CN109488780B - 一种无磨损防冲蚀离合阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无磨损防冲蚀离合阀，包括阀体、转动阀芯、阀杆，阀体设有输入口和输出口，转动阀芯设有通道、通道一侧形成输入封闭面和输出封闭面，阀杆连接转动阀芯旋转切换，其中：输入封闭面和输出封闭面之间形成非同时开启/封闭的旋转启闭角，旋转时先后错位封闭/开启输入口和输出口。本发明提供使用寿命长，开/关力矩小、流阻系数小，节能效果好和制造、安装、维护方便的一种无磨损防冲蚀离合阀，解决阀门的磨损(擦伤)及冲蚀(冲刷、汽蚀)的破坏问题。

Description

一种无磨损防冲蚀离合阀

技术领域

本发明涉及一种阀门，更具体地说，尤其涉及一种无磨损防冲蚀离合阀。

背景技术

使用寿命是阀门质量重要技术指标。封闭副(阀体和启闭件)封闭性能决定阀门使用寿命。封闭副的磨损(擦伤)及受冲蚀是破坏封闭性能的主要形式。纵观当今流体工程所采用的切断阀，尚未发现无磨损、防冲蚀、操作力矩小的阀门。

目前阀门存在的问题：1、封闭副的磨损，目前的阀门，如闸阀、球阀，等因封闭副有相对运动，在开启或关闭过程中不可避免的产生磨损，严重的擦伤(即使较微小的划痕)将使阀门丧失封闭性能，需要更换或维修。

2、封闭副的冲蚀，阀门开启或关闭瞬间，封闭副形成很小间隙，此时流速大，对封闭副产生冲刷和气蚀破坏，尤其在高压差，流体中会有硬颗粒时直接冲击封闭件，或液体介质局部汽化和气液爆破冲击产生汽蚀。在此情况下更迅速更严重。例如闸阀和球阀，在开启和关闭的瞬间，流道变小，形成冲蚀，破坏封闭副。

3、操作力矩问题，通用阀门开/关的操作力矩都是很大的，有时须要加长扳手，或依靠外加力，如涡轮蜗杆、气动、电动装置。无论是闸阀、截止阀或球阀都如此。由此也加快了封闭副的破坏。

解决上述问题的途径，目前设计、生产的阀门产品为提高阀门的使用寿命多是采用下面方式：

1、封闭采用昂贵金属材料(如铬基或镍合金)；

2、选择合理的封闭副配对，如不同材料的配对或两金属间的硬度差；

3、提高加工精度；

4、作一些结构上的改进；

诸如此类的方法都未能从根本解决问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，提供使用寿命长，开/关力矩小、流阻系数小，节能效果好和制造、安装、维护方便的一种无磨损防冲蚀离合阀，解决阀门的磨损(擦伤)及冲蚀(冲刷、汽蚀)的破坏问题。

本发明的一种无磨损防冲蚀离合阀，包括阀体、转动阀芯、阀杆，阀体设有输入口和输出口，转动阀芯设有通道，通道两侧形成输入封闭面和输出封闭面，阀杆连接转动阀芯旋转切换，其中：在旋转时输入封闭面和输出封闭面相错位封闭/开启输入口和输出口。

本发明采用上述结构，由于输入封闭面和输出封闭面之间形成非同时开启/封闭的旋转开启或封闭的错位角(开启或封闭的角度差)，通过旋转时形成的旋转错位角先后错位封闭/开启输入口和输出口。由于输入封闭面和输出封闭面之间形成非同时开启/封闭的旋转启闭的角位差，即输入封闭面封闭/开启输入口和输出封闭面封闭/开启输出口形成非同时旋启或旋闭，其间形成错位开启角度。开启阀门时，输出封闭面先开启输出口，输入封闭面后开启输入口，关闭阀门时，输入封闭面先封闭输入口，输出封闭面后封闭输出口。阀杆连接转动阀芯，开启或关闭阀门时，阀杆带动转动阀芯旋转切换。当设定开启角度小于20°时，转动阀芯的开启角度小于20°时，输出封闭面与输出口之间有很小的间隙与通道连通，输入封闭面与输入口封闭连接。当转动阀芯的开启角度大于20°时，输入封闭面与输入口之间有小间隙与通道连通，输出封闭面与输出口之间的流通面积很大，介质流速小，对输出口的封闭副的破坏降低，实现防磨损和冲蚀的目的。

上述的一种无磨损防冲蚀离合阀，转动阀芯包括升降闸板和连接在升降闸板一侧的启闭件，通道设置在升降闸板中，启闭件外表面构成输入封闭面或输出封闭面，阀杆连接升降闸板，升降闸板连接启闭件移动切换(伸出或收缩切换)。启闭件单边设置在输入封闭面或输出封闭面；打开阀门时，阀杆带动升降闸板向上运动，升降闸板带动启闭件水平收缩，然后阀杆在带动转动阀芯、升降闸板、启闭件在阀体中转动，启闭件在转动过程中不与输入口和/输出口的封闭副产生摩擦；关闭阀门时，阀杆转动带动转动阀芯、升降闸板、启闭件在阀体中反向转动，启闭件处于收缩状态，回转半径与输入口和/输出口的封闭副有间隙，使得启闭件转动过程中，不与输入口和/输出口的封闭副产生摩擦，然后阀杆带动升降闸板下降，升降闸板下降带动启闭件伸出紧贴输入口和/输出口的封闭副直至达到封闭；在开启和关闭的整个过程中，启闭件与输入口和/输出口的封闭副之间只有受到垂直封闭面的正压力，没有摩擦损伤。

上述的一种无磨损防冲蚀离合阀，输出口设有主封闭，输入口设有副封闭，输入封闭面和输出封闭面先后封闭/开启输入口的副封闭和输出口的主封闭。开启阀门时，输出封闭面先开启输出口的主封闭，输入封闭面后开启输入口的副封闭；关闭阀门时，输入封闭面先封闭输入口的副封闭，输出封闭面后封闭输出口的主封闭。

上述的一种无磨损防冲蚀离合阀，输入封闭面和输出封闭面旋转启闭角相错位5～35度。旋转启闭角相错位12度左右为宜。在开启时，输出封闭面和输出口之间密封边间隙呈旋转时12度时，而输入封闭面和输入口的密封边封闭状态时(开启的临界状态)，其间构成启闭角相错位角。

上述的一种无磨损防冲蚀离合阀，阀体上设有阀杆座，阀杆穿设在阀杆座的穿插孔中，阀杆座的穿插孔上设有阀杆螺母，阀杆通过阀杆螺母与阀杆座连接，穿插孔壁设有相通的水平导槽和垂直导槽，阀杆上设有滚动轴承，阀杆可带动滚动轴承沿水平导槽、垂直导槽滚动。阀杆升降时，带动滚动轴承在垂直导槽中滚动，沿垂直导槽升降；阀杆转动时，滚动轴承从垂直导槽滚动到水平导槽，带动滚动轴承在水平导槽中滚动，沿水平导槽转动。

上述的一种无磨损防冲蚀离合阀，阀杆和转动阀芯通过旋转卡块转动连接。阀杆上设有旋转卡块，实现阀杆带动转动阀芯转动的目的。

上述的一种无磨损防冲蚀离合阀，通道是矩形或圆形，通道面积大于或等于管道流道面积。流阻系数小，节能效果好。

上述的一种无磨损防冲蚀离合阀，升降闸板设有T型槽，阀杆下端与T型槽相配适连接。实现阀杆连接升降闸板的目的。

上述的一种无磨损防冲蚀离合阀，升降闸板设有斜度的燕尾榫，启闭件设有燕尾槽，燕尾榫与燕尾槽相配适滑动连接。开启阀门时，阀杆带动升降闸板上升，升降闸板通过燕尾榫沿燕尾槽上升，燕尾槽有斜度，燕尾榫与燕尾槽相配适，升降闸板上升时启闭件逐渐向升降闸板移动，实现启闭件收缩的目的，阀杆可转动连接转动阀芯，带动转动阀芯、升降闸板、启闭件在阀体中转动90°至通道全通，启闭件在转动过程中不与主封闭产生摩擦；关闭阀门时，阀杆转动带动转动阀芯、升降闸板、启闭件在阀体中反向转动90°，启闭件处于收缩状态，回转半径与主封闭有间隙，使得启闭件转动90°过程中，全程没有与阀体接触，不产生摩擦，然后阀杆带动升降闸板下降，升降闸板下降带动启闭件伸出紧贴主封闭直至达到封闭。

上述的一种无磨损防冲蚀离合阀，燕尾榫与燕尾槽上端向外倾斜设置。实现升降闸板上升时启闭件逐渐向升降闸板水平移动，启闭件收缩的目的；实现升降闸板下降带动启闭件伸出紧贴主封闭的目的；避免阀门开启和关闭的整个过程中，启闭件与主封闭和/副封闭产生摩擦。

上述的一种无磨损防冲蚀离合阀，水平导槽设置在垂直导槽上方。

上述的一种无磨损防冲蚀离合阀，阀杆座和阀体通过螺栓相连接。维修时不需要阀体从管道上拆除即可进行维修，避免管道应力对阀门性能的影响。

上述的一种无磨损防冲蚀离合阀，阀杆上端设有手轮。通过手轮带动阀杆升降、转动。

本发明的有益效果：

1、实现可靠的封闭和无磨损：

升降闸板与启闭件(阀瓣)设置两面相吻合的斜面，在需要关闭时，阀杆带动升降闸板向下运动。切面的水平分力压紧阀体，使封闭面达到足够的封闭比压，从而达到可靠的封闭。此时处于关闭状态。封闭副只是受到挤压，众所周知，金属材料可承受很大的比压而不破坏。

在需要开启时，升降闸板向上运动，依靠另一斜面带动启闭件水平移动，封闭副与启闭件不接触，始终存在适当的间隙，到达水平导槽时能90°达到全开。关闭则相反方向旋转。在此开/关的过程中因为封闭副与启闭件有间隙，因此封闭副不可能产生擦伤现象，开/关转动的力矩也是很小的，这就是无磨损的原因。

2、防止冲蚀

冲蚀多出现在开启瞬间或关闭终了的瞬间，此时间隙小，流速大，封闭副很容易受到水流冲击破坏，目前的通用阀门是无法避免此现象的产生，本发明可很好的防止冲蚀现象。

在开/关转动小于20°时，输出口与主封闭之间只有很小间隙，属于迷宫式封闭，介质流动缓慢，对主封闭破坏是很小的，当转动大于20°时，输入口与副封闭之间有小间隙，但输出口与主封闭之间的流通面积很大，流速小，对封闭副的破坏降低。

3、操作力矩小

开/关过程小力矩总是显而易见的。封闭加载和松开阀瓣的操作力较大，但大大小于闸阀，尤其小于硬封闭球阀。其原因是本发明经加载是单斜面，而闸阀两个封闭副都是斜面，要保持双面封闭效果则要加大轴向力。

附图说明

下面将结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明阀门关闭状态的立体结构示意图；

图2是本发明阀门关闭状态的结构示意图；

图3是图2的A-A剖面结构示意图；

图4是图3的B-B剖面结构示意图；

图5是本发明阀门开启状态的立体结构示意图；

图6是本发明阀门开启状态的结构示意图；

图7是图6的C-C剖面结构示意图；

图8是图7的D-D剖面结构示意图；

图9是本发明升降闸板的立体结构示意图；

图10是本发明启闭件的立体结构示意图；

图11是本发明阀杆座的立体结构示意图；

图12是本发明阀门关闭状态的俯视剖面图；

图13是本发明阀门开启角度20°的俯视剖面图；

图14是本发明阀门开启角度25°的俯视剖面图；

图15是本发明阀门开启角度45°的俯视剖面图；

图16是本发明阀门全部开启状态的俯视剖面图。

具体实施方式

参阅图1至图16所示，本发明的一种无磨损防冲蚀离合阀，包括阀体1、转动阀芯2、阀杆3，阀体1设有输入口11和输出口12，转动阀芯2设有通道21，通道21一侧形成输入封闭面22和另一侧形成输出封闭面23，阀杆3连接转动阀芯2旋转切换，其中：输入封闭面22和输出封闭面23之间形成非同时开启/封闭的旋转启闭错位角R2，旋转时先后错位封闭/开启输入口11和输出口12。

转动阀芯2包括升降闸板4和连接在升降闸板4一侧的启闭件5，通道21水平设置在升降闸板4中，启闭件5外表面构成输出封闭面23，阀杆3连接升降闸板4，升降闸板4连接启闭件5伸出或收缩切换，输入封闭面22设置在与启闭件5对称的另一侧。

输出口12设有主封闭13，输入口11设有副封闭14，输入封闭面22和输出封闭面23先后封闭/开启输入口11的副封闭14和输出口12的主封闭13。

输入封闭面22和输出封闭面23旋转启闭角相错位5～35度。

阀体1上设有阀杆座6，阀杆3穿设在阀杆座6的穿插孔中，阀杆座6的穿插孔上设有阀杆螺母63，阀杆3通过阀杆螺母63与阀杆座6连接，穿插孔壁设有相通的水平导槽61和垂直导槽62，阀杆3上设有滚动轴承52，阀杆3可带动滚动轴承52沿水平导槽61、垂直导槽62滚动。

阀杆3和转动阀芯2通过旋转卡块31转动连接。

通道21是矩形或圆形，通道21面积大于或等于管道流道面积。

升降闸板4设有T型槽42，阀杆3下端与T型槽42相配适连接。

升降闸板4设有斜度的燕尾榫41，启闭件5设有燕尾槽51，燕尾榫41与燕尾槽51相配适滑动连接。

燕尾榫41与燕尾槽51上端向外倾斜设置。

水平导槽61设置在垂直导槽62上方。

阀杆座6和阀体1通过螺栓相连接。

阀杆3上端设有手轮7。

本发明具体使用时，开启或关闭在输入封闭面22和输出封闭面23非相临的密封边之间切换，形成错位角R2。其中在开启时，输出封闭面23和输出口密封边之间形成错位角R2，而输入封闭面和输入口的密封边之间呈封闭状态时(开启的临界状态)，其间通过错位角构成输出口和输入口的先后开启或关闭。封闭时则与开启时相反向。

当设定旋转启闭的错位角R2为12°。转动阀芯的开启角度R1小于20°时，输出封闭面23与输出口12之间已有很小的间隙(即8°)与通道连通，输入封闭面22与输入口11封闭连接状态。如图13所示是本发明阀门开启角度20°，其中输出封闭面22已先开启输出口12，而输入封闭面22与输入口11尚处于封闭状态(处于临界开启状态)。如图14所示是本发明阀门开启角度25°时的状态，即开启角度从20°至25°时输入封闭面22与输入口11才逐步开启，其间构成开启间隙(即5°)。对应的输出封闭面22和输出口12开启同步继续增大开启，其间的间隙(即13°)与通道连通。如图15是本发明阀门开启角度45°时的状态，即开启角度从25°至45°时输入封闭面22与输入口11、输出封闭面23和输出口12开启同步继续增大开启；

开启阀门时，输出封闭面22先开启输出口11，输入封闭面23后开启输入口12，关闭阀门时，输入封闭面22先封闭输入口11，输出封闭面23后封闭输出口12。阀杆3连接转动阀芯2，开启或关闭阀门时，阀杆3带动转动阀芯2旋转切换。当设定开启角度小于20°时，转动阀芯的开启角度小于20°时，输出封闭面与输出口之间有很小的间隙与通道连通，输入封闭面与输入口封闭连接。当转动阀芯的开启角度大于20°时，输入封闭面与输入口之间有小间隙与通道连通，输出封闭面与输出口之间的流通面积很大，介质流速小，对输出口的封闭副的破坏降低，实现防磨损和冲蚀的目的。

如图16所示是本发明阀门全部开启状态。全部开启阀门时，阀杆3带动滚动轴承52在垂直导槽62中滚动，沿垂直导槽62上升，带动升降闸板4上升，升降闸板4通过燕尾榫41沿燕尾槽51上升，燕尾槽51有斜度，燕尾榫41与燕尾槽51相配适，升降闸板4上升时启闭件5逐渐向升降闸板4移动，使启闭件5向内收缩(水平位移)；阀杆3带动滚动轴承52在水平导槽61中滚动，沿水平导槽61转动，带动转动阀芯2、升降闸板4、启闭件5在阀体1中转动，转动阀芯2、升降闸板4、启闭件5在阀体1中转动90°至通道全通，阀门开启。

图12是本发明阀门完全关闭状态。完全关闭阀门时，阀杆3带动滚动轴承52在水平导槽61中滚动，沿水平导槽61反向转动，带动转动阀芯2、升降闸板4、启闭件5在阀体1中反向转动90°，启闭件5处于收缩状态，回转半径与主封闭13和/副封闭14有间隙，使得启闭件5转动90°过程中，全程没有与主封闭13和/副封闭14接触，不产生摩擦，然后阀杆3带动滚动轴承52在垂直导槽62中滚动，沿垂直导槽62下降，带动升降闸板4下降，升降闸板4下降带动启闭件5伸出紧贴主封闭13直至达到封闭。

综上所述，本发明已如说明书及图示内容，制成实际样品且经多次使用测试，从使用测试的效果看，可证明本发明能达到其所预期之目的，实用性价值乃无庸置疑。以上所举实施例仅用来方便举例说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (7)

1.一种无磨损防冲蚀离合阀，包括阀体（1）、转动阀芯（2）、阀杆（3），阀体（1）设有输入口（11）和输出口（12），转动阀芯（2）设有通道（21），通道（21）两侧形成输入封闭面（22）和输出封闭面（23），阀杆（3）连接转动阀芯（2）旋转切换，其特征在于：在旋转时输入封闭面（22）和输出封闭面（23）相错位封闭/开启输入口（11）和输出口（12）；

转动阀芯（2）包括升降闸板（4）和连接在升降闸板（4）一侧的启闭件（5），通道（21）设置在升降闸板（4）中，启闭件（5）外表面构成输入封闭面（22）或输出封闭面（23），阀杆（3）连接升降闸板（4），升降闸板（4）连接启闭件（5）水平移动切换；

输出口（12）设有主封闭（13），输入口（11）设有副封闭（14），输入封闭面（22）和输出封闭面（23）先后封闭/开启输入口（11）的副封闭（14）和输出口（12）的主封闭（13）；

通道（21）是矩形或圆形，通道（21）面积大于或等于管道流道面积。

2.根据权利要求1所述的一种无磨损防冲蚀离合阀，其特征在于：输入封闭面（22）和输出封闭面（23）旋转启闭角相错位5~35度。

3.根据权利要求1所述的一种无磨损防冲蚀离合阀，其特征在于：阀体（1）上设有阀杆座（6），阀杆（3）穿设在阀杆座（6）的穿插孔中，阀杆座（6）的穿插孔上设有阀杆螺母（63），阀杆（3）通过阀杆螺母（63）与阀杆座（6）连接，穿插孔壁设有相通的水平导槽（61）和垂直导槽（62），阀杆（3）上设有滚动轴承（52），阀杆（3）可带动滚动轴承（52）沿水平导槽（61）、垂直导槽（62）滚动。

4.根据权利要求1所述的一种无磨损防冲蚀离合阀，其特征在于：阀杆（3）和转动阀芯（2）通过旋转卡块（31）转动连接。

5.根据权利要求1所述的一种无磨损防冲蚀离合阀，其特征在于：升降闸板（4）设有T型槽（42），阀杆（3）下端与T型槽（42）相配适连接。

6.根据权利要求1所述的一种无磨损防冲蚀离合阀，其特征在于：升降闸板（4）设有斜度的燕尾榫（41），启闭件（5）设有燕尾槽（51），燕尾榫（41）与燕尾槽（51）相配适滑动连接。

7.根据权利要求6所述的一种无磨损防冲蚀离合阀，其特征在于：燕尾榫（41）与燕尾槽（51）上端向外倾斜设置。