CN106931185A - 一种囊式控制阀 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种囊式控制阀，包括阀体、囊室、囊和限位部件；囊室固定在阀体的外侧面上，并与该阀体内的阀腔连通，该囊室的外端开设有一通孔；囊为弹性囊体，其开口与囊室固定连接，且该囊与通孔通过囊室密封连通；所述限位部件固定在所述阀体侧壁上，并位于阀腔内部以及所述囊的外侧，该限位部件跟随所述囊的膨胀或收缩进行位置变动，限定所述囊的膨胀体积；所述囊在流体的填充下膨胀至与所述阀腔密封配合或在流体的排放下收缩至囊室。本发明所述的囊式控制阀，减轻了阀质量，同时将传统阀门的金属刚性摩擦密封改为柔性无摩擦接触密封，大大降低了阀体的磨损，提高了阀体的耐腐蚀性，延长了使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于控制阀技术领域，尤其是涉及一种囊式控制阀。
背景技术
传统球阀在工作过程中，阀芯与阀体之间为金属刚性摩擦，磨损较大，且当阀芯与阀体之间磨损到一定程度时，球阀报废，无法修复或修复成本较高。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种囊式控制阀，通过囊对阀体的柔性无摩擦接触密封，大大降低了阀体的磨损，提高了阀芯的耐腐蚀性能。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种囊式控制阀，包括阀体、囊室、囊和限位部件；
所述囊室固定在所述阀体的外侧面上，并与该阀体内的阀腔连通，该囊室的外端开设有一通孔；
所述囊为弹性囊体，其开口与所述囊室固定连接，且该囊与所述通孔通过囊室密封连通；
所述限位部件固定在所述阀体侧壁上，并位于阀腔内部以及所述囊的外侧，该限位部件跟随所述囊的膨胀或收缩进行位置变动，限定所述囊的膨胀体积；
所述囊在流体的填充下膨胀至与所述阀腔密封配合或在流体的排放下收缩至囊室。
进一步的，所述限位部件为一限位外囊，该限位外囊套设在所述囊的外壁上，并与所述阀体侧壁固定连接，该限位外囊的形状与所述阀腔相配合，并在所述囊的带动下，膨胀至与所述阀腔密封配合或收缩至囊室。
进一步的,所述限位外囊的囊壁为柔性材料。
进一步的，位于所述囊室的外部且环绕所述囊室接触阀体的内端固设有一圈囊室连接边沿，所述囊室通过所述囊室连接边沿与所述阀体固定连接。
进一步的，所述囊室连接边沿通过固定螺栓固定在所述阀体上。
进一步的，环绕所述限位外囊的开口且位于所述限位外囊的外部固设有一圈外囊连接边沿，所述外囊连接边沿伸入所述囊室连接边沿与阀体之间，并通过囊室连接边沿与所述阀体之间的固定螺栓固定。
进一步的，所述限位外囊由高强碳纤维织成。
进一步的，所述限位外囊与所述阀腔密封配合的状态下，过所述阀腔中心轴线的竖直截面截所述限位外囊所得截面呈矩形。
进一步的，所述囊由耐高温氟橡胶制成。
进一步的，所述阀腔中心轴线与所述囊室中心轴线相交于一点。
进一步的，过所述阀腔中心轴线及囊室中心轴线的竖直截面截所述囊室所得截面呈矩形。
进一步的，所述阀体的一侧设有安装开口，所述囊室通过所述安装开口与所述阀腔连通，所述安装开口的外侧与所述阀体的外壁相交部位为圆角设置。
进一步的，所述囊室包括室体和端盖，所述端盖贴合在所述室体的外端，并通过紧固螺栓固定连接。
进一步的，环绕所述囊的开口且位于所述囊的外部固设有一圈囊连接边沿，所述囊连接边沿伸入所述室体的外端与端盖之间，并通过室体的外端与端盖之间的紧固螺栓固定。
进一步的，所述限位部件包括限位挡板和回转机构；
所述限位挡板有一对，与所述回转机构一一对应，该对限位挡板相对设置，其一端通过回转机构可转动固定在囊室所在一侧的所述阀体侧壁上，该对限位挡板分别位于所述囊室相对介质流向的前后两侧；
该对限位挡板在囊膨胀推动时绕所述回转机构转动，直至该对限位挡板另一端卡位在所述阀体对侧的侧壁上，此时该对限位挡板的边沿与所述阀腔的内壁卡位，并配合所述阀腔内壁形成一囊限位腔体，所述囊在所述囊限位腔体内与所述阀腔密封配合；
该对限位挡板在囊收缩时绕所述回转机构转动，直至该对限位挡板回缩至所述囊室。
进一步的，所述限位挡板的形状与所述阀腔形状相配合。
进一步的，所述回转机构包括回转轴和主动回转机构，所述限位挡板的一条边固定在所述回转轴上，所述回转轴通过主动回转机构可转动固定在所述阀体侧壁上，所述主动回转机构在所述囊收缩时自动带动所述限位挡板向所述囊室贴近。
进一步的，所述回转机构包括回转轴，所述限位挡板的一条边固定在所述回转轴上，远离所述回转轴的一端与所述囊固定连接。
进一步的，所述限位部件还包括一对卡位装置，所述卡位装置固定在与所述回转机构相对的所述阀体内壁上。
进一步的，所述限位挡板边的长度大于所述阀体上安装所述限位挡板的一侧壁及其对侧侧壁之间的高度。
进一步的，所述限位挡板上设有多个栅孔。
相对于现有技术，本发明所述的囊式控制阀具有以下优势：
(1)本发明所述的囊式控制阀，减轻了阀质量，同时将传统阀门的金属刚性摩擦密封改为柔性无摩擦接触密封，大大降低了阀体的磨损，提高了阀体的耐腐蚀性，延长了使用寿命。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的限位部件为限位外囊的囊式控制阀结构示意图；
图2为本发明实施例所述的限位部件为限位挡板、回转机构和卡位装置的囊式控制阀结构示意图；
图3为本发明实施例所述的限位挡板长度大于阀腔高度的囊式控制阀结构示意图。
附图标记说明：
1-阀体；11-阀腔；2-囊室；21-通孔；22-囊室连接边沿；3-囊；4-限位部件；4a-限位外囊；4b1-限位挡板；4b2-回转机构；4b3-卡位装置。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至3所示，本发明包括阀体1、囊室2、囊3和限位部件4；
囊室2固定在阀体1的外侧面上，并与该阀体1内的阀腔11连通，该囊室2的外端开设有一通孔21；
囊3为弹性囊体，其开口与囊室2固定连接，且该囊3与通孔21通过囊室2密封连通；
限位部件4固定在阀体1侧壁上，并位于阀腔11内部以及囊3的外侧，该限位部件4跟随囊3的膨胀或收缩进行位置变动，限定囊3的膨胀体积；
囊3在流体的填充下膨胀至与阀腔11密封配合或在流体的排放下收缩至囊室2。
限位部件4为一限位外囊4a，该限位外囊4a套设在囊3的外壁上，并与阀体1侧壁固定连接，该限位外囊4a的形状与阀腔11相配合，并在囊3的带动下，膨胀至与阀腔11密封配合或收缩至囊室。
限位外囊4a的囊壁为柔性材料。
位于囊室2的外部且环绕囊室2接触阀体1的内端固设有一圈囊室连接边沿22，囊室2通过囊室连接边沿22与阀体1固定连接。
囊室连接边沿22通过固定螺栓固定在阀体1上。
环绕限位外囊4a的开口且位于限位外囊4a的外部固设有一圈外囊连接边沿，外囊连接边沿伸入囊室连接边沿22与阀体1之间，并通过囊室连接边沿22与阀体1之间的固定螺栓固定。
限位外囊4a由高强碳纤维织成。
限位外囊4a与阀腔11密封配合的状态下，过阀腔11中心轴线的竖直截面截限位外囊4a所得截面呈矩形。
囊3由耐高温氟橡胶制成。
阀腔11中心轴线与囊室2中心轴线相交于一点。
过阀腔11中心轴线及囊室2中心轴线的竖直截面截囊室2所得截面呈矩形。
阀体1的一侧设有安装开口，囊室2通过安装开口与阀腔11连通，安装开口的外侧与阀体1的外壁相交部位为圆角设置。
囊室2包括室体和端盖，端盖贴合在室体的外端，并通过紧固螺栓固定连接。
环绕囊3的开口且位于囊3的外部固设有一圈囊连接边沿，囊连接边沿伸入室体的外端与端盖之间，并通过室体的外端与端盖之间的紧固螺栓固定。
当限位部件4为限位外囊4a，流体为气体时，该囊式控制阀的工作流程为：
将该囊式控制阀通过阀体1两端的法兰连接结构连接入输送管道中，外界气路系统通过通孔21向囊3填充气体，囊3在囊室2中膨胀，实现对限位外囊4a内部的填充，限位外囊4a膨胀至最大，同时对囊3的膨胀形状进行限定，此时限位外囊4a与阀腔11密封配合，即完成了该囊式控制阀的关闭过程；
囊3通过通孔21向外界放气，囊3内压强减小，囊及限位外囊在介质压力作用下，体积持续缩小，缩入气囊室，囊式控制阀打开，完成了囊式控制阀的打开过程。
限位部件4包括限位挡板4b1和回转机构4b2；
限位挡板4b1有一对，与回转机构4b2一一对应，该对限位挡板4b1相对设置，其一端通过回转机构4b2可转动固定在囊室2所在一侧的阀体1侧壁上，该对限位挡板4b1分别位于囊室2相对介质流向的前后两侧；
该对限位挡板4b1在囊3膨胀推动时绕回转机构4b2转动，直至该对限位挡板4b1的另一端卡位在阀体1对侧的侧壁上，此时该对限位挡板4b1的边沿与阀腔11的内壁卡位，并配合阀腔11内壁形成一囊限位腔体，囊3在囊限位腔体内与阀腔11密封配合；
该对限位挡板4b1在囊收缩时绕回转机构4b2转动，直至该对限位挡板4b1回缩至囊室2。
限位挡板4b1的形状与阀腔11形状相配合。
回转机构4b2包括回转轴和主动回转机构，限位挡板4b1的一条边固定在回转轴上，回转轴通过主动回转机构可转动固定在阀体1侧壁上，主动回转机构在囊3收缩时自动带动限位挡板4b1向囊室2贴近。
主动回转机构为扭簧或气缸或液压缸。
流体为气体时，外界气路系统通过通孔21向囊3填充气体，囊3在囊室2中膨胀，实现对限位挡板4b1的推动，限位挡板绕回转机构4b2转动，直至该对限位挡板4b1卡位在阀腔11内，此时该对限位挡板4b1的边沿与阀腔11的内壁卡位，并配合阀腔11内壁形成一囊限位腔体，囊3膨胀至最大且囊外壁与囊限位腔体内的阀腔11内壁完全且充分接触，并对阀腔内壁施以足够大的正压力(通常大于介质的压强)，实现囊与阀腔内壁的密封配合，即完成了该囊式控制阀的关闭过程；
囊3通过通孔21向外界放气，囊3在介质作用及自身弹性作用下收缩，体积持续缩小，使得囊3回缩至囊室2，囊3不再推动限位挡板4b1，限位挡板4b1在主动回转机构的作用下向囊室2贴近，或紧贴囊室2内端与阀腔11连通的安装开口处，或直接旋转至囊室2内，即不再阻挡阀腔11内流体的流动，囊式控制阀打开，完成了囊式控制阀的打开过程。
回转机构4b2包括回转轴，限位挡板4b1的一条边固定在回转轴上，远离回转轴的一端与囊3固定连接。
这种回转轴连接方式在囊3通过通孔21向外界放气且囊3回缩时，不再是扭簧的扭力驱动限位挡板4b1向囊室3贴近，而是直接由回缩的囊3带动限位挡板4b1向囊室2贴近，完成囊式控制阀的打开过程。
限位部件4还包括一对卡位装置4b3，卡位装置4b3固定在与回转机构4b2相对的阀体1内壁上。
卡位装置4b3在囊3膨胀推动限位挡板4b1绕回转机构4b2转动时，实现了对限位挡板4b1转动位置的限定，一般卡位装置4b3在限位挡板4b1转动至与阀腔11中心轴线垂直时与该限位挡板4b1卡位配合，使得限位挡板最大转动角度为90度，也可以上下调整卡位装置4b3位置，使得限位挡板4b1最大转动角度适当增大或减小，既对阀腔11内流体起到一定阻挡作用，最重要的是对囊3的膨胀体积及形状起到了限定作用。
限位挡板的长度大于阀体上安装所述限位挡板的一侧壁及其对侧侧壁之间的高度，限位挡板在旋转至与阀腔中心轴线垂直之前被阀体对侧的侧壁卡住，限定了限位挡板的最大旋转位置，是对上述特征的进一步限定。
阀腔11的形状可以有多种，常见的阀腔11横截面为矩形、半圆形、平行四边形等多种形状，限位挡板4b1可以在阀腔11内转动实现对囊3的限位，该囊阀即可实现。
阀腔11横截面为平行四边形时，其形状为直四棱柱状，限位挡板4b1形状与阀腔11的横截面相似，且该限位挡板4b1上与回转机构4b2中心轴线平行且不接触的一条边到回转机构4b2的距离大于阀腔内与回转机构4b2相对的内侧面到回转机构4b2的距离。
限位挡板4b1上设有多个栅孔，在限位挡板4b1对囊3限位的同时，降低限位挡板重量。
本发明同样可以利用液体尤其是水的进出实现对囊内液压的调节，进而实现对该囊式控制阀打开及开闭的操作。
本发明使得阀门的重量减轻约40％，生产成本下降近50％。
本发明改传统阀门的金属刚性摩擦密封为柔性无摩擦接触密封，磨损更小，耐腐蚀性强，使用寿命长。
本发明的柔性囊在关闭过程中，囊3的形状、体积和表面都随阀腔的形状和体积而变化，达到完全封闭状态，使得阀腔的密封更可靠，且有自动补偿功能。
本发明结构简单，零件少，重量轻，进而使得该囊式控制阀的生产材料大大节省，且维修方便，安装容易。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种囊式控制阀，其特征在于：包括阀体(1)、囊室(2)、囊(3)和限位部件(4)；
所述囊室(2)固定在所述阀体(1)的外侧面上，并与该阀体(1)内的阀腔(11)连通，该囊室(2)的外端开设有一通孔(21)；
所述囊(3)为弹性囊体，其开口与所述囊室(2)固定连接，且该囊(3)与所述通孔(21)通过囊室(2)密封连通；
所述限位部件(4)固定在所述阀体(1)侧壁上，并位于阀腔(11)内部以及所述囊(3)的外侧，该限位部件(4)跟随所述囊(3)的膨胀或收缩进行位置变动，限定所述囊(3)的膨胀体积；
所述囊(3)在流体的填充下膨胀至与所述阀腔(11)密封配合或在流体的排放下收缩至囊室(2)。
2.根据权利要求1所述的囊式控制阀，其特征在于：所述限位部件(4)为一限位外囊(4a)，该限位外囊(4a)套设在所述囊(3)的外壁上，并与所述阀体(1)侧壁固定连接，该限位外囊(4a)的形状与所述阀腔(11)相配合，并在所述囊(3)的带动下，膨胀至与所述阀腔(11)密封配合或收缩至囊室。
3.根据权利要求1所述的囊式控制阀，其特征在于：所述限位部件(4)包括限位挡板(4b1)和回转机构(4b2)；
所述限位挡板(4b1)有一对，与所述回转机构(4b2)一一对应，该对限位挡板(4b1)相对设置，其一端分别通过回转机构(4b2)可转动固定在囊室(2)所在一侧的所述阀体(1)侧壁上，该对限位挡板(4b1)分别位于所述囊室(2)相对介质流向的前后两侧；
该对限位挡板(4b1)在囊(3)膨胀推动时绕所述回转机构(4b2)转动，直至该对限位挡板(4b1)的另一端卡位在所述阀体(1)对侧的侧壁上，此时该对限位挡板(4b1)的边沿与所述阀腔(11)的内壁卡位，并配合所述阀腔(11)内壁形成一囊限位腔体，所述囊(3)在所述囊限位腔体内与所述阀腔(11)密封配合；
该对限位挡板(4b1)在囊收缩时绕所述回转机构(4b2)转动，直至该对限位挡板(4b1)回缩至所述囊室(2)。
4.根据权利要求3所述的囊式控制阀，其特征在于：所述限位挡板(4b1)的形状与所述阀腔(11)形状相配合。
5.根据权利要求3所述的囊式控制阀，其特征在于：所述回转机构(4b2)包括回转轴和主动回转机构，所述限位挡板(4b1)的一条边固定在所述回转轴上，所述回转轴通过主动回转机构可转动固定在所述阀体(1)侧壁上，所述主动回转机构在所述囊(3)收缩时自动带动所述限位挡板(4b1)向所述囊室(2)贴近。
6.根据权利要求3所述的囊式控制阀，其特征在于：所述回转机构(4b2)包括回转轴，所述限位挡板(4b1)的一条边固定在所述回转轴上，远离所述回转轴的一端与所述囊(3)固定连接。
7.根据权利要求3所述的囊式控制阀，其特征在于：所述限位部件(4)还包括一对卡位装置(4b3)，所述卡位装置(4b3)固定在与所述回转机构(4b2)相对的所述阀体(1)内壁上。
8.根据权利要求3所述的囊式控制阀，其特征在于：所述限位挡板(4b1)的长度大于所述阀体(1)上安装所述限位挡板的一侧壁及其对侧侧壁之间的高度。
9.根据权利要求3所述的囊式控制阀，其特征在于：所述限位挡板(4b1) 上设有多个栅孔。
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