双瓣式止回阀
技术领域
本发明涉及一种阀门结构,具体涉及一种双瓣式止回阀的结构。
背景技术
双瓣式止回阀属于旋启式止回阀范畴,由于这种阀门具有结构紧凑、结构长度短、占用安装空间小、重量轻以及阀瓣启闭较为迅速、回座冲击小、不容易发生水锤现象等优点,因此在一些气液管路系统中也有不少应用。双瓣式止回阀一般主要采用对夹方式安装在两个管道法兰之间,也有一些产品与管道的连接方式采用对焊连接或法兰连接。双瓣式止回阀主要由阀体、阀瓣、转轴、固定轴、扭簧等零件组成,在阀体的内腔靠下侧有两个对称配置的半圆形密封面,中间有横梁相隔,半圆形阀体密封面之上对应配置有两个半圆形阀瓣,每个阀瓣通过设置在其上的两个轴耳上的孔与转轴进行铰接连接;在转轴的上侧还设置有与转轴平行的固定轴,转轴和固定轴通过一定的方式固定在阀体上,在转轴上套装有两个扭簧,扭簧的一个扭臂压贴在固定轴上,而另一个扭臂分别压紧在两个阀瓣的背面,通过合适的弹簧力来提供初始密封比压和辅助阀瓣快速关闭。固定轴的作用除了是作为扭簧产生扭力的支撑点外,同时也是作为每个阀瓣全开时的辅助限位。阀门使用时,正流的介质会推动两个阀瓣转动并对折到一起而使阀门处于开启状态,介质倒流时则会使两个阀瓣展开形成一个整圆而使阀门关闭。
以往的双瓣式止回阀产品,一般都会采用在阀体上开设贯穿阀门体腔的穿透性轴孔来安装转轴和固定轴,孔端用螺塞封闭。这种结构会使阀门存在外泄漏的隐患,尤其是对高压力级的阀门来说,这一问题对阀门使用可靠性的影响表现得更为明显。为了解决外穿销轴结构所存在的这一问题,一些内销轴结构的设计相继被采用,亦即在阀体内设置安装固定于阀体上的支承座,转轴和固定轴均支承和装配在支承座上。如美国专利US5246032A所公开的双瓣式止回阀结构(图1),将阀瓣、转轴、固定轴、扭簧与支承座等阀内件先行组装好后,整体放入阀内并转动一定角度,两个支承座的上端面进入阀体内腔上口设置的限位凸边的下方,支承座沿阀门轴向被定位;同时阀体内腔中间横梁两端、支承座预定安装位置的下侧,每侧设置有两个(共四个)小孔(盲孔),其内预先放置小弹簧和较小的圆柱销,在每个支承座的对应位置也设置有两个大孔朝下的阶梯孔,当支承座转动至预定位置时,圆柱销在弹簧力的作用下进入支承座的孔中,卡住支承座使支承座的安装位置被确定。如上所述,阀门的阀内件由于采用了通过内置的支承座来安装固定的内销轴结构,不需要从阀体体腔外侧加工销轴安装孔,因而在阀体上消除了多达四个可能的外泄漏通道,对改善阀门的密封可靠性有很大的好处,但这种结构在加工、装配、使用和维修方面也存在一些不足之处:1、阀体中间横梁两端的四个圆柱销安装孔,不仅靠近阀体内壁,而且孔的位置处于阀体内腔上口的限位凸边的下方,再加上每对孔的钻孔位置要与支承座上的孔位完全吻合,因而钻孔难度大、加工困难,结构工艺性不佳;2、阀门装配时,转动阀内件组件使四个圆柱销自动弹入的找位操作有一定困难、装配效率低;3、转动阀内件组件时第一个圆柱销会错误地进入其不该进入的支承座阶梯孔,需要用工具从阶梯孔上侧的小孔将其顶压下后才能继续操作;4、维修拆卸阀内件时,需要用工具同时压下多个圆柱销后才可转动阀内件和支承座,维修操作不方便;5、阀内件和支承座完全依靠四个小圆柱销来定位,阀门安装运行时其可靠性欠佳;6、阀体内腔上口设置的向内凸出的限位凸边使阀门内腔的局部成为非回转型异型表面,增加了阀体机械加工的难度。
为了获得不凸出于阀体内腔加工圆柱面的支承座的定位结构,一种方式是从阀体中腔孔口向下和向外侧方向加工一段凹圆柱面用于支承座的整体嵌入定位,典型结构如英国Goodwin公司的产品,国内产品结构如中国专利CN202140632U实施例三所提出的结构(图2),图中序号13部位为阀体上加工的凹圆柱面,装配时与支承座背侧的凸圆柱面配合使支承座被定位。上述这种方式的一个较明显的缺陷是阀体出口端面上的密封水线面的一部分被去除,不利于阀门在管道上安装后的密封。
现行内销轴结构的产品对于支承座沿阀门轴向的限位零件的固定,通常会采用从阀门出口端面处向内加工螺孔、旋入螺钉的方式,或采用以铁皮制作的可以弯折的夹片或压片来固定限位零件的方式。图3所示是前述的中国专利CN202140632U中的另一个实施例的结构示意图,该结构中,支承座顶端的限位块被从阀门出口端端面上旋入的螺钉所固定。这种固定方式所存在的问题同样是阀门端面上的密封水线面的局部被破坏会给阀门的密封可靠性带来影响。采用夹片对轴向限位零件进行固定是中国专利CN200975524Y所提出的双瓣对夹式止回阀技术方案中采用的方式,如图4所示,当限位键被装入阀体和支承座的限位槽中后,将以铁皮制作、套装在固定轴上的左、右两夹片(14、15)的两耳部向阀体壁侧弯折而夹住限位键;在图2所示的结构中,亦采用了铁皮制作、套装在固定轴上的压片(18)对限位键和圆柱销进行固定:限位键和圆柱销装入后,将压片(18)转过180°左右盖住圆柱销,之后将压片(18)的两耳部弯折并夹在支承座的两侧,防止压片(18)因转动而发生移位。上述这两种采用夹片或压片来固定限位零件的方式的缺点是,铁皮制作的夹片或压片长期使用后容易因受力而发生变形甚至发生开裂损伤,可靠性差;另外,图4所示的结构还存在另一个问题:受零件配合间隙的影响,支承座上端向左右两侧的自由度偏大,没有被完全定位,支承座和固定轴易出现晃动,在一定程度上也会影响阀门工作的可靠性。
发明内容
为了克服现行产品所存在的上述的一些不足之处,本发明提出了一种能够更有效地保证阀门的密封性能、具有较高的可靠性、加工难度小、支承座定位稳定可靠、产品装配维修方便的双瓣式止回阀的结构。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种双瓣式止回阀,包括阀体、阀瓣、支承座、转轴、固定轴、卡块和扭簧,阀体内腔靠下侧有两个对称配置的半圆形密封面,中间有横梁相隔,半圆形密封面的直边设置在中间横梁上,两个半圆形阀体密封面之上对应配置有两个半圆形阀瓣,每个阀瓣上分别设置有两个轴耳,转轴贯穿在轴耳的孔中使两个阀瓣与转轴形成铰接连接。转轴的两端由支承座支承和固定,在转轴的上侧设置有与转轴平行的固定轴,所述固定轴两端也由支承座支承和固定;两个扭簧套装在转轴上,扭簧的一个扭臂压贴在固定轴上,而另一个扭臂分别压紧在两个阀瓣的背面。支承座在阀体上的固定方式采用:在阀体位于中间横梁两端的上腔内孔相对位置处,设置有长方形凹入的方槽,装配时支承座被嵌入方槽内而获得稳定可靠的定位。另外,在嵌入方槽内的支承座和阀瓣的轴耳之间,设置有板状的卡块,卡块的下部开有开口方向向下的下卡槽,装配时卡块被插入支承座和轴耳之间。
上述技术方案中,在转轴两端的与卡块安装位置对应处,加工有对称和平行配置的扁势槽,卡块装配后其上的下卡槽两侧可以卡入扁势槽内。
作为进一步的技术方案,在卡块的上部同时还开有开口方向向上的上卡槽,装配时以卡块的上卡槽插入固定轴两端的支承圆柱端并旋转使卡块的下卡槽开口对准转轴上的扁势槽,向下推入卡块可以使卡块同时卡在转轴和固定轴上。
上述技术方案中,在支承座上设置有销孔,销孔的数量可以是一个,也可以是多个,同时在卡块对应位置设置有向两侧面贯通的阶梯孔且阶梯孔的大孔位于靠近支承座一侧,装配时在销孔内依次放置小弹簧和圆柱销,卡块向下推至预定位置时,圆柱销在小弹簧的顶动下其长度的一部分被弹入至阶梯孔的大孔内,阶梯孔的小孔直径小于圆柱销的直径。
作为进一步的技术方案,固定轴的两端,在支承圆柱端靠内侧设置阶梯形止靠平面,卡块装配后其上部被限制在该止靠平面和支承座之间。
作为进一步的技术方案,固定轴的两端,也可以在两端的与卡块安装位置对应处,加工对称和平行配置的扁势槽,卡块装配后其上部被限制在固定轴上的扁势槽位置。
优选的技术方案,在卡块下部与阀瓣的轴耳外侧平面之间,还设置有垫圈。
作为进一步的技术方案,上述的垫圈朝向卡块的一侧设置有凸出的凸缘,装配后凸缘可以卡入卡块的下卡槽内,垫圈的另一侧为圆环形平面。
作为进一步的技术方案,在支承座靠近卡块一面的位于下部转轴孔的下侧设置有凹槽,装配时在未装入卡块、支承座与垫圈贴近时,垫圈上的凸缘能够完全进入支承座下部的凹槽内。
本发明的有益效果是:双瓣式止回阀采用本发明所提出的技术方案后,与现有技术相比,消除了出现外泄漏的隐患,保留了阀门端部密封水线面的完整性因而更有利于改善阀门的密封可靠性,支承座的固定稳定可靠,支承座的定位结构的改进以及取消了支承座轴向限位零件使阀门具有更高的可靠性,阀体等零件的加工难度降低,产品装配、维修更方便。
附图说明
图1是现有技术-美国专利US5246032A所公开的双瓣式止回阀结构示意图。
图2是现有技术-中国专利CN202140632U实施例三所提出的结构示意图。
图3是现有技术-中国专利CN202140632U实施例一所提出的结构示意图。
图4是现有技术-中国专利CN200975524Y所公开的双瓣对夹式止回阀结构示意图。
图2和图4中,13、凹圆柱面;14、15、夹片;18、压片。
图5是本发明实施例的主视图。
图6是图5沿A-A剖面的视图。
图7是图5的俯视图。
图8是本发明实施例的支承座示意图。
图9是本发明实施例的卡块示意图。
图10是本发明实施例的垫圈示意图。
图5~10中,1、阀体;1-1、方槽;1-2、中间横梁;2、阀瓣;2-1、轴耳;2-2、开位凸块;3、转轴;3-1、扁势槽;4、固定轴;4-1、支承圆柱端;4-2、止靠平面;5、支承座;5-1、定位止靠面;5-2、销孔;6、卡块;6-1、上卡槽;6-2、下卡槽;6-3、阶梯孔;7、垫圈;7-1、凸缘;8、轴套;9、扭簧;10、隔圈;11、圆柱销;12、小弹簧。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的阐述。
如图5~7所示,是本发明所提出的双瓣式止回阀产品技术方案的一种具体结构,零件包括阀体(1)、阀瓣(2)、支承座(5)、转轴(3)、固定轴(4)、卡块(6)、扭簧(9)、垫圈(7)、轴套(8)、隔圈(10)以及圆柱销(11)和小弹簧(12)。阀体(1)的内腔靠下侧设置有两个对称配置的半圆形密封面,中间由中间横梁(1-2)相隔,两个半圆形阀体密封面之上对应配置有两个半圆形的阀瓣(2)。每个阀瓣(2)上均设置有两个轴耳(2-1),转轴(3)贯穿在轴耳(2-1)的孔中形成铰接连接;为了改善阀瓣(2)与转轴(3)铰接连接部位的耐磨损、抗擦伤能力,提高阀门的使用寿命,本实施例的技术方案在每个轴耳(2-1)的孔内设置了轴套(8)并对轴套(8)和转轴(3)的表面进行离子氮化处理。在阀瓣(2)背面远离轴耳(2-1)中心线的靠近半圆形圆弧边缘的位置,设有开位凸块(2-2),用于控制阀瓣(2)全开时的倾转角度;在两个扭簧(9)之间,设置有套装在转轴(3)上的隔圈(10),用于将两个扭簧(9)隔开。
上述的转轴(3)两端由支承座(5)支承和固定,在转轴(3)的上侧还设有与转轴(3)平行设置的固定轴(4),所述固定轴(4)两端也由支承座(5)支承和固定,两个扭簧(9)套装在转轴(3)上,扭簧(9)的一个扭臂压贴在固定轴(4)上,另一个扭臂分别压紧在两个阀瓣(2)的背面。
在阀体(1)位于中间横梁(1-2)两端的上腔内孔相对位置处,设置有长方形凹入的方槽(1-1),装配时支承座(5)被嵌入方槽(1-1)内而获得稳定、可靠的定位;方槽(1-1)的上边沿位于阀体(1)的流道孔内,因而阀体(1)出口端面上能够保留完整的密封水线面,从而使阀门的密封可靠性不会受到影响。本实施例中,方槽(1-1)的底面设计为轴线方向与阀门轴线方向相同、半径也与阀体内腔半径相同的圆柱面,该圆柱面底面与四侧面的相交处以及四侧面的顶角处均采用圆角过渡,以保证阀体在受压后局部不会产生超过材料强度的过高应力;支承座(5)的外形长度和宽度与方槽(1-1)相同,其上与方槽(1-1)底面贴合的面-定位止靠面(5-1)也为与方槽(1-1)底面相同的圆柱面,定位止靠面(5-1)的四边以及支承座(5)四侧面的顶角处亦采用比方槽(1-1)上对应过渡圆角尺寸略大的圆角或45°倒角,以保证支承座(5)在方槽(1-1)内能妥贴安装。
阀体内腔处的方槽(1-1),采用机械加工的方法来完成是很困难的,本实施例中采用的是电解加工的方法来进行该部位的加工。电解加工工艺是一种基于电化学阳极溶解原理的特种加工技术,借助工具阴极使待加工部位加工成型,是一种现行技术和成熟工艺,具有工具阴极无损耗、成型速度快、生产效率高、加工表面质量好、尺寸精度高、加工成本低等优点。按照方槽(1-1)的形状和尺寸制作工具阴极后,采用下述工作参数进行方槽(1-1)的电解加工:加工电压U=16V,电极进给速度v=2mm/min,电流密度i=140A/cm2,间隙Δ=0.15~0.20mm,电解液采用14%NaCl,电解液压力P=1.3MPa,温度T=30~40℃。
阀瓣(2)、轴套(8)、转轴(3)、固定轴(4)、扭簧(9)等零件与支承座(5)先行组装、放入阀体内腔、支承座(5)被推入方槽(1-1)后,会在支承座(5)与阀瓣(2)的轴耳(2-1)侧端和轴套(8)端部产生间隙(该间隙宽度与阀体方槽的深度相当),因此,在支承座(5)与阀瓣(2)的轴耳(2-1)、轴套(8)之间,设置有板状的卡块(6),卡块(6)的下部开有开口方向向下的下卡槽(6-2),装配时将卡块(6)插入支承座(5)和轴耳(2-1)、轴套(8)之间,此时下卡槽(6-2)跨骑在转轴(3)上。卡块(6)的装入填补了支承座(5)推入方槽(1-1)后留下的空档。
在转轴(3)两端的与卡块(6)安装位置对应处,加工有对称和平行配置的扁势槽(3-1),扁势槽(3-1)的宽度与卡块(6)的厚度相当或略大于卡块(6)的厚度。卡块(6)装配后其上的下卡槽(6-2)两侧便卡入扁势槽(3-1)内。卡块(6)上设置扁势槽(3-1)、让卡块(6)上的下卡槽(6-2)卡入扁势槽(3-1)的目的有两个:1、为了保证好装配,转轴(3)的长度不能大于阀体内腔的直径,支承座(5)装入方槽(1-1)后,转轴(3)的两端均有一定的间隙(间隙值>方槽深度),卡块(6)卡入扁势槽(3-1)后,可以锁定转轴(3)的安装位置,防止其窜动移位;2、卡块(6)上的下卡槽(6-2)卡住扁势槽(3-1)后,可以保证转轴(3)两端在支承座(5)上的转轴孔内不会发生转动,使阀瓣(2)动作时能够产生相对转动的部位只发生在经过了表面强化处理的轴套(8)与转轴(3)之间,从而使阀门能够获得更持久的使用寿命。
卡块(6)的上部同时还开有开口方向向上的上卡槽(6-1),装配时以卡块(6)的上卡槽(6-1)插入固定轴(4)两端的支承圆柱端(4-1)并旋转使卡块(6)的下卡槽(6-2)开口对准转轴(3)上的扁势槽(3-1),向下推入卡块(6)可以使卡块(6)同时卡在转轴(3)和固定轴(4)上。卡块(6)上设置上卡槽(6-1)的目的也有两个:1、可以消除固定轴(4)对安装卡块(6)的影响2、卡块(6)插入支承座(5)和轴耳(2-1)之间后,上部被固定轴(4)卡住,不会发生转动,这样才能保证在卡块(6)的限制下转轴(3)两端在支承座(5)的转轴孔内不会转动。
为了保证卡块(6)向下推入至预定位置后其位置被锁定,设置如下的定位结构:在每个支承座(5)上设置有一左一右两个销孔(5-2)(通孔),在卡块(6)的对应位置同时设置有向两侧面贯通的阶梯孔(6-3)且阶梯孔(6-3)的大孔位于靠近支承座(5)的一侧,装配时在销孔(5-2)内依次放置小弹簧(12)和圆柱销(11),销孔(5-2)及阶梯孔(6-3)的大孔的直径与圆柱销(11)的直径相当,阶梯孔(6-3)大孔的深度约为圆柱销(11)长度的一半左右。当卡块(6)向下推至预定位置时,圆柱销(11)在小弹簧(12)的弹簧力作用下其长度的一半左右被弹入至阶梯孔(6-3)的大孔内。阶梯孔(6-3)的小孔直径小于圆柱销(11)的直径,其作用是在拆卸卡块(6)时借助工具可以从该小孔中顶压下圆柱销(11)使卡块(6)能够被抽出。
固定轴(4)的两端结构可采用两种设计,其作用是一样:在固定轴(4)两端的支承圆柱端(4-1)靠内侧车削阶梯形台阶形成止靠平面(4-2),或者在固定轴(4)两端的与卡块(6)安装位置对应处,加工对称和平行配置的扁势槽,扁势槽的宽度与卡块(6)的厚度相当或略大于卡块(6)的厚度。卡块(6)装配后,其上部被限制在止靠平面(4-2)和支承座(5)之间或者是被限制在固定轴(4)上的扁势槽位置,从而使支承座(5)被限定在阀体(1)上的方槽(1-1)内,并且可以将固定轴(4)的安装位置固定,防止其窜动移位,因为固定轴(4)和转轴(3)一样两端均存在一定的间隙(间隙值>方槽深度)。
由于卡块(6)下部朝向轴耳(2-1)方向的表面为带有较大缺口的不完整表面,因此在卡块(6)下部与阀瓣(2)的轴耳(2-1)外侧平面之间,设置有垫圈(7)。垫圈(7)朝向卡块(6)的一侧设置有凸出的凸缘(7-1),装配后凸缘(7-1)可以卡入卡块(6)的下卡槽(6-2)内,垫圈(7)的另一侧为圆环形平面。本实施例中,垫圈(7)和轴套(8)、转轴(3)一样表面均经过离子氮化处理;垫圈(7)上设置凸缘(7-1)并卡入卡块(6)的下卡槽(6-2)中的作用是:使垫圈(7)与卡块(6)之间不会产生相对转动,而让阀瓣(2)动作时所产生的相对转动只发生在经过了表面强化处理的轴套(8)的端面与垫圈(7)的圆环面之间,从而使阀门的使用寿命更持久、使用更可靠。
为了避免装配时垫圈(7)上的凸缘(7-1)顶住支承座(5)的平面使支承座(5)无法进入阀体(1),在支承座(5)靠近卡块(6)一面的位于下部转轴孔的下侧设置有凹槽,凹槽的宽度不小于凸缘(7-1)的宽度,装配时在未装入卡块(6)、支承座(5)与垫圈(7)贴近时,垫圈(7)上的凸缘(7-1)能够完全进入支承座(5)下部的凹槽内,以保证装配能够顺利进行。
本实施例产品的装配过程如下:1、将轴套压入阀瓣上的轴耳孔内;用辅助工具将扭簧的扭臂收拢固定至合适夹角;2、将阀瓣、扭簧、隔圈、转轴、垫圈、固定轴、支承座依次组装好(垫圈的凸缘置于支承座下部的凹槽内);3、将上述阀内件组合件放入阀体内,再将支承座推入阀体方槽内;4、将卡块的上卡槽插入固定轴支承圆柱端(插足至槽根部),转动卡块,依次装入小弹簧、圆柱销,转正卡块使卡块的下卡槽对准转轴上的扁势槽和垫圈上的凸缘后,向下推动卡块,圆柱销弹入卡块孔内,完成装配。
以上结合附图和实施例对本发明的技术方案作了具体的说明,但这些说明不能被理解为限制了本发明的范围。本技术领域的技术人员应该知晓,本发明不受上述实施例和附图的限制,其保护范围由所附的权利要求书所界定,任何在不超出本发明权利要求书所界定的范围内的各种改动、变型所形成的技术方案,都没有偏离本发明的精神和技术实质,仍然会属于本发明的权利要求范围之内。