CN218971870U - 一种轴流式旋塞阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种轴流式旋塞阀，包括阀体、设置在在阀体内部的锥体、套设在锥体外部的套筒、用以驱动套筒通过直线和旋转运动实现阀门启闭的驱动传动机构以及限位机构，所述的锥体沿周向均匀且对称开设多个出水口。与现有技术相比，本实用新型具有经久耐用，性价比高，扭矩小，驱动力小，调流调压，对撞消能，抗震动气蚀等优点。

Description

一种轴流式旋塞阀

技术领域

本发明涉及阀门设计制造技术领域，尤其是涉及一种轴流式旋塞阀。

背景技术

水系统用于调流或消能的控制阀主要有直行程的套筒阀和旋转运动的旋塞阀，(rotary valve)，但这两类阀都会存在各种各样缺点，具体为：

1、套筒阀：虽然流体呈轴流型，流态好，抗气蚀能力强，关闭时几乎没有承压扭矩，但是会存在套筒闸运动时的摩擦扭矩，尤其是随着时间推移套筒内壁水的腐蚀结垢摩擦力大大增加，严重时会使阀门失效；

2、旋塞阀：虽然结构简单，但流态不呈轴流型，压差大时气蚀现象比较大，且开关时摩擦力巨大，扭矩很大，虽然有些设计旋塞体在开关过程中有提升机构来降低扭矩，但结构复杂或者无法实现远程控制，同时，大口径阀门制造很困难。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种轴流式旋塞阀。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种轴流式旋塞阀，包括阀体、设置在阀体内部的锥体、套设在锥体外部的套筒、用以驱动套筒通过直线和旋转运动实现阀门启闭的驱动传动机构以及限位机构，所述的锥体沿周向均匀且对称开设多个出水口。

所述的锥体为一底部封闭的圆锥台型筒体，其与阀体出口端的法兰固定连接，所述的套筒形状与锥体匹配，并且在套筒与锥体之间通过环型橡胶圈密封。

所述的套筒与阀体内壁之间设有实现套筒滑移与旋转定位的衬圈。

所述的驱动传动机构包括固定在阀体的顶部小法兰上的执行器、传动轴、连动轴、小伞齿轮、与小伞齿轮啮合的大伞齿轮、T型螺杆和花键套，所述的传动轴上端与执行器传动连接，下端通过连动轴与小伞齿轮传动连接，所述的T型螺杆内端穿过套筒的横梁中心后固接，所述的大伞齿轮通过螺牙与T型螺杆传动连接进而带动套筒作直线运动，所述的花键套与大伞齿轮构成一个整体并通过限位机构实现是否与横梁的旋转传动连接。

所述的阀体的顶部小法兰上还设有外侧固定有哈夫环的压盖，用以定位传动轴防止上下串动，并且在小法兰颈部设有用以导向传动轴的轴套。

所述的传动轴下端通过内方外圆的连接套与连动轴上端传动连接。

所述的阀体内还设有固定在锥体底部的半球形导流罩以及支撑架，所述的连动轴设置在支撑架上的水平固定板上，所述的花键套和大伞齿轮通过轴承与支撑架连接，所述的套筒的横梁位于锥体底部与支撑架之间的空间内。

所述的限位机构包括通过中心转轴可旋转的设置在套筒的横梁上的Z字形拨叉、连接拨叉外端和横梁且用以提供拉力的拉簧以及固定在锥体底部的限位单元，所述的拨叉的内端通过伸入花键套的方式实现横梁与大伞齿轮之间的旋转传动连接。

所述的限位单元包括分别固定在锥体底部且沿周向依次设置的角行程关限位桩、直行程限位桩和角行程开限位桩，所述的直行程限位桩的长度低于角行程关限位桩，所述的角行程关限位桩所在位置为旋转关阀位置，角行程开限位桩为旋转开阀位置，在横梁进行直线运动时，其限位于角行程关限位桩与直行程限位桩之间。

该轴流式旋塞阀的运行过程具体为：

在阀门进行开启时，执行器启动正向旋转，依次通过传动轴、连动轴、小伞齿轮带动大伞齿轮转动，此时，拨叉的内端未伸入花键套内，大伞齿轮与T型螺杆传动使得T型螺杆带动套筒的横梁做直线运动，套筒内表面与锥体外表面逐步脱离出现间隙，以减小开阀力矩，当横梁通过从直线关阀位置直线移动到直线开阀位置后，横梁从直行程限位桩脱出，此时，在拉簧拉力的作用下，拨叉的内端伸入花键套内，使得横梁与大伞齿轮形成传动整体进行旋转运动直至横梁转动到旋转开阀位置，该轴流式旋塞阀处于全开状态；

在阀门进行关闭时，执行器启动逆向旋转，依次通过传动轴、连动轴、小伞齿轮带动大伞齿轮转动，此时，拨叉的内端位于花键套内，横梁与大伞齿轮形成的传动整体进行旋转运动直至横梁转动到旋转关阀位置，拨叉外端接触到角行程关限位桩，使得内端从花键套内脱出，横梁与大伞齿轮传动分离后大伞齿轮继续转动，带动T型螺杆和横梁从直线开阀位置直线移动到直线关阀位置，套筒内表面与锥体外表面逐步贴合完全后，该轴流式旋塞阀处于全关状态。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、本发明的阀结构中锥体和套筒均呈斜体型，开阀时套筒先直线移动再旋转运动，关阀时套筒先旋转运动，再直线运动，通过开阀时的直线运动使套筒和锥体之间出现间隙，大大降低了开阀扭矩，实现巧妙的零摩擦旋转，大幅延长了阀门的使用寿命。

二、本发明仅需一个执行器即可实现直线和旋转运动，相对于现有旋塞阀直线和旋转运动各需要一个执行器能够有效的降低成本和空间，降低结构复杂度，便于使用和维修。

三、本发明采用轴流式设计，水流沿轴向弧形流入阀体，阀体内的流道为轴对称型，流体不会产生紊流，无论套筒运动到哪里，阀腔内的水流断面为环状，在出口处轴心收缩，从而达到最佳防气蚀，避免因节流可能产生的气蚀对阀体和管道的破坏。

附图说明

图1a为轴流式旋塞阀在开阀状态下的主视剖视图。

图1b为图1a中的D-D剖面图。

图1c为图1a中的I部的局部放大图。

图1d为图1a中的II部的局部放大图。

图2a为轴流式旋塞阀在关阀状态下的主视剖视图。

图2b为图2a中的F-F剖面图。

图2c为图2a中的III部的局部放大图。

图2d为图2a中的IV部的局部放大图。

图2e为图2b中的C-C剖面图(横梁被限位状态)。

图2f为图2b中的C-C剖面图(横梁脱出状态)。

图3为本发明提供的一种轴流式旋塞阀的流态示意图。

图4为本发明提供的一种轴流式旋塞阀的调流工况示意图

图5为本发明提供的一种轴流式旋塞阀的调压工况示意图

图中标记说明：

1、阀体，2、锥体，3、套筒，4、衬圈，5、执行器，6、压盖，7、哈夫环，8、轴套，9、传动轴，10、连接套，11、导流罩，12、连动轴，13、小伞齿轮、14、T型螺杆，15、大伞齿轮，16、花键套，17、支撑架，18、拉簧，19、拨叉。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例：

如图1a、1b、1c和1d所示，本发明提供一种轴流式旋塞阀，该旋塞阀由阀体1、锥体2、套筒3、衬圈4、执行器5、压盖6、哈夫环7、轴套8、传动轴9、连接套10、导流罩11、连动轴12、小伞齿轮13、T型螺杆14、大伞齿轮15、花键套16、支撑架17、拉簧18、拨叉19等组成。

锥体2固定在阀体1出口端的法兰上，套筒3套设在锥体2外部，并且外接于衬圈4上，锥体2与套筒3之间通过环型橡胶圈密封，衬圈4固定在阀体1的内侧，作为套筒3的滑移与旋转定位部件，执行器5与压盖6固定在阀体1顶部的小法兰上，哈夫环7外侧与压盖6固定，内侧定位传动轴9防止上下串动，轴套8固定于阀体1小法兰颈部，并作为传动轴9的导向，传动轴9上端与执行器5相连，下端与连动轴12通过内方外圆的连接套10联合传动，连接套10用来连接传动轴9下端的方口和连动轴12上端的方口，导流罩11用螺钉固定于锥体2的底板上，用于导流与保护驱动装置，连动轴12上端的方口与连接套10和传动轴9联合传动，下端与小伞齿轮13键连接并设置于支撑架17水平位置的固定板上沿竖直轴转动，T型螺杆14固定在套筒3的横梁中心且穿过花键套16与大伞齿轮15的中心采用螺牙配合，大伞齿轮15和花键套16固定在支撑架17水平位置上，支撑架17固定在锥体2底平面边缘并保持竖直位置。

拉簧18固定于横梁上，拨叉19的中心转轴设置在套筒3的横梁上，一头与拉簧18相连，另一头位于套筒3横梁中心的方孔中，在直线运动向旋转运动转换时滑入花键套16的槽中，其中，图2e中的横梁为套筒3的一部分，另外，角行程关限位桩和直行程限位桩均为锥体2的一部分，即套筒3为活动件，锥体2为固定件。

该旋塞阀的运行过程如下：

开阀时，执行器5启动，扭矩从传动轴9、连接套10、连动轴12、小伞齿轮13、大伞齿轮15、T型螺杆14传到套筒3先开始作直线移动，横梁从直线关阀位置直线移动到直线开阀位置(如图2e和2f所示)，此时套筒3分别从图2c的III位置、图2d的IV位置移动到图1c的I位置和图1d的II位置，拨叉19因为脱离角行程关限位桩，Z字型的外端被拉簧18拉起，内端被拉进花键套16中，从而使套筒3与花键套16固位锁定，套筒3完成了第一次直线位移，使套筒3基本脱离了锥体2的接触，为后续的旋转运动大大降低摩擦扭矩作准备，然后继续低摩擦旋转运动开阀，直到到达如图1b剖面D-D所示角行程开限位(位置B)为止，套筒3全开即横梁从位置A选转到位置B完成第二次旋转位移即全开动作，整个过程为横梁先直线运动从直线关阀位置到直线开阀位置，再从位置A旋转运动到位置B完成开阀行程。如图3所示，该轴流式旋塞阀的水流沿轴向弧形流入阀体，阀体1内的流道为轴对称型，流体不会产生紊流，无论套筒3运动到哪里，阀腔内的水流断面为环状，在出口处轴心收缩，从而达到最佳防气蚀，避免因节流可能产生的气蚀对阀体和管道的破坏。

关阀时，该轴流式旋塞阀中的阀体1和锥体2仍为固定不动，执行器5逆向旋转，扭矩从传动轴9、连接套10、连动轴12、小伞齿轮13、大伞齿轮15、T型螺杆14、花键套16传到套筒3先开始作旋转移动，套筒3与花键套16先因为锁定共同逆向旋转运动，横梁从位置B旋转移动到位置A，套筒3完成了第一次旋转位移，拨叉19因为接触到角行程关限位桩，一头被角行程关限位桩顶起，Z字型另一头被拉离花键套16，从而使套筒3与花键套16脱离，执行器5继续逆向旋转，套筒3从直线开阀位置到直线关阀位置完成了第二次直线位移，此时套筒3从图1c的I位置、图1d的II位置移动到图2c的III位置和图2d的IV位置完成关阀动作，整个过程为横梁先从位置B旋转运动到位置A，再直线运动从直线开阀位置到直线关阀位置，完成关阀行程。

应用该旋塞阀的工况如下：

轴流式旋塞阀作为流量或压力的控制元件之一，主要用于水利、水电、火电和市政等输水管线官网系统中，按其安装位置可分为管中型和末端排放型，当压差较高时，为避免阀内消能或管中消能过程中产生的有害噪音和振动，在现场条件允许的前提下，应将轴流式旋塞阀布置在管线末端，使能量在阀体外进行排放型消除。用于流量或压力调节工况，应将轴流式旋塞阀布置为管中型，可以用来调节下游低水位的流量和压力，如图4所示，当用于流量调节时上游高水位水库的水量在重力流的作用下流向下游低水位水池，利用该阀后端的流量计将流量信号发送给PLC控制系统进行判断，超流量时指令执行器关小流量，流量过小时指令执行器开大流量，从而精准控制后端的流量，如图5所示，当用于减压调节时，上游高水位水库的水量在重力流的作用下流向用户，利用该阀后端的压力传感器将压力信号发送给PLC控制系统进行判断，超压时指令执行器开大套筒3，压差过小时指令执行器关小套筒3，从而精准控制后端的压力。

Claims (9)

1.一种轴流式旋塞阀，其特征在于，包括阀体(1)、设置在阀体(1)内部的锥体(2)、套设在锥体(2)外部的套筒(3)、用以驱动套筒(3)通过直线和旋转运动实现阀门启闭的驱动传动机构以及限位机构，所述的锥体(2)沿周向均匀且对称开设多个出水口。

2.根据权利要求1所述的一种轴流式旋塞阀，其特征在于，所述的锥体(2)为一底部封闭的圆锥台型筒体，其与阀体(1)出口端的法兰固定连接，所述的套筒(3)形状与锥体(2)匹配，并且在套筒(3)与锥体(2)之间通过环型橡胶圈密封。

3.根据权利要求1所述的一种轴流式旋塞阀，其特征在于，所述的套筒(3)与阀体(1)内壁之间设有实现套筒(3)滑移与旋转定位的衬圈(4)。

4.根据权利要求1所述的一种轴流式旋塞阀，其特征在于，所述的驱动传动机构包括固定在阀体(1)的顶部小法兰上的执行器(5)、传动轴(9)、连动轴(12)、小伞齿轮(13)、与小伞齿轮(13)啮合的大伞齿轮(15)、T型螺杆(14)和花键套(16)，所述的传动轴(9)上端与执行器(5)传动连接，下端通过连动轴(12)与小伞齿轮(13)传动连接，所述的T型螺杆(14)内端穿过套筒(3)的横梁中心后固接，所述的大伞齿轮(15)通过螺牙与T型螺杆(14)传动连接进而带动套筒(3)作直线运动，所述的花键套(16)与大伞齿轮(15)构成一个整体并通过限位机构实现是否与横梁的旋转传动连接。

5.根据权利要求4所述的一种轴流式旋塞阀，其特征在于，所述的阀体(1)的顶部小法兰上还设有外侧固定有哈夫环(7)的压盖(6)，用以定位传动轴(9)防止上下串动，并且在小法兰颈部设有用以导向传动轴(9)的轴套(8)。

6.根据权利要求4所述的一种轴流式旋塞阀，其特征在于，所述的传动轴(9)下端通过内方外圆的连接套(10)与连动轴(12)上端传动连接。

7.根据权利要求4所述的一种轴流式旋塞阀，其特征在于，所述的阀体(1)内还设有固定在锥体(2)底部的半球形导流罩(11)以及支撑架(17)，所述的连动轴(12)设置在支撑架(17)上的水平固定板上，所述的花键套(16)和大伞齿轮(15)通过轴承与支撑架(17)连接，所述的套筒(3)的横梁位于锥体(2)底部与支撑架(17)之间的空间内。

8.根据权利要求4所述的一种轴流式旋塞阀，其特征在于，所述的限位机构包括通过中心转轴可旋转的设置在套筒(3)的横梁上的Z字形拨叉(19)、连接拨叉(19)外端和横梁且用以提供拉力的拉簧(18)以及固定在锥体(2)底部的限位单元，所述的拨叉(19)的内端通过伸入花键套(16)的方式实现横梁与大伞齿轮(15)之间的旋转传动连接。

9.根据权利要求8所述的一种轴流式旋塞阀，其特征在于，所述的限位单元包括分别固定在锥体(2)底部且沿周向依次设置的角行程关限位桩、直行程限位桩和角行程开限位桩，所述的直行程限位桩的长度低于角行程关限位桩，所述的角行程关限位桩所在位置为旋转关阀位置，角行程开限位桩为旋转开阀位置，在横梁进行直线运动时，其限位于角行程关限位桩与直行程限位桩之间。

Images