CN209800806U - 一种用于喷嘴挡板式定位器的防水排气结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于喷嘴挡板式定位器的防水排气结构，其能解决现有喷嘴挡板式定位器的防水排气结构无法兼顾排气顺畅和防水效果的问题。其包括定位器壳体、防水罩、排气罩和伞状膜片；排气罩和伞状膜片均为注塑件；排气罩包括同轴设置的外筒和内筒，外筒的上部设有密封面和用于连接外筒和内筒的网状支撑；伞状膜片包括伞面部和伞柄部，伞状膜片的中心台阶与球状凸起之间的距离小于内筒的高度，伞柄部向下插入内筒使球状凸起弹性变形穿过内筒后卡住，此时中心台阶的底面与内筒的顶面抵接，伞面部的周向边缘与密封面贴合；外筒插入排气孔内且二者之间密封；防水罩罩扣在支座外部并与支座固定连接，防水罩与支座之间留有供气体流出的间隙。

Description

一种用于喷嘴挡板式定位器的防水排气结构

技术领域

本实用新型涉及阀门定位器领域，具体为一种用于喷嘴挡板式定位器的防水排气结构。

背景技术

阀门定位器是调节阀的主要附件，其能显著改善调节阀的流量特性，克服调节阀因阀前阀后压差引起的不平衡力，提高调节阀的控制精度、响应速度以及动作灵活性，被广泛应用于各种化工、石化、煤化等重要场合。

喷嘴挡板式定位器是一种常见的阀门定位器，其设有定位器壳体和定位器盖子，在定位器壳体内安装有力矩马达单元、喷嘴、喷嘴挡板、放大器单元（先导阀）和阀位反馈单元等部件。力矩马达单元将4~20mA的电信号转换为电磁力以调节喷嘴挡板与喷嘴的距离，喷嘴持续释放压缩空气，喷嘴与喷嘴挡板距离不同时，喷嘴会驱动放大器单元向执行机构内充气或排出执行机构内的气体，从而控制阀门开度，阀门开度通过阀位反馈单元传回力矩马达单元，实现重新平衡。由于喷嘴持续释放压缩空气到定位器壳体内，执行机构排出的气体也会通过放大器单元排入定位器壳体内，故在定位器壳体的反面设有排气孔，使定位器壳体内的气体能够通过排气孔进入大气。

喷嘴挡板式定位器对于排气孔处的结构要求是：既要实现排气，又要保证防水。常规的排气孔处的防水排气结构如图1或图2所示。

图1为平膜片或破口平膜片式防水排气结构。破口平膜片是指将平膜片沿半径方向划破所形成的平膜片。图1中，平膜片或破口平膜片1放置在定位器壳体2的密封面3上并盖住排气孔4，防水罩5穿过膜片的中心孔，防水罩通过螺栓（图1中未示出）与定位器壳体固定连接，从而防水罩能够对膜片提供预紧力，使膜片与密封面之间实现密封，进而实现防水功能。排气功能则靠内部气压使膜片变形脱离密封面实现。

图2为金属嵌件橡胶板加弹簧式防水排气结构。图2中，金属嵌件橡胶板6放置在定位器壳体2的密封面3上并盖住排气孔4，防水罩5与金属嵌件橡胶板的中心处压装有弹簧7，防水罩通过螺栓（图2中未示出）与定位器壳体固定连接，从而防水罩能够对金属嵌件橡胶板提供预紧力，使金属嵌件橡胶板与密封面之间实现密封，进而实现防水功能。由于金属嵌件橡胶板基本无弹性，故排气功能是靠内部气压向上推开金属嵌件橡胶板并压缩弹簧实现。

但以上常规的防水排气结构存在以下问题：

1）通常，防水罩和定位器壳体均为铸造件，受热变形等的影响，二者均会存在加工误差，尤其是定位器壳体的密封面的加工尺寸不可控，无法保证密封面的光洁平整，同时，二者通过螺栓紧固连接，还存在装配误差。故实际使用时，为了保证密封效果（防水等级），往往会主动使防水罩对膜片或金属嵌件橡胶板的预紧力大一些，但预紧力大则排气阻力大，造成排气不畅，影响喷嘴压力，进而阀门容易发生零点漂移（即打开定位器盖子调试好喷嘴挡板式定位器后，关上定位器盖子会出现阀位与设定好的不一致），此时调试人员需要再次打开定位器盖子进行调试，调试全凭经验，有时需要多次调试才能抵消漂移量，过程繁琐且精度不高；

2）对于平膜片，如果要保证膜片在排气气流的冲击下能复位以及在外部水流冲击下不会发生反翘，则需要选择偏硬的膜片；如果要防止排气不畅引起阀门零点漂移，则需要膜片越软越好；目前，多数产品均是选择保证防水等级和膜片的稳定性能，而选用偏硬的膜片；

3）破口平膜片虽然在一定程度上缓解了平膜片的矛盾，但由于破口的存在使得防水等级只能保持在IP65级，无法达到更高；

4）金属嵌件橡胶板由于无弹性，排气阻力大，容易发生零点漂移，且弹簧发生疲劳和腐蚀后容易造成防水功能失效。

发明内容

针对现有喷嘴挡板式定位器的防水排气结构无法兼顾排气顺畅和防水效果的技术问题，本实用新型提供了一种用于喷嘴挡板式定位器的防水排气结构，其排气阻力小，阀门零点漂移小，且防水等级能提高到IP66级。

其技术方案是这样的：一种用于喷嘴挡板式定位器的防水排气结构，其包括定位器壳体和防水罩，所述定位器壳体上设有排气孔，其特征在于：其还包括排气罩和伞状膜片；所述定位器壳体外部成型有与所述排气孔连通的支座；所述排气罩和所述伞状膜片均为注塑件；所述排气罩包括同轴设置的外筒和内筒，所述外筒的上部设有密封面和用于连接所述外筒和所述内筒的网状支撑；所述伞状膜片包括伞面部和伞柄部，所述伞面部的内侧设有与所述伞柄部同轴连接的中心台阶，所述伞柄部的轴向中部设有球状凸起，所述中心台阶与所述球状凸起之间的距离小于所述内筒的高度，所述伞柄部向下插入所述内筒使所述球状凸起弹性变形穿过所述内筒后卡住，此时所述中心台阶的底面与所述内筒的顶面抵接，所述伞面部的周向边缘与所述密封面贴合；所述外筒插入所述排气孔内且二者之间密封；所述防水罩罩扣在所述支座外部并与所述支座固定连接，所述防水罩与所述支座之间留有供气体流出的间隙。

其进一步特征在于：

所述内筒的顶面、所述网状支撑的顶面均与所述密封面齐平，所述中心台阶的底面与所述伞面部的周向边缘齐平。

所述密封面上位于所述伞面部的内侧设有一个或两个环形沟槽。

所述外筒可拆卸卡接于所述排气孔内，所述外筒的侧壁与所述排气孔之间通过O型圈密封。

所述排气孔为下小上大的阶梯孔，所述外筒的上部外表面沿其周向开有密封圈槽，所述外筒的下部外表面沿其周向开有环形凹槽，所述外筒的侧壁上自所述环形凹槽的顶部至所述外筒的底部还开设有缺口；所述外筒的底部通过变形穿过所述排气孔，且所述环形凹槽与所述排气孔的小孔配合，所述外筒的上部与所述排气孔的大孔配合，所述密封圈槽位于所述排气孔的大孔内，所述密封圈槽内安装有所述O型圈。

所述缺口的数量为两个且正对设置。

所述排气罩由PBT材料注塑成型。

所述伞状膜片由氢化丁晴橡胶注塑成型。

所述防水罩为304不锈钢钣金冲压件，所述防水罩与所述支座之间通过螺栓固接。

所述定位器壳体由ADC12铝合金制成。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的防水排气结构，区别于传统的将密封面直接设置于定位器壳体上，而是通过增设排气罩，将密封面设置在排气罩上，由于排气罩采用注塑成型，故其尺寸稳定可控，且密封面光洁平整；同时，区别于传统的利用防水罩提供预紧力，而是在排气罩内部设置内筒，膜片采用伞状膜片结构，由于伞状膜片的中心台阶与球状凸起之间的距离小于内筒的高度，故当球状凸起穿过内筒后，能够对伞状膜片的伞面部边缘提供一定的预紧力，使伞面部边缘与密封面之间实现密封，进而实现防水功能，由于伞状膜片也为注塑件，其尺寸稳定可控，故预紧力也是稳定可控的，即通过合理的设计伞状膜片与排气罩的尺寸，即可对预紧力的大小进行调控，在保证密封效果的前提下，本实用新型的预紧力可比传统结构的预紧力小，从而能够显著降低排气阻力，减小阀门的零点漂移；外筒和内筒之间通过网状支撑连接，网状支撑能够在膜片受到外部水压时有效支撑膜片，使膜片与密封面平整贴合，防水等级可提高到IP66级，同时网状支撑的存在还能防止膜片反翘，故本实用新型的伞状膜片的硬度可比传统结构中的膜片硬度低一些，进而降低排气阻力，减小阀门的零点漂移；网状支撑的存在还能将排气气流打散，打散后的气流再向上汇入防水罩最终向下从防水罩下方溢出，可降低排气噪音；此外，本实用新型的防水排气结构易于组装，拆卸方便。

附图说明

图1为现有平膜片或破口平膜片式防水排气结构示意图；

图2为现有金属嵌件橡胶板加弹簧式防水排气结构示意图；

图3为本实用新型的爆炸视图；

图4为本实用新型的主剖视图；

图5为图4中A区域的放大图；

图6为排气罩的整体结构示意图；

图7为防水膜片的主视图；

图8为本实用新型的组装状态示意图。

附图标记：11-定位器壳体；12-防水罩；13-排气罩；131-外筒；132-内筒；133-密封面；134-网状支撑；135-环形沟槽；14-伞状膜片；141-伞面部；142-伞柄部；143-中心台阶；144-球状凸起；15-排气孔；16-支座；17-螺栓；18-O型圈；19-密封圈槽；20-环形凹槽；21-缺口。

具体实施方式

见图3至图8，本实用新型的一种用于喷嘴挡板式定位器的防水排气结构，其包括定位器壳体11、防水罩12、排气罩13和伞状膜片14，定位器壳体11由ADC12铝合金制成，定位器壳体11上设有排气孔15，定位器壳体11外部一体成型有与排气孔连通的支座16；排气罩13和伞状膜片14均为注塑件，其中，排气罩13由PBT材料注塑成型，伞状膜片14由氢化丁晴橡胶（HNBR）注塑成型，优选HNBR70，其硬度适中，可减小排气阻力；排气罩13包括同轴设置的外筒131和内筒132，外筒131的上部设有密封面133和用于连接外筒131和内筒132的网状支撑134；伞状膜片14包括伞面部141和伞柄部142，伞面部141的内侧设有与伞柄部142同轴连接的中心台阶143，伞柄部142的轴向中部设有球状凸起144，中心台阶143与球状凸起144之间的距离d小于内筒132的高度，伞柄部142向下插入内筒132使球状凸起144弹性变形穿过内筒132后卡住，此时中心台阶143的底面与内筒132的顶面抵接，伞面部141的周向边缘与密封面133贴合；外筒131插入排气孔15内且二者之间密封；防水罩13为304不锈钢钣金冲压件，防水罩13罩扣在支座16外部并通过螺栓17与支座16固定连接，防水罩13与支座16之间留有供气体流出的间隙。通过加深防水罩，能够进一步降低排气噪音。

见图4，内筒132的顶面、网状支撑134的顶面均与密封面133齐平，中心台阶143的底面与伞面部142的周向边缘齐平。如此设计，当中心台阶受到球状凸起的拉力变形贴合在内筒顶面上，伞面部的周向边缘也能够紧密的贴合密封面实现有效密封，结构设计合理，便于控制预紧力。

见图5，密封面133上位于伞面部142的内侧设有一个或两个环形沟槽135。如此设计，当伞状膜片受到外部水压时，伞状膜片的底部可变形被挤压入环形沟槽内，进一步提高防水性能，防水等级甚至能提高到IP67级。

见图4和图6，外筒131可拆卸卡接于排气孔15内，外筒131的侧壁与排气孔15之间通过O型圈18密封。具体的，排气孔15为下小上大的阶梯孔，外筒131的上部外表面沿其周向开有密封圈槽19，外筒131的下部外表面沿其周向开有环形凹槽20，外筒131的侧壁上自环形凹槽20的顶部至外筒131的底部还开设有缺口21，缺口21的数量为两个且正对设置；外筒131的底部通过变形穿过排气孔15，且环形凹槽20与排气孔15的小孔配合，外筒131的上部与排气孔15的大孔配合，密封圈槽19位于排气孔15的大孔内，密封圈槽19内安装有O型圈18。如此设计，便于排气罩的安装和拆卸。

本实用新型的防水排气结构的安装过程如下：1、将O型圈18套在排气罩13的密封圈槽19上；2、强拉伞状膜片14的伞柄部142下端使球状凸起144变形穿过排气罩13的内筒132后卡住；3、将排气罩13卡入定位器壳体11的排气孔15内；4、用螺栓17把防水罩12固定在定位器壳体11的支座16上。

下面具体描述下采用本实用新型的防水排气结构的工作原理：球状凸起144为伞状膜片14的伞面部141提供预紧力，使其周向边缘贴紧排气罩13的密封面133，实现防水功能，当受到外部水压时，网状支撑134和环形沟槽135的设置能够使防水效果更好；排气时，靠内部气压使伞状膜片14的伞面部141边缘变形脱离密封面133实现。

Claims (10)

1.一种用于喷嘴挡板式定位器的防水排气结构，其特征在于：其包括定位器壳体和防水罩，所述定位器壳体上设有排气孔，其特征在于：其还包括排气罩和伞状膜片；所述定位器壳体外部成型有与所述排气孔连通的支座；所述排气罩和所述伞状膜片均为注塑件；所述排气罩包括同轴设置的外筒和内筒，所述外筒的上部设有密封面和用于连接所述外筒和所述内筒的网状支撑；所述伞状膜片包括伞面部和伞柄部，所述伞面部的内侧设有与所述伞柄部同轴连接的中心台阶，所述伞柄部的轴向中部设有球状凸起，所述中心台阶与所述球状凸起之间的距离小于所述内筒的高度，所述伞柄部向下插入所述内筒使所述球状凸起弹性变形穿过所述内筒后卡住，此时所述中心台阶的底面与所述内筒的顶面抵接，所述伞面部的周向边缘与所述密封面贴合；所述外筒插入所述排气孔内且二者之间密封；所述防水罩罩扣在所述支座外部并与所述支座固定连接，所述防水罩与所述支座之间留有供气体流出的间隙。

2.根据权利要求1所述的一种用于喷嘴挡板式定位器的防水排气结构，其特征在于：所述内筒的顶面、所述网状支撑的顶面均与所述密封面齐平，所述中心台阶的底面与所述伞面部的周向边缘齐平。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于喷嘴挡板式定位器的防水排气结构，其特征在于：所述密封面上位于所述伞面部的内侧设有一个或两个环形沟槽。

4.根据权利要求1所述的一种用于喷嘴挡板式定位器的防水排气结构，其特征在于：所述外筒可拆卸卡接于所述排气孔内，所述外筒的侧壁与所述排气孔之间通过O型圈密封。

5.根据权利要求4所述的一种用于喷嘴挡板式定位器的防水排气结构，其特征在于：所述排气孔为下小上大的阶梯孔，所述外筒的上部外表面沿其周向开有密封圈槽，所述外筒的下部外表面沿其周向开有环形凹槽，所述外筒的侧壁上自所述环形凹槽的顶部至所述外筒的底部还开设有缺口；所述外筒的底部通过变形穿过所述排气孔，且所述环形凹槽与所述排气孔的小孔配合，所述外筒的上部与所述排气孔的大孔配合，所述密封圈槽位于所述排气孔的大孔内，所述密封圈槽内安装有所述O型圈。

6.根据权利要求5所述的一种用于喷嘴挡板式定位器的防水排气结构，其特征在于：所述缺口的数量为两个且正对设置。

7.根据权利要求1所述的一种用于喷嘴挡板式定位器的防水排气结构，其特征在于：所述排气罩由PBT材料注塑成型。

8.根据权利要求1所述的一种用于喷嘴挡板式定位器的防水排气结构，其特征在于：所述伞状膜片由氢化丁晴橡胶注塑成型。

9.根据权利要求1所述的一种用于喷嘴挡板式定位器的防水排气结构，其特征在于：所述防水罩为304不锈钢钣金冲压件，所述防水罩与所述支座之间通过螺栓固接。

10.根据权利要求1所述的一种用于喷嘴挡板式定位器的防水排气结构，其特征在于：所述定位器壳体由ADC12铝合金制成。