CN108458122A - 一种高密封无磨损闸阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高密封无磨损闸阀，包括具有流体通道的阀体和阀杆，流体通道包括左流道、闸板流道和右流道，还包括有：安装于上开口处、且用于密封上开口的上密封板，该上密封板由左上密封板和右上密封板拼接而成；安装于下开口处、且用于密封下开口的下密封板，该下密封板由左下密封板和右下密封板拼接而成；闸板由磁性相吸的左磁体和右磁体拼接而成；右磁体上部的磁极与左磁体上部的磁极异名相吸；所述左上密封板处设有与左磁体上部磁性相吸的左上磁性材料，右上密封板处设有与右磁体上部磁性相吸的右上磁性材料。本发明提供了一种结构简单，有效避免输送介质对闸板和阀体凹槽部位的磨损，延长使用寿命的高密封无磨损闸阀。
Description
技术领域
本发明涉及一种闸阀，尤其是一种高密封无磨损闸阀。
背景技术
闸阀是以闸板为阀芯的启闭元件，闸板的运动方向与流体方向相垂直，通过沿着阀门内部流道中心线的垂直方向移动闸板，由此实现接通和切断介质流动。闸阀在管道上只能作全开和全关，一般不能作调节和节流使用。其中，单闸板闸阀是启闭闸板为单个的闸阀，现有的单闸板闸阀，结构简单，应用广泛。传统闸阀包括具有流体通道的阀体和一端位于阀体内的阀杆，流体通道包括左流道、闸板流道和右流道，闸板流道内安装有与阀杆相配合的闸板，闸板流道处设有与闸板底部相配合的阀座。
但是，在实际使用过程中，使用者渐渐发现，现有的闸阀普遍存在以下两个问题：
(1)阀门的密封性不够，闸板与阀体只具有单重的密封效果，不能适用于对阀门气密性要求较高的工作环境。
(2)阀门处于开启状态时，输送介质会对闸板和阀体凹槽施以冲击、并产生磨损，特别是工作环境中含有细微固体颗粒时，这种磨损现象更加严重，严重影响阀门的使用寿命。
(3)阀座容易产生沉积，影响闸板闭合时的密封性。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种结构简单，有效避免输送介质对闸板和阀体凹槽部位的磨损，延长使用寿命的高密封无磨损闸阀。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高密封无磨损闸阀，包括具有流体通道的阀体和一端位于阀体内的阀杆，流体通道包括左流道、闸板流道和右流道，闸板流道内安装有与阀杆相配合的闸板，闸板流道上部设有供闸板收纳用的闸板收纳腔，闸板流道下部设有与闸板底部相配合的阀座，所述闸板收纳腔和流体通道间通过上开口相连通，阀座和流体通道间通过下开口相连通，闸板流道内与左流道相对应的方向为左侧、与右流道相对应的方向为右侧，还包括有：
安装于上开口处、且用于密封上开口的上密封板，该上密封板由左上密封板和右上密封板拼接而成，左上密封板铰接于上开口的左侧边缘，右上密封板铰接于上开口的右侧边缘；
安装于上开口处、且用于驱动左上密封板封闭上开口的左上驱动件；
安装于上开口处、且用于驱动右上密封板封闭上开口的右上驱动件；
安装于下开口处、且用于密封下开口的下密封板，该下密封板由左下密封板和右下密封板拼接而成，左下密封板铰接于下开口的左侧边缘，右下密封板铰接于下开口的右侧边缘；
安装于阀座内部、且用于驱动左下密封板封闭下开口的左下驱动件；
安装于阀座内部、且用于驱动右下密封板封闭下开口的右下驱动件；
所述闸板由磁性相吸的左磁体和右磁体拼接而成，左磁体位于闸板收纳腔的左侧、且与左上密封板所在位置相对应，右磁体位于闸板收纳腔的右侧、且与右上密封板所在位置相对应；
所述左磁体的两磁极分别位于左磁体的上部和下部，右磁体的两磁极分别位于右磁体的上部和下部，且右磁体上部的磁极与左磁体上部的磁极异名相吸；所述左上密封板处设有与左磁体上部磁性相吸的左上磁性材料，右上密封板处设有与右磁体上部磁性相吸的右上磁性材料。
本发明的有益效果是：磁性材料属于泛指，其包括磁体(如永磁体)、也包括磁性金属等可受磁体磁性吸引的金属材料。闸板流道上部设有上密封板、下部设有下密封板，当闸阀处于闭合状态时，闸板在阀杆的作用下顶开上密封板、并顶压下密封板，下密封板通过驱动件(左下驱动件和右下驱动件)来驱动左下密封板和右下密封板顶靠闸板下部，形成面密封，驱动件与闸板之间具有预紧力，从而实现闸板下部的高密封性。同时，左上密封板的左上磁体和右上密封板的右上磁体分别与左磁体和右磁体形成磁性配合，也即当闸板闭合时，左上密封板处左上磁体受左磁体上部吸引、而与闸板相互贴合，右上密封板处右上磁体受右磁体上部吸引、而与闸板相互贴合，彼此间因相互贴合而形成面密封，进而保证闸板上部的高密封性。当闸阀打开时，闸板缩回闸板收纳腔，则左下密封板和右下密封板在驱动件作用下闭合下开口，从而保证闸板流道在下开口处光滑平顺；同样的，左上密封板和右上密封板在在驱动件作用下闭合上开口，从而保证闸板流道在上开口处光滑平顺。通过这一系列的设置，闸阀无论处于开启还是闭合状态，均能保证其高密封性，同时还避免了阀座和闸板的磨损，延长了使用寿命。
左上密封板处与右上密封板相拼接的部位、及右上密封板处与左上密封板相拼接的部位均为拼接部；所述左上磁性材料为左上磁体，该左上磁体安装于左上密封板的拼接部处，左上磁体处其中一磁极靠近右上密封板设置、且与左磁体的上部磁性相吸；右上磁性材料为右上磁体，该右上磁体安装于右上密封板的拼接部处，右上磁体处其中一磁极靠近左上密封板设置、且与右磁体的上部磁性相吸。左上密封板和右上密封板在结合处通过磁性相互吸合，进而提高闸板闭合状态下，左上密封板和右上密封板彼此间接合的紧密性，减少间隙，进而提高上开口的密封性。此处磁体即磁铁等自带磁性的硬磁体。
左上磁性材料和右上磁性材料均采用磁性金属材料制成。磁性金属材料包括铁、钴、镍等受磁铁吸引的金属材料，相对于直接在左上密封板和右上密封板上安装磁体而言，更加简单，具有操作和维护简单，成本低等优势。
其中，左下驱动件和右下驱动件为复位弹簧。此外，左下驱动件和右下驱动件还可以采用气缸或液压缸，左下驱动件的轴向两端分别与左下密封板和阀座铰接配合，右下驱动件的轴向两端分别与右下密封板和阀座铰接配合。
左上驱动件和右上驱动件为复位弹簧。该复位弹簧可以选择扭簧或螺旋弹簧。若选择扭簧，则扭簧安装于铰接轴处；若选择螺旋弹簧，则螺旋弹簧处于拉伸状态，用于朝向闸板收纳腔拉紧左上驱动件和右上驱动件。除此之外，左上驱动件和右上驱动件还可以选择弹片，只要能驱动左上密封板和右上密封板封闭上开口即可。
为了保证流体通道内流体流动的顺畅，尽量减少冲击，则左流道在轴向上的截面结构为光滑渐扩结构，左流道处远离闸板流道的一端朝向闸板流道所在方向渐扩变化；右流道在轴向上的截面结构为光滑渐缩结构，右流道处远离闸板流道的一端朝向闸板流道所在方向渐扩变化。。
闸板的侧部覆设有密封垫，且闸板上部的尺寸宽于闸板下部的尺寸，上开口的开口尺寸大于闸板下部的尺寸、且小于闸板上部的尺寸。闸板左右两侧通过密封垫与上开口和下开口的开口周缘过盈密封，闸板上部的尺寸宽于闸板下部的尺寸，当闸板下落时，则闸板上部的尺寸与上开口的开口大小相配合，实现闸板上部与上开口周缘相互挤压，并形成过盈、面密封配合，提高自身密封性能；闸板下部与下开口同理。
闸板的下部凸设有用于顶推下密封板的顶推块，该顶推块处设有与左下密封板所在位置相对应的左斜面、及与右下密封板所在位置相对应的右斜面。通过顶推块增加闸板和下密封板表面的接触面积，保证面密封的充分性，从而提高闸板下部的密封性能。
闸板流道处上密封板所在表面为平面结构，闸板流道处下密封板所在表面为平面结构；上密封板和下密封板均为平板结构。闸板流道上下表面为平面结构，则有利于左上密封板和右上密封板打开、关闭时形成连续、完整的闸板流道内壁，特别是在打开时，平面结构的左上密封板和右上密封板能与闸板表面形成紧密的贴靠，提高整体的密封性能，而且减低对闸板流道内流体的干扰。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图，闸板处于打开状态。
图2为本发明实施例的结构示意图，闸板处于闭合状态。
图3为本发明实施例闸板的结构示意图。
图4为本发明实施例闸板的主视图。
图5为本发明实施例右上密封板的结构示意图。
图6为本发明实施例右下密封板和右下驱动件的结构示意图。
图7为本发明实施例流体通道的剖视俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述：
实施例一：如图1～6所示，本实施例包括具有流体通道2的阀体11和一端位于阀体11内的阀杆12，流体通道2包括左流道21、闸板流道22和右流道23，闸板流道22内安装有与阀杆12相配合的闸板3，闸板流道22上部设有供闸板3收纳用的闸板收纳腔12，闸板流道22下部设有与闸板3底部相配合的阀座14。闸板收纳腔13和流体通道2间通过上开口24相连通，阀座14和流体通道2间通过下开口25相连通，在上开口24处安装有上密封板41，该上密封板41用于上开口24处的密封；在下开口25处安装有下密封板42，该下密封板42用于下开口25处的密封。闸板流道22内与左流道21相对应的方向为左侧，闸板流道22内与右流道23相对应的方向为右侧。上密封板41包括分别铰接于上开口24处的左上密封板411和右上密封板412，左上密封板411和右上密封板412在密封上开口24时拼接成完整的上密封板41，左上密封板411铰接于上开口24的左侧边缘，右上密封板412铰接于上开口24的右侧边缘，如同双开门一样，相向打开或闭合上开口。在上开口24处安装有用于驱动左上密封板411封闭上开口24左半部分的左上驱动件511，在上开口24处还安装有且用于驱动右上密封板412封闭上开口24右半部分的右上驱动件512，左上驱动件511和右上驱动件512在本实施例中采用扭簧。当然，除了扭簧外，还可以采用气缸作为替换，或者采用安装于铰接轴处的复位弹簧来实现左上密封板411和右上密封板412的复位闭合。
下密封板42包括分别铰接于下开口25处的左下密封板421和右下密封板422，左下密封板421铰接于下开口25的左侧边缘，右下密封板422铰接于下开口25的右侧边缘，左下密封板421和右下密封板422同样如同双开门一样，相向打开或闭合下开口(结构同上密封板41)。在阀座14内部安装有用于驱动左下密封板421封闭下开口25的左下气缸(即左下驱动件)，左下气缸与左下密封板421间通过万向节相连接，或者直接与左下密封板421铰接设置；阀座25内部还安装有用于驱动右下密封板422封闭下开口25的右下气缸，右下气缸与右下密封板422间通过万向节相连接，或者直接与右下密封板422铰接设置。
闸板3由磁性相吸的左磁体31和右磁体32拼接而成，左磁体31位于闸板收纳腔13的左侧、且与左上密封板411所在位置相对应，右磁体32位于闸板收纳腔13的右侧、且与右上密封板412所在位置相对应。左磁体31的两磁极分别位于左磁体31的上部(N极)和下部(S极)，右磁体32的两磁极分别位于右磁体32的上部(S极)和下部(N极)，且右磁体32上部的磁极与左磁体31上部的磁极异名相吸。左上密封板411处设有与左磁体31上部磁性(N极)相吸的左上磁体61，右上密封板412处设有与右磁体32上部磁性相吸、且与左上磁体61相匹配的右上磁体62，左上密封板411和右上密封板412间在结合处通过左上磁体61和右上磁体62的磁性相互吸合。此处，左上磁体61和右上磁体62的匹配，指的是左上密封板411和右上密封板412处于闭合状态时，左上磁体61和右上磁体62相接触、且在接触位置磁性相吸。另外，左下气缸和右下气缸均可替换成压缩弹簧，或者替换成扭簧。
本实施例中，左上磁体61和右上磁体62还可以采用磁性金属材料替代，如铁铬镍等受磁体吸引的金属。如图7所示，为了保证流体通道2内流体流动的顺畅，尽量减少冲击，则左流道21轴向上的截面结构为光滑渐变结构，左流道21上远离闸板流道22的一端朝向闸板流道22所在方向渐扩变化。同理，右流道23轴向上的截面结构为光滑渐变结构，右流道23上远离闸板流道22的一端朝向闸板流道22所在方向渐扩变化。如图所示，即一端为小口，另一端为大口，中间光滑渐变的结构。
闸板3的顶部和侧部覆设有密封垫(未画出)，闸板3左右两侧通过密封垫与上开口24和下开口25的开口周缘过盈密封。
闸板流道22处上密封板41所在表面为平面结构，闸板流道22处下密封板42所在表面为平面结构；上密封板41和下密封板42均为平板结构。闸板流道22上下表面为平面结构，则有利于左上密封板411和右上密封板412打开、关闭时形成连续、完整的闸板流道22内壁，特别是在打开时，平面结构的左上密封板411和右上密封板412能与闸板3表面形成紧密的贴靠，提高整体的密封性能，而且减低对闸板流道22内流体的干扰。另外，若左上驱动件511、右上驱动件512采用复位弹簧或气缸时，则上开口24处可以根据需要开设暗槽(未画出)，用于复位弹簧或气缸的容纳，同时又对左上密封板511和右上密封板512起驱动作用，暗槽的设置有利于空间的合理利用，也可以最大限度地降低对闸板3工作时的干涉。同理，在阀座14的下开口25处也可以设置暗槽，此处暗槽用于左下驱动件521和右下驱动件522的安装容纳。
因为左上密封板411和右上密封板412与闸板3间采用滑动配合，为了降低摩擦力，可在相接触的表面间涂覆石墨层或凡士林层，不仅能起到润滑作用，而且能提高彼此间密封性。
实施例二：其他与实施例一相比，区别在于闸板3结构。闸板3上部的尺寸宽于闸板3下部的尺寸，形成楔形结构。闸板3上部的尺寸宽于闸板3下部的尺寸，当闸板3下落时，则闸板3上部的尺寸与上开口24的开口大小相配合，实现闸板3上部与上开口24周缘相互挤压，并形成过盈、面密封配合，提高自身密封性能；闸板3下部与下开口25同理。闸板3的下部凸设用于顶推下密封板41的顶推块33，该顶推块33处设有与左下密封板421所在位置相对应的左斜面、及与右下密封板422所在位置相对应的右斜面。通过顶推块33增加闸板3和下密封板42表面的接触面积，保证面密封的充分性，从而提高闸板3下部的密封性能。
Claims (10)
1.一种高密封无磨损闸阀，包括具有流体通道的阀体和一端位于阀体内的阀杆，流体通道包括左流道、闸板流道和右流道，闸板流道内安装有与阀杆相配合的闸板，闸板流道上部设有供闸板收纳用的闸板收纳腔，闸板流道下部设有与闸板底部相配合的阀座，其特征是，所述闸板收纳腔和流体通道间通过上开口相连通，阀座和流体通道间通过下开口相连通，闸板流道内与左流道相对应的方向为左侧、与右流道相对应的方向为右侧，还包括有：
安装于上开口处、且用于密封上开口的上密封板，该上密封板由左上密封板和右上密封板拼接而成，左上密封板铰接于上开口的左侧边缘，右上密封板铰接于上开口的右侧边缘；
安装于上开口处、且用于驱动左上密封板封闭上开口的左上驱动件；
安装于上开口处、且用于驱动右上密封板封闭上开口的右上驱动件；
安装于下开口处、且用于密封下开口的下密封板，该下密封板由左下密封板和右下密封板拼接而成，左下密封板铰接于下开口的左侧边缘，右下密封板铰接于下开口的右侧边缘；
安装于阀座内部、且用于驱动左下密封板封闭下开口的左下驱动件；
安装于阀座内部、且用于驱动右下密封板封闭下开口的右下驱动件；
所述闸板由磁性相吸的左磁体和右磁体拼接而成，左磁体位于闸板收纳腔的左侧、且与左上密封板所在位置相对应，右磁体位于闸板收纳腔的右侧、且与右上密封板所在位置相对应；
所述左磁体的两磁极分别位于左磁体的上部和下部，右磁体的两磁极分别位于右磁体的上部和下部，且右磁体上部的磁极与左磁体上部的磁极异名相吸；所述左上密封板处设有与左磁体上部磁性相吸的左上磁性材料，右上密封板处设有与右磁体上部磁性相吸的右上磁性材料。
2.根据权利要求1所述的高密封无磨损闸阀，其特征是：所述左上密封板处与右上密封板相拼接的部位、及右上密封板处与左上密封板相拼接的部位均为拼接部；所述左上磁性材料为左上磁体，该左上磁体安装于左上密封板的拼接部处，左上磁体的其中一磁极靠近右上密封板设置、且与左磁体的上部磁性相吸；右上磁性材料为右上磁体，该右上磁体安装于右上密封板的拼接部处，右上磁体的其中一磁极靠近左上密封板设置、且与右磁体的上部磁性相吸。
3.根据权利要求1所述的高密封无磨损闸阀，其特征是：所述左上磁性材料和右上磁性材料均采用磁性金属材料制成。
4.根据权利要求1所述的高密封无磨损闸阀，其特征是：所述左下驱动件和右下驱动件为复位弹簧。
5.根据权利要求1所述的高密封无磨损闸阀，其特征是：所述左下驱动件和右下驱动件为气缸或液压缸，左下驱动件的轴向两端分别与左下密封板和阀座铰接配合，右下驱动件的轴向两端分别与右下密封板和阀座铰接配合。
6.根据权利要求1所述的高密封无磨损闸阀，其特征是：所述左上驱动件和右上驱动件为复位弹簧。
7.根据权利要求1所述的高密封无磨损闸阀，其特征是：所述左流道在轴向上的截面结构为光滑渐扩结构，左流道处远离闸板流道的一端朝向闸板流道所在方向渐扩变化；右流道在轴向上的截面结构为光滑渐缩结构，右流道处远离闸板流道的一端朝向闸板流道所在方向渐扩变化。
8.根据权利要求1所述的高密封无磨损闸阀，其特征是：所述闸板的侧部覆设有密封垫，且闸板上部的尺寸宽于闸板下部的尺寸，上开口的开口尺寸大于闸板下部的尺寸、且小于闸板上部的尺寸。
9.根据权利要求1所述的高密封无磨损闸阀，其特征是：所述闸板的下部凸设有用于顶推下密封板的顶推块，该顶推块处设有与左下密封板所在位置相对应的左斜面、及与右下密封板所在位置相对应的右斜面。
10.根据权利要求1所述的高密封无磨损闸阀，其特征是：所述闸板流道处上密封板所在表面为平面结构，闸板流道处下密封板所在表面为平面结构；上密封板和下密封板均为平板结构。
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