CN204187047U - 一种端面密封型转阀 - Google Patents

Abstract

一种端面密封型转阀，属于换向阀，解决现有转阀无法对运动中的摩擦磨损及温度变化进行补偿，在中高压下操纵力较大等问题。本实用新型包括阀体、底盖、阀芯、推力球轴承、压紧螺塞、减速电机，底盖与阀体螺纹连接，阀芯与阀体间隙配合，压紧螺塞与阀体螺纹配合，阀芯与压紧螺塞之间装有推力球轴承，减速电机一端嵌入阀体并通过螺钉连接固定，减速电机的电机轴与阀芯配合。本实用新型结构紧凑，能够保证液压系统可靠换向，对环境温度及工作压力适应性强，对运动副长期工作所带来的摩擦磨损具有良好的自补偿性，密封性能可靠，独立阀座方便维修更换；整体圆柱外形便于安装于各种工业管道系统之中，可用于电厂、油气开采等高温高压领域下的流体控制。

Description

一种端面密封型转阀

技术领域

本实用新型属于换向阀，具体涉及一种端面密封型转阀，可用于电厂、油气开采等高温高压领域下的流体控制。

背景技术

目前常用的换向阀有球阀、滑阀等。球阀依靠阀球和阀座的紧密配合实现可靠的密封，在全开或全闭时，球体和阀座的密封面与介质隔离，介质通过时，不会引起阀门密封面的侵蚀，安全可靠，被广泛的应用于石油、化工、发电、航空以及人们日常生活当中，但是球阀要实现可靠密封往往需要对阀球和阀座进行人工研磨，直到阀芯与阀座完全吻合，加工工艺难度较大。滑阀由于具有结构简单，换向切换迅速，阀芯所受的不平衡力较小，换向所需操纵较小等优点而被广泛的应用于液压传动控制系统中，但是滑阀的密封形式为间隙配合密封，会存在一定的泄漏，难以实现可靠的密封。

转阀是指通过旋转阀芯来控制流道的通断和换向的换向阀，与传统的球阀和滑阀相比较，其同时具有良好的加工工艺性和安全可靠的密封性。目前转阀的阀芯与阀座的结构为固定式的，通过在阀芯上设计沟通油槽来沟通油路，浙江大学所提出的一种制动换向转阀专利申请，申请号201310709839.8，于2013.12.21公布，就采用的是这种固定式配合的结构。这种结构的转阀存在如下一些不足之处：

(1)、在中高压工况下使用时，由于阀芯要承受较大的液压力，会使得阀芯与阀体之间的摩擦力变大，特别是当使用诸如水、酒精等低粘度、润滑性差的工作介质时，需要更大的操作力，大大加剧了转动扭矩；

(2)、阀芯与阀座的密封面会由于长期的相对滑动磨损，造成间隙变大，出现泄漏，甚至最终密封失效；

(3)、当工作环境温度发生变化时，无法对阀芯及阀座材料的变形进行合理的补偿，这样会造成操作力变大，甚至卡死现象。

发明内容

本实用新型提供一种端面密封型转阀，解决现有转阀无法对运动过程中造成的摩擦磨损及温度变化进行补偿，在中高压下操纵力较大等问题。

本实用新型所提供的一种端面密封型转阀，包括阀体、底盖、阀芯、推力球轴承、压紧螺塞、减速电机，其特征在于：

所述阀体为圆筒形，其内腔为台阶孔，自左向右依次为底端螺纹段、密封段、中部螺纹段和顶端段；

所述底盖为二阶台阶轴，由大端和小端成一体构成，大端表面具有外螺纹，以与所述底端螺纹段螺纹配合，小端外径与所述密封段相适应；大端端面上具有对称、均匀布置的回油口、第一换向油口、第二换向油口、进油口，其中回油口和进油口关于大端端面中心为对称，第一换向油口和第二换向油口关于大端端面中心为对称；小端端面上具有弧形限位滑槽，其弧度为π/4，弧形限位滑槽的始端和末端分别与第一换向油口、进油口在同一径向直线上；所述回油口、第一换向油口、第二换向油口和进油口的结构尺寸完全相同，均为轴向贯通底盖的二阶台阶孔，由小孔和大孔连通构成，小孔孔口位于底盖大端端面；所述回油口、第一换向油口、第二换向油口和进油口的大孔内分别均依次装有碟簧和阀座，所述阀座为具有轴向中心通孔的圆柱体；

所述阀芯为二阶台阶轴，由粗端和细端成一体构成，粗端外径与所述密封段相适应；粗端端面上具有对称、均匀布置的回油孔口、第一换向油孔口、第二换向油孔口、进油孔口，它们的位置分别与所述底盖的回油口、第一换向油口、第二换向油口和进油口中阀座的轴向中心通孔相对应；其中，第一换向油孔口和进油孔口通过阀芯内第一V形油孔连通，第二换向油孔口和回油孔口通过阀芯内第二V形油孔连通，所述第一V形油孔和第二V形油孔分别位于阀芯内两个关于阀芯中轴线为对称的轴向平行平面上；粗端端面上还固定有限位销，其位置与所述弧形限位滑槽的始端对应；细端端面中心具有轴向的装配孔，用于和所述减速电机的电机轴配合；

所述压紧螺塞为具有轴向中心孔的圆柱体，其表面具有外螺纹，以与所述阀体的中部螺纹段螺纹配合；

所述底盖与阀体螺纹连接，安装于阀体的底端螺纹段和密封段；所述阀芯与阀体间隙配合，安装于阀体的密封段，使得限位销位于所述底盖的弧形限位滑槽内；所述压紧螺塞与所述阀体螺纹配合，安装于阀体的中部螺纹段，阀芯的细端穿过压紧螺塞的轴向中心孔，阀芯与压紧螺塞之间装有推力球轴承，通过压紧螺塞可以方便的调节阀的预紧力；

所述减速电机一端嵌入所述阀体的顶端段并通过螺钉连接固定，减速电机的电机轴与所述阀芯的细端装配孔配合。

所述的端面密封型转阀，其进一步特征在于：

所述底盖的小端表面具有底盖环形凹槽用于安装底盖密封圈，小端通过底盖密封圈与所述密封段配合形成静密封；

所述阀座采用高强度的工程塑料制作，其底部加工成锥形面用以安装碟簧，阀座表面具有阀座环形凹槽用于安装阀座密封圈，阀座通过阀座密封圈与相应二阶台阶孔的大孔配合形成静密封；

所述阀芯采用耐蚀合金加工，阀芯的粗端表面具有阀芯环形凹槽用于安装阀芯密封圈，粗端通过阀芯密封圈与所述密封段配合形成密封。

所述减速电机的电机轴与所述阀芯的细端装配孔配合时，电机轴端部与装配孔底部之间留有轴向间隙，使得阀芯所受的轴向力均作用在推力球轴承上，推力球轴承承受全部的载荷，减速电机不受轴向力作用，以保证阀芯在高压下的灵活可靠运动，并减小摩擦阻力降低转动扭矩。

本实用新型的回油口、第一换向油口、第二换向油口、进油口4个油口均布置在底盖的同一端面上，在这4个油口上分别独立的安装了浮动阀座，浮动阀座采用的高强度并具有很好自润性的工程塑料，浮动阀座的端面与阀芯的粗端端面精密配合形成平面密封，在每个浮动阀座后面都安装有蝶形弹簧，其主要作用为：一是对浮动阀座和阀芯因工作环境或工作介质温度的变化所产生的热膨胀进行热补偿，防止热胀卡死而无法灵活的转动；二是对浮动阀座加载一定的初始预紧力，提高密封可靠性；三是用于补偿阀芯和浮动阀座由于长期做摩擦转动而引起的磨损，而造成密封比压的下降，而最终导致密封失效泄漏；阀芯采用耐蚀合金，使阀口密封部位实现软密封配合，密封比压小。阀芯上加工有两个对称布置的第一、第二V形油孔，与底盖上相应布置的阀座相配合，对第一换向油口和进油口、第二换向油口和回油口进行两两沟通，对阀芯转角的控制是通过安装在阀芯上的限位销与底盖上的弧形限位滑槽来实现的，底盖上的弧形限位滑槽的限位角度为90°，减速电机驱动阀芯正反旋转90°，即可实现阀的换向功能。阀芯与压紧螺塞之间安装了推力球轴承，可有效的减小摩擦扭矩，减小启动扭矩，使得阀在高压情况下也能灵活的转动。

本实用新型采用4组独立的浮动式阀座，结构紧凑，能够保证液压系统的可靠换向，对环境温度及工作压力的适应性强，对运动副长期工作所带来的摩擦磨损具有良好的自补偿性，密封性能可靠；独立阀座方便维修更换，具有良好的加工工艺性；整体的圆柱外形可以方便地安装于各种工业管道系统之中，适用于诸如电厂、石油、天然气开采等高温高压严酷环境中的流体控制。

附图说明

图1(A)为本实用新型结构示意图；

图1(B)为图1(A)的A-A剖视图；

图2为阀体结构示意图；

图3(A)为底盖结构示意图；

图3(B)为图3(A)的俯视图；

图4为阀座结构示意图；

图5(A)为阀芯结构示意图；

图5(B)为图4(A)的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施对本实用新型进一步详细说明。

如图1(A)、图1(B)所示所示，本实用新型包括阀体10、底盖20、阀芯50、压紧螺塞70、推力球轴承80、减速电机90；

如图2所示，所述阀体10为圆筒形，其内腔为台阶孔，自左向右依次为底端螺纹段11、密封段12、中部螺纹段13、顶端段14，顶端段上具有安装孔15；

如图3(A)、图3(B)所示，所述底盖20为二阶台阶轴，由大端21和小端22成一体构成，大端21表面具有外螺纹，以与所述底端螺纹段11螺纹配合，小端22外径与所述密封段12相适应；大端21端面上具有对称、均匀布置的回油口21T、第一换向油口21A、第二换向油口21B、进油口21P，其中回油口21T和进油口21P关于大端端面中心为对称，第一换向油口21A和第二换向油口21B关于大端端面中心为对称；小端22端面上具有弧形限位滑槽22D，其弧度为π/4，弧形限位滑槽22D的始端和末端分别与第一换向油口21A、进油口21P在同一径向直线上；所述回油口21T、第一换向油口21A、第二换向油口21B和进油口21P的结构尺寸完全相同，均为轴向贯通底盖的二阶台阶孔，由小孔和大孔连通构成，小孔孔口位于底盖大端端面；所述底盖20的小端22表面具有底盖环形凹槽23用于安装底盖密封圈110，小端22通过底盖密封圈110与所述密封段12配合形成静密封；

如图1(A)所示，所述回油口21T、第一换向油口21A、第二换向油口21B和进油口21P的大孔内分别均依次装有碟簧30和阀座40；如图4所示，所述阀座40为具有轴向中心通孔41的圆柱体，采用高强度的工程塑料制作，其底部加工成锥形面42用以安装碟簧30，阀座40表面具有阀座环形凹槽43用于安装阀座密封圈120，阀座40通过阀座密封圈120与相应二阶台阶孔的大孔配合形成静密封；

如图5(A)、图5(B)所示，所述阀芯50为二阶台阶轴，由粗端51和细端52成一体构成，采用耐蚀合金加工，粗端51外径与所述密封段12相适应；粗端端面上具有对称、均匀布置的回油孔口51T、第一换向油孔口51A、第二换向油孔口51B、进油孔口51P，它们的位置分别与所述底盖20的回油口21T、第一换向油口21A、第二换向油口21B和进油口21P中阀座40的轴向中心通孔41相对应；其中，第一换向油孔口51A和进油孔口51P通过阀芯50内第一V形油孔53连通，第二换向油孔口51B和回油孔口51T通过阀芯50内第二V形油孔54连通，所述第一V形油孔53和第二V形油孔54分别位于阀芯50内两个关于阀芯中轴线为对称的轴向平行平面上；粗端端面上加工有盲孔51C用以安装限位销60，其位置与所述弧形限位滑槽22D的始端对应；细端52端面中心具有轴向的装配孔52A，用于和所述减速电机13的电机轴配合；所述粗端51表面具有阀芯环形凹槽55用于安装阀芯密封圈100，粗端51通过阀芯密封圈100与所述密封段12配合形成密封。

如图1(A)所示，所述压紧螺塞70为具有轴向中心孔71的圆柱体，其表面具有外螺纹，以与所述阀体1的中部螺纹段13螺纹配合；

如图1(A)所示，所述底盖20与阀体10螺纹连接，安装于阀体10的底端螺纹段11和密封段12；所述阀芯50与阀体10间隙配合，安装于阀体10的密封段12，使得限位销60位于所述底盖20的弧形限位滑槽22D内；所述压紧螺塞70与所述阀体10螺纹配合，安装于阀体10的中部螺纹段13，阀芯50的细端52穿过压紧螺塞70的轴向中心孔71，阀芯50与压紧螺塞70之间装有推力球轴承80，通过压紧螺塞70可以方便的调节阀的预紧力；

所述减速电机90一端嵌入所述阀体10的顶端段14并通过螺钉连接固定，减速电机90的电机轴与所述阀芯50的细端52装配孔52A配合。

所述减速电机90的电机轴与所述阀芯50的细端52装配孔52A配合时，电机轴端部与装配孔52A底部之间留有轴向间隙，使得阀芯50所受的轴向力均作用在推力球轴承80上，推力球轴承10承受全部的载荷，减速电机90不受轴向力作用，以保证阀芯50在高压下的灵活可靠运动，并减小摩擦阻力降低转动扭矩。

初始状态下，第二V形油孔54沟通第一换向油口21A和进油口21P，第一V形油孔53沟通回油口21T和第二换向油口21B，当减速电机90驱动阀芯50旋转90°，沟通回路变为：第二V形油孔54沟通第一换向油口21B和进油口21P，第一V形油孔53沟通回油口21T和第二换向油口21A，完成阀的换向功能：进油口21P→第一换向油口21A，第二换向油口21B→回油口21T进油口21P→第二换向油口21B，第一换向油口21A→回油口21T。

Claims (2)

1.一种端面密封型转阀，包括阀体(10)、底盖(20)、阀芯(50)、压紧螺塞(70)、推力球轴承(80)、减速电机(90)，其特征在于：

所述阀体(10)为圆筒形，其内腔为台阶孔，自左向右依次为底端螺纹段(11)、密封段(12)、中部螺纹段(13)和顶端段(14)；

所述底盖(20)为二阶台阶轴，由大端(21)和小端(22)成一体构成，大端(21)表面具有外螺纹，以与所述底端螺纹段(11)螺纹配合，小端(22)外径与所述密封段(12)相适应；大端(21)端面上具有对称、均匀布置的回油口(21T)、第一换向油口(21A)、第二换向油口(21B)、进油口(21P)，其中回油口(21T)和进油口(21P)关于大端端面中心为对称，第一换向油口(21A)和第二换向油口(21B)关于大端端面中心为对称；小端(22)端面上具有弧形限位滑槽(22D)，其弧度为π/4，弧形限位滑槽(22D)的始端和末端分别与第一换向油口(21A)、进油口(21P)在同一径向直线上；所述回油口(21T)、第一换向油口(21A)、第二换向油口(21B)和进油口(21P)的结构尺寸完全相同，均为轴向贯通底盖的二阶台阶孔，由小孔和大孔连通构成，小孔孔口位于底盖大端端面；所述回油口(21T)、第一换向油口(21A)、第二换向油口(21B)和进油口(21P)的大孔内分别均依次装有碟簧(30)和阀座(40)，所述阀座(40)为具有轴向中心通孔(41)的圆柱体；

所述阀芯(50)为二阶台阶轴，由粗端(51)和细端(52)成一体构成，粗端(51)外径与所述密封段(12)相适应；粗端端面上具有对称、均匀布置的回油孔口(51T)、第一换向油孔口(51A)、第二换向油孔口(51B)、进油孔口(51P)，它们的位置分别与所述底盖(20)的回油口(21T)、第一换向油口(21A)、第二换向油口(21B)和进油口(21P)中阀座(40)的轴向中心通孔(41)相对应；其中，第一换向油孔口(51A)和进油孔口(51P)通过阀芯(50)内第一V形油孔(53)连通，第二换向油孔口(51B)和回油孔口(51T)通过阀芯(50)内第二V形油孔(54)连通，所述第一V形油孔(53)和第二V形油孔(54)分别位于阀芯(50)内两个关于阀芯中轴线为对称的轴向平行平面上；粗端端面上还固定有限位销(60)，其位置与所述弧形限位滑槽(22D)的始端对应；细端(52)端面中心具有轴向的装配孔(52A)，用于和所述减速电机(13)的电机轴配合；

所述压紧螺塞(70)为具有轴向中心孔(71)的圆柱体，其表面具有外螺纹，以与所述阀体(1)的中部螺纹段(13)螺纹配合；

所述底盖(20)与阀体(10)螺纹连接，安装于阀体(10)的底端螺纹段(11)和密封段(12)；所述阀芯(50)与阀体(10)间隙配合，安装于阀体(10)的密封段(12)，使得限位销(60)位于所述底盖(20)的弧形限位滑槽(22D)内；所述压紧螺塞(70)与所述阀体(10)螺纹配合，安装于阀体(10)的中部螺纹段(13)，阀芯(50)的细端(52)穿过压紧螺塞(70)的轴向中心孔(71)，阀芯(50)与压紧螺塞(70)之间装有推力球轴承(80)，通过压紧螺塞(70)可以方便的调节阀的预紧力；

所述减速电机(90)一端嵌入所述阀体(10)的顶端段(14)并通过螺钉连接固定，减速电机(90)的电机轴与所述阀芯(50)的细端(52)装配孔(52A)配合。

2.如权利要求1所述的端面密封型转阀，其特征在于：

所述底盖(20)的小端(22)表面具有底盖环形凹槽(23)用于安装底盖密封圈(110)，小端(22)通过底盖密封圈(110)与所述密封段(12)配合形成静密封；

所述阀座(40)采用高强度的工程塑料制作，其底部加工成锥形面(42)用以安装碟簧(30)，阀座(40)表面具有阀座环形凹槽(43)用于安装阀座密封圈(120)，阀座(40)通过阀座密封圈(120)与相应二阶台阶孔的大孔配合形成静密封；

所述阀芯(50)采用耐蚀合金加工，阀芯(50)的粗端(51)表面具有阀芯环形凹槽(55)用于安装阀芯密封圈(100)，粗端(51)通过阀芯密封圈(100)与所述密封段(12)配合形成密封。