CN1166879C - 流体压差助动的磁力闸板阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用待输送流体压差助动的磁力闸板阀，用于流体输送管路，特别是有毒、有害、易燃、易爆流体输送管路。它包括有明杆和暗杆两种形式，其特征是在手轮和螺杆上固定两组永磁体块，之间用阀盖(或隔离套)隔开；而闸板和活塞连成一体，其上加工有特殊的流体通道将活塞上方腔室与流体进出口连通起来。这种结构保证了阀门内流体与大气隔绝做到零外漏，同时流体压力对闸板启闭起助动作用，大大减小了阀门启闭力矩。

Description

流体压差助动的磁力闸板阀

技术领域

本发明涉及一种流体压差助动的磁力闸板阀，用于流体输送管路，特别是有毒、有害、易燃、易爆流体输送管路，以控制流体的输送。

背景技术

闸板阀是流体输送管路，包括有毒、有害、易燃、易爆流体输送管路中常用的一种阀门。目前，为了减少其外漏，即流体向周围环境的泄漏，人们在密封结构、填料材质上采取了一系列措施，但效果和使用寿命等方面仍不尽人意，导致磁力驱动原理的采用，即利用磁力的穿透性，在流体与外界完全隔离的情况下，用永磁体驱动阀杆旋转，带动闸板上下移动，达到启闭阀门的目的。如CN2312369Y“磁阀”等实用新型专利。但磁力传递的扭矩是有限的，即使使用强磁NdFeB材料，当管路中流体压力较大时，该扭矩也显得不足。本发明人的实用新型专利CN2439574Y“磁力闸板阀”试图通过分级启动的办法将磁力驱动原理用于中高压阀门，其结果是有益的，但永磁体的尺寸仍显得大了一些，不利于降低产品成本。那么，在闸板阀启闭的过程中，能否类似磁力截止阀的设计也借助一下流体的压力并将它与磁力驱动结合起来呢？实用新型专利CN2345811Y“差动闸阀”单就“借助流体压力驱动闸板启闭”这一技术提供一种实施例。但其方案对流体压力的利用仅局限于闸板关闭过程之末和闸板开启过程之初，且破坏了闸板出口侧密封面，内漏点增多，也未涉及利用磁力驱动解决外漏的问题。

发明内容

本发明提供了一种充分利用流体压力，尽量减小永磁体尺寸的流体压差助动的磁力闸板阀，从而将减小启闭扭矩和零外漏两个问题一并解决。

为此，本发明在平板式阀盖内外两侧的托盘和手轮轮毂上对装两组轴向充磁的扇形永磁体块和两套推力轴承。这样当手轮和永磁体块绕阀盖上的沿阀体垂直轴线安装的手轮轴旋转时，拖动同轴线的、与所述托盘固装的螺杆同步转动。楔形闸板上端固连一活塞，其周向镶有密封圈，与阀体上方圆筒形腔室内壁紧密接合且可上下移动。在所述闸板和活塞上，沿阀体铅垂轴线加工出一个竖直通孔，在闸板上沿水平轴线加工出一个先导孔。在竖直通孔内置入一个可上下滑动、不可转动的先导螺母，螺杆旋入其中。在先导螺母与闸板水平先导孔相对的外表面处沿其母线方向各加工出一条半通的槽道，其中与流体入口同侧的槽道只允许流体沿母线上行，而与流体出口同侧的槽道只允许流体沿母线下行。活塞的内部加工有可将其上方腔室与所述先导螺母上两条半通槽道分别连通起来的两条“”型流体通道。在活塞上表面同轴线地固装一个端盖，在闸板和活塞上的竖直通孔内下侧适当位置上安装一个内卡簧，两者作为先导螺母的上下行程终止点。其工作原理如下：由于闸板上水平先导孔的过流面积远小于闸板直径，其作用类似于有些大型闸板阀设置的旁通阀。先导螺母上下移动的过程即相当于启闭旁通阀的过程，所耗驱动力矩亦较小。当先导螺母在所述螺杆带动下上行至上终止点时，闸板上水平先导孔全开，而此时先导螺母出口侧槽道经所述活塞的一个内部通道将其上方腔室与运动中的流体连通起来，并借助运动流体的抽吸作用，可排出腔室内的流体，此间，在闸板周围空间，即活塞下方空间内流体压力的作用下推动活塞和闸板，且在螺杆按提升方向旋转的前提下，逐渐全开流体通道。显然由于流体压力的助动，该开启力矩较小；当先导螺母在所述螺杆带动下下行时，只要其上槽道通过闸板上水平先导孔与流体入口相通时，便有流体经此槽道和活塞内部通道进入活塞上方腔室，而活塞下方腔室即闸板周围的流体便可经阀体出口或泄流通道排放，减压。活塞上下表面的压力差会将闸板牢牢压入阀体两个座圈之间的楔形空间内，并达到所需的密封正压力值。

可以看出上述结构形式类似于暗杆式闸板阀，即螺杆伸入闸板内部。本发明的第二优选方式可在明杆式闸板阀的基础上改制，即螺杆不伸入闸板内部。此时需在阀盖外侧加设一个与阀体内腔相通的、允许上述螺杆在其中上下移动的小直径、阶梯状、上端封闭、大端在下的筒状隔离套。周向外侧面固装一组永磁体块的动螺母旋在螺杆上并借助上下端面上的推力轴承抵在阀盖外侧和隔离套大端内侧的端面上。手轮轴线处通孔的内表面亦固装一组永磁体块并套装于隔离套大端外侧，与动螺母齐高，这也是永磁体磁力相互作用的自然位置。于是当手轮转动时，拖动动螺母转动并迫使螺杆上下移动。楔形闸板的上端仍固连一活塞，其周向镶有密封圈，与阀体上方筒状腔室壁紧密接合且可上下移动。在闸板和活塞的铅垂轴线处加工出一个竖直通孔和通向阀体出口的侧孔；再在偏离该轴线靠近阀体入口侧平行地加工出一个下端拐向阀体入口侧的通孔，进而将活塞上方腔室与阀体进口、出口空间连通起来，以下分别称之为泄流通道和进流通道。螺杆下端铰接一个顶塞，用于封堵竖直通孔的上端；而其下端用一底塞封堵。封堵界面或平面或锥面，遵从截止阀设计规范。所述上下两塞用置于竖直通孔内的长度、刚度适当的弹簧连接起来。借助活塞上端面上的端盖将螺杆下端和顶塞与活塞和闸板连接起来。其工作原理如下：当螺杆在手轮拖动下下行并带动顶塞封堵住竖直通孔上端时，进入阀体的流体经活塞和闸板上的进流通道进入活塞上方腔室并迫使两者下行，只要螺杆及时跟进，阀门即可被彻底关闭；反之，当螺杆上行，顶塞离开竖直通孔上端时，虽有流体沿进流通道进入活塞上方，但随即经泄流通道排出一部分，另一部分冲开底塞进入活塞下方空间(这一要求在闸板开启的初始阶段尤为重要)，顶开闸板，只要螺杆的运动与之配合，阀门即可全部开启。

附图说明

图1第一优选方式下先导螺母处于下终止点时流体压差助动的磁力闸板阀结构示意图

图2第一优选方式下先导螺母处于上终止点时流体压差助动的磁力闸板阀结构示意图

图3第二优选方式的流体压差助动的磁力闸板阀结构示意图

具体实施方式

下面结合附图给出实施本发明的优选方案。

如图1、2所示，本发明第一优选方式的构成包括阀体1、阀盖2、闸板3、座圈4、先导螺母5、螺杆6、活塞7、密封圈8、托盘9、推力轴承10、永磁体11、端盖12、内卡簧13、手轮14、手轮轴15。阀盖2内外两侧的托盘9和手轮14轮毂上各对装一组轴向充磁的扇形永磁体11和一套推力轴承10。当手轮14和其上永磁体11绕阀盖2上与阀体1铅垂轴线同轴线固装的手轮轴15转动时，拖动同轴线的、与托盘9固装的螺杆6同步旋转。楔形闸板3上端固装一个活塞7，其周向镶有密封圈8与阀体1上方圆筒形腔室03内壁紧密接合且可上下移动。在闸板3和活塞7上沿铅垂轴线加工出一个竖直通孔010，在闸板3上沿水平轴线加工出一个先导孔09。在竖直通孔010内置入一个可上下滑动、不可转动的先导螺母5，螺杆6旋入其中。在先导螺母5与闸板3上水平先导孔09相对的外表面处沿其母线方向各加工出一条半通的槽道07、08，其中与流体入口01同侧的槽道07只允许流体沿母线上行，即上端开通，而与流体出口02同侧的槽道08只允许流体沿母线下行，即下端开通。活塞7内部加工有可将其上方腔室03与先导螺母5上两条半通槽道07、08分别连通起来的两条“”型流体通道05、06。在活塞7上表面同轴线地固装一端盖12，在活塞7与闸板3上竖直通孔010内下侧适当位置上安装一个内卡簧13，两者作为先导螺母5的上下行程终止点。如图1所示，当先导螺母5处于行程下终止点时，来自阀门入口通道01的流体沿所述闸板3水平先导孔09左侧、先导螺母5左侧槽道和活塞7内部的第一条“”型流体通道05进入活塞7上方腔室03；而闸板3和座圈4周围空间，即活塞7下方空间04内的流体经闸板3上竖直通孔010下端、先导螺母5右侧半通槽道08和先导孔09右端排放、减压。于是活塞7上下两侧的流体压力差迫使闸板3牢牢压在两个座圈4之间的楔形空间内，并达到所需的密封正压力值。十分明显，无论闸板3处于何位置，只要有流体沿闸板3上的水平先导孔09左侧和上述槽道07、流体通道05进入腔室03，闸板3便有关闭的趋势，若螺杆6跟进，则流体逐渐被落下的闸板3切断。如图2所示，当先导螺母5处于行程的上终止点时，闸板3上的水平先导孔09被打开，流体不再会沿上述槽道07、流体通道05进入腔室03，反之腔室03内的流体经活塞7右侧的第二条“”型流体通道06、先导螺母5右侧的槽道08和闸板3上水平先导孔09相通，由于运动流体的抽吸作用，腔室03内流体有被排空趋势，减压；于是活塞7上下两侧的流体压力差迫使闸板3离开座圈4。十分明显，无论闸板3处于何位置，只要有流体沿活塞7上的第二条“”型流体通道06、槽道08排出，闸板3便有开启的趋势，若螺杆6跟进，则阀门逐渐被升起的闸板3打开。简言之，整个阀门启闭的过程是：螺杆6向某一方向旋转(取决于正反扣)，打开闸板3上的先导孔09，并继续同方向旋转，则阀门开启：反之关闭先导孔09，并继续同方向转动螺杆6，则阀门关闭。由于流体压差的助动作用，旋转螺杆6的力矩较小。

如图3所示，本发明的第二优选方式可将第一优选方式中的先导螺母5改制成动螺母5′；取消托盘9、内卡簧13、手轮轴15；加装隔离套16、顶塞17、底塞18、弹簧19。阀盖2外侧加设的与阀体内腔相通的阶梯状、上端封闭、大头在下的圆筒隔离套16允许螺杆6在其内上下移动。周向外侧面固装一组永磁体块11的动螺母5′旋在螺杆6上并借助上下端面上的推力轴承10抵在阀盖2外侧和隔离套16大端内侧端面上。手轮14轴线处通孔内表面上亦固装一组永磁体块11并套装隔离套16大端外侧，与动螺母5′齐高。楔形闸板3与活塞7固连，后者周向镶有密封圈8与阀体1上方圆筒形腔室03内壁紧密接合且可上下移动。在闸板3和活塞7的铅垂轴线处加工出一竖直通孔和一个通向阀体1出口侧的侧孔，二者构成泄流通孔08′；再在偏离铅垂轴线靠近阀体1入口侧平行地加工出一个下端拐向入口侧的通孔，形成进流通道07′。螺杆6下端铰接一顶塞17，可封堵泄流通道08′的上端，而该通道下端用一底塞18封堵，上下两塞之间用置于通道内的长度和刚度适当的弹簧19连接。借助活塞7上端面的端盖12将螺杆6和顶塞17与活塞7和闸板3连接起来。这样，当顶塞17在螺杆6的推动下封堵住泄漏通道08′上端时，经进流通道07′进入活塞7上方腔室03的流体迫使活塞7和闸板3下行，只要螺杆6跟进，闸板3便会被牢牢地压在两座圈4之间，阀门关闭；反之，顶塞17在螺杆6带动下离开泄流通道08′上端，经进流通道07′进入腔室03的流体即时经泄流通道08′排出并有部分流体冲开底塞18进入活塞7下方空间04，迫使闸板3离开座圈4上行，只要螺杆6的运动与之配合，活塞7下方的流体便可继续迫使闸板3上行，直至阀门全开。

所述结构对单、双面密封的楔形或平行闸板阀均有效。另外，永磁力驱动装置和压差助动装置是两个独立部分。各履行各自的功能，即阻断外漏和减小启闭力矩功能。换言之，如仅考虑减少阀门启闭力矩问题时，可单独采用上述的流体压差助动机构，而永磁驱动装置可用常用的手动或电动驱动装置代替。

本发明设计的结构保证了阀门内流体与大气隔绝做到零外漏，同时流体压力对闸板启闭起助动作用，大大减小了阀门启闭力矩。它可用于流体输送管路，特别是有毒、有害、易燃、易爆等流体输送管路。

Claims (2)

1.一种流体压差助动的磁力闸板阀，它由磁力驱动机构和压差助动机构两部分构成，其中磁力驱动机构包括平板式阀盖(2)、阀盖(2)内外两侧的托盘(9)和手轮(14)以及分别在托盘(9)和手轮(14)上固装的两组轴向充磁的薄扇形永磁体块(11)和两套推力轴承(10)；而压差助动机构包括活塞(7)、闸板(3)和与托盘(9)固装的螺杆(6)；上述全部组件同轴线安装；其特征在于活塞(7)固装在闸板(3)上端，并沿铅垂轴线加工出一个竖直通孔(010)，内置可旋入螺杆(6)的先导螺母(5)，两端分别用端盖(12)和内卡簧(13)限位，闸板(3)上沿水平轴线加工有一个先导孔(09)，在先导螺母(5)外表面与先导孔(09)相对的母线上各加工出一条半通的槽道(07，08)，在活塞(7)的内部、螺杆(6)的两侧加工出第一条“”型流体通道(05)和第二条“”型流体通道(06)，使得当先导螺母(5)沿竖直通孔(010)下移时，来自流体入口(01)的流体可经先导孔(09)左侧和先导螺母(5)上的半通的槽道(07)上行，再经活塞(7)内部的第一条“”型流体通道(05)进入活塞(7)上方腔室(03)；而当先导螺母(5)沿竖直通孔(010)上移时，腔室(03)内的流体可经第二条“”型流体通道(06)、槽道(08)下行，再经先导孔(09)右侧与流体出口(02)相通。

2.一种流体压差助动的磁力闸板阀，它由磁力驱动机构和压差助动机构两部分构成，其中磁力驱动机构包括平板式阀盖(2)、阀盖(2)外侧的与阀体(1)内腔相通的阶梯状、上端封闭、大头在下的圆筒隔离套(16)，周向外侧面固装一组永磁体块(11)、上下端面各镶一套推力轴承(10)的动螺母(5′)和中轴线内孔壁上亦固装一组永磁体块(11)、套装于隔离套(16)下端的手轮(14)构成，上述组件全部同轴线安装；压差助动机构包括活塞(7)、闸板(3)和上端旋入动螺母(5′)中的螺杆(6)，其特征在于组成压差助动机构的活塞(7)固装在闸板(3)上端并沿铅垂轴线加工出一个竖直通孔和通向阀体(1)出口侧的侧孔，形成泄流通道(08′)，而在靠近阀体(1)进口侧平行地加工出一个下端拐向阀体(1)进口侧的通孔，形成进流通道(07′)；螺杆(6)下端铰接一顶塞(17)，并借助所述竖直通孔内的长度与刚度适当的弹簧(19)与底塞(18)相连；活塞(7)上端面上的端盖(12)将螺杆(6)和顶塞(17)与活塞(7)和闸板(3)连接起来。

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