CN108953737A - 低阻切断阀 - Google Patents

Abstract

本发明属于阀门技术领域，具体涉及一种应用在输气管路中的低阻切断阀,其主要包括：阀体壳，阀体壳中部设有阀口，阀杆、阀片，阀杆远离阀片的一端设有衔铁，阀体壳外侧壁环周向设有关阀线圈，关阀线圈与阀片关闭状态时的衔铁位置相对应，关阀线圈通过控制开关与电源电性连接。通过阀体外部的电磁线圈控制阀体内部阀杆上下运动，从而实现阀片对阀口的开闭运动。在阀杆运动过程中通过连接臂进行几何运动，因此具有很小的摩擦力，实现低阻力开关阀的目的。

Description

低阻切断阀

技术领域

本发明属于阀门技术领域，具体涉及一种应用在输气管路中的低阻切断阀。

背景技术

中国专利(其申请号为：97211524.2；其公告号为：CN2301628Y)公开了一种气路管道上的安全阀门，该装置中的执行机构包括阀体、可阻断气道的阀杆、动铁以及电磁铁，阀杆中部开设有凹槽，其形状和工作位置与动铁的形状和位置相对应。该执行机构使用时，用手柄拉动阀杆上移，动铁在弹簧的作用下嵌入阀杆上的凹槽中，

卡住阀杆，则阀杆的工作端放开气路通道，此时气体正常输送；当需要关闭阀门时，电磁铁的线圈通电，将卡在阀杆凹槽中的动铁吸出，使之脱开对阀杆的控制，让阀杆在蓄势弹簧的作用下迅速复位，切断气路通道，以阻止气体通过。

但是，上述装机构在工作过程中存在以下不足：执行机构中阀体处于导通状态时，动铁嵌入阀杆上的凹槽中，阀杆在蓄势弹簧的弹力作用下向动铁施加向下的作用力，使得动铁与凹槽侧壁之间产生极大的静摩擦力，为电磁铁将动铁吸出凹槽造成了极大的阻力，甚至存在电磁铁产生的吸力不足以吸出动铁的情况，进而导致执行机构无法切断气路通道，因此阀门可靠性较低。

发明内容

本发明的目的在于提供的一种低阻切断阀，通过阀体外部的电磁线圈控制阀体内部连杆机构实现低阻力开关阀的目的。

为实现上述目的，一种低阻切断阀，其主要包括：阀体壳，阀体壳为竖直设置的圆管结构，阀体壳中部设有阀口，阀口为环阀体壳内壁周向布置的凸肋，凸肋的内缘设有向上弯折的沿；阀杆，阀杆设置在阀体壳内部，并与阀体壳轴线平行设定；阀体壳位于阀口下方任意一侧的内侧壁，沿轴线方向间隔固定设置有多个铰接座，阀杆位于阀口下方部位对应各个铰接座一一铰接有连接臂，连接远离阀杆的一端与各自对应的铰接座铰接；阀片，阀杆经阀口向上延伸，并在位于阀口上方的一端连接设有阀片，阀片在与阀口对应区域设有密封垫；衔铁，衔铁同轴连接设置在阀杆远离阀片的一端；关阀线圈，阀体壳外侧壁环周向设有关阀线圈，关阀线圈与阀片关闭状态时的衔铁位置相对应；关阀线圈通过控制开关与电源电性连接。

优选的，阀杆由摆动杆，以及通过柔性节与摆动杆同轴对接的连接杆构成；摆动杆通过连接臂与阀体壳内侧壁的铰接座铰接；连接杆远离摆动杆的一端通过万向座与阀片中央部位连接。

优选的，柔性节为十字轴万向节，并且摆动杆靠近柔性节的一端外侧嵌套设有约束弹簧，约束弹簧经柔性节向连接杆方向延伸。

优选的，万向座包括连接设置在连接杆远离柔性节一端的球头；阀片中央位置设有与球头配合的球座，球座呈凹坑结构，球座的凹坑包括球头至少一半以上部位。

优选的，还包括连接设置在阀片与阀口范围内对应的定位架，定位架为多根间隔设置的弹性条，弹性条的一端与阀片连接固定，弹性条的侧壁与阀口内侧壁滑动配合。

优选的，包括，开阀线圈，开阀线圈环周向设置在阀体壳外侧壁，开阀线圈与阀片打开状态时的衔铁位置相对应；开阀线圈通过控制开关与电源电性连接。

优选的，关阀线圈包括第一驱动线圈以及第一保持线圈；开阀线圈包括第二驱动线圈以及第二保持线圈；第一驱动线圈、第二驱动线圈的功率大于第一保持线圈、第二保持线圈。

优选的，包括辅助执行机构，阀体壳位于阀片上方同轴设有螺母，螺母四周通过支撑臂与阀体壳内侧壁连接固定；还包括与螺母配合的传动丝杠，传动丝杠远离阀片的一端连接设有笼型感应电动机的转子，阀体壳外部同轴嵌套设有笼型感应电动机的定子，定子覆盖转子轴向范围的工作区域；传动丝杠远离转子的一端通过弹性缓冲杆与阀片中心部位连接。

优选的，弹性缓冲杆包括并列设置第一接杆和第二接杆，第一接杆及第二接杆均为断面呈矩形设置的柱体结构，第一接杆任意一侧与第二接杆任意一侧贴合接触；第一接杆及第二接杆位于相接触的一侧均一一设有对应的凹槽，并且第一接杆的凹槽及第二接杆的凹槽构成一个封闭空间，封闭空间内设有与第一接杆及第二接杆轴向平行设置的柱簧；第一接杆任意一端与传动丝杠靠近阀片的一端通过连接器连接，并且第一接杆远离连轴节的一端通过连接设有周向环绕第二接杆的第一滑罩；第二接杆靠近第一滑罩的一端与阀片中部位连接固定，并且第二接杆远离阀片的一端连接设有周向环绕第一接杆第二滑罩。

优选的，连接器包括同轴设置在第一接杆靠近传动丝杠一端内凹的轴槽，凹槽内设有轴承，轴承外环与轴槽过盈配合，传动丝杠靠近第一接杆的一端与轴承内环过盈配合。

本发明的有益效果：阀片通过阀杆上下运动进行开闭阀口，在阀杆运动过程中通过连接臂进行几何运动，因此具有很小的摩擦力，对开关阀有极高的响应速度。

由于是电磁驱动，阀片元件与阀体壳外的驱动控制元件没有机械连接关系，因此避免机件配合密封，有效的避免泄露可能。

阀杆机构完全封闭在阀体壳内，与氧气、水分隔绝，因此避免了机件老化生锈的现象，延长了机件的使用寿命，提高了可靠性。

为了关闭的更为严密，阀片通过密封片与阀口配合，同时阀口采用小着沿的设计增大了与密封片的压强，提高了密封的可靠度。

阀杆设有柔性节，避免机件运动中因角度变化造成的密封不严问题。同柔性节上的弹簧对阀杆的同轴度起到约束作用，防止连接杆倾斜而导致的密封不严问题。

阀片设有的球座同样使得阀片在关闭时与阀口翻折的外沿平行，使得受力更均匀，避免了受力不均导致的密封不严。

用于驱动开关阀的线圈均设有大功率的驱动线圈和低功率的保持线圈，因此避免了电能的浪费，降低的阀体温度。

阀片还设有保持阀片与阀口同心度的弹性条，通过弹性条的约束，阀片可在活动范围失重与阀口同心状态。

为了保证阀门开闭动作，阀门还设有辅助执行机构，其通过电器驱动螺杆远离将阀门进行开闭动作，其中的电机转子部分位于阀腔内部，电机定子部分位于阀腔外，并通过电磁作用驱动转子工作，从而免去机件配合间的密封问题。

辅助直行机构通过弹性缓冲杆与阀片连接，从而避免了电磁连杆机构与电机螺杆机构配合同步问题。

附图说明

图1为本发明剖视图；

图2为本发明阀杆局部示意图；

图3为本发明阀片局部示意图；

图4为本发明整体开阀状态示意图；

图5为本发明辅助机构示意图；

图6为本发明弹性缓冲杆示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图进行详细描述。

请参阅图1，包括一种低阻切断阀，其特征在于，包括：阀体壳1，阀体壳1为竖直设置的圆管结构，阀体壳1中部设有阀口4，阀口4为环阀体壳1内壁周向布置的凸肋2，凸肋2的内缘设有向上弯折的沿3；阀杆5，阀杆5设置在阀体壳1内部，并与阀体壳1轴线平行设定；阀体壳1位于阀口4下方任意一侧的内侧壁，沿3轴线方向间隔固定设置有多个铰接座6，阀杆5位于阀口4下方部位对应各个铰接座6一一铰接有连接臂7，连接远离阀杆5的一端与各自对应的铰接座6铰接；阀片8，阀杆5经阀口4向上延伸，并在位于阀口4上方的一端连接设有阀片8，阀片8在与阀口4对应区域设有密封垫9；衔铁10，衔铁10同轴连接设置在阀杆5远离阀片8的一端；关阀线圈11，阀体壳1外侧壁环周向设有关阀线圈11，关阀线圈11与阀片8关闭状态时的衔铁10位置相对应；关阀线圈11通过控制开关与电源电性连接。

将低阻切断阀竖直设置在气路管道中，当控制开关处于关闭状态时，关阀线圈11工作，产生磁场将衔铁10牢牢的向关阀线圈11的磁场范围内吸引，此时在阀片8、阀杆5、衔铁10的自重作用、气体输送压力的作用，关阀线圈11对衔铁10吸引力的三重作用下，阀片8牢牢的封闭阀口4。

根据图4，作为优选实施例，包括开阀线圈20，开阀线圈20环周向设置在阀体壳1外侧壁，开阀线圈20与阀片8打开状态时的衔铁10位置相对应；开阀线圈20通过控制开关与电源电性连接。当阀片8处于封闭状态时，通过控制开关启动开阀线圈20，此时关阀线圈11停止工作，而进入工作状态的开阀线圈20产生磁场，并将衔铁10向上方吸引至开阀线圈20的磁场范围内，在衔铁10的带动下，阀杆5克服自重以及气体输送压力，向上方移动并将阀片8顶起，此时低阻切断阀处于开阀状态。

根据图4，作为优选实施例，关阀线圈11包括第一驱动线圈21以及第一保持线圈22；开阀线圈20包括第二驱动线圈23以及第二保持线圈24；第一驱动线圈21、第二驱动线圈23的功率大于第一保持线圈22、第二保持线圈24。由于阀片8的开启和关闭都与需要电流控制，而在开阀或关阀动作中，最初的启动过程需要较强大磁场力度，因此在关阀线圈11及开阀线圈20中分别加入工作电流较大的第一驱动线圈21、第二驱动线圈23，第一驱动线圈21和第二驱动线圈23均为大直径导线已低匝数绕制的大功率线圈。而一旦阀片8处于打开或关闭状态时，其磁场力度的需求减小，为了避免电能的浪费，在关阀线圈11及开阀线圈20中分别加入工作电流较小的第一保持线圈22、第二保持线圈24，第一保持线圈22和第二保持线圈24均为小直径导线以高匝数绕制的小功率线圈。从而提高了低阻切断阀的启动力度减小了工作损耗。

根据图2，作为优选实施例，由于阀杆5通过连接臂7与阀体壳1内壁铰接，在实际工作过程中，阀杆5整体会产生一个径向偏移，而在偏移过程会始终贯穿阀片8与阀口4的密封过程，因此对导致阀片8中的密封片在封闭阀口4时产生应力不均的现象，从而容易引起阀片8对阀口4密封不沿3。为此，将阀杆5由摆动杆12，以及通过柔性节与摆动杆12同轴对接的连接杆13构成；摆动杆12通过连接臂7与阀体壳1内侧壁的铰接座6铰接；连接杆13远离摆动杆12的一端通过万向座与阀片8中央部位连接。

当通过连接臂7与阀体壳1内侧壁铰接摆动杆12产生摆动时，阀片8通过柔性节及万向座的绕性连接作用补偿摆动杆12与阀体壳1轴线相对的偏移量，从而使得阀片8与阀口4为压合接触，避免滑动接触时造成应力不均的问题，使得密封更为严密。

根据图2作为优选实施例，柔性节为十字轴万向节14，并且摆动杆12靠近柔性节的一端外侧嵌套设有约束弹簧15，约束弹簧15经柔性节向连接杆13方向延伸。其中的十字轴万向节14具有两个维度的自由修正能力，因此可适应摆动杆12的径向偏移，保证连接杆13远离摆动杆12的一端始终处于与阀体壳1同轴，而为了防止连接杆13通过十字轴与摆动杆12产生过分的角度变化，嵌套在摆动杆12和连接杆13连接部位的约束弹簧15在弹性约束下，使连接杆13与摆动杆12获得恢复同轴约束力。

根据图2，作为优选实施例，万向座包括连接设置在连接杆13远离柔性节一端的球头16；阀片8中央位置设有与球头16配合的球座16，球座16呈凹坑结构，球座16的凹坑包括球头16至少一半以上部位。

根据图3，作为优选实施例，为了避免阀片8与阀口4产生较大的径向偏移，还包括连接设置在阀片8与阀口4范围内对应的定位架，定位架为多根间隔设置的弹性条19，弹性条19的一端与阀片8连接固定，弹性条19的侧壁与阀口4内侧壁滑动配合，从而使得阀片8在弹性条19的支撑下失重处于与阀口4同轴心的位置关系。

根据图5，作为优选实施例，包括辅助执行机构，所述阀体壳1位于所述阀片8上方同轴设有螺母30，所述螺母30四周通过支撑臂31与所述阀体壳1内侧壁连接固定；还包括与所述螺母30配合的传动丝杠32，所述传动丝杠32远离所述阀片8的一端连接设有笼型感应电动机的转子33，所述阀体壳1外部同轴嵌套设有笼型感应电动机的定子34，所述定子34覆盖所述的转子33轴向范围的工作区域；所述传动丝杠32远离所述转子33的一端通过弹性缓冲杆与阀片8中心部位连接。

通过启动开关对定子34进行供电，定子34内产生旋转磁场，旋转磁场的磁力线穿透阀体壳1并驱动转子33旋转，转子33带动传动丝杠32旋转，旋转的传动丝杠32通过螺纹与螺母30配合下，向下行进，在连接在传动丝杠32底部的弹性缓冲杆的传递下，将阀片8向下推进，直至与阀口4接触密封，此时旋转丝杠通过弹性缓冲杆为阀片8提供足够的关阀压力，使得阀片8牢靠的封闭阀口4。

当需要开阀时，通过启动开关，使定子34产生反向的旋转磁场，此时转子33带动转动丝杠32反向旋转，并在螺纹的配合下向上行进，上行的传动丝杠32通过弹性缓冲杆将阀片8拉起解除对阀口4的密封，同时将阀片8稳稳的吊起，防止因震动等原因导致的阀片8意外关闭。

根据图6，作为优选实施例，所述的弹性缓冲杆包括并列设置第一接杆35和第二接杆36，所述第一接杆35及所述的第二接杆36均为断面呈矩形设置的柱体结构，所述第一接杆35任意一侧与所述第二接杆36任意一侧贴合接触；所述第一接杆35及所述第二接杆36位于相接触的一侧均一一设有对应的凹槽，并且所述第一接杆35的凹槽及所述第二接杆36的凹槽构成一个封闭空间，所述封闭空间内设有与所述第一接杆35及所述第二接杆36轴向平行设置的柱簧37；所述第一接杆35任意一端与所述传动丝杠32靠近所述阀片8的一端通过连接器连接，并且所述第一接杆35远离所述连轴节的一端通过连接设有周向环绕所述第二接杆36的第一滑罩38；所述第二接杆36靠近所述第一滑罩38的一端与所述阀片8中部位连接固定，并且所述第二接杆36远离所述阀片8的一端连接设有周向环绕所述第一接杆35第二滑罩39。

当阀片8已经完全封闭阀口4时，通过启动开关关闭定子34电源时，而转子33在惯性作用下继续旋转，并使传动丝杠32继续下行，此时与传动丝杠32连接的第一接杆35被传动丝杠32向下推进，而第二接杆36与阀片8连接不会继续位移，因此第一接杆35和第二接杆36产生相对位移，同时第一接杆35的凹槽和第二接杆36的凹槽由于相对运动，对柱簧37产生剪切力，在剪切力的作用下，柱簧37被压缩，而柱簧37的弹性势能分别对第一接杆35和第二接杆36产生作用力，因此与第二接杆36连接的阀片8在柱簧37势能的作用力下紧密的封闭阀口4。

作为优选实施例，所述连接器包括同轴设置在所述第一接杆35靠近所述传动丝杠32一端内凹的轴槽41，所述凹槽内设有轴承40，所述轴承40外环与所述轴槽41过盈配合，所述传动丝杠32靠近所述第一接杆35的一端与所述轴承40内环过盈配合。因此连接器可有效的避免传动丝杠32的旋转扭矩传递给第一接杆35，从而保证阀片8与阀口4接触或分离的瞬间不会因阀片8的摩擦力阻碍传动丝杠32的正常旋转。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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 (10)

1.一种低阻切断阀，其特征在于,包括：

阀体壳(1)，所述阀体壳(1)为竖直设置的圆管结构，所述阀体壳(1)中部设有阀口(4)，所述阀口(4)为环所述阀体壳(1)内壁周向布置的凸肋(2)，所述凸肋(2)的内缘设有向上弯折的沿(3)；

阀杆(5)，所述阀杆(5)设置在所述阀体壳(1)内部，并与所述阀体壳(1)轴线平行设定；所述阀体壳(1)位于所述阀口(4)下方任意一侧的内侧壁，沿(3)轴线方向间隔固定设置有多个铰接座(6)，所述阀杆(5)位于所述阀口(4)下方部位对应各个所述铰接座(6)一一铰接有连接臂(7)，所述连接臂(7)远离所述阀杆(5)的一端与各自对应的所述铰接座(6)铰接；

阀片(8)，所述阀杆(5)经所述所述阀口(4)向上延伸，并在位于所述阀口(4)上方的一端连接设有阀片(8)，所述阀片(8)在与所述阀口(4)对应区域设有密封垫(9)；

衔铁(10)，所述衔铁(10)同轴连接设置在所述阀杆(5)远离所述阀片(8)的一端；

关阀线圈(11)，所述阀体壳(1)外侧壁环周向设有关阀线圈(11)，所述关阀线圈(11)与所述阀片(8)关闭状态时的所述衔铁(10)位置相对应；所述关阀线圈(11)通过控制开关与电源电性连接。

2.根据权利要求1所述的低阻切断阀，其特征在于：所述阀杆(5)由摆动杆(12)，以及通过柔性节与所述摆动杆(12)同轴对接的连接杆(13)构成；所述摆动杆(12)通过所述连接臂(7)与所述阀体壳(1)内侧壁的所述铰接座(6)铰接；所述连接杆(13)远离所述摆动杆(12)的一端通过万向座与所述阀片(8)中央部位连接。

3.根据权利要求2所述的低阻切断阀，其特征在于：所述柔性节为十字轴万向节(14)，并且所述摆动杆(12)靠近所述柔性节的一端外侧嵌套设有约束弹簧(15)，所述约束弹簧(15)经所述柔性节向所述连接杆(13)方向延伸。

4.根据权利要求2所述的低阻切断阀，其特征在于：所述万向座包括连接设置在所述连接杆(13)远离所述柔性节一端的球头(16)；所述阀片(8)中央位置设有与所述球头(16)配合的球座(16)，所述球座(16)呈凹坑结构，所述球座(16)的凹坑包括所述球头(16)至少一半以上部位。

5.根据权利要求1所述的低阻切断阀，其特征在于：还包括连接设置在所述阀片(8)与所述阀口(4)范围内对应的定位架，所述定位架为多根间隔设置的弹性条(19)，所述弹性条(19)的一端与所述阀片(8)连接固定，所述弹性条(19)的侧壁与所述阀口(4)内侧壁滑动配合。

6.根据权利要求1所述的低阻切断阀，其特征在于：包括，开阀线圈(20)，所述开阀线圈(20)环周向设置在所述阀体壳(1)外侧壁，所述开阀线圈(20)与所述阀片(8)打开状态时的所述衔铁(10)位置相对应；所述开阀线圈(20)通过控制开关与电源电性连接。

7.根据权利要求1、6所述的低阻切断阀，其特征在于：所述关阀线圈(11)包括第一驱动线圈(21)以及第一保持线圈(22)；所述开阀线圈(20)包括第二驱动线圈(23)以及第二保持线圈(24)；所述第一驱动线圈(21)、所述第二驱动线圈(23)的功率大于所述第一保持线圈(22)、所述第二保持线圈(24)。

8.根据权利要求1所述的低阻切断阀，其特征在于：包括辅助执行机构，所述阀体壳(1)位于所述阀片(8)上方同轴设有螺母(30)，所述螺母(30)四周通过支撑臂(31)与所述阀体壳(1)内侧壁连接固定；还包括与所述螺母(30)配合的传动丝杠(32)，所述传动丝杠(32)远离所述阀片(8)的一端连接设有笼型感应电动机的转子(33)，所述阀体壳(1)外部同轴嵌套设有笼型感应电动机的定子(34),所述定子(34)通过开关与电源连接，所述定子(34)覆盖所述的转子(33)轴向范围的工作区域；所述传动丝杠(32)远离所述转子(33)的一端通过弹性缓冲杆与阀片(8)中心部位连接。

9.根据权利要求8所述的低阻切断阀，其特征在于：所述的弹性缓冲杆包括并列设置第一接杆(35)和第二接杆(36)，所述第一接杆(35)及所述的第二接杆(36)均为断面呈矩形设置的柱体结构，所述第一接杆(35)任意一侧与所述第二接杆(36)任意一侧贴合接触；所述第一接杆(35)及所述第二接杆(36)位于相接触的一侧均一一设有对应的凹槽，并且所述第一接杆(35)的凹槽及所述第二接杆(36)的凹槽构成一个封闭空间，所述封闭空间内设有与所述第一接杆(35)及所述第二接杆(36)轴向平行设置的柱簧(37)；所述第一接杆(35)任意一端与所述传动丝杠(32)靠近所述阀片(8)的一端通过连接器连接，并且所述第一接杆(35)远离所述连轴节的一端通过连接设有周向环绕所述第二接杆(36)的第一滑罩(38)；所述第二接杆(36)靠近所述第一滑罩(38)的一端与所述阀片(8)中部位连接固定，并且所述第二接杆(36)远离所述阀片(8)的一端连接设有周向环绕所述第一接杆(35)第二滑罩(39)。

10.根据权利要求8所述的低阻切断阀，其特征在于：所述连接器包括同轴设置在所述第一接杆(35)靠近所述传动丝杠(32)一端内凹的轴槽(41)，所述凹槽内设有轴承(40)，所述轴承(40)外环与所述轴槽(41)过盈配合，所述传动丝杠(32)靠近所述第一接杆(35)的一端与所述轴承(40)内环过盈配合。