CN108361387A - 一种工业管线用阀门 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工业管线用阀门，包括水平阀管和斜置阀管，水平阀管包括输入口法兰，输入口法兰与斜置阀管连接，输入口法兰的内孔中设置有阀座，斜置阀管内设置有阀芯和阀杆，阀座的右端面突出于输入口法兰的右端面，阀座的左端设置有用以压紧阀座的阀座压套，阀座和阀座压套的内孔直径相等并构成进水腔，阀芯为楔形阀芯，楔形阀芯的左端面为竖直平面，阀芯和阀座的相互推压的推压面与重力作用方向一致，使得介质流向始终不变。本发明吸收了闸阀大流量、截止阀密封面耐用、半球阀的分体密封易加工装配的优点，解决了闸阀密封面不耐用启闭力矩大和截止阀流阻大、流量小、阀杆易弯曲的缺点以及低性能、低效率的工作特性。

Description

一种工业管线用阀门
技术领域
本发明涉及通过管道输送液体或气体的开闭装置，尤其涉及一种工业管线用阀门。
背景技术
现有闸阀流阻系数虽小，但密封面磨损快，使用寿命短；截止阀密封面耐用，但流阻系数大，阀杆所受轴向力大容易弯曲。因此要改变这种现状，就必须寻找新的技术方案，改变现有的传统阀门结构。
中国专利CN206280512U公开了一种“阀芯斜置式自封水截止阀”，包括阀体和斜置式阀芯，阀体包括水平管和斜置管，水平管与斜置管的连接处设有阀芯固定密封座，阀芯固定密封座将水平管的内部分为进水腔和出水腔，斜置式阀芯固定密封座的中部设有阀孔，斜置式阀芯倾斜设置于斜置管的内部，斜置式阀芯的下端坐落在阀芯固定密封阀座上并封堵阀孔。当需要关闭阀门时，驱动斜置式阀芯沿着斜置管的轴线向左下方运动，斜置式阀芯的下端坐落在阀芯固定密封座上并将阀孔封堵，进水腔与出水腔隔开；当需要打开阀门时，驱动斜置式阀芯沿着斜置管的轴线向右上方运动，斜置式阀芯的下端与阀芯固定密封座分离，打开阀孔，进水腔与出水腔连通。
但是，阀芯固定密封座的上、下端均存在径向向内延伸的凸起，介质流向在阀座与水平管连接台阶处的直径变小，阀座直径小于进水腔，且阀座引导介质产生斜向上的流向，介质流向发生了两次变化，阻碍流体的流动，流阻系数依然较大，且在工业管线的承压阀门中，由于需要兼顾成本的经济性和设计的灵活性，其阀门壳体及输入和输出口的成型大多数采用铸造加工，由于铸造工艺受尺寸、壁厚、气候、原材料和施工操作的种种因素，铸件会出现气孔、浇不足、缺肉、肉瘤、砂眼、裂纹、缩松、缩孔和夹杂物等各种铸造缺陷，所形成的产品，质量很不稳定。而且铸造对土壤、大气环境的污染非常严重，对能源的消耗也居工业之首。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工业管线用阀门，用以解决现有技术中的阀门流阻较大、密封易磨损、且阀门壳体质量难以保证的问题。
为解决上述技术问题，本发明的一种工业管线用阀门所采用的技术方案是：一种工业管线用阀门，包括水平阀管和斜置阀管，所述水平阀管包括输入口法兰，所述输入口法兰与斜置阀管连接，所述输入口法兰的内孔中设置有阀座，所述斜置阀管内设置有阀芯和阀杆，所述阀座的右端面突出于输入口法兰的右端面，所述阀座的左端设置有用以压紧阀座的阀座压套，所述阀座和阀座压套的内孔直径相等并构成进水腔，所述阀芯为楔形阀芯，所述楔形阀芯的左端面为竖直平面，所述阀芯和阀座的相互推压的推压面与重力作用方向一致，使得介质流向始终不变。
所述楔形阀芯的左端面为椭圆形或长方形状，所述楔形阀芯的上端设置有T形圆盘孔，所述阀杆的下端设置有与T形圆盘孔适配的T形头，通过阀杆旋转带动阀芯沿着斜置阀管内设置的定位导轨上下移动与阀座右端面分离或接触以实现阀门开启或关闭。
所述输入口法兰的右端面平齐设置，所述输入口法兰的右端面与斜置阀管的左端面焊接连接或熔接连接。
所述输入口法兰的右端设置有凸台，所述凸台的右端面与斜置阀管的左端面焊接连接或熔接连接，所述阀座设置在凸台的内孔中。
所述水平阀管还包括输出阀管和输出口法兰，所述斜置阀管上与进水腔平行对应端设置有切口，通过切口与输出阀管焊接连接或熔接连接，输出阀管的右端面通过输出口法兰左端口伸入至输出口法兰右端口与输出口法兰焊接连接或熔接连接。
所述输入口法兰内孔的右端设置有径向向内延伸的挡沿，所述阀座的左端设置有径向向外延伸与所述挡沿适配的外翻沿，所述外翻沿与挡沿之间环置有阀座密封。
所述斜置阀管和阀芯的其中一个上设置有与斜置管同轴向延伸的定位导轨，另一个上设置有与定位导轨适配的导槽，所述定位导轨关于斜置阀管的轴线上下对称设置，且阀芯和阀杆通过设置在阀芯上T形圆盘孔连接，通过T形圆盘孔、定位导轨和导槽使得阀芯仅在斜置阀管内沿着所述定位导轨上下移动。
所述楔形阀芯为圆钢或矩形钢板斜切后左端面成为椭圆柱或长方形状。
所述楔形阀芯和阀座均为耐磨材料制成或普通材料焊接耐磨密封材料
采用本发明产生的有益技术效果是：本发明的阀门吸收了闸阀的大流量、截止阀的耐用密封面、半球阀分体密封易加工装配的优点（本发明的阀芯和阀杆连接处以上的部分相当于闸阀，连接处以下的部分相当于截止阀，分体密封相当于半球阀），阀芯的左端面的结构以及阀座和压套的设置保证了介质流向始终不变，解决了闸阀密封面不耐用和截止阀流阻大、流量小、阀杆易弯曲的缺点以及低性能、低效率的工作特性。同时，阀座的内孔与进水腔、出水腔、工业管线同直径，使得介质流动平稳，降低流阻系数，而且，阀门工作到质保期、达不到密封效果时，只需更换阀芯与阀座两个配件即可重新使用，维修简单，再用价值高，可节省大量产品采购成本。
进一步的，楔形阀芯的左端面设置为椭圆柱或长方形状并竖直平面设置，并通过T形圆盘孔和T形头连接，使得阀杆转动，而阀芯仅上下移动，而不发生转动。
进一步的，当需要较小的流量即可满足需求时，水平阀管与斜置阀管均可采用较小直径管材制作，输入口法兰的右端面平齐设置，输入口法兰的右端面与斜置阀管焊接或熔接连接后，斜置阀管也不会干涉输入口法兰与管线的连接螺栓。
进一步的，当需要较大的流量才满足需求时，水平阀管与斜置阀管均采用较大直径管材或矩形管制作，输入口法兰的右端面凸设凸台，凸台的右端面与斜置阀管焊接或熔接连接后，通过凸台将斜置阀管适当右移，避免斜置阀管干涉输入口法兰与管线的连接螺栓。
同时，利用相应规格的圆管或矩形管作为阀门壳体，通过焊接或者熔接工艺形成阀门壳体，节能降耗，预计降低工件成本40%左右，产品质量无论从性能上和成本上都优于机械加工铸件，阀门壳体采用工业管材，质量好、价格低、生产工艺简单、装配简单迅速、质量稳定可靠，杜绝了铸件类阀门质量的参差不齐、高成本、高污染的问题，
进一步的，定位导轨和导槽的设置，防止阀芯在斜置阀管内移动的过程中发生转动，从而使得阀芯的密封面位置保持不变。
进一步的，通过将圆钢或矩形钢切割方式形成阀芯，阀芯制作较简单。
附图说明
图1是本发明实施例1处于关闭状态的剖视图。
图2是图1中输入口法兰的剖视图。
图3是图2的左视图。
图4是图1中阀座的剖视图。
图5是图4的右视图。
图6是圆形斜置阀管的剖视图。
图7是图6的左端面的左视图。
图8是矩形斜置阀管的左端面的左视图。
图9是本发明实施例2处于关闭状态的剖视图。
图10是本发明实施例3处于关闭状态的剖视图。
图中：1-斜置阀管，2-阀盖，3-阀盖密封，4-阀盖压套，5-阀杆，6-阀芯，7-阀座，8-阀座密封，9-阀座压套，10-输入口法兰，11-输出阀管，12-输出口法兰，13-手轮，14-定位导轨，15-垫片，16-阀管密封，17-挡沿，18-外翻沿，19-弧形支撑，20-凸台。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步详细的说明。
实施例1：
一种工业管线用阀门，如图1所示，包括具有进水腔和出水腔的阀体，介质在阀体中的流动方向为由左至右。阀体包括水平阀管和斜置阀管1，水平阀管包括输入口法兰10、输出阀管11和输出口法兰12。
如图2-3所示，输入口法兰10的左端面为有台阶的平面、右端面为平面，且输入口法兰10的中心设置有中心孔，中心孔的右端设置有径向向内延伸的挡沿17，中心孔的左端设置有内螺纹。
输入口法兰10的中心孔的右端安装有阀座7，阀座7位于输入口法兰10与斜置阀管1连接处的中心位置，且阀座7的右端面突出于输入口法兰10的右端面，避免输入口法兰10的右端面干涉阀芯6与阀座7的接触配合。阀座7的结构如图4-5所示，阀座7的左端设置有径向向外延伸的外翻沿18，外翻沿18与挡沿17适配，且两者之间环置有阀座密封8。阀座7的左端还设置有阀座压套9，阀座压套9的内孔直径与阀座7的内孔直径相等并构成进水腔，且阀座压套9的内孔直径与工业管线的直径相等，以便于与工业管线无过渡连接，也不阻碍介质流动。阀座压套9的外周面上设置有外螺纹，与输入口法兰10的中心孔上的内螺纹连接，旋动阀座压套9以压紧阀座7。当阀座7的右端面发生磨损、损坏等故障后，可拆卸连接的阀座压套9为更换阀座7提供便利。
斜置阀管1为与工业管线外径、承压相匹配的无缝圆管或矩形管，将斜置阀管1的一端斜切形成椭圆形（如图6所示）或矩形（如图8所示）的左端面，如图6-8所示，斜置阀管1上与输入口法兰10平行对应端切口相通与输出阀管11连接，输出阀管11的右端设置有输出口法兰12。输入口法兰10的右端面与斜置阀管1的左端面、斜置阀管1的外周面与输出阀管11的左端面、输出阀管11的右端面伸入输出口法兰12与输出口法兰12的右端面焊接连接或熔接连接，形成阀门壳体。
斜置阀管1内设置有阀芯6和阀杆5，阀芯6与斜置阀管1同轴线。阀芯6的上端设置有T形圆盘孔，阀杆5的下端设置有与阀芯6的T形圆盘孔适配的T形头，使得阀杆5转动时，不会带动阀芯6转动，仅使阀芯6沿着定位导轨14上下移动。阀芯6为楔形阀芯，为圆柱体或长方体通过斜切方式形成，安装后使得楔形阀芯的左端面为竖直平面，并与阀座7右端面平行，阀芯6和阀座7的相互推压的推压面与重力作用方向一致，使得介质流向始终不变。阀芯6的左端面与阀座7的右端面分离或接触以实现阀门开启或关闭。为了增加密封面的耐磨性，在阀芯6的左端面、阀座7的右端面上均焊接有密封层（图中未示出），密封层的硬度和厚度根据实际需要来确定，或者采用耐磨耐蚀材料制作阀芯6、阀座7。
斜置阀管1的上端的外周面上设置有外螺纹（也可以为法兰），通过螺纹（也可以为法兰）连接有阀盖2，阀盖2上设置有中心孔，以穿装阀杆5。阀盖2的中心孔内由下至上依次安装有阀盖密封3、垫片15、阀盖压套4，阀盖压套4的下段部分设置有外螺纹，其与阀盖2的中心孔上段部分的内螺纹配合，以压紧垫片15和阀盖密封3。此外，在斜置阀管1的上端面与阀盖2之间设置有阀管密封16。
阀盖2上端的外周面上设置有弧形支撑19，弧形支撑19的上端设置有内螺纹，与阀杆5的上端的外螺纹配合，使得阀杆5能够转动并上下移动，阀杆5的上端还设置有手轮13。
为了对阀芯6的移动进行导向并止旋，斜置阀管1的内孔壁上设置有与斜置阀管同轴向延伸的定位导轨14，如图7所示，定位导轨14有两个，一上一下关于斜置阀管的轴线对称布置，通过两点定位来确定阀芯6在斜置阀管1内的位置。
需要说明的是，如图7所示，当定位导轨14位于阀芯正下方时，介质流动会对定位导轨14造成较大的冲击，为了减小介质流动对定位导轨14的冲击，定位导轨14也可以对称设置在阀芯6的左右两侧。
阀芯6的外周面上设置有与定位导轨14适配的导槽，通过定位导轨14和T形圆盘孔的设置，使得阀芯6仅在斜置阀管1内轴向移动，而不发生转动（当在斜置阀管1的内孔壁上设置导槽，在阀芯6的外周面上设置导轨，也能够对阀芯6进行导向且止旋）。
上述实施例的工作过程如下：当需要关闭阀门时，顺时针旋转手轮13，阀杆5通过弧形支撑19上螺纹配合向左下方移动，并推动阀芯6在定位导轨14的导向止旋作用下向左下方移动，使阀芯6与阀座7接触，阀门关闭（如图1所示）。
当需要打开阀门时，逆时针旋转手轮13，阀杆5通过弧形支撑19上螺纹配合向右上方移动，并拉动阀芯6向右上方移动，使阀芯6与阀座7分离，阀门开启。
通过阀杆5旋转带动阀芯6上下移动与阀座7平面接触或分离，阀门关闭或开启，由于阀芯6受介质压力冲击，始终与阀座7处于分离状态，只有在阀门完全关闭时阀芯6与阀座7才产生轻微接触摩擦，密封面磨损少，阀门使用寿命长。
此外，当需要较小的流量即可满足需求时，输入口法兰10与斜置阀管1均可采用较小直径管材制作，输入口法兰10的右端面平齐设置，输入口法兰10的右端面与斜置阀管1焊接或熔接连接后，斜置阀管1也不会干涉输入口法兰10与管线的连接螺栓。
实施例2：
如图9所示，与实施例1不同之处在于：输入口法兰10的右端设置有轴向向右延伸的凸台20，阀座7设置在凸台的内孔中。凸台20的设计主要考虑到使用较大直径的斜置阀管1时，直径过大的斜置阀管1会干涉输入口法兰10上连接螺栓，不便于与工业管线连接。
定位导轨14设置在其中3个直角处，通过3点定位来保证阀芯6在斜置阀管1内的位置。
当需要较大的流量才满足需求时，输入口法兰10与斜置阀管1均采用较大直径管材或矩形管制作，输入口法兰的右端面凸设凸台20，凸台20的右端面与斜置阀管1焊接或熔接连接后，通过凸台20将斜置阀管1适当右移，避免斜置阀管1干涉输入口法兰10与管线连接的连接螺栓。
实施例3：
如图10所示，与实施例1不同之处在于：斜置阀管1垂直于输出阀管11，阀芯6的轴线竖直设置在斜置阀管1的内孔中，使得阀芯6的切割面成10°～45°倾斜状态，输入口法兰内的平行进水腔阀管右端斜切成10°～45°倾斜状态，与阀芯6的斜面成平面无缝接触，达到密封效果。

Claims (9)

1.一种工业管线用阀门，包括水平阀管和斜置阀管，所述水平阀管包括输入口法兰，所述输入口法兰与斜置阀管连接，所述输入口法兰的内孔中设置有阀座，所述斜置阀管内设置有阀芯和阀杆，其特征在于：所述阀座的右端面突出于输入口法兰的右端面，所述阀座的左端设置有用以压紧阀座的阀座压套，所述阀座和阀座压套的内孔直径相等并构成进水腔，所述阀芯为楔形阀芯，所述楔形阀芯的左端面为竖直平面，所述阀芯和阀座的相互推压的推压面与重力作用方向一致，使得介质流向始终不变。
2.根据权利要求1所述的一种工业管线用阀门，其特征在于：所述楔形阀芯的左端面为椭圆形或长方形状，所述楔形的上端设置有T形圆盘孔，所述阀杆的下端设置有与T形圆盘孔适配的T形头，通过阀杆旋转带动阀芯沿着斜置阀管内设置的定位导轨上下移动与阀座右端面分离或接触以实现阀门开启或关闭。
3.根据权利要求2所述的一种工业管线用阀门，其特征在于：所述输入口法兰的右端面平齐设置，所述输入口法兰的右端面与斜置阀管的左端面焊接连接或熔接连接。
4.根据权利要求2所述的一种工业管线用阀门，其特征在于：所述输入口法兰的右端设置有凸台，所述凸台的右端面与斜置阀管的左端面焊接连接或熔接连接，所述阀座设置在凸台的内孔中。
5.根据权利要求3或4所述的一种工业管线用阀门，其特征在于：所述水平阀管还包括输出阀管和输出口法兰，所述斜置阀管上与进水腔平行对应端设置有切口，通过切口与输出阀管焊接连接或熔接连接，输出阀管的右端面通过输出口法兰左端口伸入至输出口法兰右端口与输出口法兰焊接连接或熔接连接。
6.根据权利要求5所述的一种工业管线用阀门，其特征在于：所述输入口法兰内孔的右端设置有径向向内延伸的挡沿，所述阀座的左端设置有径向向外延伸与所述挡沿适配的外翻沿，所述外翻沿与挡沿之间环置有阀座密封。
7.根据权利要求6所述的一种工业管线用阀门，其特征在于：所述斜置阀管和阀芯的其中一个上设置有与斜置管同轴向延伸的定位导轨，另一个上设置有与定位导轨适配的导槽，所述定位导轨关于斜置阀管的轴线上下对称设置，且阀芯和阀杆通过设置在阀芯上T形圆盘孔连接，通过T形圆盘孔、定位导轨和导槽使得阀芯仅在斜置阀管内沿着所述定位导轨上下移动。
8.根据权利要求1或2所述的一种工业管线用阀门，其特征在于：所述楔形阀芯为圆钢或矩形钢板斜切后左端面成为椭圆柱或长方形状。
9.根据权利要求8所述的一种工业管线用阀门，其特征在于：所述楔形阀芯和阀座均为耐磨耐蚀材料制成或普通材料焊接耐磨密封材料。
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