CN113586793A - 一种具有齿轮齿条传动带预紧阀座结构的轴流式控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阀门技术领域，公开一种具有齿轮齿条传动带预紧阀座结构的轴流式控制阀，包括：阀体、阀座以及阀芯传动轴、传动齿轮、阀杆传动轴，在阀体和阀座之间设置预紧式卡套式装置消除轴向各零件的间隙，通过齿轮齿条传动的方式将垂直于流道的阀杆传动轴的上下位移转换为阀芯传动轴平行于流道的位移(90°转换)；本阀门通过设置预紧式卡套结构可降低高速流体所造成的机械振动及噪音，通过采用单齿轮双齿条对称式结构，在使用时对称式分布无偏心，传动平稳，传递力矩损失小，阀芯运动方向处于一种压力平衡状态，阀门在调节过程中力矩不受介质力影响。

Description

一种具有齿轮齿条传动带预紧阀座结构的轴流式控制阀

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，特别是涉及一种具有齿轮齿条传动带预紧阀座结构的轴流式控制阀。

背景技术

轴流式阀门是安装于管道上用于调控输送介质流量的一种专用设备，介质由输入口进入后，介质的流道面积逐渐缩小、介质流速增加，再经过若干个导流孔的引导从介质输出口流出，现有技术中，调节压差较大时，阀座密封面在打开瞬间极易产生冲刷汽蚀以及阀门启闭力矩较大等情况，导致阀门开启、关闭、运动过程，容易受介质力影响，调节精度。

发明内容

针对上述问题，提出了一种具有齿轮齿条传动带预紧阀座结构的轴流式控制阀，内部设置的阀芯组件将电动执行器在第一方向上的运动转换为第二方向上的运动，以开启和关闭所述控制阀，阀芯组件采用单齿轮双齿条对称式结构，在使用时对称式分布无偏心，传动平稳，传递力矩损失小，调节精度高，适合于大口径调节阀阀芯的启闭动作，同样适用于调节精度较高的场合。

本申请的一些实施例中，公开了一种具有齿轮齿条传动带预紧阀座结构的轴流式控制阀，包括沿第二方向设有出口和进口的阀体，还包括：

电动执行器，所述电动执行器用于提供动力；

阀体内部组件，所述阀体内部组件套设在所述阀体内部，将所述阀体划分为第一腔室和第二腔室；

阀芯组件，所述阀芯组件设置在所述阀体内部组件内，用于将电动执行器在第一方向上的运动转换为第二方向上的运动，以开启和关闭所述控制阀。

本申请的一些实施例中，所述阀芯组件包括阀芯、阀芯传动轴、阀杆传动轴和传动齿轮；

所述阀杆传动轴沿第一方向设置于阀体中并穿设于所述阀体内部组件，所述阀杆传动轴上设置有第一齿条；

所述阀芯传动轴沿第二方向安装于所述阀体内部组件中，所述阀芯传动轴上设置有第二齿条，所述阀芯传动轴远离所述第二齿条的一端连接有阀芯；

所述阀体内部组件上安装有所述传动齿轮，所述第一齿条和所述第二齿条均与所述传动齿轮啮合连接。

本申请的一些实施例中，所述进口、所述出口、所述阀芯传动轴、所述阀芯和所述阀体内部组件的轴线相互重合。

本申请的一些实施例中，所述阀体内部组件，包括相互连接的导流罩和阀笼，所述导流罩设置在所述进口端，所述阀笼设置在所述出口端，所述导流罩内开设有用于引导阀芯传动轴的导向槽，所述导向槽内安装有所述传动齿轮；所述阀笼上开设有多个用于连通所述第一腔室和所述第二腔室的流量孔，所述阀芯套设于所述阀笼内，所述阀芯可在所述阀笼内水平移动以实现流量调节以及阀门的开启和密封。

本申请的一些实施例中，所述阀笼靠近出口的一端向另一端呈L 形延伸形成有第一支撑部，所述阀芯靠近第二齿条的一端向另一端呈L 形延伸形成有第二支撑部，所述第一支撑部和所述第二支撑部分别和阀芯和阀笼支撑连接，所述阀芯、阀笼、第一支撑部和第二支撑部形成用于产生阀前后压力差的空间。

本申请的一些实施例中，所述阀笼靠近所述出口的一端的内壁上设置有软密封圈，所述阀笼、所述阀芯和所述软密封圈形成软密封，所述阀芯与所述阀座形成硬密封。

本申请的一些实施例中，所述阀芯靠近所述第二齿条的一端的外壁上设置有格莱密封圈，所述阀笼、所述阀芯和所述格莱密封圈形成密封。

本申请的一些实施例中，所述阀体内部组件可拆卸的安装于所述阀体内。

本申请的一些实施例中，还包括与所述阀芯组件密封配合的阀座，所述阀座套设与所述出口端，所述阀体与所述阀座之间设置有用于消除阀门轴向间隙的卡套式装置。

本申请的一些实施例中，所述卡套式装置上还连接有顶紧装置，所述顶紧装置用于固定所述卡套式装置。

本申请通过采用单齿轮双齿条对称式结构，阀杆杆传动轴沿第一方向运动转换为阀芯传动轴沿第二方向运动，使阀门开启、关闭、运动过程工作力矩小，不受介质力影响，调节精度高；通过对阀座采用预紧式卡套结构，消除阀门轴向个零件的间隙，提高阀门整体刚性，降低机械振动及噪音；通过阀芯和阀笼分别呈L形反方向延伸形成产生阀前后压力差的空间，使得阀门关闭时介质在所述空间处形成压力差，进一步提高阀门的密封性能；在阀芯前端密封由软密封密和硬密封形成两段密封，阀芯后端由格莱圈形成密封，阀芯前后实现双向密封；多个密封设计使得阀门密封性能达到6级。

附图说明

图1是本发明的实施例中有齿轮齿条传动带预紧阀座结构的轴流式控制阀的外部结构图；

图2是本发明的实施例中有齿轮齿条传动带预紧阀座结构的轴流式控制阀的内部结构图；

图3是本发明的实施例中A的局部放大图；

图4是本发明的实施例中B的局部放大图

图中，100、电动执行器；200、阀体；210、进口；220、出口；310、导流罩；320、阀笼；321、流量孔；330、导向槽；410、阀芯； 420、阀芯传动轴、430、阀杆传动轴；440、传动齿轮；450、传动齿轮；500、阀座；600、软密封圈；700、格莱密封圈；800、空间；810、第一支撑部；820、第二支撑部。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

其中，在本申请中，“内”指示的方位或位置关系为基于附图，靠近物料传送设备几何中心的一侧，“外”指示的方位或位置关系为基于附图，背离物料传送设备几何中心的一侧。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下文是结合附图对本发明的优选的实施例说明。

在本申请的一些实施例中，如图1所示，一种具有齿轮齿条传动带预紧阀座结构的轴流式控制阀，包括阀体200，沿第二方向设有出口 220和进口210，阀体200内部套设有阀体内部组件，将阀体200划分为两个腔室，分别为第一腔室和第二腔室，阀体内部组件与阀体形成的腔室为第一腔室，阀体内部组件与阀芯组件形成的腔室为第二腔室；阀体内部组件上设置有多个流量孔321，第一腔室和第二腔室通过流量孔321连通；阀体内部组件内设置有阀芯组件，阀芯组件用于打开或者关闭流量孔321，阀芯组件上还连接有电动执行器100，电动执行器 100用于提供驱动阀芯组件运动的力，阀芯组件用于将电动执行器100 作用在第一方向上运动的力转换为第二方向上的运动，以开启和关闭所述控制阀，第一方向和第二方向相互垂直。

需要说明的是，当电动执行器100驱动的力为竖直方向运动时，阀芯组件则将竖直方向的运动转换为水平方向(平行于流道方向)的运动，使得运动方向发生90°转换。

在本申请的一些实施例中，阀芯组件包括阀芯410、阀芯传动轴 420、阀杆传动轴430和传动齿轮440，

阀杆传动轴430沿第一方向设置于阀体200中并穿设于所述阀体内部组件，阀杆传动轴430的一端开设有沿第一方向的第一齿条，阀杆传动轴430可沿第一方向做往返运动；

所述阀芯传动轴420沿第二方向安装于阀体内部组件中，阀芯传动轴420上开设有沿第二方向的第二齿条，阀芯传动轴420远离第二齿条的一端上连接有阀芯410，阀芯传动轴420可沿第二方向做往返运动，阀芯传动轴420运动时同时带动阀芯410沿第二方向做往返运动；

阀体内部组件上安装有传动齿轮440，第一齿条和第二齿条均与所述传动齿轮440啮合连接；当第一齿条运动时，传动齿轮440跟着转动同时带动第二齿条运动。

需要说明的是，阀芯传动轴420与电动执行器100连接，电动执行器100驱动阀杆传动轴430竖直运动时，第一齿轮也沿竖直方向运动带动传动齿轮转动，传动齿轮440带动第二齿轮在水平方向运动，从而带动阀芯410在水平方向运动，从而带动阀芯410在水平方向运动，阀芯410用于控制通过流量孔321的流量大小，以及实现控制阀的开启或者关闭。

在本申请的一些实施例中，阀体的进口210、出口220、阀芯传动轴420、阀芯410和阀体内部组件的轴线相互重合。

需要说明的是，本发明采用单齿轮双齿条对称式结构，阀体200 对称式分布无偏心，当阀门开启时不会受到介质力影响，传动平稳，开启力矩小，打开阀门瞬间介质进入阀门后端，同时控制阀外部的介质通过平衡孔也会进入阀门腔体内，此时阀芯410外径受对称作用力，阀芯410运动方向处于一种压力平衡状态，不受介质力影响，而且传动力矩大、调节精度高，适合于大口径调节阀阀芯410的启闭动作，同样适用于调节精度较高的场合。

在本申请的一些实施例中，阀体内部组件包括相互连接的导流罩 310和阀笼320，导流罩310设置在所述进口210端，靠近进口210端的形状为锥形，远离进口210端的一端与阀笼320的一端可拆卸连接，阀笼320远离导流罩310的一端设置在出口220端，流量孔321开设在阀笼320靠近出口220端的一端；导流罩310在第一方向开设有用于引导阀芯传动轴420的导向槽330，导向槽330内安装有传动齿轮 440，阀杆传动轴贯穿于导流罩310与传动齿轮440啮合连接，阀芯传动轴420通过齿轮带动在导向槽330内往返运动，与阀芯传动轴420 连接的阀芯410与阀笼320适配，当阀芯传动轴420运动时，阀芯410 也随着阀芯传动轴420运动，当阀芯410靠近出口220端时，流量孔 321被密封，控制阀关闭，当阀芯410远离出口220端时，控制阀开启。

在本申请的一些实施例中，阀体内部组件与阀体200可拆卸连接；

在本申请的一些实施例中，导流罩310和阀笼320可拆卸连接；

在本申请的一些实施例中，电动执行器100和阀杆传动轴430可拆卸连接；

如图1所示，在本申请的一些实施例中，阀芯410和阀芯传动轴 420可拆卸连接；

需要说明的是，本申请通过将各个部件分体设置，组装操作方便，当其中某个部件出先问题时，方便拆卸，只需要对其中的部件进行更换，节约成本。

在本申请的一些实施例中，阀笼320靠近阀体出口220的一端向另一端呈L形延伸形成有第一支撑部810，第一支撑部810为阀笼320 的一部分，阀芯410靠近第二齿条的一端向另一端(靠近阀体出口220 的一端)呈L形延伸形成有第二支撑部820，第二支撑部820为阀芯 410的一部分，第一支撑部810和第二支撑820部分别与阀芯410和阀笼320支撑连接，所述阀芯410、阀笼320、第一支撑部810和第二支撑部820形成用于产生阀前后压力差的空间800。

需要说明的是，在阀门关闭时，介质从流量孔321进入上述空间 800内，进入空间800内的介质对第一支撑部810和第二支撑820部产生相反的力，因为阀笼320是固定的，而阀芯410是可活动的，因此第二支撑部820受到一个均匀向右(向出口220)的推力F，推力F在阀门关闭后形成辅助密封关闭效果，使密封效果更牢靠，此设计为压力自紧式辅助密封，可以达到减少关闭力的作用；相对的阀门开启时也会克服开启力矩F1(F1＝F)，只要开启力矩F1设计满足阀芯410 与阀笼320的摩擦力加上开启力矩F1小于执行结构输出力矩即可打开阀门。

在本申请的一些实施例中，阀笼320前端的内壁上设置有第一密封圈600，当控制阀关闭时，阀笼320、阀芯410和软密封圈600形成软密封，避免了介质从阀芯410前端与阀笼320前端连接的缝隙中流出，再通过阀座500与阀芯410配合形成硬密封，通过软硬密封的设置达到将控制阀完全关断的效果，保证了阀门的密封性能。

在本申请的一些实施例中，阀芯410后端的外壁上设置有格莱密封圈700，当控制阀关闭时，阀芯410后端与阀笼320后端之间通过格莱密封圈700进行密封，格莱圈外圈与阀笼320的内壁、格莱圈内圈与阀芯410外壁沟槽形成双面密封，防止第一腔室的介质流入第二腔室，进一步达到密封效果。

需要说明的是，阀芯410和阀笼320的前端均为靠近出口220的一端，阀芯410和阀笼320的后端均为远离出口220的一端；通过在阀芯410和阀笼320的前后端均设置密封圈，再加上阀芯410与阀座 500之间的密封配合，可使得阀门的密封性能达到6级。

在本申请的一些实施例中，与阀芯410密封配合的阀座500套设在阀体200的出口220端，阀体200与阀座500之间设置有用于消除阀门轴向间隙的卡套式结构，通过设置卡套式结构可以有效消除阀座 500轴向各零件的间隙，提高了阀门整体刚性，降低高速流体所造成的机械振动及噪音。

在本申请的一些实施例中，卡套式装置上还连接有顶紧装置，所述顶紧装置用于固定卡套式装置，进一步固定卡套式结构的稳定性，保证阀座500轴向间隙的密封性。

根据本发明的第一构思，当电动执行器驱动阀杆传动轴沿第一方向做往返运动，阀杆传动轴在运动过程中带动传动齿轮转动，传动齿轮带动阀芯传动轴沿与第一方向垂直的第二方向上做往返运动，阀芯传动轴带动阀芯做往返运动，以控制流量孔的流量大小，以及实现控制阀的开启或者关闭，通过采用单齿轮双齿条达到力的90°转换，将阀体及阀芯设计为对称式分布无偏心结构，在使用时，介质传动平稳，传递力矩损失小，具有传动力矩大、调节精度高的优点，适合于大口径调节阀阀芯的启闭动作，同样适用于调节精度较高的场合。

根据本发明的第二构思，在阀芯与阀笼的前端和后端均设置有密封圈，当阀门关闭时，阀芯与阀座密封配合，阀芯、密封圈和阀笼之间形成两道密封，达到控制阀节阀完全关断的效果，以进一步提高控制阀的密封性能，使得控制阀能达到一定的密封等级。

根据本发明的第三构思，阀笼和阀芯分别呈L形反方向延伸形成产生阀前后压力差的空间，在阀门关闭时，阀芯朝向出口的一端受到推力，使得阀前后的介质在形成的空间处产生一个压力差，起到辅助密封的功能，降低关闭操作扭矩，使得阀芯与阀座之间形成的密封性能更好。

根据本发明的第四构思，在阀体与阀座之间设置带预紧阀座的卡套式结构，可以有效消除阀座轴向各零件的间隙，提高了阀门整体刚性，降低工作过程中高速流体所造成的机械振动及噪音。

根据本发明的第五构思，将阀体的内部组件都设计分体设置，在安装拆卸时操作方便，当其中某个部件出先问题时，只需要对其中的部件进行更换，节约成本。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有齿轮齿条传动带预紧阀座结构的轴流式控制阀，包括沿第二方向设有出口和进口的阀体和阀座，其特征在于，还包括：

电动执行器，所述电动执行器用于提供动力；

阀体内部组件，所述阀体内部组件套设在所述阀体内部，将所述阀体划分为第一腔室和第二腔室；

阀芯组件，所述阀芯组件设置在所述阀体内部组件内，用于将电动执行器在第一方向上的运动转换为第二方向上的运动，以开启和关闭所述控制阀。

2.根据权利要求1所述的具有齿轮齿条传动带预紧阀座结构的轴流式控制阀，其特征在于，所述阀芯组件包括阀芯、阀芯传动轴、阀杆传动轴和传动齿轮；

所述阀杆传动轴沿第一方向设置于阀体中并穿设于所述阀体内部组件，所述阀杆传动轴上设置有第一齿条；

所述阀芯传动轴沿第二方向安装于所述阀体内部组件中，所述阀芯传动轴上设置有第二齿条，所述阀芯传动轴远离所述第二齿条的一端连接有阀芯；

所述阀体内部组件上安装有所述传动齿轮，所述第一齿条和所述第二齿条均与所述传动齿轮啮合连接。

3.根据权利要求2所述的具有齿轮齿条传动带预紧阀座结构的轴流式控制阀，其特征在于，所述进口、所述出口、所述阀芯传动轴、所述阀芯和所述阀体内部组件的轴线相互重合。

4.根据权利要2所述的具有齿轮齿条传动带预紧阀座结构的轴流式控制阀，其特征在于，所述阀体内部组件，包括相互连接的导流罩和阀笼，所述导流罩设置在所述进口端，所述阀笼设置在所述出口端，所述导流罩内开设有用于引导阀芯传动轴的导向槽，所述导向槽内安装有所述传动齿轮；所述阀笼上开设有多个用于连通所述第一腔室和所述第二腔室的流量孔，所述阀芯套设于所述阀笼内，所述阀芯可在所述阀笼内水平移动以实现流量调节以及阀门的开启和密封。

5.根据权利要求4所述的具有齿轮齿条传动带预紧阀座结构的轴流式控制阀，其特征在于，所述阀笼靠近出口的一端向另一端呈L形延伸形成有第一支撑部，所述阀芯靠近第二齿条的一端向另一端呈L形延伸形成有第二支撑部，所述第一支撑部和所述第二支撑部分别和阀芯和阀笼支撑连接，所述阀芯、阀笼、第一支撑部和第二支撑部形成用于产生阀前后压力差的空间。

6.根据权利要求4所述的具有齿轮齿条传动带预紧阀座结构的轴流式控制阀，其特征在于，所述阀笼靠近所述出口的一端的内壁上设置有软密封圈，所述阀笼、所述阀芯和所述软密封圈形成软密封，所述阀芯与所述阀座形成硬密封。

7.根据权利要求4所述的具有齿轮齿条传动带预紧阀座结构的轴流式控制阀，其特征在于，所述阀芯靠近所述第二齿条的一端的外壁上设置有格莱密封圈，所述阀笼、所述阀芯和所述格莱密封圈形成密封。

8.根据权利要求1所述的具有齿轮齿条传动带预紧阀座结构的轴流式控制阀，其特征在于，所述阀体内部组件可拆卸的安装于所述阀体内。

9.根据权利要求1-8任一所述的具有齿轮齿条传动带预紧阀座结构的轴流式控制阀，其特征在于，所述阀座与所述阀芯组件密封配合，所述阀座套设于所述出口，所述阀体与所述阀座之间设置有用于消除阀门轴向间隙的卡套式装置。

10.根据权利要求9所述的具有齿轮齿条传动带预紧阀座结构的轴流式控制阀，其特征在于，所述卡套式装置上还连接有顶紧装置，所述顶紧装置用于固定所述卡套式装置。

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