CN1067104A - 高效自平衡阀 - Google Patents

Abstract

高效自平衡阀主要由手柄、端盖、弹性体、阀芯、 阀芯套和阀体组成。它具有现各类阀门一般所不具 备的压力自平衡特性，已从根本上消除了管道中液 (气)体压力对阀门工作的影响，使其在各种压力状态 下一样启闭轻松、不易磨损、手柄旋转90度即可将阀 门全部打开或关闭、在手柄旋转90度的工作范围内 可无级调节流量和结构简单、成本低廉、实施方便等 特点。本发明广泛适用于各种高、中、低压液(气)体 管道中，作为开关阀或节流阀使用。

Description

本发明涉及一种阀门，特别是一种高效自平衡阀。

现有的液（气）体压力系统中使用的阀门，通常是采用螺纹传动方式来开关或调节液、气体流量的大小，因而工作效率低。更为重要的是阀门在管道压力影响下启闭困难，阀芯与阀体磨损严重，这个问题长期以来一直在严重的困扰着阀门的使用与寿命。

为解决上述问题，若采用锥阀必定能极大地提高工作效率，然而现有的锥阀还无法用于高压、大流量的液（气）体管路中，其原因在于（见附图1）：锥阀的阀芯21位于阀体22的锥孔内，阀体22的液（气）体入孔23与出孔25的液（气）体压力差较大，阀体22的入孔23中的液（气）体对阀芯21的圆锥表面相应位置产生较大的径向压力，而在阀体22的出孔25中的液（气）体对阀芯21的圆锥表面相应位置产生较小甚至根本不产生径向压力，因而使阀芯21径向受力不平衡，导致阀芯21与阀体22锥面接触力大小不均，磨损不一致。而且阀体22液（气）体入口23的压力越大或通流截面越大，阀芯21锥面上相应位置所受径向不平衡力就越大，就越加剧了阀芯21与阀体22圆锥接触面的磨损不一致。作为锥阀，一但阀芯与阀体产生接触圆锥面磨损不一致，就无法再封住液（气）体的流动，由此可见现有锥阀根本不能用于高压、大流量的液（气）体压力系统。而现有球阀，虽也启闭迅速，但也因其受入口压力影响严重等，仅限于中低压管道中作为开阀使用。

日本专利（JP57-144358）介绍了一种回转阀，即在阀体内插入能自由转动的阀芯，阀芯上开设有与阀体上的管路相对应的通路。然后，在与此通路相垂直的阀芯表面位置，采用硫化粘接或涂敷等方法装上用天然橡胶等形成的鼓包状橡胶弹性密封元件。采用上述结构，阀是利用橡胶弹性体与阀座的压力接触进行关闭的，这与滑动接触不同，所以密封性好，而且对阀芯本身也不需要进行精密加工。

法国专利（FR2503316）介绍了一种有转轴的气体旋阀，这种阀有一转动轴，有一很小的在阀体转动中可换置的圆锥形工作表面。在轴和阀体的接触面上有两条气体流通道，它由处于接触面一边的第一开口和两个接触面另一边的第二开口共同控制。三个开口都作成这种形状，以便当轴由满开口转到减少流量位置时两通道间的区段减少。

美国专利（US3·430，919）介绍了一种旋塞阀，尽管该旋塞阀在解决阀旋塞径向受力不平衡问题方面作了一些努力，但在旋塞阀工作过程中。阀门入口压力对阀旋塞造成的径向受力不平衡问题仍很严重，导致阀旋塞的偏向磨损依然是严重的。

本发明的目的是为了克服现有技术的缺点而提供一种高效自平衡阀。该阀已从根本上消除了管道中液（气）体压力对阀门的影响，使其在各种压力状态下一样启闭轻松、不易磨损、手柄旋转90度即可将阀门全部打开或关闭、在手柄旋转90度的工作范围内可无级调节流量和结构简单、成本低廉、实施方便等。本发明广泛适用于各种高、中、低压液（气）体管路中，作为开关阀或调节流量大小的节流阀使用。

本发明技术解决方案：

根据本发明制做的高效自平衡阀，它主要手柄、端盖、弹性体、阀芯、阀芯套和阀体组成，弹性体设置在阀芯与端盖之间，用来阻止阀芯的轴向移动;阀芯套的圆锥孔表面上设有若干出孔，阀芯套设置在阀体的阀芯套孔内。并与阀体固连;压力沟通槽使阀体的出孔与阀芯套圆锥表面上所设的出孔沟通，其位置可根据需要确定，如位于阀芯套与阀体间等;阀芯设置在阀芯套的圆锥孔内，阀芯沿阀芯套的圆锥孔作周向转动，阀芯圆锥表面上设有若干个节流孔（平衡孔），节流孔（平衡孔）与阀体的液（气）体入孔相通，阀芯的周向转动使节流孔（平衡孔）与阀芯套圆锥孔表面上的出孔相通或不相通;压力平衡腔设置在阀芯与端盖之间;压力沟通孔使阀体的入孔与压力平衡腔沟通。其位置可根据需要确定。如位于阀芯或阀体上等;手柄与阀芯固连，手柄也可根据需要采用或不采用;考虑到阀芯套与阀体间、阀芯与端盖间以及端盖与阀体间的密封，可采用安装密封件。如四氟乙烯圈等措施解决。也可根据需要另行确定其密封形式。当本发明在液（气）体管道中处于开启状态时，阀芯圆锥表面上的节流孔（平衡孔）与阀芯套圆锥孔表面上所设的若干个出孔全部接通或部分接通，液（气）体从阀体的液（气）体入孔经阀芯上的节流孔（平衡孔）流入阀芯套圆锥孔表面上的出孔进入压力沟通槽，再经阀体的液（气）体出孔流出，阀芯圆锥表面上设置的节流孔（平衡孔）的通流截面大小，可随阀芯的周向转动而任意改变，由此实现液（气）体流量的无级调节，在阀芯的径向受力平衡上，阀体的入孔与阀芯圆锥表面上所设的若干个节流孔（平衡孔）相通，因此阀芯圆锥表面上所设的若干个节流孔（平衡孔）中的压力大小均相等，并具有同时增大或减小的特点，若在阀芯圆锥表面上对称设置一对面积相等的节流孔（平衡孔），阀体入孔压力对阀芯的作用力达到径向平衡且不受液（气）体压力变化的影响，同理可根据需要确定阀芯圆锥表面上所设节流孔（平衡孔）的数目和设置方式。考虑到阀体出口压力对阀芯径向受力平衡的影响，在阀芯套圆锥孔表面上设有若干个出孔通过压力沟通槽与阀体的出孔沟通，因此阀芯套圆锥孔表面上所设的若干个出孔中的压力大小均相等，并具有同时增大或减小的特点，若在阀芯套圆锥孔表面上对称设置一对面积相等的出孔，阀体出孔压力对阀芯的作用力达到径向平衡且不受液（气）体压力变化的影响，同理可根据需要确定阀芯套圆锥孔表面上所设出孔的数目和设置方式，从而保证了阀芯与阀芯套圆锥面间的接触力处处相等，从根本上消除了阀芯与阀芯套产生偏向磨损的可能性，在阀芯的轴向受力平衡上，压力平衡腔设置在阀芯与端盖之间并通过压力沟通孔与阀体的入孔沟通，因此压力平衡腔中的压力与阀体入孔中的压力大小相等，并具有同时增大或减小的特点，压力平衡腔中的阀芯表面与压力平衡腔外的阀体入孔压力所作用的阀芯表面，在垂直于阀芯轴线的投影面上大小相等，阀体入孔压力对阀芯的作用力达到轴向平衡且不受液（气）体压力变化的影响，从而保证了阀芯与阀芯套圆锥面的接触力大小不变，由此可见，该阀门广泛适用于各种液（气）体压力系统。

本发明与现有技术相比，其优点是：（一）具有压力自平衡特性，从根本上消除了压力对阀门的影响，使阀门在各种液（气）体压力下一样启闭轻松，不易磨损;（二）启闭迅速，只须将阀芯旋转90度，即可将阀门全部打开或关闭;（三）具有节流功能，在阀芯旋转的90度范围内可无级调节流量;（四）结构简单，成本低廉，实施方便。本发明广泛适用于各种高、中、低压液（气）体管路中，作为开关阀或调节流量大小的节流阀使用。

本发明具体结构由附图和实施例给出。

图1是现使用的锥阀示意图。

图2是根据本发明提出的高效自平衡阀的结构示意图。

图3是图2A-A剖面图。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

结合附图2，本发明主要由手柄1、端盖2、弹性体14、阀芯3、阀芯套7和阀体8组成。弹性体14设置在阀芯3、端盖2之间，用来阻止阀芯3的轴向移动，根据需要制成弹簧等不限;端盖2与阀体8固连，也可根据需要与阀体8制成同一体;阀芯3制成圆锥体设置在阀芯套7的圆锥孔内，阀芯3可沿阀芯套7的圆锥孔作周向转动，阀芯3圆锥表面上设有若干个节流孔（平衡孔）6、11，节流孔（平衡孔）6、11均与阀体8的液（气）体入孔9相通，阀芯3的周向转动使节流孔（平衡孔）6、11与阀芯套7的圆锥孔表面上所设的若干个液（气）体出孔5、12部分（或全部）相通或全部不相通，阀芯3的圆锥表面上可根据需要确定节流孔（平衡孔）6、11的数目和设置方式。如对称设置一对面积相等的节流孔（平衡孔）6、11等;压力平衡腔18设置在阀芯与端盖之间，一般取压力平衡腔18中的阀芯表面17与压力平衡腔18外的阀体入孔9的压力所作用的阀芯3表面，在垂直于阀芯3轴线的投影面上大小相等即可;压力沟通孔19与阀体8的入孔9相通，并与压力平衡腔18相通，其位置可根据需要确定，如位于阀芯3或阀体8上等;阀芯套7与阀体8固连，阀芯套7的圆锥孔表面上可根据需要确定出孔5、12的数目和设置方式，如对称设置一对面积相等的出孔5、12等;压力沟通槽13与阀体8的液（气）体出孔4相通，并与阀芯套7圆锥孔表面上所设置的若干个出孔5、12均相通;密封件10、15、16和20分别设置在阀芯套7与阀体8、阀体8与端盖2以及端盖2与阀芯3之间，也可根据需要另行确定其密封形式。

手柄1与阀芯3固连，手柄1可根据需要采用或不采用。当本发明置于液（气）体压力管路中需用液（气）体时，只需将阀芯3作周向转动就可任意调节液（气）体流量，阀芯3按一方向转动时流量逐渐增大;阀芯3按另一方向转动时，则流量逐渐减小直至关闭阀门;在整个操作过程中，阀芯3转动轻松，因而极大的方便了操作者或该阀门的控制设备。

本发明经反复试验验证，取得了显著的应用效果。

Claims (3)

1、一种高效自平衡阀，它主要由手柄1、端盖2、弹性体14、阀芯3和阀体8组成，其特征在于阀芯3设置在阀芯套7的圆锥孔内，阀芯3的圆锥表面上设有若干个节流孔(平衡孔)，节流孔(平衡孔)与阀体8的入孔9相通，阀芯套7设置在阀体8内，阀芯套的圆锥孔表面上设有若干个出孔，出孔与阀体8的出孔4相通，压力平衡腔18设置在阀芯3与端盖2之间，压力平衡腔18通过压力沟通孔19与阀体8的入孔9沟通。

2、根据权利要求1所述的高效自平衡阀，其特征在于阀芯3为圆锥体，其圆锥表面上所设的节流孔（平衡孔）6、11。

3、根据权利要求1所述的高效自平衡阀，其特征在于阀芯套7的圆锥孔表面上所设的出孔5、12，可以为一个或多个。

Images