CN113531142A - 一种新型气浮式旋塞阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型气浮式旋塞阀，包括阀杆、阀盖、阀体、阀芯、气缸，阀杆安装在阀盖上并可转动，阀体内部设有流道，阀芯安装在阀体流道中部，阀体与阀芯上下两端形成两个气腔，阀杆上螺纹连接有气缸，驱动阀杆转动时气缸可上下滑动，阀杆下端和阀芯顶端通过1/4的齿轮啮合，阀体内开设有分别连通两气腔的连通管道。本发明阀门仅使用一套驱动器，驱动阀杆旋转一圈，同时实现减小摩擦和启闭阀门两个功能，相比传统旋塞阀体，减少了阀门体积，节省了成本；使用气体浮力极大地减小了旋塞阀阀芯旋转产生的摩擦力，延长旋塞阀的使用年限；采用气压增强密封和重力作用下密封增强，全关状态的密封效果更好。

Description

一种新型气浮式旋塞阀

技术领域

本发明属于阀门技术领域，具体涉及一种新型气浮式旋塞阀。

背景技术

旋塞阀是一种快速开关的直通阀，由于旋密封面之间运动带有擦拭作用，而在全开时可完全防止与流动介质的接触，故它通常也能用于带悬浮颗粒的介质。它的另一个重要特性是它易于适应多通道结构，以致一个阀可以获得两个、三个，甚至四个不同的流道。这样可以简化管道系统的设计、减少阀门用量以及设备中需要的一些连接配件。旋塞阀在管路中主要用作切断、分配和改变介质流动方向的，旋塞阀是历史上最早被人们采用的阀件。

传统的旋塞阀在使用过程中需要分两个行程进行，先通过提升杆使阀芯纵向上移，减小阀芯锥面和阀体内壁的摩擦力，再通过阀杆控制阀门的启闭。该启闭方式导致旋塞阀体积过大，启闭步骤繁琐，安装复杂，需要多个驱动先后进行控制，不利于工业生产过程中的安装和使用。同时传统的旋塞阀的摩擦力会使旋塞阀阀芯侧锥面的磨损变大，影响阀门密封效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型气浮式旋塞阀，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型气浮式旋塞阀，包括阀杆、阀盖、阀体、阀芯、气缸，所述阀杆中下部安装在所述阀盖的安装孔上并可在所述阀盖上转动，所述阀盖安装在所述阀体上部开口处并将其密封，所述阀体内部设有流道并与其上部开口连通，所述阀芯安装在所述阀体流道的中部并将流道封堵，所述阀体与所述阀芯上下两端形成两个密封的气腔，所述阀杆上螺纹连接有位于上部气腔内的所述气缸，驱动所述阀杆转动时所述气缸可在上部气腔内上下滑动，所述阀杆下端和所述阀芯顶端中央处通过1/4的齿轮啮合，所述阀芯上设有与所述阀体流道对应的通口，驱动所述阀杆控制所述阀芯的旋转可控制通口与所述阀体流道的启闭，所述阀体内开设有分别连通上部气腔顶端和下部气腔底端的连通管道。

优选的，所述阀杆由阀杆驱动端、螺纹结构和下端齿轮结构组成，所述阀杆驱动端中下部与所述阀盖的安装孔位置相连且接触处设置密封结构，所述阀杆通过所述螺纹结构与所述气缸螺纹相连，所述阀杆下端设置的占1/4齿轮的所述下端齿轮结构与所述阀芯顶端1/4的齿轮啮合。

优选的，所述阀盖通过螺栓与所述阀体固定连接且贴合处设置密封机构。

优选的，所述连通管道绕所述阀体流道两侧分布并在所述阀体内形成环形的通道，所述连通管道靠近两气腔处通过直管与上部气腔和下部气腔连通。

优选的，所述阀芯呈圆台形状，所述阀芯上部顶端中央设置有占1/4齿轮的上端齿轮结构，所述上端齿轮结构与所述下端齿轮结构尺寸结构相同并可啮合，所述阀芯上部与所述阀体上部四周接触处为平面结构并设置有密封机构，所述阀芯侧面设置为锥面并通过所述锥面与所述阀体流道内部紧密面接触，所述锥面与所述阀体接触处设置密封机构，所述阀芯下部与所述阀体接触并设置密封机构。

优选的，所述气缸设置有与所述阀杆螺纹连接的螺纹孔，所述气缸与所述阀体上部气腔的接触位置进行密封设置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、使用一套驱动器同时实现减小摩擦和启闭阀门两个功能，相比传统旋塞阀体，减少了阀门体积，节省了成本，可广泛用于石油、化工、水利等领域；

2、使用气体浮力极大地减小了旋塞阀阀芯旋转产生的摩擦力，减小保护阀芯和阀体在启闭过程中的磨损产生，延长旋塞阀的使用年限；

3、采用气压增强密封和重力作用下密封增强，多机构同时保证旋塞阀在全关状态的密封效果更好。

附图说明

图1是本发明阀门外观示意图；

图2是本发明阀门全关状态的侧视图；

图3是图2中A-A的剖面图；

图4是图3中B-B的剖面图；

图5是图3中C-C的剖面图；

图6是本发明阀门全开状态的侧视图；

图7是图6中A-A的剖面图；

图8是图7中B-B的剖面图；

图9是图7中C-C的剖面图；

图10是本发明阀杆的结构示意图；

图11是本发明阀芯的结构示意图。

图中：1、阀杆；1A、阀杆驱动端；1B、螺纹结构；1C、下端齿轮结构；2、阀盖；3、阀体；4、阀芯；4A、上端齿轮结构；4B、锥面；5、气缸；6、连通管道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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1～图9所示，本发明提供一种技术方案：一种新型气浮式旋塞阀，包括阀杆1、阀盖2、阀体3、阀芯4、气缸5，所述阀杆1中下部安装在所述阀盖2的安装孔上并可在所述阀盖2上转动，所述阀盖2安装在所述阀体3上部开口处并将其密封，所述阀体3内部设有流道并与其上部开口连通，所述阀芯4安装在所述阀体3流道的中部并将流道封堵，所述阀体3与所述阀芯4上下两端形成两个密封的气腔，所述阀杆1上螺纹连接有位于上部气腔内的所述气缸5，驱动所述阀杆1转动时所述气缸5可在上部气腔内上下滑动，所述阀杆1下端和所述阀芯4顶端中央处通过1/4的齿轮啮合，所述阀芯4上设有与所述阀体3流道对应的通口，驱动所述阀杆1控制所述阀芯4的旋转可控制通口与所述阀体3流道的启闭，所述阀体3内开设有分别连通上部气腔顶端和下部气腔底端的连通管道6。

本实施方案中，通过驱动阀杆1控制气缸5的移动，进而控制上侧气腔压力的变化，气体通过连通管道6与阀门下方气腔连通，通过气体压力的变化控制阀芯4的纵向移动，实现阀芯4与阀体3侧面密封接触的摩擦力变化；阀杆1下端和阀芯4通过1/4的齿轮啮合，通过驱动阀杆1控制阀芯4的旋转来控制阀门的启闭。

实施例2：如图10所示，所述阀杆1由阀杆驱动端1A、螺纹结构1B和下端齿轮结构1C组成，所述阀杆驱动端1A中下部与所述阀盖2的安装孔位置相连且接触处设置密封结构，所述阀杆1通过所述螺纹结构1B与所述气缸5螺纹相连，所述阀杆1下端设置的占1/4齿轮的所述下端齿轮结构1C与所述阀芯4顶端1/4的齿轮啮合。

本实施方案中，阀杆1的中下部通过螺纹结构1B与气缸5相连，驱动旋转阀杆驱动端1A可以控制气缸5纵向移动，改变气腔的压力；阀杆1的最下端设置占1/4齿轮的下端齿轮结构1C，通过下端齿轮结构1C与阀芯4顶端齿轮啮合来控制阀芯4旋转。

实施例3：如图1所示，所述阀盖2通过螺栓与所述阀体3固定连接且贴合处设置密封机构。

本实施方案中，通过螺栓便于阀盖2与阀体3的安装和拆卸，通过密封结构增强密封性。

实施例4：如图4所示，所述连通管道6绕所述阀体3流道两侧分布并在所述阀体3内形成环形的通道，所述连通管道6靠近两气腔处通过直管与上部气腔和下部气腔连通。

本实施方案中，使得两个气室通过阀体3内部的连通管道6实现导气功能。

实施例5：如图11所示，所述阀芯4呈圆台形状，所述阀芯4上部顶端中央设置有占1/4齿轮的上端齿轮结构4A，所述上端齿轮结构4A与所述下端齿轮结构1C尺寸结构相同并可啮合，所述阀芯4上部与所述阀体3上部四周接触处为平面结构并设置有密封机构，所述阀芯4侧面设置为锥面4B并通过所述锥面4B与所述阀体3流道内部紧密面接触，所述锥面4B与所述阀体3接触处设置密封机构，所述阀芯4下部与所述阀体3接触并设置密封机构。

本实施方案中，通过上端齿轮结构4A与下端齿轮结构1C结构相同利于转动啮合时的稳定性；通过阀芯4上部与阀体3上部四周接触处为平面结构提高连接处的密封性；通过锥面4B与阀体3流道内部紧密面接触，进一步增强密封性。

实施例6：如图3、图7所示，所述气缸5设置有与所述阀杆1螺纹连接的螺纹孔，所述气缸5与所述阀体3上部气腔的接触位置进行密封设置。

本实施方案中，使得驱动阀杆1转动时气缸5可升降，且通过密封避免气缸5与阀体3上部气腔连接处漏气。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下就本发明在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。

工作原理：本发明阀门初始状态位于全关位置，如图2～图5所示：此时，图3中可以看到在阀门全关时刻，气缸5处在行程的最下端；阀芯4阻断流道，实现阀门关闭的状态；阀杆1的下端齿轮结构1C和阀芯4的上端齿轮结构4A的安装位置如图5所示；上下两气腔通过图4中的连通管道6连通。

本发明阀门在开启过程的第一阶段中，首先驱动阀杆1进行逆时针旋转3/4圈：由图5可以看出，在先转动阀杆1的3/4圈过程中，下端齿轮结构1C空转，并不与上端齿轮结构4A产生啮合，所以阀杆1并不带动阀芯4旋转；在阀杆1逆时针驱动过程中，阀杆1通过螺纹结构1B带动气缸5向上移动，压迫气缸5上方气腔气体通过连通管道6进入下方气腔；下方气体压力增大，阀芯4因气浮向上移动，阀芯4的锥面4B远离阀体3流道，避免了阀芯4和阀体3产生过大的摩擦。

本发明阀门在开启过程的第二阶段中，驱动阀杆1转动剩下的1/4圈，此时刻由图5可看出，下端齿轮结构1C与上端齿轮结构4A啮合，带动阀芯4转动90°，开启阀门。后1/4圈开启阀芯4时，本发明阀门极大地减小摩擦力，减小了开启力矩，减轻阀芯4与阀体3内壁的磨损；驱动阀杆1行程满一圈后，阀门处于全开位置，实现开启功能。

本发明阀门位于全开位置，如图6～图9所示：此时，图6中可以看到在阀门全开时刻，气缸5处在行程的最上端，气缸5左端紧密接触连通管道6在上气腔的通口，保证了气体的密封性；阀芯4连通流道，实现阀门开启的状态。

本发明阀门在关闭过程的第一阶段中，首先驱动阀杆1顺时针旋转1/4圈，由图9可以看出，下端齿轮结构1C与上端齿轮结构4A产生啮合，阀杆1并带动阀芯4旋转90°，实现阀门关闭功能。

本发明阀门在关闭过程的第二阶段中，驱动阀杆1顺时针旋转剩余3/4圈，由图9可以看出，下端齿轮结构1C空转，并不与上端齿轮结构4A产生啮合，所以阀杆1并不带动阀芯4旋转；在此阶段，阀杆1通过螺纹结构1B带动气缸5向下移动，阀芯4下方气腔气体通过连通管道6进入气缸5上方气腔，阀芯4下方气腔压力减小，阀芯4纵向向下移动，阀芯4的锥面4B紧贴阀体3流道内壁面，增强了密封性；气缸5在下移过程中下方气体压力逐渐增大，压迫阀芯4向下趋势，同时在阀芯4自身重力的作用下，均增强了阀门密封性；驱动阀杆1行程满一圈后，阀门处于全关位置，实现关闭功能。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种新型气浮式旋塞阀，包括阀杆(1)、阀盖(2)、阀体(3)、阀芯(4)、气缸(5)，其特征在于，所述阀杆(1)中下部安装在所述阀盖(2)的安装孔上并可在所述阀盖(2)上转动，所述阀盖(2)安装在所述阀体(3)上部开口处并将其密封，所述阀体(3)内部设有流道并与其上部开口连通，所述阀芯(4)安装在所述阀体(3)流道的中部并将流道封堵，所述阀体(3)与所述阀芯(4)上下两端形成两个密封的气腔，所述阀杆(1)上螺纹连接有位于上部气腔内的所述气缸(5)，驱动所述阀杆(1)转动时所述气缸(5)可在上部气腔内上下滑动，所述阀杆(1)下端和所述阀芯(4)顶端中央处通过1/4的齿轮啮合，所述阀芯(4)上设有与所述阀体(3)流道对应的通口，驱动所述阀杆(1)控制所述阀芯(4)的旋转可控制通口与所述阀体(3)流道的启闭，所述阀体(3)内开设有分别连通上部气腔顶端和下部气腔底端的连通管道(6)。

2.根据权利要求1所述的一种新型气浮式旋塞阀，其特征在于，所述阀杆(1)由阀杆驱动端(1A)、螺纹结构(1B)和下端齿轮结构(1C)组成，所述阀杆驱动端(1A)中下部与所述阀盖(2)的安装孔位置相连且接触处设置密封结构，所述阀杆(1)通过所述螺纹结构(1B)与所述气缸(5)螺纹相连，所述阀杆(1)下端设置的占1/4齿轮的所述下端齿轮结构(1C)与所述阀芯(4)顶端1/4的齿轮啮合。

3.根据权利要求1所述的一种新型气浮式旋塞阀，其特征在于，所述阀盖(2)通过螺栓与所述阀体(3)固定连接且贴合处设置密封机构。

4.根据权利要求1所述的一种新型气浮式旋塞阀，其特征在于，所述连通管道(6)绕所述阀体(3)流道两侧分布并在所述阀体(3)内形成环形的通道，所述连通管道(6)靠近两气腔处通过直管与上部气腔和下部气腔连通。

5.根据权利要求2所述的一种新型气浮式旋塞阀，其特征在于，所述阀芯(4)呈圆台形状，所述阀芯(4)上部顶端中央设置有占1/4齿轮的上端齿轮结构(4A)，所述上端齿轮结构(4A)与所述下端齿轮结构(1C)尺寸结构相同并可啮合，所述阀芯(4)上部与所述阀体(3)上部四周接触处为平面结构并设置有密封机构，所述阀芯(4)侧面设置为锥面(4B)并通过所述锥面(4B)与所述阀体(3)流道内部紧密面接触，所述锥面(4B)与所述阀体(3)接触处设置密封机构，所述阀芯(4)下部与所述阀体(3)接触并设置密封机构。

6.根据权利要求1所述的一种新型气浮式旋塞阀，其特征在于，所述气缸(5)设置有与所述阀杆(1)螺纹连接的螺纹孔，所述气缸(5)与所述阀体(3)上部气腔的接触位置进行密封设置。

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