侧分别设置有置前上挂钩凹坑和两个凸肩，另外两侧为楔式斜面，两个凸肩为凹坑凸肩和置下挂钩倒式凸肩。

4. 根据权利要求1所述的一种轻力矩双向静摩擦无磨损密封闸阀，其特征在于：螺杆为两段式三级螺杆，二级螺杆（7）为四头梯形螺纹螺杆与中闸板（4）直接连接，组成快启闭结构装置，二级螺杆（7）中心为空心，设置三角螺纹丝扣或梯形螺纹丝扣与一级螺杆连接（9），DN150以下产品二级螺杆中心位设置三角螺纹丝扣，DN150及DN150以上设置梯形螺纹丝扣。

5.根据权利要求1所述的一级螺杆（9），其特征在于：一级螺杆（9）为单头三角螺纹螺杆或单头梯形螺纹螺杆，与四头螺纹的二级螺杆（7）连接，组成下段螺杆及联动省力装置。

6.根据权利要求6所述的下段螺杆，其特征在于：下段螺杆顶端设置有与上段螺杆即上阀杆（16）的衔接凹槽，并设置三角螺纹，轴承并帽（15）中部设置三角螺纹丝扣与下段螺杆衔接，并设置与上阀杆（16）衔接凹槽同向尺寸配套凹槽。

7.根据权利要求1所述推力球轴承（14），其特征在于：推力球轴承（14）设置在上阀杆（16）衔接凹槽下端，由一级螺杆（9）上设置的轴承定位台阶定位，并由轴承并帽（15）将推力球轴承（14）固定衔紧。

8.  根据权利要求1所述阀盖（10），其特征在于：阀盖（10）颈部上端与手轮（19）连接处设置一个凹位为滚动轴承（18）放置位，滚动轴承（18）放置位上部与手轮（19）轮毂底部相互连接，通过蝶形弹片（20）、螺母（21）将手轮（19）与上阀杆（16）固定连接。

9.  根据权利要求1所述上阀杆（16），其特征在于：上阀杆（16）底部设置与一级螺杆（9）顶部凹槽及与一级螺杆（9）顶部凹槽同向尺寸凹槽配套衔接凸台。

10.  根据权利要求1所述的一种轻力矩双向静摩擦无磨损密封闸阀倒装紧密密封结构，其特征在于：倒装紧密密封结构为上阀杆（16）与阀盖（10）颈中部密封，上阀杆（16）底部设置填料（17）定位凸台，阀盖（10）颈部内设置填料（17）定位台阶。

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