CN110056708A - 高频快开阀专用波纹管阀杆组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阀门领域，具体是涉及一种高频快开阀专用波纹管阀杆组件。高频快开阀专用波纹管阀杆组件，包括阀杆，阀杆上设置有凸台和固定法兰，阀杆外套设有波纹管，波纹管包括沿阀杆轴向依次设置的若干波纹管段，若干波纹管段位于凸台和固定法兰之间，相邻波纹管段之间通过套设于阀杆上的连接环相连，连接环活动设置在阀杆开设的环形限位槽内，环形限位槽的高度小于其所限位的波纹管段的最大允许变形量。阀杆上设置的若干限位槽与连接环相互配合，可保证波纹管阀杆组件在高频快速往复动作时，使临近凸台和法兰的波纹管拉伸量或压缩量较小，避免整个波纹管的变形只集中在这两段的波纹管上，进而避免了局部波纹管变形过大而过早地发生疲劳失效。

Description

高频快开阀专用波纹管阀杆组件

技术领域

本发明涉及阀门领域，具体是涉及一种高频快开阀专用波纹管阀杆组件。

背景技术

在流程工业中或航天工业中，为适应高频快速响应的阀门工艺要求，普遍选用带波纹管阀杆组件的快开阀，由于其阀杆密封直接由波纹管实现，不设置填料密封，因此能满足阀门的高频快速响应要求。

在Shell粉煤气化工艺中，合成气需经高温高压陶瓷过滤器进行干法除灰。为实现对过滤器滤芯的反吹清洁，需要提供一种脉冲反吹阀，用以产生脉冲气流，反向清洁附着在滤芯上的滤饼。当脉冲反吹阀工作时，作为其重要部件的波纹管阀杆组件，需在气动装置驱动作用下进行拉伸和压缩动作，其动作频繁、响应迅速。

脉冲反吹阀用波纹管阀杆组件完成一个动作回合所需要的时间极短，而整根波纹管阀杆较长，所以波纹管的主要变形集中在波纹管与阀杆焊接连接处的相临波段，即该处波纹管段的拉压变形量超出设计平均值，其最先达到疲劳极限，进而开裂失效，导致整个波纹管阀杆组件疲劳失效，增大了波纹管的更换频率。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高频快开阀专用波纹管阀杆组件，能够减缓波纹管开裂疲劳失效，降低波纹管的更换频率，节约成本。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

高频快开阀专用波纹管阀杆组件，包括阀杆，所述阀杆上设置有凸台和固定法兰，所述阀杆外套设有波纹管，所述波纹管包括沿阀杆轴向依次设置的若干波纹管段，若干波纹管段位于凸台和固定法兰之间，相邻波纹管段之间通过套设于阀杆上的连接环相连，所述连接环活动设置在阀杆开设的环形限位槽内，所述环形限位槽的高度小于其所限位的波纹管段的最大允许变形量。

进一步，自凸台至固定法兰一侧，相邻的环形限位槽依次增加相同高度。

进一步优选的，所述连接环与阀杆的配合面上设有若干凸起的连接环限位部，所述阀杆沿轴向开设有安装导向槽，所述连接环限位部的宽度略小于安装导向槽的宽度,所述连接环限位部与环形限位槽构成间隙配合，所述连接环限位部在所述环形限位槽中绕阀杆轴线与安装导向槽错开一定的角度设置。

进一步优选的，所述连接环的内侧设有用于减缓高频快速开关动作引起振动的阻尼环。

进一步优选的，所述阀杆上还开设有环形的总限位槽，所述固定法兰设置在总限位槽内；所述固定法兰上设有供阀杆穿过的第一通孔，所述第一通孔的孔壁上设有沿轴向分布凸起的法兰限位部，所述法兰限位部与总限位槽构成间隙配合，所述法兰限位部在所述总限位槽绕阀杆轴线与安装导向槽错开一定的角度设置，所述法兰限位部的宽度略小于安装导向槽的宽度。

进一步，所述固定法兰上还设有第二通孔，所述第一通孔和第二通孔为台阶孔，所述固定法兰的第二通孔和阀杆之间设有防转环，所述防转环与阀杆的配合面上设有凸起的第一防转部，所述防转环与固定法兰的配合面上设有凸起的第二防转部；所述固定法兰的第二通孔的孔壁上沿轴向开设有凹槽型的法兰防转部，所述第二防转部设置在法兰防转部内；所述第一防转部设置在安装导向槽内。

进一步优选的，所述固定法兰与阀杆的配合面上开设有卡簧槽，所述卡簧槽内设有卡簧；所述防转环的一端与固定法兰台阶孔的台阶面相接触，所述防转环的另一端靠近或接触卡簧。

进一步，所述阀杆临近固定法兰的一端设有驱动装置连接段，所述波纹管临近驱动装置连接段的一端连接固定法兰，所述阀杆临近凸台的另一端设有阀瓣安装段。

进一步优选的，所述阀瓣安装段依次连接锁紧螺母安装段和导向段；所述阀瓣安装段和锁紧螺母安装段上均设有螺纹，所述阀瓣安装段的螺纹的旋向与所述锁紧螺母安装段的螺纹的旋向相反。

进一步优选的，所述安装导向槽沿阀杆从固定法兰的位置处延伸至凸台的位置处。

本发明的有益效果如下：

(1)阀杆上设置的若干限位槽与连接环相互配合，可保证波纹管阀杆组件在高频快速往复动作时，控制临近凸台和法兰的波纹管拉伸量或压缩量，避免整段波纹管的变形只集中在这两段上，进而避免了局部波纹管变形过大而过早地发生疲劳失效。

(2)相邻两个限位槽的长度之差为一个定值，能够使整段波纹管的拉伸量或压缩量均匀分布，进而使每段波纹管产生均匀的变形，更好的避免了局部波纹管变形过大而过早地发生疲劳失效

(3)在阀杆上的轴向上设置安装导向槽，在组装波纹管阀杆组件时，将连接环限位部和法兰限位部均置于安装导向槽，沿着安装导向槽移动连接环和法兰，直至它们到达限位槽时，之后转动连接环和法兰，使连接环限位部和法兰限位部与安装导向槽错开一定的角度。安装导向槽能够方便安装连接环和法兰。

(4)连接环内侧开设有环槽，使连接环呈中空状，能够减轻连接环的质量，有利于适应高频动作的工况，减轻振动时质量引起的惯性，保证连接环在阀杆上能够及时改变其运动状态，在阀杆上作往复运动。而环槽内设置的橡胶材质的阻尼环则可以减轻高频快速开关动作引起的振动。

(5)总限位槽和法兰限位部相互作用，用以限制整个波纹管阀杆组件的总行程，防止波纹管超出总行程。

(6)在法兰和阀杆之间设置防转环，能够防止阀杆和法兰发生相互转动，保证波纹管阀杆组件在与驱动装置安装组合时，不会被扭转破坏。卡簧能够挡住防转环，防止防转环从法兰内掉落。

(7)在阀杆上设置加长导向段，用于阀杆的扶正导向。阀杆上阀瓣安装段与锁紧螺母安装段分别设置有左旋和右旋螺纹，当阀瓣与锁紧螺母组装完成后在对两者加以点焊，即可完成非常可靠的防松。并且点焊处理对再次拆卸的影响极小。

(8)安装导向槽沿阀杆从法兰的位置处延伸至凸台的位置处，能够减轻阀杆的质量，减轻脉冲反吹阀的负载量。

(9)波纹管与连接环之间、波纹管与阀杆凸台之间、波纹管与法兰之间的连接均为密封连接，波纹管与凸台密封焊接。连接环与波纹管为固定连接，两者之间不存在间隙，能够使波纹管与阀杆为密封状态。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的图1中I处的放大图；

图3和图7为本发明的阀杆的结构示意图；

图3A和图3B为图3中II处的剖视图；

图4A和图4B为本发明的法兰的结构示意图；

图4C为图4B的俯视图；

图4D为图4A的半剖视图；

图4E为图4A的俯视图；

图4F为图4B的半剖视图；

图5为本发明的连接环的结构示意图；

图5A为图5的俯视图；

图5B为图5的剖视图；

图6A和图6B为本发明的防转环的结构示意图。

图中标注符号的含义如下：

1-阀杆 1a-导向段 1b-锁紧螺母安装段 1c-阀瓣安装段

1d-凸台 1f-限位槽 1g-安装导向槽 1h-总限位槽 1j-驱动装置连接段

1k-键槽型导向槽 1m-弧面底型导向槽

2-波纹管 3-连接环 3a-连接环限位部

4-固定法兰 4a-法兰限位部 4b-法兰防转部 4c-卡簧槽

5-防转环 6-卡簧 5a-第一防转部 5b-第二防转部

具体实施方式

以下结合实施例和说明书附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图3所示，阀杆1包括杆身、杆身沿轴向开设的安装导向槽1g以及杆身上开设的环形限位槽1f，杆身的两端分别设有驱动装置连接段1j和凸台1d，凸台1d依次连接阀瓣安装段1c、锁紧螺母安装段1b和导向段1a。阀瓣安装段1c上设有左旋螺纹；锁紧螺母安装段1b上设有右旋螺纹，即阀瓣安装段1c的螺纹与锁紧螺母安装段1b的螺纹的旋向相反。杆身临近驱动装置连接段1j处开设有环形的总限位槽1h。

实施例2

在实施例1的基础上，如图1所示，一种高频快开阀专用波纹管阀杆组件，包括阀杆1，阀杆1外套设有波纹管2，波纹管2包括沿阀杆1轴向依次设置的若干波纹管段，若干波纹管段位于凸台1d和固定法兰4之间，相邻波纹管段之间通过套设于阀杆1上的连接环3相连，连接环3活动设置在阀杆1开设的环形限位槽1f内，环形限位槽1f的高度小于其所限位的波纹管段的最大允许变形量，连接环3和环形限位槽1f相互配合，用于使每个波纹管段产生变形。

自凸台1d至固定法兰4一侧，相邻的环形限位槽1f依次增加相同的高度，相邻的环形限位槽1f也可以依次增加不同的高度。

如图7所示，环形限位槽1f沿凸台1d至固定法兰4的环形限位槽1f的长度依次为L₁，L₂,...，L_n-1,L_n,其中，L_n-L_n-1＝s，n为环形限位槽1f的总数，s为相邻两个环形限位槽1f的长度差；或者，环形限位槽1f沿固定法兰4至凸台1d的环形限位槽1f的长度依次为L₁，L₂,...，L_n-1,L_n，其中，L_n-L_n-1＝s。

靠近凸台1d的环形限位槽1f为第一个限位槽，靠近固定法兰4的环形限位槽1f为第n个限位槽，则：

其中，N为波纹管2的段数；H₀为每段波纹管的自由高度；h₀连接环3的高度，L为整个波纹管阀杆的动作行程；a为每段波纹管段设计拉伸行程；b为每段波纹管段设计压缩行程；H_n为自阀杆1与波纹管2焊接处起距离第n个连接环3的限位槽1f的下边沿的高度；H_n′自阀杆1与波纹管2焊接处起距离第n个连接环3的限位槽1f的上边沿的高度。

在驱动装置连接段1j上安装的驱动装置作用下，实现阀瓣的往复启闭动作。在开启时，阀杆1带动波纹管2运动，一定行程后第一段波纹管2不再发生变形，即第一个连接环3与阀杆1的相应的限位槽1f接触，再开启一定行程后，与第二段波纹管2有连接关系的连接环3与相应的限位槽1f接触，依次类推，最后完成整个开启行程，保证在整个行程过程中每段波纹管2的拉伸或压缩均匀分配。

连接环3和限位槽1f相互配合，可保证波纹管阀杆组件在高频快速动作时，每段波纹管2的拉伸或压缩均匀分配，每段波纹管2都产生变形，避免了局部波纹管2变形过大而过早地发生疲劳失效。

实施例3

在实施例1和实施例2的基础上，如图5和图5B所示，连接环3与阀杆1的配合面上设有若干凸起的连接环限位部3a，阀杆1沿轴向开设有安装导向槽1g，连接环限位部3a的宽度略小于安装导向槽1g的宽度,连接环限位部3a与环形限位槽1f构成间隙配合，连接环限位部3a绕阀杆1轴线与安装导向槽1g错开一定的角度。

本实施例中，安装导向槽1g也可以贯穿整个阀杆1。如图3A所示，安装导向槽1g可以为键槽型导向槽1k,如图3B所示，安装导向槽1g也可以为弧面底型导向槽1m。

在安装连接环3时，首先，将连接环3的连接环限位部3a置于安装导向槽1g内，然后，移动连接环3，直至连接环3到达环形限位槽1f内，最后转动连接环3，使连接环3的连接环限位部3a与安装导向槽1g错开一定的角度。

如图5所示，在连接环3的内侧设有阻尼环，本实施例中阻尼环为橡胶材质，可以减轻高频快速开关动作引起的振动。

实施例4

在实施例1、2、3的基础上，如图3所示，阀杆1上还开设有环形的总限位槽1h，固定法兰4上设有供阀杆1穿过的第一通孔，第一通孔的孔壁上设有沿轴向分布凸起的法兰限位部4a，法兰限位部4a位于总限位槽1h内，固定法兰4的最小内直径小于阀杆1的最大截面直径；法兰限位部4a与总限位槽1h间隙配合，法兰限位部4a绕阀杆1轴线与安装导向槽1g错开一定的角度。

固定法兰4的法兰限位部4a位于总限位槽1h内，用以限制整个波纹管阀杆组件的总行程，防止波纹管2超出总行程。

实施例5

在实施例1、2、3、4的基础上，固定法兰4上还设有第二通孔，第一通孔和第二通孔为台阶孔，固定法兰4的第二通孔和阀杆1之间设有防转环5，如图6A所示，防转环5与阀杆1的配合面上设有凸起的第一防转部5a，第一防转部5a设置在总限位槽1h内的安装导向槽1g内，能够阻止防转环5与阀杆1发生相对转动。如图6A和6B所示，防转环5与固定法兰4的配合面上设有凸起的第二防转部5b。如图3所示，阀杆1沿轴向开设有安装导向槽1g，第一防转部5a设置在安装导向槽1g内。如图4B和图4C所示，固定法兰4的第二通孔的孔壁上沿轴向开设有凹槽型的法兰防转部4b，第二防转部5b设置在法兰防转部4b内，能够防止固定法兰4和防转环5发生相对转动。在防转环5的第一防转部5a和第二防转部5b的相互作用下，能够防止阀杆1和固定法兰4发生相对转动，保证波纹管阀杆组件在与驱动装置安装组合时，不会被扭转破坏。

如图4E所示，法兰限位部4a的数量为三组。

如图2、图4D和图4F所示，所示，固定法兰4与阀杆1的配合面上开设有卡簧槽4c，卡簧槽4c内设有卡簧6，卡簧6防止防转环5从固定法兰4内掉落。

本实施例中，如图5A所示，连接环限位部3a、法兰限位部4a和安装导向槽1g的数量相等且大于等于两组，防转环的第一限位部5a的数量可以设置为一组或与安装导向槽1g的数量相等。

Claims (10)

1.高频快开阀专用波纹管阀杆组件，包括阀杆(1)，所述阀杆(1)上设置有凸台(1d)和固定法兰(4)，其特征在于：所述阀杆(1)外套设有波纹管(2)，所述波纹管(2)包括沿阀杆(1)轴向依次设置的若干波纹管段，若干波纹管段位于凸台(1d)和固定法兰(4)之间，相邻波纹管段之间通过套设于阀杆(1)上的连接环(3)相连，所述连接环(3)活动设置在阀杆(1)开设的环形限位槽(1f)内，所述环形限位槽(1f)的高度小于其所限位的波纹管段的最大允许变形量。

2.如权利要求1所述的波纹管阀杆组件，其特征在于：自凸台(1d)至固定法兰(4)一侧，相邻的环形限位槽(1f)依次增加相同高度。

3.如权利要求2所述的波纹管阀杆组件，其特征在于：所述连接环(3)与阀杆(1)的配合面上设有若干凸起的连接环限位部(3a)，所述阀杆(1)沿轴向开设有安装导向槽(1g)，所述连接环限位部(3a)的宽度略小于安装导向槽(1g)的宽度,所述连接环限位部(3a)与环形限位槽(1f)构成间隙配合，所述连接环限位部(3a)在所述环形限位槽(1f)中绕阀杆(1)轴线与安装导向槽(1g)错开一定的角度设置。

4.如权利要求3所述的波纹管阀杆组件，其特征在于：所述连接环(3)的内侧设有用于减缓高频快速开关动作引起振动的阻尼环。

5.如权利要求1-4任一项所述的波纹管阀杆组件，其特征在于：所述阀杆(1)上还开设有环形的总限位槽(1h)，所述固定法兰(4)设置在总限位槽(1h)内；所述固定法兰(4)上设有供阀杆(1)穿过的第一通孔，所述第一通孔的孔壁上设有沿轴向分布凸起的法兰限位部(4a)，所述法兰限位部(4a)与总限位槽(1h)构成间隙配合，所述法兰限位部(4a)在所述总限位槽(1h)绕阀杆(1)轴线与安装导向槽(1g)错开一定的角度设置，所述法兰限位部(4a)的宽度略小于安装导向槽(1g)的宽度。

6.如权利要求5所述的波纹管阀杆组件，其特征在于：所述固定法兰(4)上还设有第二通孔，所述第一通孔和第二通孔为台阶孔，所述固定法兰(4)的第二通孔和阀杆(1)之间设有防转环(5)，所述防转环(5)与阀杆(1)的配合面上设有凸起的第一防转部(5a)，所述防转环(5)与固定法兰(4)的配合面上设有凸起的第二防转部(5b)；所述固定法兰(4)的第二通孔的孔壁上沿轴向开设有凹槽型的法兰防转部(4b)，所述第二防转部(5b)设置在法兰防转部(4b)内；所述第一防转部(5a)设置在安装导向槽(1g)内。

7.如权利要求6所述的波纹管阀杆组件，其特征在于：所述固定法兰(4)与阀杆(1)的配合面上开设有卡簧槽(4c)，所述卡簧槽(4c)内设有卡簧(6)；所述防转环(5)的一端与固定法兰(4)台阶孔的台阶面相接触，所述防转环(5)的另一端靠近或接触卡簧(6)。

8.如权利要求7所述的波纹管阀杆组件，其特征在于：所述阀杆(1)临近固定法兰(4)的一端设有驱动装置连接段(1j)，所述波纹管(2)临近驱动装置连接段(1j)的一端连接固定法兰(4)，所述阀杆(1)临近凸台(1d)的另一端设有阀瓣安装段(1c)。

9.如权利要求8所述的波纹管阀杆组件，其特征在于：所述阀瓣安装段(1c)依次连接锁紧螺母安装段(1b)和导向段(1a)；所述阀瓣安装段(1c)和锁紧螺母安装段(1b)上均设有螺纹，所述阀瓣安装段(1c)的螺纹的旋向与所述锁紧螺母安装段(1b)的螺纹的旋向相反。

10.如权利要求3所述的波纹管阀杆组件，其特征在于：所述安装导向槽(1g)沿阀杆(1)从固定法兰(4)的位置处延伸至凸台(1d)的位置处。