CN204083287U - 波纹管型双座套筒阀阀芯组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种波纹管型双座套筒阀阀芯组件，主要是将由阀杆与阀芯联接的传统阀芯组件中的传统阀芯改为由波纹管两端分别连接各有一密封接触面的上阀芯体和下阀芯体，构成具有两个密封接触面的复合阀芯。此种阀芯组件，当阀门关闭时具有让介质在上阀芯体和下阀芯体在阀杆轴向上两端流通的介质通道，形成平衡式结构。采用这种阀芯的双座套筒阀，由于芯组件上的两个密封接触面间具有波纹管，刚度较小，在阀门关闭时较容易控制阀芯组件与两阀座配合形成的两密封面上的压力，满足两密封面实现可靠密封的条件，而实现阀门的可靠密封，解决了传统双座套筒阀密封不可靠，泄漏量较大的问题。

Description

波纹管型双座套筒阀阀芯组件

技术领域

本实用新型涉及一种双座套筒阀阀芯组件结构，具体地说，就是涉及一种阀杆与复合阀芯连接所组成的双座套筒阀阀芯组件。复合阀芯是指由波纹管两端分别连接各有一个密封接触面的上阀芯体和下阀芯体而构成的具有两个密封接触面的阀芯，此种阀芯组件，在阀门关闭时，具有让介质在上阀芯体和下阀芯体在阀杆轴向上的两端流通的介质通道，通常是在上阀芯体和下阀芯体上设有介质通道孔，使阀芯成为平衡式结构。

背景技术

采用传统阀芯组件的传统双座套筒阀，一般作为调节阀使用，它与单座调节阀相比具有很多优点，如：a、采用平衡型阀芯，不平衡力小，适用于大压差、大口径的场合，可以采用较小的执行机构；b、套筒与阀芯间导向面大，加之不平衡力变化较小，可改善涡流冲击引起的振荡，因此不易引起阀芯振动，操作也较稳定；c、流量特性由套筒上的窗口决定，只要更换具有不同窗口的套筒，就可以得到不同的流量系数和不同的流量特性等，还有其它的优点就不一一列举。

但是这种双座套筒阀，尤其是大口径阀却存在在关闭时密封不可靠，泄漏量（指内漏）较大的缺点，它不兼备截止阀的功能，通常被应用在对泄漏量要求不高的场合，如果在对泄漏量要求很高的场合使用它，就要串联一个能够可靠切断介质的阀门，这样既增加了成本，又增加了操作的复杂性，很少采用，因此这个缺点限制了双座套筒阀在对泄漏量要求较高场合的应用。

下面对双座套筒阀产生泄漏的原因进行分析：以图1及图2为例，图1为采用传统阀芯组件的传统双座套筒阀密封原理示意图，阀芯组件为阀杆6与传统阀芯5连接的组合件，图2为采用本实用新型阀芯组件的双座套筒阀密封原理示意图，阀芯组件为阀杆与复合阀芯7连接的组合件。如两图所示，阀门在关闭时产生泄漏的部位为：设有窗口201的套筒2及阀体3与下密封垫4的两个配合处；阀芯组件上的两个密封接触面与相应两阀座的两个密封接触面配合形成的上密封面100和下密封面200处。套筒及阀体与下密封垫的两个配合处，在实际中已能够做到对介质严密切断，泄漏主要是上密封面和下密封面不能同时实现可靠密封而引起的，只要解决了这个问题，就克服了传统双座套筒阀存在的缺点。

要使两密封面同时形成可靠密封，就要保证两密封面上同时具有足够的压力，使这两个压力在两密封面上产生的两个比压值同时大于两密封面各自实现可靠密封的必须比压。

两密封面上的压力是对驱动力的分配，在驱动力的作用下，阀芯组件和阀座各自两个密封接触面间的两个长度（以下简称两长度）发生变化，产生了一定的变形量，使两密封面上各自的两个密封接触面间相互接触并产生压力。在阀门结构确定的条件下，阀芯组件和阀座上各自两个密封接触面间的两个结构刚度（以下简称两钢度）也就确定了。要想使阀门在一个既定的足够的驱动力的作用下，使驱动力合理的分配到两密封面上，满足两密封面形成可靠密封的条件，就要求在两刚度联合作用下，两长度具有合适的匹配关系和两个合适的变形量。

综上所述，使双座套筒阀在阀门关闭时对介质实现可靠密封的条件是：在具有一定的两刚度条件下，两长度应具有合适的匹配关系，且在驱动力用下产生两个合适的变形量，将既定的足够的驱动力合理的分配到两密封面上，使两密封面上所形成的比压同时大于两密封面各自实现可靠密封的必须比压。

传统的双座套筒阀，阀芯组件和阀座上各自的两个密封接触面间都没有弹性件连接，两刚度都很大，这意味着满足对驱动力合理分配关系的两尺寸的匹配关系要很精准，两长度变形量也很小。两长度的尺寸偏差应该满足允许的匹配偏差和变形量偏差的要求，才能满足阀门对质实现可靠密封的条件，但由于两尺寸理想偏差很难确定，给定值本身就与理想所要求的有偏差，缩小了两尺寸的允许匹配偏差，而两长度的变形量本身就很小，允许的偏差就更小，造成对两长度的尺寸精度要求很高。

现有的加工水平很难达到两长度的这种精度要求，两长度的加工偏差本身就有可能超出了两尺寸的理想匹配差值或两长度的变形量值，因此常造成在驱动机构提供足够驱动力的情况下，两密封面中有一个密封面上的两个密封接触面不能接触，存在缝隙，密封比压为零，满足不了密封条件；或者形成一个密封面上的比压远超过实现可靠密封的必须比压，但另一个密封面上的比压却小于实现可靠密封的必须比压而满足不了密封条件，而产生泄漏，如果有一个密封面上的两个密封接触面不能接触，产生的泄漏量就会较大。

实际生产中经常采用以下三个措施来解决这个问题：a、加大执行力，目的是同时提高两密封面的压力，使两密封面上压力同时达到要求的可能性得到提高，但是由于根本问题没有解决，实行此措施对提高压力的效果难于确定，虽然泄漏问题有所改善，但没有得到可靠解决。而加大执行力就是加大了执行机构，采取这种措施就是牺牲了双座套筒阀可以采用较小执行机构的优点；b、采用阀芯与阀座间尺寸配作的方法，但由于测量手段的不完备，阀芯在阀门中的装配状态较盲目，难于确定调整方向及调整量，且根本问题也产没有得到解决，因此，泄漏问题虽然有所改善，也没有得到很好的解决；c、配对研磨，由于阀芯组件与阀座形成的两密封面是两道密封面研磨，总有一个密封面在比压达到某一特定值后，不会再提高而有可能满足不了具有足够的密封比压而产生泄漏。采用b、c两种措施还会使各零件间不具备互换性，既降低了生产效率，又增加了生产成本及维修难度。

即使生产过程中通过采取反复加工，偶然在某一状态下达到了密封要求，但在实际使用中，因材质热膨胀系数、刚度和结构不同，会由于温度的变化，使原来的密封状态发生变化，由于两钢度都很大，这种变化对原来驱动力在两对密封面上的分配关系造成的影响也很大，可能很大程度的破坏了原来已经形成的密封状态而产生泄漏。

发明内容

本实用新型针对传统双座套筒阀由于阀芯组件与两阀座配合存在阀门对介质密封不可靠，泄漏量较大的缺点，提供一种新型双座套筒阀阀芯组件结构，使采用这种阀芯组件的双座套筒阀能够解决传统双座套筒阀的这个缺点。

本实用新型所采用的技术方案为：阀杆与复合阀芯连接组成双座套筒阀阀芯组件。复合阀芯是指由波纹管9两端分别连接具有上密封接触面801的上阀芯体8和具有下密封接触面1001的下阀芯体10，构成的具有两个密封接触面的阀芯。阀芯组件在阀门关闭时，具有让介质在上阀芯体和下阀芯体在阀杆轴向上的两端流通的介质通道。介质通道在实施例中，是在上阀芯体和下阀芯体上分别设有上介质通道孔802和下介质通道孔1002，利用介质的压力平衡，减小阀杆的轴向力，使阀门成为平衡式阀门。

由于中间具有弹性的波纹管连接，这样阀芯组件上的两个密封接触面间的刚度值就会大大降低，在既定的驱动力的作用下，阀芯上两个密封接触面间的变形量很大，驱动力在两密封面上的分配主要取决于波纹管的钢度及变形量，两长度的尺寸精度、套筒上两阀座密封面间的刚度及受力变形量、以及温度变化对驱动力在两对密封面上的分配影响都很小，因此我们只要通过设计给定对偏差要求并不严格、合适的波纹管刚度和变形量，就能保证驱动力在两对密封面上产生稳定、合理的分配关系，来满足两密封面的密封要求，解决阀门对介质密封不可靠，泄漏量较大的问题。

此种阀芯组件，阀门在关闭时，介质通道的形成有多种方式，如：a、是阀杆与上阀芯体或下阀芯体联接的不密封性形成的，如图3用对开圆环12和内六角螺母11联接阀杆与上阀芯体的结构，这个联接结构就可能不密封；b、是阀杆与上阀芯体或下阀芯体配合的不密封性形成的，如图4的阀杆与下阀芯体的滑动配合处；c、在阀杆上，或接杆17上，或阀杆和与阀杆连接的相关件，或接杆和与接杆连接的相关件上设介质通道，由于不常采用，未在实施例中体现出；d、上阀芯体或下阀芯体本身的结构就具有介质通道孔，如图3的下阀芯体的圆环结构；e、在上阀芯体和下阀芯体上专门设的各种形式和形状的介质通道,如图4在上阀芯体和下阀芯体上都设有介质通道孔。

上述例中，由于a、b两项能否形成介质通道不确定，形成的通道流通量也很小，介质不能顺利的流通，影响阀门的动作和性能，一般不采用，c项较复杂，且破坏相关件的强度，流量也不会很大，也不采用，一般采用d、e项的方式，既本身结构就具有介质通道孔或专门设的介质通道孔。

此种阀门的阀芯组件，根据需要，阀杆与复合阀芯的连接可以多种多样，如：各实施例中所示的连接形式，也可以采用其它形式。

需要说明的是：由于密封接触面可以是平面，也可以是锥面、球面或其它形式的曲面，当密封接触面为非平面时，上、下两密封面上的压力值之和与驱动力值是不相等的，上、下两密封面的压力在驱动力方向（阀杆轴向）的分量值之和才与驱动力值相等，设计时，要注意两者的换算关系。

本实用新型的有益效果是：a、使双座套筒阀阀芯组件与两阀座配合形成的两密封面上的两个压力对驱动力的分配较容易得到控制；b、由于阀芯两密封面间是弹性结构，具有一定的柔性，降低了阀芯组件和阀座两对密封接触面间的配合对形位公差的要求，使两密封面更容易获得较均匀的比压，密封的效果更可靠；c、可以最大限度的采用较小的驱动机构。

附图说明

图1为采用传统阀芯组件的传统双座套筒阀密封原理示意图。

图2为采用本实用新型阀芯组件的双座套筒阀密封原理示意图。

图3～图8是本实用新型优选的实施例结构示意图。

附图中：1、阀盖；100、上密封面；2、套筒；200、下密封面；201、窗口；3、阀体；4、下密封垫；5、传统阀芯；6、阀杆；7、复合阀芯；8、上阀芯体；801、上密封接触面；802、上介质通道孔；9、波纹管；10、下阀芯体；1001、下密封接触面；1002、下介质通道孔；11、内六角螺母；12、对开圆环；13、螺母；14、调整套；15、止退垫圈；16、螺纹压盖；17、接杆。

具体实施方式

下面结合图3～图8，通过几种本实用新型优选的实施例结构示意图对本实用新型作进一步的详细描述。

注：以下所指的运动方向，以近阀盖1方向为上，反向为下；两阀座以靠近阀盖侧为上阀座，远离阀盖侧为下阀座。

实施例一：如图3所示，由波纹管两端分别连接各有一个密封接触面的上阀芯体和下阀芯体构成具有两个密封接触面的复合阀芯，两阀芯体上都设有介质通道孔，阀杆与上阀芯体通过阀杆上的对开圆环及内六角螺母联接，构成阀芯组件，阀芯组件的下阀芯体为自由端，采用的是圆环结构。

此种联接，阀杆与复合阀芯间可转动，以适应与阀门连接的执行机构需阀杆转动时的需要，如手动执行机构、多回转自动执行机构就有需要阀杆转动的情况。

采用这种阀芯组件结构的阀门在进行关闭动作时，阀芯组件整体下移，首先下密封接触面与下阀座的密封接触面接触，使下阀芯体位置固定，在驱动力的作用下，阀杆带动上阀芯体继续向下，对波纹管形成压缩，使下密封面产生压力，一直到上密封接触面与上阀座的密封接触面接触，上阀芯体的位置也固定下来，驱动力继续增加，使上密封面也产生了压力。通过合理的设计，可以使两密封面上的压力达到可靠密封要求。

波纹管在阀门处于最大开启时为自由状态，关闭时为压缩状态。

实施例二：如图4所示，由波纹管两端分别连接各有一个密封面的上阀芯体和下阀芯体构成具有两个密封接触面的复合阀芯，两阀芯体上都设有介质通道孔，阀杆焊接在上阀芯体上形成固定连接，构成阀芯组件，阀杆向下伸出一段，并且与下阀芯体形成滑动配合，以减小振动，下阀芯体采用的是具有滑动配合中孔的结构。

采用这种阀芯组件结构的阀门关闭动作、波纹管在最大开启和关闭时的状态与实施例一相同。

实施例三：如图5所示，由波纹管两端分别连接各有一个密封接触面的上阀芯体和下阀芯体构成具有两个密封接触面的复合阀芯，两阀芯体上都设有介质通道孔，将它套装在阀杆上，再通过阀杆其上的螺纹与螺母13固定连接，使复合阀芯在下阀芯体与阀杆呈滑动配合状态下，被定位在阀杆轴向上，此时应使波纹管处于预压缩状态。也可以增加一个套装在阀杆上的调整套14，调整两长度，使波纹管在阀门进行关闭动作时产生的再压缩量尽可能小，这样既可以最大限度的节约空间，又可以提高阀门对阀芯组件运动响应的灵敏度。

采用这种阀芯组件结构的阀门关闭动作与实施例一相同，只是实施例一中波纹管从自由状态开始压缩，变形量从零一直达到要求，而本实施例波纹管则是从预压缩状态开始再压缩到达到要求。

波纹管在阀门处于最大开启时为预压缩状态，关闭时为小行程再压缩状态。

这种结构的阀芯组件由于采用了波纹管预压缩形式，减小了复合阀芯在阀杆轴向上所占用的空间。

实施例四：如图6所示，由波纹管两端分别连接各有一个密封接触面的上阀芯体和下阀芯体构成具有两个密封接触面的复合阀芯，两阀芯体上都设有介质通道孔，阀杆与下阀芯体通过阀杆上的螺纹用螺母紧固组成阀芯组件，上阀芯体为与阀杆滑动配合端，以减小振动。上阀芯体采用的是具有滑动配合中孔的结构。

这种结构的阀门在进行关闭动作时，阀芯组件整体下移，首先上阀芯体的上密封接触面与上阀座的密封接触面接触，上阀芯体位置固定，在驱动力的作用下，阀杆带动下阀芯体继续向下，对波纹管形成拉伸，使上密封面产生压力，一直到下阀芯体的密封接触面与下阀座的密封接触面接触，驱动力继续增加，使下密封面也产生了压力。通过合理的设计，可以使两密封面上的压力达到可靠密封要求。在阀芯组件向上运动到完全开启时，波纹管可处于压缩状态，减小复合阀芯在阀门完全开启时所占用的阀杆轴向上空间。

波纹管在阀门处于最大开启时为自由状态或压缩状态，关闭时为拉伸状态。

实施例五：如图7所示，由波纹管两端分别连接各有一个密封接触面的上阀芯体和下阀体构成具有两个密封接触面的复合阀芯，两阀芯体上都设有介质通道孔，阀杆与下阀芯体焊接形成固定连接，组成阀芯组件，上阀芯体为自由端，采用的是圆环结构。

采用这种阀芯组件结构的阀门关闭动作，波纹管在最大开启和关闭时的状态与实施例四相同。

实施例六：如图8所示，由波纹管两端分别连接各有一个密封接触面的上阀芯体和下阀体构成具有两个密封接触面的复合阀芯，两阀芯体上都设有介质通道孔，阀杆与上阀芯体采用对开圆环和螺纹压盖16连接，止退垫圈15起防松作用，接杆焊接在上阀芯体上，下阀芯体通过接杆和调整套，用螺母呈预压缩状态被轴向定位，调整套的作用与实施例三相同，阀杆与上阀芯体间形成的也是可转动联接。

采用这种阀芯组件结构的阀门关闭动作，波纹管在最大开启和关闭时的状态与实施例三相同。

本实用新型所述的阀芯组件，不仅可以用于各种形式的双座套筒阀，如套筒采用设有许多对称小孔或叠片式式迷宫通道等的阀门中，还可以用于具有双阀座的其它型式的截门型阀门中。

以上是采用优选的实施例对本实用新型进行说明，并非对本实用新型的限定，在本实用新型中采用现有的公知技术、对本实用新型在其原理范围内所作的变换及将它用于其它结构中，并不妨碍本实用新型的保护范围。如：所述的波纹管波形可以采用U形、C形、Ω形、V形、阶梯形等，型式上可以采用带有加强环结构等，这些都是波纹管的公知技术；所述的阀杆与上阀芯体或下阀芯体的固定连接可以是焊接、紧固连接等；所述的波纹管与上、下阀芯体的连接可以是焊接、滚合连接、粘接等，这些都是连接方式的公知技术；所述的上、下两平衡孔形状根据需要可以是圆形，三角形，也可以为中空结构、使上阀芯体或下阀芯体形成一个圆环；上、下阀芯体中任一个都可以由波纹管端管代替等，这些都是对本实用新型在其原理范围内的变换；所述的双座套筒阀用于其它具有双阀座的截门型阀门中是本实用新型阀门用于其它结构中，等等，都不影响本实用新型所述的波纹管型双座套筒阀阀芯组件的保护范围。

Claims (8)

1.一种波纹管型双座套筒阀阀芯组件，包括阀杆、阀芯，阀杆与阀芯联接的紧固件，其特征在于：阀杆与复合阀芯连接组成阀芯组件，阀芯组件中的阀芯是波纹管两端分别连接各有一个密封接触面的上阀芯体和下阀芯体构成的具有两个密封接触面的复合阀芯。

2.根据权利要求1所述的波纹管型双座套筒阀阀芯组件，其特征在于：在阀门关闭时，阀芯组件具有让介质在上阀芯体和下阀芯体在阀杆轴向上的两端流通的介质通道。

3.根据权利要求1所述的波纹管型双座套筒阀阀芯组件，其特征在于：复合阀芯的上阀芯体上具有介质通道孔。

4.根据权利要求1所述的波纹管型双座套筒阀阀芯组件，其特征在于：复合阀芯的下阀芯体上具有介质通道孔。

5.根据权利要求1所述的波纹管型双座套筒阀阀芯组件，其特征在于：阀杆与复合阀芯的联接可以采用阀杆与复合阀芯的上阀芯体连接，或阀杆与复合阀芯的下阀芯体联接，或复合阀芯套装在阀杆上。

6.根据权利要求1所述的波纹管型双座套筒阀阀芯组件，其特征在于：阀芯组件包括紧固件。

7.根据权利要求1所述的波纹管型双座套筒阀阀芯组件，其特征在于：阀芯组件包括接杆、调整套。

8.根据权利要求5所述的波纹管型双座套筒阀阀芯组件，其特征在于：阀杆与复合阀芯的联接可以采用固定联接，也可以采用可相对转动联接。