CN110805704A - 一种可增强阀芯与阀座之间密封性能的截止阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可增强阀芯与阀座之间密封性能的截止阀，包括阀体、阀盖、流道、阀杆、阀芯，及阀座，阀芯内设有辅助配重腔及与其相连通的采集输入口和采集输出口，阀芯内开设有一呈行程孔，采集输入口位于行程孔的内侧壁，行程孔设置有可将采集输入口密封或开放的密封组件；本发明具有以下优点和效果：可增加阀芯与阀座之间的密封性能，从而防止内部泄漏，延长截止阀的使用寿命。

Description

一种可增强阀芯与阀座之间密封性能的截止阀

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，特别涉及一种可增强阀芯与阀座之间密封性能的截止阀。

背景技术

截止阀又称截门阀，属于强制密封式阀门，所以在阀门关闭时，必须向阀芯施加压力，以强制密封面不泄漏。当流体介质由阀芯下方进入阀门时，操作力所需要克服的阻力，是阀杆和填料的摩擦力与由介质的压力所产生的推力，关阀门的力比开阀门的力大，所以阀杆的直径要大，否则会发生阀杆顶弯的故障。截止阀在工作时通过阀杆来驱动阀芯的往复移动，从而实现流道的联通或隔断。

在现有技术中，截止阀是依靠阀芯与阀座紧密相抵来实现密封的，但是在长期的使用过程中，阀芯易发生疲劳累积问题，导致阀芯与阀座在密封时产生间隙，从而引起截止阀的内部泄漏现象，甚至造成截止阀失效而无法正常工作的情况。

一般的解决方案是更换整个截止阀，但是由于截止阀其他部位的配件还处于能正常使用且未损坏的阶段。若是更换整个截止阀，便会造成资源的浪费；若只是单独更换截止阀内的阀芯，则对于现有的截止阀来说，存在更换操作难度大的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可增强阀芯与阀座之间密封性能的截止阀，可增加阀芯与阀座之间的密封性能，从而防止内部泄漏，延长截止阀的使用寿命。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种可增强阀芯与阀座之间密封性能的截止阀，包括阀体及设置于阀体上端的阀盖，所述的阀体内开设有供流体介质流通的流道，所述的阀盖上竖向安装有穿设至流道的阀杆，所述的阀杆位于流道的一端安装有阀芯，所述的阀杆可驱动阀芯沿阀杆的轴向实现往复移动，所述的阀体内设置供阀芯进行往复移动的阀腔，所述的阀体内设有配合阀芯实现密封的阀座，所述的流道由阀芯分隔形成进流道和出流道，所述的阀芯内开设有辅助配重腔，所述的阀芯具有一与出流道侧相连通的采集输入口、以及一采集输出口，所述的采集输出口位于阀芯朝向进流道的一侧，且当阀芯脱离阀座时，该采集输出口与进流道相连通，所述的辅助配重腔分别通过连通支管与采集输入口和采集输出口实现导通；所述的阀芯内开设有一呈纵向的行程孔，所述的采集输入口位于行程孔的内侧壁，所述的行程孔设置有可将采集输入口密封或开放的密封组件；所述的密封组件包括有支座、调节杆、限位底座、限位夹块以及密封杆，所述的支座固定设置在阀体内且该支座的一端作为安装部伸入至阀腔内，所述的调节杆纵向设置在安装部并将安装部贯穿，所述的限位底座横向安装在调节杆的下端部，所述的限位夹块的数量为两个并分别安装在限位底座的两侧，且两个所述的限位夹块之间形成有一夹持腔，所述的密封杆的上端阻尼限位在夹持腔内，所述的密封杆呈纵向向下延伸至行程孔内并可将采集输入口密封或开放；所述的调节杆的上端固定设置有感应开关，所述的阀杆上固定设置有一随其同步移动并用于触发感应开关的感应触发件，所述的支座内设置有电源、及由电源进行供电的控制器，所述的控制器通过防水导线与感应开关相连，所述的采集输出口与辅助配重腔的连通支管上固定设置有水泵，该水泵通过防水导线分别与电源及控制器相连；当所述的阀芯与阀座相抵实现密封时，采集输入口未被密封杆封闭并呈开放状态，残留在出流道内的流体介质通过采集输入口进入至辅助配重腔内；当所述的阀芯与阀座分离，且阀杆向上移动至感应触发件触发感应开关时，感应开关会产生一控制信号并发送至控制器，控制器接收该控制信号并控制水泵进行工作，水泵将辅助配重腔内的流体介质抽出并从采集输出口流出。

进一步设置是：所述的密封杆包括固定设置在其下半部分的密封刷头，所述的密封刷头伸入至行程孔，所述的密封刷头的外周沿周向设置有若干刷毛，各所述的刷毛的截面长度均大于密封刷头的外周与行程孔内壁之间的截面间距,且各所述的刷毛在行程孔内壁的挤压下均朝向同一个方向倾斜，所述的密封刷头的下端的外周沿周向固定设置有延伸块，该延伸块与行程孔的内壁紧贴以达到密封的目的。

进一步设置是：所述的支座内固定设置有电机，该电机与电源及控制器相连，且所述的电机的输出轴套设有齿轮套杆，所述的调节杆的外周具有与齿轮套杆相匹配的外周齿纹并通过外周齿纹与齿轮套杆构成转动配合，来控制调节杆进行周向的转动。

进一步设置是：所述的支座上方设置有锁定座，该锁定座的底端通过转轴与支座构成转动配合，且所述的锁定座上设置有一锁定孔，该锁定孔内螺纹设置有锁定销，所述的调节杆沿纵向开设有向内凹陷的锁定槽，所述锁定销可抵在锁定槽内来限位调节杆的位置，并实现调节杆与锁定座的同步转动。

进一步设置是：所述的感应开关为接近开关，其具有一感应区域，当所述的感应触发件进入至该接近开关的感应区域时，接近开关产生控制信号并发送至控制器。

进一步设置是：所述的阀芯包括有从上至下进行叠放的上阀芯和下阀芯，所述的辅助配重腔位于上阀芯内，所述的上阀芯和下阀芯为可拆卸连接，且两者之间通过锁定螺栓实现固定；所述的上阀芯的下端规则遍布有向内凹陷并呈三角形结构的密封凹陷，所述的下阀芯的上端规则遍布有与各密封凹陷相匹配的密封凸起，且在所述的密封凹陷与密封凸起之间固定设置有密封垫圈。

进一步设置是：所述的延伸块的外周沿周向设置有U型槽，且在所述的U型槽内设置有O型密封圈。

进一步设置是：各所述的刷毛的材质均为尼龙丝。

本发明的有益效果是：

1、针对在长期工况下，导致阀芯与阀座之间产生间隙造成密封性差的问题，本发明通过在阀芯中开设辅助配重腔来增加阀芯的重量，流体介质能通过采集输入口进行辅助配重腔，从而增强阀芯的重量使阀芯持续下压至与阀座相抵；补偿阀芯与阀座产生的间隙，保证阀芯与阀座之间的密封性能，防止截止阀发生内部泄漏。

2、在辅助配重腔内注入流体介质虽然能实现阀芯的下压，但是同样的会造成当控制阀芯上升时所受到的阻力增加；故为了避免上述情况，本发明在阀芯上升时能通过水泵来抽出辅助配重腔内的流体介质，减少阀芯的重量，能实现阀芯的快速上升；同时在阀芯上升时，通过密封杆能密封采集输入口，防止流体介质重新进入至辅助配重腔内；通过上述的设置，实现了阀芯的动态调整，不仅能增加其与阀座之间的密封性，还尽可能的降低了阀芯上升所受到的阻力，结构简单合理，通过巧妙的配合，极具创造性。

3、考虑到如何来驱动水泵工作的问题，本发明在调节杆的上端设置有感应开关，在阀杆上设置有感应触发件；随着阀杆的上升，该感应触发件也会跟随上升，当阀杆上升至一定位置时，感应触发件会触发感应开关并产生控制信号，该控制信号即表示阀杆处于上升状态，流道在开启过程中；此时，控制器接收控制信号并开启水泵，水泵将辅助配重腔内的流体介质抽出，降低阀芯的重量，实现阀芯的快速上升；配合联系紧密，且达到了理想的效果。

4、由于流体介质在进入至采集输入口前会首先进入至行程孔，流体介质内残留的固体颗粒、杂质容易依附在行程孔的内壁上，这样当密封刷头于行程孔上移动时，其延伸块容易被行程孔内壁的固体颗粒、杂质所磨损，造成密封性降低，故为了避免这种情况发生；本使用新型设置有密封刷头，通过密封刷头可有效的扫落依附在行程孔内壁上的固体颗粒、杂质，从而保证延伸块对行程孔的密封，更能防止采集输入口发生堵塞现象。

4、本发明对刷毛的长度进行设计，各刷毛的截面长度均大于密封刷头的外周与行程孔内壁之间的截面间距，由此当阀芯带动密封刷头向下移动时，刷毛会朝向上方倾斜，与行程孔内壁产生摩擦力，保证残留的顽固的固体杂质能洗刷下来；同时当阀芯带动密封刷头向上移动时，刷毛会随之改变方向即朝向下方倾斜，依旧会与行程孔内壁产生摩擦力，保证残留的顽固的固体杂质能洗刷下来；由此在阀芯的启闭过程中均能带动刷毛运动，达到了较佳的清洗效果。

5、通过在支座内的设置的电机，来带动密封杆进行转动，从而实现刷毛更好的清洗效果。

6、通过支座上方的锁定座及锁定销，能调节并限位调节杆的纵向位置，在存在生产公差的情况下通过手动的调整来使调节杆、密封杆与行程孔之间达到合适的配合深度，保证密封杆对采集输入口的密封完整性；同时，还可以适配不同的截止阀，增强了使用广度。

7、阀芯与阀座配合来对流道进行密封，由此阀芯会频繁的与阀座接触，再加以流体介质的长期冲刷会发生疲劳造成密封失效；故针对这个情况，本发明中将阀芯分成上阀芯和下阀芯，下阀芯与阀座配合进行密封，当下阀芯长期使用发生疲劳后可将其单独拆卸下进行更换，无需更换整个阀芯，符合现在资源节约型社会的趋势。另外，上阀芯和下阀芯之间通过锁定螺栓进行固定连接，具有操作简单易更换的优点，且由锁定螺栓带来的紧固性也保证了上阀芯和下阀芯的稳定性。

8、密封凹陷和密封凸起的设置，能增大上阀芯和下阀芯的接触长度，密封性能更佳；同时，还起到对准定位的作用；上阀芯和下阀芯之间设置密封垫圈，利用密封垫圈在压紧载荷的作用下较容易产生弹性变形的特性，使之填平上阀芯和下阀芯的微小凹凸不平，从而有效补偿两者的间隙，增加密封性能，且装配会更加稳定。

附图说明

图1为实施例的结构示意图；

图2为图1中A部的放大图；

图3为图1中B部的放大图；

图4为图2中C部的放大图。

图中：11、阀体；12、阀盖；13、进流道；14、出流道；15、阀杆；16、阀腔；17、阀座；18、阀芯；181、上阀芯；182、下阀芯；21、辅助配重腔；22、采集输入口；23、采集输出口；24、连通支管；25、行程孔；31、支座；310、安装部；32、调节杆；33、限位底座；34、限位夹块；35、夹持腔；36、密封杆；361、密封刷头；362、刷毛；363、延伸块；364、U型槽；365、O型密封圈；40、防水导线；41、感应开关；410、感应区域；42、感应触发件；43、电源；44、控制器；45、水泵；46、电机；460、齿轮套杆；51、锁定座；52、锁定销；53、锁定槽；61、密封凹陷；62、密封凸起；63、密封垫圈；7、锁定螺栓。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参考图1-图4，一种可增强阀芯与阀座之间密封性能的截止阀，包括阀体11及设置于阀体11上端的阀盖12，阀体11内开设有供流体介质流通的流道，阀盖12上竖向安装有穿设至流道的阀杆15，阀杆15位于流道的一端安装有阀芯18，阀杆15可驱动阀芯18沿阀杆15的轴向实现往复移动，阀体11内设置供阀芯18进行往复移动的阀腔16，阀体11内设有配合阀芯18实现密封的阀座17，流道由阀芯18分隔形成进流道13和出流道14。阀杆15的上端一般设有执行器或手柄(图中未标出)用来驱动阀杆15沿自身轴向上下移动，同时阀杆15会带动阀芯18同步移动，由此利用阀芯18与阀座17的配合来实现流道的联通或截断。上述结构为截止阀的基本构成，属于现有技术范畴，故此处不再加以阐述。

阀芯18内开设有辅助配重腔21，阀芯18具有一与出流道14侧相连通的采集输入口22、以及一采集输出口23，采集输出口23位于阀芯18朝向进流道13的一侧，且当阀芯18脱离阀座17时，该采集输出口23与进流道13相连通，辅助配重腔21分别通过连通支管24与采集输入口22和采集输出口23实现导通。

阀芯18内开设有一呈纵向的行程孔25，采集输入口22位于行程孔25的内侧壁，行程孔25设置有可将采集输入口22密封或开放的密封组件。

具体的，密封组件包括有支座31、调节杆32、限位底座33、限位夹块34以及密封杆36，支座31固定设置在阀体11内且该支座31的一端作为安装部310伸入至阀腔16内，调节杆32纵向设置在安装部310并将安装部310贯穿，限位底座33横向安装在调节杆32的下端部，限位夹块34的数量为两个并分别安装在限位底座33的两侧，且两个限位夹块34之间形成有一夹持腔35，密封杆36的上端阻尼限位在夹持腔35内，密封杆36呈纵向向下延伸至行程孔25内并可将采集输入口22密封或开放。

调节杆32的上端固定设置有感应开关41，阀杆15上固定设置有一随其同步移动并用于触发感应开关41的感应触发件42，支座31内设置有电源43、及由电源43进行供电的控制器44，控制器44通过防水导线40与感应开关41相连，采集输出口23与辅助配重腔21的连通支管24上固定设置有水泵45，该水泵45通过防水导线40分别与电源43及控制器44相连。在本实施中，控制器44采用STM8或PIC16f883单片机均可，水泵45采用微小型水泵即可，电源43为锂电池，均可从市场上直接购买。

具体的工作过程如下：

当阀芯18与阀座17相抵实现密封时，采集输入口22未被密封杆36封闭并呈开放状态，残留在出流道14内的流体介质通过采集输入口22进入至辅助配重腔21内；

当阀芯18与阀座17分离，且阀杆15向上移动至感应触发件42触发感应开关41时，感应开关41会产生一控制信号并发送至控制器44，控制器44接收该控制信号并控制水泵45进行工作，水泵45将辅助配重腔21内的流体介质抽出并从采集输出口23流出。水泵45的工作时间也通过控制器44内的定时器进行设置即可。

密封杆36包括固定设置在其下半部分的密封刷头361，密封刷头361伸入至行程孔25，密封刷头361的外周沿周向设置有若干刷毛362，各刷毛362的截面长度均大于密封刷头361的外周与行程孔25内壁之间的截面间距,且各刷毛362在行程孔25内壁的挤压下均朝向同一个方向倾斜，密封刷头361的下端的外周沿周向固定设置有延伸块363，该延伸块363与行程孔25的内壁紧贴以达到密封的目的。

支座31内固定设置有电机46，该电机46与电源43及控制器44相连，且电机46的输出轴套设有齿轮套杆460，调节杆32的外周具有与齿轮套杆460相匹配的外周齿纹并通过外周齿纹与齿轮套杆460构成转动配合，来控制调节杆32进行周向的转动，电机46的控制可同样由控制信号进行驱动。

支座31上方设置有锁定座51，该锁定座51的底端通过转轴与支座31构成转动配合，且锁定座51上设置有一锁定孔，该锁定孔内螺纹设置有锁定销52，调节杆32沿纵向开设有向内凹陷的锁定槽53，锁定销52可抵在锁定槽53内来限位调节杆32的位置，并实现调节杆32与锁定座51的同步转动。

感应开关41为接近开关，其具有一感应区域410，当所述的感应触发件42进入至该接近开关的感应区域410时，接近开关产生控制信号并发送至控制器44。接近开关的型号可采用霍尔接近开关，感应接触件为带磁性的元件即可，当感应接触件进入霍尔接近开关的感应区域410时，霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，进而产生控制信号。

阀芯18包括有从上至下进行叠放的上阀芯181和下阀芯182，辅助配重腔21位于上阀芯181内，上阀芯181和下阀芯182为可拆卸连接，且两者之间通过锁定螺栓7实现固定；

上阀芯181的下端规则遍布有向内凹陷并呈三角形结构的密封凹陷61，下阀芯182的上端规则遍布有与各密封凹陷61相匹配的密封凸起62，且在密封凹陷61与密封凸起62之间固定设置有密封垫圈63。

延伸块363的外周沿周向设置有U型槽364，且在所述的U型槽364内设置有O型密封圈365。

各刷毛362的材质均为尼龙丝。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种可增强阀芯与阀座之间密封性能的截止阀，包括阀体(11)及设置于阀体(11)上端的阀盖(12)，所述的阀体(11)内开设有供流体介质流通的流道，所述的阀盖(12)上竖向安装有穿设至流道的阀杆(15)，所述的阀杆(15)位于流道的一端安装有阀芯(18)，所述的阀杆(15)可驱动阀芯(18)沿阀杆(15)的轴向实现往复移动，所述的阀体(11)内设置供阀芯(18)进行往复移动的阀腔(16)，所述的阀体(11)内设有配合阀芯(18)实现密封的阀座(17)，所述的流道由阀芯(18)分隔形成进流道(13)和出流道(14)，其特征在于：

所述的阀芯(18)内开设有辅助配重腔(21)，所述的阀芯(18)具有一与出流道(14)侧相连通的采集输入口(22)、以及一采集输出口(23)，所述的采集输出口(23)位于阀芯(18)朝向进流道(13)的一侧，且当阀芯(18)脱离阀座(17)时，该采集输出口(23)与进流道(13)相连通，所述的辅助配重腔(21)分别通过连通支管(24)与采集输入口(22)和采集输出口(23)实现导通；

所述的阀芯(18)内开设有一呈纵向的行程孔(25)，所述的采集输入口(22)位于行程孔(25)的内侧壁，所述的行程孔(25)设置有可将采集输入口(22)密封或开放的密封组件；

所述的密封组件包括有支座(31)、调节杆(32)、限位底座(33)、限位夹块(34)以及密封杆(36)，所述的支座(31)固定设置在阀体(11)内且该支座(31)的一端作为安装部(310)伸入至阀腔(16)内，所述的调节杆(32)纵向设置在安装部(310)并将安装部(310)贯穿，所述的限位底座(33)横向安装在调节杆(32)的下端部，所述的限位夹块(34)的数量为两个并分别安装在限位底座(33)的两侧，且两个所述的限位夹块(34)之间形成有一夹持腔(35)，所述的密封杆(36)的上端阻尼限位在夹持腔(35)内，所述的密封杆(36)呈纵向向下延伸至行程孔(25)内并可将采集输入口(22)密封或开放；

所述的调节杆(32)的上端固定设置有感应开关(41)，所述的阀杆(15)上固定设置有一随其同步移动并用于触发感应开关(41)的感应触发件(42)，所述的支座(31)内设置有电源(43)、及由电源(43)进行供电的控制器(44)，所述的控制器(44)通过防水导线(40)与感应开关(41)相连，所述的采集输出口(23)与辅助配重腔(21)的连通支管(24)上固定设置有水泵(45)，该水泵(45)通过防水导线(40)分别与电源(43)及控制器(44)相连；

当所述的阀芯(18)与阀座(17)相抵实现密封时，采集输入口(22)未被密封杆(36)封闭并呈开放状态，残留在出流道(14)内的流体介质通过采集输入口(22)进入至辅助配重腔(21)内；

当所述的阀芯(18)与阀座(17)分离，且阀杆(15)向上移动至感应触发件(42)触发感应开关(41)时，感应开关(41)会产生一控制信号并发送至控制器(44)，控制器(44)接收该控制信号并控制水泵(45)进行工作，水泵(45)将辅助配重腔(21)内的流体介质抽出并从采集输出口(23)流出。

2.根据权利要求1所述的一种可增强阀芯与阀座之间密封性能的截止阀，其特征在于：所述的密封杆(36)包括固定设置在其下半部分的密封刷头(361)，所述的密封刷头(361)伸入至行程孔(25)，所述的密封刷头(361)的外周沿周向设置有若干刷毛(362)，各所述的刷毛(362)的截面长度均大于密封刷头(361)的外周与行程孔(25)内壁之间的截面间距,且各所述的刷毛(362)在行程孔(25)内壁的挤压下均朝向同一个方向倾斜，所述的密封刷头(361)的下端的外周沿周向固定设置有延伸块(363)，该延伸块(363)与行程孔(25)的内壁紧贴以达到密封的目的。

3.根据权利要求1所述的一种可增强阀芯与阀座之间密封性能的截止阀，其特征在于：所述的支座(31)内固定设置有电机(46)，该电机(46)与电源(43)及控制器(44)相连，且所述的电机(46)的输出轴套设有齿轮套杆(460)，所述的调节杆(32)的外周具有与齿轮套杆(460)相匹配的外周齿纹并通过外周齿纹与齿轮套杆(460)构成转动配合，来控制调节杆(32)进行周向的转动。

4.根据权利要求1所述的一种可增强阀芯与阀座之间密封性能的截止阀，其特征在于：所述的支座(31)上方设置有锁定座(51)，该锁定座(51)的底端通过转轴与支座(31)构成转动配合，且所述的锁定座(51)上设置有一锁定孔，该锁定孔内螺纹设置有锁定销(52)，所述的调节杆(32)沿纵向开设有向内凹陷的锁定槽(53)，所述的锁定销(52)可抵在锁定槽(53)内来限位调节杆(32)的位置，并实现调节杆(32)与锁定座(51)的同步转动。

5.根据权利要求1所述的一种可增强阀芯与阀座之间密封性能的截止阀，其特征在于：所述的感应开关(41)为接近开关，其具有一感应区域(410)，当所述的感应触发件(42)进入至该接近开关的感应区域(410)时，接近开关产生控制信号并发送至控制器(44)。

6.根据权利要求1所述的一种可增强阀芯与阀座之间密封性能的截止阀，其特征在于：所述的阀芯(18)包括有从上至下进行叠放的上阀芯(181)和下阀芯(182)，所述的辅助配重腔(21)位于上阀芯(181)内，所述的上阀芯(181)和下阀芯(182)为可拆卸连接，且两者之间通过锁定螺栓(7)实现固定；

所述的上阀芯(181)的下端规则遍布有向内凹陷并呈三角形结构的密封凹陷(61)，所述的下阀芯(182)的上端规则遍布有与各密封凹陷(61)相匹配的密封凸起(62)，且在所述的密封凹陷(61)与密封凸起(62)之间固定设置有密封垫圈(63)。

7.根据权利要求2所述的一种可增强阀芯与阀座之间密封性能的截止阀，其特征在于：所述的延伸块(363)的外周沿周向设置有U型槽(364)，且在所述的U型槽(364)内设置有O型密封圈(365)。

8.根据权利要求2所述的一种可增强阀芯与阀座之间密封性能的截止阀，其特征在于：各所述的刷毛(362)的材质均为尼龙丝。

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