CN108825853A - 一种锥体c形单阀片式电动四通阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锥体C形单阀片式电动四通阀，包括锥形圆筒状的阀座，所述阀座在同一水平面向外伸出互相垂直的四个通液管，所述阀座上下两端设有用于密封的法兰，所述阀座内腔设有阀芯以及与阀芯连接的阀芯轴，所述阀芯轴的上下端穿过法兰中心，阀芯轴的上端连接控制其进行上下及转动的传动控制机构，所述阀芯设有C形通液口，所述阀芯在C形通液口的对侧设有竖向的卡槽，所述阀芯轴设有与所述卡槽匹配的卡块，所述卡块活动插入卡槽内，所述阀芯上在卡槽上端设有阀芯固定件。与现有技术相比，本电动四通阀阀体内压力平衡，阀芯由锥度前行挤压密封，后退分离，损耗小，阀片整体更换便捷，后期维护方便。

Description

一种锥体C形单阀片式电动四通阀

技术领域

本发明涉及一种四通阀装置，具体涉及一种锥体C形单阀片式电动四通阀。

背景技术

双向体积管采用电动四通切换阀(将军阀)，使电动执行头带动机械螺杆机构，使阀轴作提升运动，带动二片分离的半圆柱阀片内缩，并原地水平转动切换到位后，阀轴向下使阀片向外胀撑(固阀片上加工有带斜度的燕尾槽结构)与筒壁结合起密封作用。该原理存在两个不足之处：一是内缩是靠与内筒壁约2～3mm的空隙起泄液流通作用，在大流量切换过程中易产生转向扭力矩增大，出现瞬时断流即憋压现象，使液体冲击和设备的抖动。其二，从转动到位至密封时间较长约8～12秒，这就出现导引管至检测开关之间预行程管设计较长方能确保发讯正常，对产品功能的拓展和使用工效的提升带来了技术扩展的瓶颈。

中国专利CN101245863A公开了一种锥体Z形阀芯式电动四通阀，其特点是，一个厚壁，内腔为锥形圆筒状阀座的下方，同一水平面上向外伸出互相垂直的四个通液管，法兰中心穿过上部带丝杆的主轴，主轴依次穿过置于锥体腔内的Z形阀芯、分度转圈、向下伸出两止退器并固定于隔板的主齿轮，有内螺纹与主轴丝杆啮合；主轴与Z形阀芯、分度转圈紧固；分度转圈向外伸出一拨杆，对着限位开关；主齿轮通过过渡齿轮组，与电机出轴齿轮啮合，该锥体Z型阀芯式电动四通阀是由防爆电机直接通过减速齿轮机构连带锥度Z型阀芯作提升、转向，到位后由电机反转作向下锥槽中2根T型密封环与同锥度的阀座内壁摩擦结合完成密封，采用独特的大提升技术在四通口上端转向切换来降低扭矩，消除切流时冲击现象，但在实践中仍存在密封环因原理上的摩擦，易损坏，增加维修量等不足。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种锥体C形单阀片式电动四通阀。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种锥体C形单阀片式电动四通阀，包括锥形圆筒状的阀座，所述阀座在同一水平面向外伸出互相垂直的四个通液管，所述阀座上下两端设有用于密封的法兰，所述阀座内腔设有阀芯以及与阀芯连接的阀芯轴，所述阀芯轴的上下端穿过法兰中心，阀芯轴的上端连接控制其进行上下及转向运动的传动控制机构，所述阀芯设有C形通液口，所述阀芯在C形通液口的对侧设有竖向的卡槽，所述阀芯轴设有与所述卡槽匹配的卡块，所述卡块活动插入卡槽内，所述阀芯上在卡槽上端设有阀芯固定件。

进一步地，所述卡槽与卡块的接触面从上往下朝向阀座的中心轴方向倾斜。

进一步地，所述卡槽与卡块的接触面倾斜的角度为3-5°。

进一步地，所述阀芯为侧面挖有C形通液口的半圆台结构，C形通液口的上下设有半月形密封板，所述密封板的边缘以及C形通液口的侧边缘设有边槽，所述边槽内设有橡胶密封圈。

进一步地，所述卡槽为燕尾形卡槽，所述卡块为截面呈燕尾形的卡块。

进一步地，所述传动控制机构包括螺杆传动轴、旋转主齿轮、减速齿轮组、驱动电机、信号触发单元以及导向盘，所述螺杆传动轴竖直连接于阀芯轴上端，所述旋转主齿轮安装在齿轮安装座上，所述旋转主齿轮的中间设有螺纹孔并与螺杆传动轴螺纹旋接，所述旋转主齿轮与减速齿轮组齿合连接，所述减速齿轮组连接驱动电机的输出端，所述导向盘固接于螺杆传动轴的下部，所述信号触发单元设于导向块的上部，所述导向块设于螺杆传动轴的侧部并对导向盘的上下移动进行导向，所述齿轮安装座的下部设有导向圆柱销。

进一步地，所述导向盘为圆盘形，通过螺母紧固在螺杆传动轴上，所述导向盘的侧壁上等间距设有四个凸块，所述导向块设有与所述凸块配合的导向定位槽。

进一步地，所述信号触发单元包括导向座与活动设于该导向座上的导向定位行程顶杆，所述定位行程顶杆的一端位于导向定位槽的上端，另一端与行程开关接触。

进一步地，所述齿轮安装座套设轴承，所述轴承通过轴承安装座固定在阀座上端。

进一步地，所述阀芯轴通过传动轴销与螺杆传动轴连接，所述阀芯轴与法兰之间设有定位铜套。

本发明电动四通阀的具体工作原理为：

阀芯轴与阀芯采用倾斜的锥面接触设计，阀芯轴向提升，阀芯会先在水平轴向回退，安装于阀芯侧面的橡胶密封圈，跟随阀芯在水平轴向移动，密封部分分离后，阀芯跟随阀芯轴同时向上移动，当导向盘上升至脱离导向块的导向定位槽后，上端接触到导向圆柱销，导向圆柱销安装在齿轮安装座下部，推动导向盘旋转90度，到位后，导向盘的四等分定位凸块推动信号触发单元的导向定位行程顶杆运动并触发行程开关发出信号，使电机停止旋转，保持静止2秒后，电机重新开始反向旋转，此时导向盘再次进入导向块的定位槽口内，竖直向下移动，此时，螺杆传动轴、阀芯轴、阀芯同时向下移动，阀芯底部触碰到阀座内定位凸台后，由于阀芯轴继续向下移动，阀芯与阀芯轴的倾斜锥面接触后推动阀芯做水平轴向移动后完全密封，完成换向。

本发明突出设计思路独特，结构简单，制造成本低，易掌控，克服国内锥度Z型四通阀T型密封环易摩擦损坏的不足，用平面盖压双密封环密封及检漏方法实现专用四通切换的功能，与现有技术相比，具有以下优点：

1、阀芯与阀芯轴的锥面设计，使本四通阀在切换方向时，先回退，使阀芯提升后，使阀体内压力平衡，无憋压，消除切流时冲击现象；切换后，由于锥度设计，可进行进一步密封，双密封条摩擦减少，损耗小，且阀片整体更换便捷，后期维护方便。

2、导向盘与信号触发单元以及导向圆柱销的设计，保证阀芯做90°/次的切换，使单边受力在360°内均布转向，同心定位的磨损间隙量一致。

附图说明

图1为本发明的整体结构图；

图2为本发明的剖视结构图；

图3为图2的布局放大图；

图4为本发明内部装配结构图；

图5为图4的局部放大图；

图6为本发明阀芯轴的结构图；

图7-9为图6的三视图；

图10、11为本发明阀芯的结构图：

图12为本发明导向盘的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种锥体C形单阀片式电动四通阀，参照图1-5，包括锥形圆筒状的阀座1，阀座1在同一水平面向外伸出互相垂直的四个通液管2，阀座1上下两端设有用于密封的法兰3，阀座1内腔设有阀芯4以及与阀芯4连接的阀芯轴5，阀芯轴5的上下端穿过法兰3中心，阀芯轴5与法兰3之间设有定位铜套，并在连接处进行密封。阀芯轴5的上端连接控制其进行上下及转动的传动控制机构，参照图6-11，阀芯4设有C形通液口，阀芯4在C形通液口的对侧设有竖向的卡槽，阀芯轴5设有与卡槽匹配的卡块，卡块活动插入卡槽内，阀芯4上在卡槽上端设有阀芯固定件6。阀芯4为侧面挖有C形通液口的半圆台结构，C形通液口的上下设有半月形密封板，密封板的边缘以及C形通液口的侧边缘设有边槽，边槽内设有橡胶密封圈，采用丁晴橡胶。卡槽与卡块的接触面从上往下朝向阀座1的中心轴方向倾斜，卡槽与卡块的接触面倾斜的角度为4°。优选的，卡槽为燕尾形卡槽，卡块为截面呈燕尾形的卡块。

传动控制机构包括螺杆传动轴7、旋转主齿轮8、减速齿轮组10、驱动电机11、信号触发单元12以及导向盘13，阀芯轴5通过传动轴销17与螺杆传动轴7连接，旋转主齿轮8安装在齿轮安装座9上，齿轮安装座9套设轴承15，轴承15通过轴承安装座16固定在阀座1上端，使得旋转主齿轮8连同齿轮安装座9整体进行转动。旋转主齿轮8的中间设有螺纹孔并与螺杆传动轴7螺纹旋接，旋转主齿轮8与减速齿轮组10齿合连接，减速齿轮组10连接驱动电机11的输出端，导向盘13固接于螺杆传动轴7的下部，信号触发单元12设于导向块18的上部，导向块18设于螺杆传动轴7的侧部并对导向盘13的上下移动进行导向，齿轮安装座9的下部设有导向圆柱销14。如图12，导向盘13为圆盘形，通过螺母紧固在螺杆传动轴7上，导向盘13的侧壁上等间距设有四个凸块，两两相间90°，导向块18设有与凸块配合的导向定位槽，使导向盘13平稳上升，导向盘13上升与导向圆柱销14接触后，导向圆柱销14与凸块配合，卡住并使导向盘13发生转向。如图3，信号触发单元12包括导向121以及活动设于该导向座121上的导向定位行程顶杆122，导向定位行程顶杆122的一端位于导向定位槽的上端，另一端与行程开关接触，可实现信号的触发。

本实施例采用变频器50Hz频率控制小功率的防爆型通用电动执行头，通过减速齿轮组带动传动机构旋转，带动螺杆传动轴提升80mm左右高度时，变频器采用≤15Hz频率低速运行到120.5mm高度时，导向盘脱离导向定位槽做90°旋转到位后推动导向定位行程顶杆122运动触发行程开关，此时电机停止旋转，四通阀阀芯换向到位，电机静止2秒后反向旋转，此时变频器50Hz频率控制电机高速旋转，导向盘向下运动，下行时阀芯先接触到阀座底部限位后，由于阀芯轴还在下行，阀芯轴侧边4°锥面与阀芯侧边的4°锥面摩擦运动，推动阀芯向流体运动方向水平移动压紧，使阀芯上密封圈与阀座紧密贴合，直至控制器下行时间到，则电机停止旋转，阀芯停止运动，密封圈压缩到位，阻止液体泄漏来实现四通阀换向及密封，完成上述步骤，实现四通阀正/反向介质切换。

具体工作过程为：

本四通阀可应用于双向体积管中，四通阀阀座1安装于体积管上，阀座下法兰与体积管付管线上法兰对接安装。当阀门需要工作时，驱动电机通电，电机正向旋转，通过电机涡轮箱(减速齿轮组)以50:1的速比带动电机涡轮箱轴转动，安装于电机涡轮箱轴上电机小齿轮同步旋转，此时，电机小齿轮I以齿轮同步转动的方式通与过桥齿轮电机小齿轮II带动旋转主齿轮8转动，由于旋转主齿轮8固定在齿轮安装座9上，所以齿轮安装座9和旋转主齿轮8同步旋转，齿轮安装座9固定在原地转动，通过螺纹传递，带动螺杆传动轴7旋转上升，此时阀芯轴5、阀芯4、导向盘13同步向上提升，由于阀芯轴6与阀芯4采用的是倾斜4°的锥面接触设计，阀芯轴6向提升，阀芯4会先在水平轴向回退5mm，同样安装于阀芯4上侧面的丁晴橡胶材质的密封圈，先跟随阀芯4先在水平轴向移动5mm，密封部分分离后，阀芯4会跟随阀芯轴5同时向上移动，当导向盘13全部上升移除导向块18的导向定位槽后，导向圆柱销14因为齿轮安装座9旋转的原因推动导向盘13旋转90度，到位后，导向盘13的四等分定位凸块推动导向定位行程顶杆直线运动触发行程开关发出信号，电机停止旋转，保持静止2秒后，电机重新开始反向旋转，此时导向盘13再次进入导向块18的导向定位槽，向下移动，此时，螺杆传动轴7、阀芯轴5、阀芯4同时向下移动，阀芯4底部触碰到阀座1内定位凸台后，由于阀芯轴5继续向下移动阀芯4与阀芯轴5的向上倾斜4°斜向锥面接触后推动C型阀型片7作水平轴向移动5mm后完全密封，至此，C形单阀片式电动四通阀换向完成。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锥体C形单阀片式电动四通阀，包括锥形圆筒状的阀座(1)，所述阀座(1)在同一水平面向外伸出互相垂直的四个通液管(2)，所述阀座(1)上下两端设有用于密封的法兰(3)，所述阀座(1)内腔设有阀芯(4)以及与阀芯(4)连接的阀芯轴(5)，所述阀芯轴(5)的上下端穿过法兰(3)中心，阀芯轴(5)的上端连接控制其进行上下及转向运动的传动控制机构，

其特征在于，所述阀芯(4)设有C形通液口，所述阀芯(4)在C形通液口的对侧设有竖向的卡槽，所述阀芯轴(5)设有与所述卡槽匹配的卡块，所述卡块活动插入卡槽内，所述阀芯(4)上在卡槽上端设有阀芯固定件(6)。

2.根据权利要求1所述的一种锥体C形单阀片式电动四通阀，其特征在于，所述卡槽与卡块的接触面从上往下朝向阀座(1)的中心轴方向倾斜。

3.根据权利要求2所述的一种锥体C形单阀片式电动四通阀，其特征在于，所述卡槽与卡块的接触面倾斜的角度为3-5°。

4.根据权利要求1所述的一种锥体C形单阀片式电动四通阀，其特征在于，所述阀芯(4)为侧面挖有C形通液口的半圆台结构，C形通液口的上下设有半月形密封板，所述密封板的边缘以及C形通液口的侧边缘上设有边槽，所述边槽内设有橡胶密封圈。

5.根据权利要求4所述的一种锥体C形单阀片式电动四通阀，其特征在于，所述卡槽为燕尾形卡槽，所述卡块为截面呈燕尾形的卡块。

6.根据权利要求1所述的一种锥体C形单阀片式电动四通阀，其特征在于，所述传动控制机构包括螺杆传动轴(7)、旋转主齿轮(8)、减速齿轮组(10)、驱动电机(11)、信号触发单元(12)以及导向盘(13)，所述螺杆传动轴(7)竖直连接于阀芯轴(5)上端，所述旋转主齿轮(8)安装在齿轮安装座(9)上，所述旋转主齿轮(8)的中间设有螺纹孔并与螺杆传动轴(7)螺纹旋接，所述旋转主齿轮(8)与减速齿轮组(10)齿合连接，所述减速齿轮组(10)连接驱动电机(11)的输出端，所述导向盘(13)固接于螺杆传动轴(7)的下部，所述信号触发单元(12)设于导向块(18)的上部，所述导向块(18)设于螺杆传动轴(7)的侧部并对导向盘(13)的上下移动进行导向，所述齿轮安装座(9)的下部设有导向圆柱销(14)。

7.根据权利要求6所述的一种锥体C形单阀片式电动四通阀，其特征在于，所述导向盘(13)为圆盘形，通过螺母紧固在螺杆传动轴(7)上，所述导向盘(13)的侧壁上等间距设有四个凸块，所述导向块(18)设有与所述凸块配合的导向定位槽。

8.根据权利要求7所述的一种锥体C形单阀片式电动四通阀，其特征在于，所述信号触发单元(12)包括导向座(121)以及活动设于该导向座上的导向定位行程顶杆(122)，所述定位行程顶杆的一端位于导向定位槽的上端，另一端与行程开关接触。

9.根据权利要求6所述的一种锥体C形单阀片式电动四通阀，其特征在于，所述齿轮安装座(9)套设轴承(15)，所述轴承(15)通过轴承安装座(16)固定在阀座(1)上端。

10.根据权利要求6所述的一种锥体C形单阀片式电动四通阀，其特征在于，所述阀芯轴(5)通过传动轴销(17)与螺杆传动轴(7)连接，所述阀芯轴(5)与法兰(3)之间设有定位铜套。