CN105202210B - 磁力驱动的阀门装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的磁力驱动的阀门装置，包括依次相连的动力源、传动器以及阀体，阀体的另一端密封固定有阀体法兰，阀体的通道内设置有活动连接的传动轴和闸板，传动轴与传动器相连，穿过阀体侧壁设置有磁力法兰，穿过磁力法兰、闸板以及阀体径向开设有贯通的介质通道，动力源驱动传动器带动闸板在阀体通道内移动。本发明的磁力驱动的阀门装置采用耐高温永磁材料制造的磁力副提供了阀门无需背压条件下密封所需要的作用力，以及耐高温、高压、腐蚀和抗辐照的密封副实现阀门平面及线接触刚性密封；传动器、密封圈静态密封结构及法兰、焊接等连接方式可实现可靠的外密封；采用全尺寸的介质通道可实现流体及大颗粒介质的顺畅通过。

Description

磁力驱动的阀门装置
技术领域
本发明属于阀门技术领域，具体涉及一种磁力驱动的阀门装置。
背景技术
核电、石化领域对在高温、高压、强腐蚀性、强泄漏性介质以及强放射性工作条件下工作的阀门内、外密封要求非常高，但受密封材料、密封结构、放射性影响以及作用力等条件限制，难以实现阀门的全密封，尤其在极小分子如氦气介质下，内密封难以满足要求。
同时，对物料输送管道系统，除对阀门的内外密封具有严格要求外，尚需解决较大粒径物料如高温气冷堆燃料元件顺利通过问题，以及阀门的快速启闭问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁力驱动的阀门装置，解决了现有的阀门存在的难以实现全密封的问题。
本发明所采用的技术方案是：磁力驱动的阀门装置，包括依次相连的动力源、传动器以及阀体，阀体的另一端密封固定有阀体法兰，阀体的通道内设置有活动连接的传动轴和闸板，传动轴与传动器相连，穿过阀体侧壁设置有磁力法兰，穿过磁力法兰、闸板以及阀体径向开设有贯通的介质通道，动力源驱动传动器带动闸板在阀体通道内移动。
本发明的特点还在于，
还包括磁力副，磁力副由相对设置的静磁体和动磁体组成，静磁体镶嵌于磁力法兰与闸板相对的内壁内，动磁体镶嵌于闸板内，静磁体和动磁体组成的磁力副的作用力为相斥力或相吸力。
静磁体和动磁体采用钐钴永磁材料制成。
还包括刚性密封副，刚性密封副由相对设置的静密封体和动密封体组成，
当静磁体和动磁体组成的磁力副的作用力为相斥力时，静密封体镶嵌于阀体内表面位于介质通道的周围，动密封体镶嵌于闸板的侧壁内；
当静磁体和动磁体组成的磁力副的作用力为相吸力时，静密封体镶嵌于磁力法兰内表面位于介质通道的周围，动密封体镶嵌于闸板的侧壁内。
静磁体和动磁体的接触面为平面、弧面或锥面。
闸板与阀体、磁力法兰相接触的两个侧面分别设置有至少一条长槽孔，并在每条长槽孔内安装至少两个滚珠。
阀体的内表面设置有与闸板行程相适应的限位销。
动力源为电机减速机或手轮，传动器包括传动器支架，传动器支架的两端分别设置有外转子和内转子，外转子与电机减速机或手轮相连，传动器支架与阀体之间通过隔套和阀体密封圈密封。
动力源为电磁头，传动器包括隔离法兰，隔离法兰与阀体之间通过阀体密封圈进行密封，隔离法兰内设置有传动杆，传动杆的一端与电磁头相连，另一端通过传动轴与闸板活动连接。
电磁头为双线圈结构，其线圈包括分别设置的上部线圈和下部线圈，线圈内设置有动铁芯，动铁芯与传动杆活动连接。
本发明的有益效果是：本发明的磁力驱动的阀门装置解决了现有的阀门存在的难以实现全密封的问题。本发明的磁力驱动的阀门装置采用耐高温永磁材料制造的磁力副提供了阀门无需背压条件下密封所需要的作用力，以及耐高温、高压、腐蚀和抗辐照的密封副实现阀门平面及线接触刚性密封；传动器、密封圈静态密封结构及法兰、焊接等连接方式可实现可靠的外密封；而采用电磁头结构可实现阀门的快速启闭；采用全尺寸的介质通道可实现流体及大颗粒介质的顺畅通过。
附图说明
图1是本发明的磁力驱动的阀门装置的第一种实施例的结构示意图；
图2是图1中闸板的局部剖面图；
图3是第一种实施例中刚性密封副的静密封体和动密封体平面接触结构的局部放大图；
图4是第一种实施例中刚性密封副的静密封体和动密封体弧面接触结构的局部放大图；
图5是第一种实施例中刚性密封副的静密封体和动密封体锥面接触结构的局部放大图；
图6是本发明的磁力驱动的阀门装置的第二种实施例的结构示意图；
图7是本发明的磁力驱动的阀门装置的第三种实施例的结构示意图；
图8是本发明的磁力驱动的阀门装置的第四种实施例的结构示意图。
图中，1.电机减速机，2.外转子，3.传动器支架，4.内转子，5.隔套，6.阀体密封圈，7.传动轴，8.阀体，9.静密封体，10.动密封体，11.闸板，12.阀体法兰，13.阀体法兰密封圈，14.磁力法兰，15.静磁体，16.动磁体，17.磁力法兰密封圈，18.滚珠，19.限位销，20.手轮，21.隔离法兰，22.传动杆，23.电磁头，24.上部线圈，25.动铁芯，26.下部线圈。
具体实施方式
本发明的磁力驱动的阀门装置的结构包括依次相连的动力源、传动器以及阀体8，阀体8的另一端密封固定有阀体法兰12，阀体8的通道内设置有活动连接的传动轴7和闸板11，传动轴7与传动器相连，穿过阀体8侧壁设置有磁力法兰14，穿过磁力法兰14、闸板11以及阀体8径向开设有贯通的介质通道，动力源驱动传动器带动闸板11在阀体通道内移动。
还包括磁力副，磁力副由相对设置的静磁体15和动磁体16组成，静磁体15和动磁体16采用钐钴永磁材料制成，静磁体15镶嵌于磁力法兰14与闸板11相对的内壁内，动磁体16镶嵌于闸板11内，静磁体15和动磁体16组成的磁力副的作用力为相斥力或相吸力。
还包括刚性密封副，刚性密封副由相对设置的静密封体9和动密封体10组成，
当静磁体15和动磁体16组成的磁力副的作用力为相斥力时，静密封体9镶嵌于阀体8内表面位于介质通道的周围，动密封体10镶嵌于闸板11的侧壁内；
当静磁体15和动磁体16组成的磁力副的作用力为相吸力时，静密封体9镶嵌于磁力法兰14内表面位于介质通道的周围，动密封体10镶嵌于闸板11的侧壁内。
静磁体15和动磁体16的接触面为平面、弧面或锥面。
闸板11与阀体8、磁力法兰14相接触的两个侧面分别设置有至少一条长槽孔，并在每条长槽孔内安装至少两个滚珠18。
阀体8的内表面设置有与闸板11行程相适应的限位销19。
动力源为电机减速机1或手轮20，传动器包括传动器支架3，传动器支架3的两端分别设置有外转子2和内转子4，外转子2与电机减速机1或手轮20相连，传动器支架3与阀体8之间通过隔套5和阀体密封圈6密封。
动力源为电磁头23，传动器包括隔离法兰21，隔离法兰21与阀体8之间通过阀体密封圈6进行密封，隔离法兰21内设置有传动杆22，传动杆22的一端与电磁头23相连，另一端通过传动轴7与闸板11活动连接。
电磁头23为双线圈结构，其线圈包括分别设置的上部线圈24和下部线圈26，线圈内设置有动铁芯25，动铁芯25与传动杆22活动连接。
本发明的磁力驱动的阀门装置对动力源和传动器的机构并不做具体限定，只要可以对闸板提供向上和向下的驱动力即可，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施例1
本实施例提供的磁力驱动的阀门装置的磁力副为相吸力，该装置的具体结构如图1所示，包括：电机减速机1、外转子2、传动器支架3、内转子4、传动器隔套5、阀体密封圈6、传动轴7、阀体8、静密封体9、动密封体10、闸板11、阀体法兰12、阀体法兰密封圈13、磁力法兰14、静磁体15、动磁体16、磁力法兰密封圈17、滚珠18、限位销19。
电机减速机1固定在传动器支架3上，外转子2采用轴孔连接方式，电机减速机1的轴与外转子2采用键连接；
阀体8为整体结构，与介质通道相一致的内壁侧固定安装静密封体9；
阀体8与外部接口采用法兰形式，并设置有密封用密封槽，通过阀体法兰密封圈13密封后与阀体法兰12进行紧固连接；
隔套5与阀体8平面接触，并安装有阀体密封圈6，隔套5由传动器支架3紧固在阀体8上；
传动轴7一端与内转子4采用螺纹连接成丝杠结构，另一端与闸板11活动连接；
闸板11两平面分别安装平面动密封体10和动磁体16，如图2所示，其两窄立面装入四个滚珠18，之后置于阀体8的内部方形空腔内，再在阀体8两侧面安装两个用于控制闸板11行程的限位销19；
磁力法兰14内侧固定安装静磁体15，通过紧固件并加装磁力法兰密封圈17与阀体8密封连接；
磁力法兰14外侧面与外部接口采用法兰形式，并设置有密封用密封槽；
阀体法兰12通过紧固件并加装阀体法兰密封圈13与阀体8密封连接；
静密封体9和动密封体10的接触面结构可以是如图3所示的平面接触，还可以是如图4和图5所示的弧线接触或锥面接触进行对应替换；
阀体8、阀体法兰12、阀体法兰密封圈13、隔套5、阀体密封圈6、磁力法兰14、磁力法兰密封圈17构成本发明在介质流通状态下的压力边界；
阀体8、阀体法兰12、阀体法兰密封圈13、隔套5、阀体密封圈6、静密封体9、动密封体10、磁力法兰14、磁力法兰密封圈17构成本发明在关断状态下的压力边界；
静密封体9、动密封体10构成密封副，其采用高强、高硬、耐磨、耐腐蚀、抗辐照的合金材料制成，提供阀门内密封功能；
静磁体15、动磁体16构成相斥力磁力副，采用耐温、抗辐照钐钴永磁材料制成，提供阀门无需背压条件下的密封作用力；
外转子2、传动器支架3、内转子4构成传动器主要结构，将旋转运动转换为直线运动，实现闸板11在传动轴7带动下的上升和下降功能；
本实施例的工作过程为：启动电机减速机1，带动外转子2旋转，使得内转子4同步旋转，传动轴7带动闸板11上升，静磁体15、动磁体16所构成的磁力副的相斥作用力迅速下降至无，静密封体9、动密封体10所构成的密封副由压紧状态变为脱离，闸板11到达行程时断电，闸板11上的介质通道与法兰连接阀体8以及磁力法兰14上的介质通道相通，使得阀门达到开启状态。当需要关闭阀门时，反转电机至闸板11行程即可。
实施例2
本实施例提供的磁力驱动的阀门装置的磁力副的作用力为相吸力，其具体结构如图6所示，包括：电机减速机1、外转子2、传动器支架3、内转子4、隔套5、阀体密封圈6、传动轴7、静密封体9、动密封体10、闸板11、阀体法兰12、阀体法兰密封圈13、静磁体15、动磁体16、磁力法兰密封圈17、滚珠18、限位销19、密封的磁力法兰14、通过法兰连接的阀体8。
静磁体15和动磁体16构成相吸力磁力副；
静磁体15和静密封体9均安装在密封的磁力法兰14内侧端面上；
动磁体16和动密封体10均安装在闸板11与磁力法兰14对应的一侧；
阀体8在与磁力法兰14相对的一侧开有介质通道；
本实施例其余结构同实施例1。
本实施例的工作过程为：启动电机减速机1，带动外转子2旋转，使得内转子4同步旋转，传动轴7带动闸板11上升，静磁体15、动磁体16所构成的磁力副相吸作用力迅速下降至无，静密封体9和动密封体10所构成的密封副由压紧状态变为脱离，闸板11到达行程时断电，闸板11上的介质通道与阀体8以及磁力法兰14上介质通道相通，使得阀门达到开启状态。当需要关闭阀门时，反转电机至闸板11行程即可。
实施例3
本实施例提供的磁力驱动的阀门装置的磁力副的作用力为相斥力，其具体结构如图7所示，包括：传动器支架3、通过螺纹连接的内转子4、隔套5、阀体密封圈6、传动轴7、静密封体9、动密封体10、闸板11、阀体法兰12、阀体法兰密封圈13、静磁体15、动磁体16、磁力法兰密封圈17、滚珠18、限位销19、手轮20、与手轮20采用轴连接的外转子2、采用焊接连接的阀体8、采用焊接连接的磁力法兰14。
传动器支架3、内转子4和外转子2构成传动器主要结构；
阀体8的介质通道一侧设置一体加工的介质通道接管，并与外部管道焊接连接；
磁力法兰14为锥径法兰形式，与外部管道焊接连接；
手轮20安装在外转子2上；
本实施例其余结构同实施例1。
本实施例的工作过程为：旋转手轮20，带动外转子2旋转，使得内转子4同步旋转，传动轴7带动闸板11上升，静磁体15、动磁体16所构成的磁力副相斥作用力迅速下降至无，静密封体9和动密封体10所构成的密封副由压紧状态变为脱离，闸板11到达行程时停止旋转手轮20，闸板11上的介质通道与阀体8以及磁力法兰14上的介质通道相通，使得阀门达到开启状态。当需要关闭阀门时，反转手轮20至闸板11行程即可。
实施例4
本实施例提供的磁力驱动的阀门装置的磁力副的作用力为相斥力，动力源采用电磁头23，其具体结构如图8所示，包括：阀体密封圈6、传动轴7、阀体8、静密封体9、动密封体10、闸板11、阀体法兰12、阀体法兰密封圈13、磁力法兰14、静磁体15、动磁体16、磁力法兰密封圈17、滚珠18、限位销19、传动杆22、隔离法兰21、以及组成电磁头23的上部线圈24、动铁芯25和下部线圈26。
上部线圈24、动铁芯25、下部线圈26、构成电磁头的主要构件，通过隔离法兰21内的传动杆22和传动轴7，提供闸板11快速升降动力和主要行程控制；
传动杆22的一端与电磁头23的动铁芯25活动连接，另一端通过传动轴7与闸板11活动连接；
阀体密封圈6、阀体8、静密封体9、动密封体10、阀体法兰12、阀体法兰密封圈13、磁力法兰14、磁力法兰密封圈17和隔离法兰21构成阀门关断状态下压力边界；
阀体密封圈6、阀体8、阀体法兰12、阀体法兰密封圈13、磁力法兰14、磁力法兰密封圈17和隔离法兰21构成阀门开启状态下压力边界；
本实施例其余结构同实施例1。
本实施例的工作过程为：给上部线圈24通电后，动铁芯25瞬间带动传动杆22并由传动杆22带动传动轴7连带的闸板11上升，静磁体15、动磁体16所构成的磁力副相斥作用力迅速下降至无，静密封体9、动密封体10所构成的密封副由压紧状态变为脱离，动铁芯25或闸板11到达行程时，上部线圈24断电，闸板11上的介质通道与阀体8以及磁力法兰14上介质通道相通，使得阀门达到开启状态；当需要关闭阀门时，给下部线圈26通电，动铁芯25瞬间带动传动杆22并由传动杆22带动传动轴7连带闸板11下降，静磁体15、动磁体16所构成的磁力副相斥作用力迅速增大，静密封体9、动密封体10所构成的密封副由脱离状态变为压紧，动铁芯25或闸板11到达行程时，磁力副达到最大作用力，密封副实现对位密封，并隔断介质通道，下部线圈26断电，阀门达到关断状态。

Claims (8)

1.磁力驱动的阀门装置，其特征在于，包括依次相连的动力源、传动器以及阀体(8)，所述阀体(8)的另一端密封固定有阀体法兰(12)，所述阀体(8)的通道内设置有活动连接的传动轴(7)和闸板(11)，所述传动轴(7)与传动器相连，穿过所述阀体(8)侧壁设置有磁力法兰(14)，穿过所述磁力法兰(14)、闸板(11)以及阀体(8)径向开设有贯通的介质通道，所述动力源驱动传动器带动闸板(11)在阀体通道内移动；
所述动力源为电机减速机(1)或手轮(20)，所述传动器包括传动器支架(3)，所述传动器支架(3)的两端分别设置有外转子(2)和内转子(4)，所述外转子(2)与电机减速机(1)或手轮(20)相连，所述传动器支架(3)与阀体(8)之间通过隔套(5)和阀体密封圈(6)密封；
还包括磁力副，所述磁力副由相对设置的静磁体(15)和动磁体(16)组成，所述静磁体(15)镶嵌于磁力法兰(14)与闸板(11)相对的内壁内，所述动磁体(16)镶嵌于闸板(11)内，所述静磁体(15)和动磁体(16)组成的磁力副的作用力为相斥力或相吸力。
2.如权利要求1所述的磁力驱动的阀门装置，其特征在于，所述静磁体(15)和动磁体(16)采用钐钴永磁材料制成。
3.如权利要求1所述的磁力驱动的阀门装置，其特征在于，还包括刚性密封副，所述刚性密封副由相对设置的静密封体(9)和动密封体(10)组成，
当所述静磁体(15)和动磁体(16)组成的磁力副的作用力为相斥力时，所述静密封体(9)镶嵌于阀体(8)内表面位于介质通道的周围，所述动密封体(10)镶嵌于闸板(11)的侧壁内；
当所述静磁体(15)和动磁体(16)组成的磁力副的作用力为相吸力时，所述静密封体(9)镶嵌于磁力法兰(14)内表面位于介质通道的周围，所述动密封体(10)镶嵌于闸板(11)的侧壁内。
4.如权利要求3所述的磁力驱动的阀门装置，其特征在于，所述静磁体(15)和动磁体(16)的接触面为平面、弧面或锥面。
5.如权利要求1或3所述的磁力驱动的阀门装置，其特征在于，所述闸板(11)与阀体(8)、磁力法兰(14)相接触的两个侧面分别设置有至少一条长槽孔，并在每条长槽孔内安装至少两个滚珠(18)。
6.如权利要求1或3所述的磁力驱动的阀门装置，其特征在于，所述阀体(8)的内表面设置有与闸板(11)行程相适应的限位销(19)。
7.如权利要求1所述的磁力驱动的阀门装置，其特征在于，所述动力源为电磁头(23)，所述传动器包括隔离法兰(21)，所述隔离法兰(21)与阀体(8)之间通过阀体密封圈(6)进行密封，所述隔离法兰(21)内设置有传动杆(22)，所述传动杆(22)的一端与电磁头(23)相连，另一端通过传动轴(7)与闸板(11)活动连接。
8.如权利要求7所述的磁力驱动的阀门装置，其特征在于，所述电磁头(23)为双线圈结构，其线圈包括分别设置的上部线圈(24)和下部线圈(26)，所述线圈内设置有动铁芯(25)，动铁芯(25)与传动杆(22)活动连接。
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