CN212718244U - 一种用于管道自动关闭的管道自闭阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于管道自动关闭的管道自闭阀，阀芯设于阀体内，阀芯包括安装于阀体内的密封压簧、密封轴、密封垫和滑动椎体，阀体内设有密封通孔，密封轴穿过密封通孔且两者之间设有间隙，密封轴的第一端与密封垫片的一侧固定连接，密封垫片的另一侧与密封压簧的一端连接，具有锥形圆周面的滑动椎体的小端与阀杆的第一端固定连接，滑动椎体的轴向与阀杆的轴向相同且与密封轴的轴向相互垂直，密封轴的第二端能够与滑动椎体的锥形圆周面接触。本实用新型利用滑动椎体的锥形圆周面与密封轴配合，使滑动椎体的直线运动与密封轴的直线运动相互协调、同步动作，最终实现在燃气欠压(包括失压)和超压时自动关阀以及手动开阀的目的。

Description

一种用于管道自动关闭的管道自闭阀

技术领域

本实用新型涉及一种安装于燃气管道上的管道自闭阀，尤其涉及一种用于管道自动关闭的管道自闭阀。

背景技术

管道自闭阀简称自闭阀，安装于低压燃气系统管道上，当管道供气压力出现欠压或超压时，不用电或其它外部动力，管道自闭阀能自动关闭并须手动开启。安装在燃气表后管道末端与胶管连接处的管道自闭阀应具备失压关闭功能。

大部分管道自闭阀的基本结构包括阀体、阀芯、阀杆、固定盘、阀盖、提手、拉轴、密封膜片和磁铁，其中，固定盘、阀盖和密封膜片均安装在阀体上，提手安装在阀盖上，提手通过拉轴与密封膜片连接，阀杆的两端分别与磁铁和阀芯连接，磁铁和拉轴利用磁力吸合，磁铁同时与固定盘之间具有吸力，阀芯和阀杆具有远离提手方向的弹性应力(该弹性应力包括弹簧和磁铁产生的应力)且该应力随阀芯的位置变化而变化；其基本工作原理是：在管道自闭阀处于关闭状态时，磁铁和拉轴分离；在手动开启管道自闭阀时，先克服密封膜片的应力将提手向靠近阀芯的方向按压，使拉轴与磁铁吸合，再将提手向远离阀芯的方向提起，带动阀杆和阀芯逐步克服弹性应力同步移动，直到将管道自闭阀开启，在此过程中，燃气逐步进入阀体内并对阀芯产生托力，最后，阀芯在燃气的托力作用下保持悬浮状态，且保持管道自闭阀的开启状态；在燃气欠压或失压时，阀芯的弹性应力大于阀杆受到的反方向的磁力和燃气托力，阀芯和阀杆向远离提手的方向移动，直到磁铁和拉轴分离并关闭管道自闭阀，实现自动关阀功能；在燃气超压时，燃气压力克服密封膜片的应力使拉轴向远离阀芯的方向移动，直到拉轴与磁铁分离，此时阀芯的弹性应力大于阀杆受到的反方向的燃气托力，阀芯和阀杆向远离提手的方向移动，直到磁铁和拉轴分离并关闭管道自闭阀，实现自动关阀功能。如此，便可实现管道自闭阀在欠压(包括失压)和超压时的自动关闭功能。

在确保自动关闭灵敏度较高的前提下，传统管道燃气阀的阀芯结构非常复杂，制造和组装成本都比较高，而且零件越多，发生故障的可能性就越大，后期维护也更加困难，不利于管道自闭阀的功能完善、寿命延长和推广应用。另外，传统管道燃气阀的密封膜片与拉轴之间采用螺帽固定连接，存在长期使用后松动影响自闭阀控制精度的问题；传统管道燃气阀的燃气开关的开关显示结构零件较多且复杂，增加了产品成本。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种阀芯结构简单、关阀性能可靠且使用寿命长的用于管道自动关闭的管道自闭阀。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种用于管道自动关闭的管道自闭阀，包括阀体、阀芯、阀杆、磁铁、阀盖、提手、拉轴、密封膜片和固定盘，所述阀芯设于所述阀体内，所述阀杆的第一端与所述阀芯连接，所述阀盖的圆周边缘、所述固定盘的圆周边缘和所述密封膜片的圆周边缘均安装在所述阀体上，所述提手安装在所述阀盖上，所述提手通过所述拉轴与所述密封膜片的中部连接，所述阀杆的第二端穿过所述固定盘的中心通孔后与所述磁铁连接，所述磁铁能够与所述拉轴吸合且同时与所述固定盘之间具有吸力，所述固定盘上设有用于燃气通过的过气通孔，所述阀芯包括安装于所述阀体内的密封压簧、密封轴、密封垫和滑动椎体，所述阀体内设有密封通孔，所述密封轴穿过所述密封通孔，所述密封轴与所述密封通孔的孔壁之间设有用于燃气通过的间隙，所述密封轴的第一端与所述密封垫片的一侧固定连接且所述密封垫片能够与所述密封通孔的一端密封接触连接，所述密封垫片的另一侧与所述密封压簧的一端连接，具有锥形圆周面的所述滑动椎体的小端与所述阀杆的第一端固定连接，所述滑动椎体的轴向与所述阀杆的轴向相同且与所述密封轴的轴向相互垂直，所述密封轴的第二端能够与所述滑动椎体的锥形圆周面接触。

上述结构中，密封压簧对密封垫和密封轴产生弹力，使密封轴的第二端具有压住滑动椎体的应力，同时，密封轴和密封垫配合，在密封轴移动时实现密封垫与密封通孔一端之间的密封接触和脱离，即实现管道自闭阀的关阀和开阀功能；滑动椎体的锥形圆周面与密封轴的第二端配合，使密封轴的直线运动与滑动椎体随阀杆同步进行的直线运动相互协调、同步动作，利用滑动椎体巧妙地实现了相互垂直的两种直线运动之间的联动，最终通过与阀杆、磁铁、拉轴、密封膜片和固定盘等部件一起配合实现在燃气欠压(包括失压)和超压时自动关阀以及手动开阀的目的；滑动椎体的材料、锥度、长度、粗糙度等参数根据实际需要而定。

作为优选，为了提高传动稳定性并简化组装流程，所述阀杆与所述滑动椎体一体成型。

进一步，为了确保阀杆能够精准地运动，所述阀体内与所述滑动椎体对应的位置设有限位凸柱，所述限位凸柱上设有限位沉孔，所述阀杆的第一端穿过所述滑动椎体的大端后置于所述限位沉孔内。

作为优选，为了节省材料并提高燃气对滑动椎体产生托力的稳定性，所述滑动椎体内设有锥形内腔，所述阀杆的第一端从所述锥形内腔中穿过。

作为优选，为了使密封轴与滑动椎体之间的接触传动更加顺畅以减小传动损耗，所述密封轴的第二端设有用于与所述滑动椎体接触的球面凸柱。

作为优选，为了使拉轴与密封膜片之间的连接更加稳定可靠以避免松动影响控制精度的问题，所述拉轴上用于与所述密封膜片连接的一端设有外径更大的拉轴帽，所述密封膜片通过自身的中心通孔套装在所述拉轴上，所述拉轴上还套装有压板，所述密封膜片位于所述拉轴帽和所述压板之间，所述压板通过套装于所述拉轴上的压帽压紧固定。

作为优选，所述压帽为圆环形结构且其内壁与所述拉轴的外壁之间过盈连接；所述密封膜片上靠近边缘的位置向靠近所述提手的方向凸起形成深度为5-20mm的圆环形凹槽，所述密封膜片的边缘部分相比中心部分向靠近所述固定盘的方向伸出5-20mm。压帽与拉轴之间的过盈连接是一种一次性压接的方式，一次加工后很难拆开，稳定性很高；密封膜片的圆环形凹槽和边缘部分设计可以提高密封膜片的弹性和复位应力，有利于提高关阀控制精度和开阀复位能力。

进一步，为了便于安装磁铁，同时为了调节固定盘与磁铁之间引力的大小，所述磁铁为环形，所述磁铁上靠近所述固定盘的一侧表面安装有环形的隔磁片，沉头螺钉依次穿过所述磁铁的中心通孔和所述隔磁片的中心通孔后与所述阀杆的第二端连接。

进一步，所述阀体一端的燃气管体上安装有燃气开关且该燃气管体上相通设有一体成型且相互垂直的安装管体，所述燃气开关的开关阀杆穿过所述安装管体后与开关手柄连接，所述安装管体的端口位置固定安装有开关指示片，所述开关指示片上设有开关标识，所述开关手柄上一体成型设有手柄盖，所述手柄盖压住所述开关指示片，所述手柄盖上设有观察通孔，所述手柄盖在旋转时所述观察通孔能够与所述开关指示片上的开关标识相对应。上述开关指示片和手柄盖配合，以简单实用的结构实现了开关指示功能。

作为优选，为了以简单结构实现固定开关指示片使其不能旋转的功能，所述安装管体的圆周外壁上设有一个或多个外凸筋条，所述开关指示片通过自身通孔套装在所述安装管体上，所述开关指示片设有多个凸块，每一个所述凸块位于相邻的两个所述外凸筋条之间。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型通过设置主要由密封压簧、密封轴、密封垫和滑动椎体构成的阀芯，利用滑动椎体的锥形圆周面与密封轴配合，使滑动椎体的直线运动与密封轴的直线运动相互协调、同步动作，最终实现在燃气欠压(包括失压)和超压时自动关阀以及手动开阀的目的，在确保自动关阀精度较高的前提下，显著减少了阀芯零部件数量，简化了各部件的连接结构，制造和组装成本都显著下降，而且因为零件减少，发生故障的概率降低，使后期维护更加简单、容易，有利于管道自闭阀的功能完善、寿命延长和推广应用。

附图说明

图1是本实用新型所述用于管道自动关闭的管道自闭阀的主视剖视图；

图2是本实用新型所述用于管道自动关闭的管道自闭阀的俯视图；

图3是本实用新型所述用于管道自动关闭的管道自闭阀的密封膜片及相关零件的主视剖视图，图中比例大于图1。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1和图2所示，本实用新型所述用于管道自动关闭的管道自闭阀包括阀体1、阀芯、阀杆27、磁铁15、阀盖6、提手10、拉轴11、密封膜片7和固定盘8，所述阀芯设于阀体1内，阀杆27的第一端(图1中的下端)与所述阀芯连接，阀盖6的圆周边缘、固定盘8的圆周边缘和密封膜片7的圆周边缘均安装在阀体1上，提手10安装在阀盖6上并能够移动，提手10通过拉轴11与密封膜片7的中部连接，阀杆27的第二端(图1中的上端)穿过固定盘8的中心通孔后与磁铁15连接，磁铁15能够与拉轴吸11合且同时与固定盘8之间具有吸力，固定盘8上设有用于燃气通过的过气通孔30，过气通孔30优选为圆环形通孔，所述阀芯包括安装于阀体1内的密封压簧3、密封轴5、密封垫4和滑动椎体29，阀体1内设有密封通孔(图中未标记)，密封轴5穿过所述密封通孔，密封轴5与所述密封通孔的孔壁之间设有用于燃气通过的间隙(图中不可视)，密封轴5的第一端(图1中的左端)与密封垫片4的一侧固定连接且密封垫片4能够与所述密封通孔的一端密封接触连接，密封垫片4的另一侧与密封压簧3的一端连接，具有锥形圆周面的滑动椎体29的小端(图1中的上端)与阀杆27的第一端固定连接，滑动椎体29的轴向(图1中的竖向)与阀杆27的轴向相同且与密封轴5的轴向(图1中的横向)相互垂直，密封轴5的第二端(图1中的右端)能够与滑动椎体29的锥形圆周面接触。

图1中还示出了设于阀体1的进气端内的过滤限流装置2，图1和图2中还示出了与阀盖6连接且与提手10配合使用的提手壳12，与阀体1的出气端连接的管接头23，这些都是常规的自闭阀结构。

如图1和图2所示，使用之前，本管道自闭阀处于关闭状态，即滑动椎体29处于最远离提手10的位置，此时密封轴5的第二端与滑动椎体29的上部接触，密封垫片4与所述密封通孔的一端紧密接触实现密封连接，燃气不能从密封通孔通过，同时拉轴11与磁铁15之间处于分离状态；需要开启管道自闭阀时，采用手动开阀的方式，先用手将提手10向靠近滑动椎体29的方向按下，直到拉轴11与磁铁15吸合在一起，然后将提手10向远离滑动椎体29的方向提起，由于此时密封压簧处于比较伸展的状态，对滑动椎体29的压力较小，所以利用拉轴11与磁铁15之间的吸力可以顺利地提起滑动椎体29，在此过程中，密封垫片4与所述密封通孔的一端之间逐渐分离，燃气开始从所述密封通孔中进入阀体1内充满滑动椎体29所在的空间，由于燃气为高压气体，其压力会对滑动椎体29产生托力，使其具有向靠近提手10的方向移动，随着滑动椎体29和密封轴5的继续移动，密封压簧3对滑动椎体29的压力越来越大，燃气流量也越来越大，燃气对滑动椎体29的托力也越来越大，而固定盘8对磁铁15的吸力越来越小，这几种力量的联动变化会维持拉轴11与磁铁15之间的吸合状态，直到滑动椎体29移动到限定位置使管道自闭阀完全开启为止，完成开阀操作，此后燃气在压力正常的情况下正常通过，滑动椎体29保持一种悬浮状态，管道自闭阀不会动作，此时滑动椎体29受到的密封压簧3的压力和固定盘8对磁铁15的吸力产生的压力之和基本等于燃气对滑动椎体29的托力和密封膜片7的应力对滑动椎体29的拉力之和，所以保持一种暂稳态。

在燃气压力欠压或失压时，燃气对滑动椎体29的托力减小，滑动椎体29受到的密封压簧3的压力和固定盘8对磁铁15的吸力产生的压力之和大于燃气对滑动椎体29的托力和密封膜片7的应力对滑动椎体29的拉力之和，滑动椎体29会向远离提手10的方向移动，该移动使固定盘8对磁铁15的吸力产生的压力越来越大，使燃气对滑动椎体29的托力越来越小，使密封压簧3对滑动椎体29的压力越来越小，使密封膜片7的应力对滑动椎体29的拉力越来越大，这几种力量综合的结果是使滑动椎体29继续移动直到管道自闭阀完全关闭，实现管道自闭阀在燃气欠压或失压时自动关闭的功能。

在燃气压力超压时，燃气对滑动椎体29的托力增大，但滑动椎体29因为被固定盘8阻挡并不能继续向靠近提手10的方向移动，此时超压的燃气通过固定盘8上的过气通孔30进入密封膜片7的下方对密封膜片7的压力超过其自身应力，使密封膜片7向靠近提手10的方向移动，并带动拉轴11同步移动，由于磁铁15不能跟随移动，所以拉轴11与磁铁15会分离，分离后，因为不再受到密封膜片7的应力，所以滑动椎体29受到的拉力就会小很多，滑动椎体29受到的密封压簧3的压力和固定盘8对磁铁15的吸力产生的压力之和就会大于燃气对滑动椎体29的托力，从而使滑动椎体29向远离拉手10的方向移动，直到管道自闭阀完全关闭，实现管道自闭阀在燃气超压时自动关闭的功能。

如图1、图2和图3所示，本实用新型还公开了下述多种更加优化的具体结构，根据实际需要可以将上述结构和下述一种或多种结构进行叠加组合形成更加优化的技术方案。

为了提高传动稳定性并简化组装流程，阀杆27与滑动椎体29一体成型，这样既便于加工，又便于组装，还能提高连接强度和传动精度。

为了确保阀杆27能够精准地运动，阀体1内与滑动椎体29对应的位置设有限位凸柱24，限位凸柱24上设有限位沉孔25，阀杆27的第一端穿过滑动椎体29的大端后置于限位沉孔25内。阀杆27的第一端被限位运动，增加阀杆27和滑动椎体29运动的稳定性和精确性，使开阀和关阀更加可靠。

为了节省材料并提高燃气对滑动椎体29产生托力的稳定性，滑动椎体29内设有锥形内腔28，阀杆27的第一端从锥形内腔28中穿过。

为了使密封轴5与滑动椎体29之间的接触传动更加顺畅以减小传动损耗，密封轴5的第二端设有用于与滑动椎体29接触的球面凸柱(图中未标记)。球面与锥面的接触摩擦力更小，滑动更顺畅。

为了使拉轴11与密封膜片7之间的连接更加稳定可靠以避免松动影响控制精度的问题，拉轴11上用于与密封膜片7连接的一端设有外径更大的拉轴帽14，密封膜片7通过自身的中心通孔套装在拉轴11上，拉轴11上还套装有压板9，密封膜片7位于拉轴帽14和压板9之间，压板9通过套装于拉轴11上的压帽13压紧固定；压帽13为圆环形结构且其内壁与拉轴11的外壁之间过盈连接；密封膜片7上靠近边缘的位置向靠近提手10的方向凸起形成深度为5-20mm的圆环形凹槽32，密封膜片7的边缘部分33相比中心部分向靠近固定盘8的方向伸出5-20mm。压帽13与拉轴11之间的过盈连接是一种一次性压接的方式，一次加工后很难拆开，稳定性很高；密封膜片7的圆环形凹槽32和边缘部分33的设计可以提高密封膜片7的弹性和复位应力，有利于提高关阀控制精度和开阀复位能力。

为了便于安装磁铁15，同时为了调节固定盘8与磁铁15之间引力的大小，磁铁15为环形，磁铁15上靠近固定盘8的一侧表面安装有环形的隔磁片16，沉头螺钉26依次穿过磁铁15的中心通孔和隔磁片16的中心通孔后与阀杆27的第二端连接。

阀体1一端(图中为出气端)的燃气管体上安装有燃气开关且该燃气管体上相通设有一体成型且相互垂直的安装管体21，所述燃气开关的开关阀杆19穿过安装管体21后与开关手柄17连接，安装管体21的端口位置固定安装有开关指示片20，开关指示片20上设有开关标识(即开、关字样)，开关手柄17上一体成型设有手柄盖18，手柄盖18压住开关指示片20，手柄盖18上设有观察通孔31，手柄盖18在旋转时观察通孔31能够与开关指示片20上的开关标识相对应。上述开关指示片20和手柄盖18配合，以简单实用的结构实现了开关指示功能。

为了以简单结构实现固定开关指示片20使其不能旋转的功能，安装管体21的圆周外壁上设有一个或多个外凸筋条(图中未标记)，开关指示片20通过自身通孔套装在安装管体21上，开关指示片20设有多个凸块(图中未标记)，每一个所述凸块位于相邻的两个所述外凸筋条之间。这样限位结构简单实用。

图1中还示出了燃气开关的球阀阀芯22，与开关阀杆19连接，实现开关功能。

上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于管道自动关闭的管道自闭阀，包括阀体、阀芯、阀杆、磁铁、阀盖、提手、拉轴、密封膜片和固定盘，所述阀芯设于所述阀体内，所述阀杆的第一端与所述阀芯连接，所述阀盖的圆周边缘、所述固定盘的圆周边缘和所述密封膜片的圆周边缘均安装在所述阀体上，所述提手安装在所述阀盖上，所述提手通过所述拉轴与所述密封膜片的中部连接，所述阀杆的第二端穿过所述固定盘的中心通孔后与所述磁铁连接，所述磁铁能够与所述拉轴吸合且同时与所述固定盘之间具有吸力，所述固定盘上设有用于燃气通过的过气通孔，其特征在于：所述阀芯包括安装于所述阀体内的密封压簧、密封轴、密封垫和滑动椎体，所述阀体内设有密封通孔，所述密封轴穿过所述密封通孔，所述密封轴与所述密封通孔的孔壁之间设有用于燃气通过的间隙，所述密封轴的第一端与所述密封垫片的一侧固定连接且所述密封垫片能够与所述密封通孔的一端密封接触连接，所述密封垫片的另一侧与所述密封压簧的一端连接，具有锥形圆周面的所述滑动椎体的小端与所述阀杆的第一端固定连接，所述滑动椎体的轴向与所述阀杆的轴向相同且与所述密封轴的轴向相互垂直，所述密封轴的第二端能够与所述滑动椎体的锥形圆周面接触。

2.根据权利要求1所述的用于管道自动关闭的管道自闭阀，其特征在于：所述阀杆与所述滑动椎体一体成型。

3.根据权利要求2所述的用于管道自动关闭的管道自闭阀，其特征在于：所述阀体内与所述滑动椎体对应的位置设有限位凸柱，所述限位凸柱上设有限位沉孔，所述阀杆的第一端穿过所述滑动椎体的大端后置于所述限位沉孔内。

4.根据权利要求3所述的用于管道自动关闭的管道自闭阀，其特征在于：所述滑动椎体内设有锥形内腔，所述阀杆的第一端从所述锥形内腔中穿过。

5.根据权利要求1所述的用于管道自动关闭的管道自闭阀，其特征在于：所述密封轴的第二端设有用于与所述滑动椎体接触的球面凸柱。

6.根据权利要求1-5中任何一项所述的用于管道自动关闭的管道自闭阀，其特征在于：所述拉轴上用于与所述密封膜片连接的一端设有外径更大的拉轴帽，所述密封膜片通过自身的中心通孔套装在所述拉轴上，所述拉轴上还套装有压板，所述密封膜片位于所述拉轴帽和所述压板之间，所述压板通过套装于所述拉轴上的压帽压紧固定。

7.根据权利要求6所述的用于管道自动关闭的管道自闭阀，其特征在于：所述压帽为圆环形结构且其内壁与所述拉轴的外壁之间过盈连接；所述密封膜片上靠近边缘的位置向靠近所述提手的方向凸起形成深度为5-20mm的圆环形凹槽，所述密封膜片的边缘部分相比中心部分向靠近所述固定盘的方向伸出5-20mm。

8.根据权利要求1-5中任何一项所述的用于管道自动关闭的管道自闭阀，其特征在于：所述磁铁为环形，所述磁铁上靠近所述固定盘的一侧表面安装有环形的隔磁片，沉头螺钉依次穿过所述磁铁的中心通孔和所述隔磁片的中心通孔后与所述阀杆的第二端连接。

9.根据权利要求1-5中任何一项所述的用于管道自动关闭的管道自闭阀，其特征在于：所述阀体一端的燃气管体上安装有燃气开关且该燃气管体上相通设有一体成型且相互垂直的安装管体，所述燃气开关的开关阀杆穿过所述安装管体后与开关手柄连接，所述安装管体的端口位置固定安装有开关指示片，所述开关指示片上设有开关标识，所述开关手柄上一体成型设有手柄盖，所述手柄盖压住所述开关指示片，所述手柄盖上设有观察通孔，所述手柄盖在旋转时所述观察通孔能够与所述开关指示片上的开关标识相对应。

10.根据权利要求9所述的用于管道自动关闭的管道自闭阀，其特征在于：所述安装管体的圆周外壁上设有一个或多个外凸筋条，所述开关指示片通过自身通孔套装在所述安装管体上，所述开关指示片设有多个凸块，每一个所述凸块位于相邻的两个所述外凸筋条之间。

Images