WO2009036616A1

WO2009036616A1 - Robinet à tournant conique flottant

Info

Publication number: WO2009036616A1
Application number: PCT/CN2007/003191
Authority: WO
Inventors: Shijun Yu
Original assignee: Shijun Yu
Priority date: 2007-09-18
Filing date: 2007-11-12
Publication date: 2009-03-26
Also published as: US20110198525A1; JP2010539417A; CN100549478C; CN101144546A; JP5242689B2

Description

一种浮动圆锥旋塞阀

技术领域

本发明涉及一种浮动圆锥旋塞阀，尤其涉及一种使流体改变方向或通断的浮动圆锥旋塞阀，可应用于高温度波动、高压、高密封要求的直通、三通、四通等手动或电动阀，属于阀门技术领域。

背景技术

由于结构简单、开关迅速、压降较小，旋塞阀在一定范围内得到广泛应用。

目前的旋塞阀的锥形外表面与阀腔的锥形内表面之间必须建立密封和润滑膜，在旋塞大端部置轴向密封比压，且旋塞阀芯在旋转时仍保留相同的密封比压，故旋转时的转矩大，密封面的磨损也大，当受到高温冲击，振动会破坏润滑膜，导致旋塞滞附阀腔上无法旋转启闭；

在使用中，由于高温或管路压力突然升高，旋塞阀芯一度脱开阀腔，使管路介质流入密封腔内，可能会冲走密封膜；

工业上也出现过先提升旋塞再旋转后下压的旋塞阀，如提升式旋塞阀和双动作旋塞阀。但都需要二付以上的操作机构或二个以上动作，使阀结构复杂，操作不便，因此这类改进的旋塞阀并没有得到广泛应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种磨损小，密封性好，结构简单的浮动圆锥旋塞阀。

为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种浮动圆锥旋塞阀，包括阀体，阀体两侧设有一个入口和一个出口，入口和一个出口之间设有一供介质流过的贯通的通道，及与所述通道垂直相交的锥形的阀腔，可旋转地设于阀腔中的用于在阀的关闭状态下阻断所述通道的圆锥形阀芯，该阀还包括一用于转动阀芯的旋转传动套与阀杆，旋转传动套设于阀杆外，阀芯下部和阀体底部之间设有上浮弹簧，带有限位销的阀盖设于阔体上端，其特征在于，所述的阀芯为可在阀腔上下移动的浮动圆锥旋塞阀芯，旋转传动套下端设有至少 1个下端为锥形的扭力传递销， .在阀芯的上端设有与扭力传递销相等数量顶端为锥形的扭力传递滑块，在阀芯和扭力传递滑块之间设有滑动弹簧，扭力传递滑块下部设有压板，通过螺栓固定在阀芯上，在阀盖上端通过压紧密封环设有对阀杆密封的锁紧螺母，阀盖和旋转传动套之间通过 a轴承设有弹性垫片，在旋转传动套与阀杆之间通过 b轴承设有可与旋转传动套与阀杆同步转动的但可与阀杆上下移动的伸缩内套，伸缩内套外设有相互螺纹配合的伸缩外套。

本发明操作杆的单方向旋转能使阀芯先提升脱开阀体，再旋转至限位，然后再压紧并施加一定的密封比压，由于在旋转时与阀体完全脱开，阀芯只有在上移及下压时有极小的磨损，在旋转时只有很小的摩擦力，而密封面无磨损，可以用很小的扭力进行快速切换流体。

当高温时由于阀芯与阀体的膨胀不一致，或阀芯与阀体的密封面磨损时，轴向力通过弹性垫片施加在阀芯上，可以自动补偿密封泄漏。

本发明只需一付操作机构的单方向旋转，就可以使阀芯先上浮提升一旋转一定角度一下压一密封；阀腔与阀芯之密封面不需要润滑膜，无旋转摩擦及磨损，可作为用于高温度波动、高压、高密封要求的直通、三通、四通等手动或电动阀。

在圆锥阀芯的顶端轴向施加压紧力 P，可得密封压力 P/sin ct ( α 为圆锥半尖角），当 ct =6度时，密封压力为轴向压紧力的 9. 6倍，因此圆锥旋塞阀在轴向施加压紧力密封时具有放大作用，具有密封可靠的特点。

本发明的浮动圆锥旋塞结构的特征是圆锥旋塞阀芯在开闭时是浮动的，即阀门操作杆的单向旋转运动，通过伸缩与传动机构，转换为以下几个过程：

1.撤消阀芯顶端密封比压；

2.在阀芯底部弹簧作用下使阀芯上浮与阀体完全脱开；

3.旋转传动套通过扭力传递销及扭力传递滑块使阀芯旋转到一定角度并限位；

4.阀芯下移并完全压紧并施加一定密封比压。

本发明的优点是只需一付操作机构的单方向旋转，就可以使旋塞阀阀芯先上浮提升一旋转一定角度一下压一密封；阀腔与阀芯之密封面不需要润滑膜，无旋转摩擦，磨损小，密封性好，结构简单。附图说明

图 1为一种浮动圆锥旋塞阀结构示意图；

图 2为一种浮动圆锥旋塞阀阀芯结构及限位示意图；

图 3为一种浮动圆锥旋塞阀使阀芯旋转的扭力限制机构结构及配合示意图；

图 4为浮动圆锥旋塞阀开启时阀芯上浮及伸缩机构配合示意图；图 5为图 4状态扭力隈制机构的位置示意图；

图 6为阀芯旋转 90度限位后扭力限制机构脱开并置密封比示意图；图 7为图 6状态扭力限制机构的位置示意图；

图 8为实施例 2设有弹簧压板钢球的一种浮动圆锥旋塞阀结构示意图；图 9为实施例 3—种四通浮动圆锥旋塞阔阀芯平剖面示意图；图 10为实施例 4主动磁铁、被动磁铁代替扭力限制机构结构示意图；图 11为实施例 4旋转传动套及主动磁铁配合示意图；

图 12为实施例 5—种磁传动浮动圆锥旋塞阀结构示意图；

图 13为实施例 5伸缩外套及伸缩座结构示意图；

图 14为实施例 5磁传动主动转子结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例 1 ,

如图 1所示，为一种浮动圆锥旋塞阀结构示意图，阀处于关闭状态，该浮动圆锥旋塞阀包括阀体 1，阀体 1有一个入口 32和一个出口 33, 阀体 1 上设有一供介质流过的贯通的通道 30，该阀还包括一与所述通道 30相交的锥形的阀腔 31，一可旋转地设于阀腔 31中的用于在阀的关闭状态下阻断所述通道 30的圆锥形阀芯 2，所述的阀芯 2为可在阀腔 31上下移动的浮动圆锥旋塞阀芯，该阀还包括一用于转动阀芯 2的旋转传动套 10与阀杆 7，旋转传动套 10套于阀杆 7外，阀芯 2下部和阀体 1底部之间设有上浮弹簧 19，阀盖 3下端设有限位销 15，在阀盖 3上端安装锁紧螺母 5并压紧密封环 6对阀杆 7密封。所述的旋转传动套 10与阀杆 7装配后是一体的并且在下端安装有 1个、 2个或多个扭力传递销 27，本实施例为 2个，在阀芯 2的上端安装有与扭力传递销 27相等数量的扭力传递滑块 23, 扭力传递销 27随旋转传动套 10与阀杆 7—起旋转并在一定角度后与扭力传递滑块 23相碰，扭力传递滑块 23的顶端为锥形，在阀芯 2和扭力传递滑块 23之间安装滑动弹簧 26，扭力传递滑块 23上部有压板 24通过螺栓 25把扭力传递滑块 23固定在阀芯 2上，所述的扭力传递销 27的下端为锥形，其锥度与扭力传递滑块 23顶端锥形的锥度相吻合。，

如图 2所示，为一种浮动圆锥旋塞阀阀芯结构及限位示意图，所述的阀芯 2上横向设有流道 2-3，上部设有 2个限位挡块 2-1, 2个限位挡块 2-1成大于 90度夹角，阀盖 3下端的限位销 15在阀芯 2的 2个限位挡块 2-1之间，在阀关闭与开启时限位销 15分别与其中的一个限位挡块 2-1相碰.使阀芯 2 限制在 90度之内转动。

如图 3所示，为一种浮动圆锥旋塞阀使阀芯旋转的扭力限制机构结构及配合示意图，所述的扭力传递销 27、扭力传递滑块 23、滑动弹簧 26、压板 24、螺栓 25组成扭力限制机构，其作用是当阀芯 2上浮脱开阀腔 31时阀杆 7 的旋转传递给阀芯 2，使阀芯 2旋转一定角度后限位脱开，本实施例为旋转 90 度。

所述的扭力限制机构为实现使阀芯 2旋转一定角度后限位脱开，除本实施例为传递销 27扭力传递滑块 23是斜面吻合外，还可以是二曲面吻合。所有扭力限制机构设置的位置及结构形状改变，并不改变其作用及性质，鄧属于本发明范畴。

阀盖 3和旋转传动套 10之间通过 a轴承 9设有弹性垫片 8。

所述的弹性垫片 8其作用是置阀芯 2上部的密封比压，保证阀芯 2与阀腔 31密封压力，除本实施例的位置外弹性垫片 8还可以设置在其他适当位置，例：设置在 a轴承 9与旋转传动套 10之间或设置在旋转传动套 10与 b轴承 11之间，所有的弹性垫片 8设置的位置及结构形状改变，并不改变其作用。

在旋转传动套 10与阀杆 7之间通过 b轴承 11设有可与旋转传动套 10 一

与阀杆 7同步转动的并可与阀杆 7上下移动的伸缩内套 12，伸缩内套 12外设有相互螺紋配合的伸縮外套 13，伸縮内套 12或伸缩外套 13的下端通过 c 轴承 14压在阀芯 2上，所述的伸缩外套 13 的下端有防止伸缩外套 13与阀芯 2相互旋转的防转销 13-1，在阀芯 2上设有与防转销 13-1相配合的防转销孔 2-4，使伸缩外套 13与阀芯 2不能相互转动。

所述的伸缩内套 12和伸缩外套 13组成的伸缩机构其相互配合的螺纹为单头或多头，螺距为 0. 5— 10mm.

所述的阀芯 2设有纵向若干条上下贯穿的平衡孔 2-2，可以使阀芯 2在上浮及下压时平衡压力，不至于因流体剩余压力而增加上浮及下压压力，阀芯 2圆锥半夹角为 2— 30度。

所述的阀芯 2上部的中心设有定芯孔 2-5，所述的阔杆 7的下部设有定芯销 7-1 ,定芯销 7-1插在定芯孔 2-5中形成动配合，使阀在开关过程阀芯 2 上浮脱开阀腔 31时，阀芯 2与阀腔 31保持同心使阀芯 2的圆锥密封面与阀腔 31之间的间隙均匀。

工作时，如图 1所示，阀是关闭状态，假定是阀杆 7顺时针旋转动作产生的，这时的伸缩外套 13在下面，伸缩内套 12在上面，要对阀开启操作时，把阀杆 7逆时针旋转，而旋转传动套 10、扭力传递销 27与阀杆 7是一体的即一起逆时针旋转，伸缩内套 12与阀杆 7是同步旋转的，伸缩外套 13与阀芯 2不能产生旋转，这时只能使伸缩内套 12与伸缩外套 13产生逆时针旋转，即伸缩外套 13上移、伸缩内套 12下移， 2者产生收缩，伸缩内套 12与阀杆 7可以轴向移动，这样的结果是阀芯 2在上浮弹簧 19的作用下上浮，直至伸缩内套 12、伸缩外套 13的上部齐平，这时的阀芯 2与阀腔 31完全脱开，如图 4所示，而旋转传动套 10下部的扭力传递销 27锥形斜面正好与阀芯 2上部的扭力传递滑块 23锥形斜面完全啮合，如图 5所示，阀杆 7的逆时针旋转将带动阀芯 2—起转动至限位挡块 2-1与阀盖 3下端的限位销 15相碰，这时阀芯 2约旋转了 90度，阀芯的流道 2-3与阀体 1的通道 30及入口 32和出口 33相通，阀已在开启状态，由于阀芯上的限位挡块 2-1与阀盖 3下端的限位销 15相碰限位，扭力传递销 27随阀杆 7—起逆时针继续旋转使阀芯 2上部的扭力传递滑块 23向下移动，扭力传递销 27与扭力传递滑块 23脱开，这时伸缩外套 13继续上移、伸缩内套 12下移，两者产生伸长，同时伸缩内套 12下端通过 c轴承 14压在阀芯 2上、伸缩外套 13上端通过 b轴承 14顶在旋转传动套 10下把阀芯 2压紧并置密封比压，如图 6、图 7所示；同理可以把阀杆 7顺时针旋转动，将把阀关闭。

实施例 2

如图 8所示，为实施例 2设有弹簧压板钢球的一种浮动圆锥旋塞阀结构示意图，阀处于关闭状态，在阀芯 2底部中心和弹簧 19之间通过弹簧压板 17设有钢球 18，其目的是为减少阀芯转动时弹簧 19与阀芯 2的摩擦力，其余与实施例 1一样。

实施例 3

如图 9所示，为实施例 3—种四通浮动圆锥旋塞阀结构示意图，与实施例 1不同的是阀芯 2设有 2-7、 2-8二条流道，阀体 1设有等角度的 D、 E、 F、 G四个口，其余与实施例 1一样，口 D与口 E与流道 2- 7相通、口 F与口 G 与流道 2-8相通，当阀芯 2逆时针旋转 90度后，口 D与口 F与流道 2-7相通、口 E与口 G经流道 2-8相通；达到流体换向的目的。

实施例 4

如图 10所示，阀处于开启状态，阀芯 2上部带有 2个被动磁铁 16，对称布置磁极相反，旋转传动套 34带有 2个主动磁铁 4，对称布置磁极相反。被动磁铁 16与主动磁铁 4代替实施例 1所述的扭力限制机构，主动磁铁 4 装在旋转传动套 34上，旋转传动套 34与阀杆 7固定为一体，其余与实施例 1相同。当阀芯 2与阀腔 31完全脱开时，主动磁铁 4与被动磁铁 16正好异极相吸而传递扭力，使阀芯 2旋转 90度。

实施例 5

如图 11所示，为实施例 5—种浮动圆锥旋塞阀结构示意图，阀处于闭合状态，在实施例 4的基础上在锁紧螺母 5上端的阀杆 7上还通过 d轴承 29 装有被动转子 20，在被动转子 20外通过屏蔽套 21设有主动转子 22，在伸缩外套 13下端和阀芯 3中心之间设有伸缩座 28，在伸缩座 28下面安装弹簧垫片 8，所述的伸缩座 28下端设有防转销 28-1销在阀芯 2上设有的防转销孔 2-6, 伸缩外套 13下端设有防转销 13-1销在伸缩座 28上设有的防转销槽 28-1，其目的是防止伸缩座 28与阀芯 2，伸縮外套 13与伸缩座 28的相互转动，如图 12所示。被动转子 20，如图 13所示，由磁条 20— 1和磁条架 20 一 2组成，磁条架 20— 2上设有径向充磁的 4一 12条磁条 20— 1，相邻两条磁条 20— 1磁性相反，因此必须为偶数条。所述的主动转子 22，如图 14所示，由磁条 22— 1和主动转子密封环 22— 2组成，主动转子密封环 22— 2设有与被动转子 20数量相同、磁性相反的磁条 22— 1。

所述的屏蔽套 21用非导磁的不锈钢、铜、塑料等制作，与阀盖 3通过锁紧螺母 5固定，主动转子 22、被动转子 20和屏蔽套 21同轴安装，且主动转子 22的磁条与被动转子 20的磁条长度一致，主动转子 22外设有主动转子套 22-3, 由于异性相吸的原理，当主动转子 22转动时，带动被动转子 20—起转动，阀杆 7的动密封变成静密封，若屏蔽套 21与阀盖 3焊接则成无泄漏的阀门。

被动转子 20还可以由多极磁环制作，则主动转子 22也相应由多极磁环制作。

Claims

O 2009/036616 权利要求

1. 一种浮动圆锥旋塞阀，包括陶体（1)，阀体（1 )两侧设有一个入口（32) 和一个出口（33)，入口（32)和一个出口（33)之间设有一供介质流过的贯通的通道（30)，及与所述通道（30)垂直相交的锥形的阀腔（31 )，可旋转地设于阀腔（31 ) 中的用于在阀的关闭状态下阻断所述通道（30) 的圆锥形阀芯（2)，该阀还包括一用于转动阀芯（2)的旋转传动套（10) 与阀杆（7)，旋转传动套（10)套于阀杆（7)外，阀芯（2)下部和阀体

( 1 ) 底部之间设有上浮弹簧（19)，带有限位销（15) 的阀盖（3)设于阀体（1 )上端，其特征在于，所述的阀芯（2)为可在阀腔上下移动的浮动圆锥旋塞阀芯，旋转传动套（10)下端设有至少 1个下端为锥形的扭力传递销（27)，在阀芯（2)的上端设有与扭力传递销（27)相等数量顶端为锥形的扭力传递滑块（23)，在阀芯（2)和扭力传递滑块（23)之间设有滑动弹簧（26)，扭力传递滑块（23)下部设有压板（24)，通过螺栓（25) 固定在阀芯（2)上，在阀盖（3)上端通过压紧密封环（6) 设有对阀杆

(7 ) 密封的锁紧螺母（5)，阀盖（3) 和旋转传动套（10) 之间通过 a 轴承（9)设有弹性垫片（8), 在旋转传动套（10)与阀杆（7)之间通过 b轴承（11 ) 设有可与旋转传动套（10) 与阀杆（7) 同步转动的并可与阀杆（7)上下移动的伸缩内套（12)，伸缩内套（12)外设有相互螺纹配合的伸缩外套（13)。

2. 根据权利要求 1所述的一种浮动圆锥旋塞阀，其特征在于，所述的阀芯

(2)圆锥半夹角为 2— 30度，阀芯（2)上横向设有流道（2-3)，纵向设有上下贯穿的平衡孔（2-2)，中心设有定芯孔（2-5)，上部设有 2个夹角大于 90度的限位挡块（2-1 ) ,阀盖（3)下端的限位销（15)在阀芯（2) 的 2个限位挡块（2-1 )之间，在阀芯 2上设有与防转销（13_1 )相配合的防转销孔（2-4)。

3.根据权利要求 1所述的一种浮动圆锥旋塞阀，其特征在于，所述的阀杆（7) 的下部设有定芯销（7-1 )。

4.根据权利要求 1所述的一种浮动圆锥旋塞阀，其特征在于，所述的伸缩外套（13) 的下端设有防止伸缩外套（13)与阀芯（2)相互旋转的防转销 ( 13-1 )。

5.根据权利要求 1所述的一种浮动圆锥旋塞阀，其特征在于，所述的伸缩内套（12)和伸缩外套（13)组成的伸缩机构其相互配合的螺紋为单头或多头，螺距为 0. 5 腿一 10ram。

6. 根据权利要求 1所述的一种浮动圆锥旋塞阀，其特征在于，在阀芯（2) 底部中心和弹簧（19) 之间通过弹簧压板（17)设有钢球（18)。

7.根据权利要求 1所述的一种浮动圆锥旋塞阀，其特征在于，所述的阀芯（2) 的设有（2-7)、 (2-8 ) 二条流道，阀体（1 ) 设有等角度的 D、 E、 F、 G 四个口，口 D和口 E与流道 (2-7)相通、口 F和口 G与流道（2-8)相通。

8.根据权利要求 1所述的一种浮动圆锥旋塞阀，其特征在于，所述的阀芯（2) 上部设有 2个对称布置磁极相反的被动磁铁（16)，所述的旋转传动套（34) 设有 2个对称布置磁极相反的主动磁铁（4)。

9.根据权利要求 1所述的一种浮动圆锥旋塞阀，其特征在于，在锁紧螺母（5) 上端的阀杆（7)上设有被动转子（20)，被动转子（20)外通过屏蔽套（21 ) 设有主动转子（22)，在伸缩外套（13)下端和阀芯（2)中心之间设有伸缩座（28)，在伸缩座（28)下面设有弹簧垫片（8)，所述的伸缩座（28) 下端设有防转销（28-1 )销，在阀芯（2)上设有的防转销孔（2-6)，伸缩外套（13)下端设有防转销（13-1 )，在伸缩座（28)上设有的防转销槽（28-1 )。

10. 根据权利要求 9所述的一种浮动圆锥旋塞阀，其特征在于，所述的被动转子（20) 由磁条（20—1 )和磁条架（20—2) 组成，磁条架（20— 2) 上设有径向充磁的 4一 12条磁条（20— 1 )，相邻两条磁条（20— 1 )磁性相反。

11. 根据权利要求 9所述的一种浮动圆锥旋塞阀，其特征在于，所述的主动转子 (22) 由磁条 (22- 1 )和主动转子密封环 (22-2) 组成，主动转子密封环（22— 2)设有与被动转子（20)数量相同、磁性相反的磁条（22 一 1 )。