專利名稱：分力式閥門的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一類工業(yè)閥門，特別適用于高參數(shù)(大通徑、中高壓)的閥門。
閥門是流體輸送系統(tǒng)中控制部件，起到導(dǎo)流、截流、節(jié)流和調(diào)節(jié)等功能。廣泛應(yīng)用在國(guó)民經(jīng)濟(jì)所有部門。
閥門的結(jié)構(gòu)有很多種，但基本上是由驅(qū)動(dòng)裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、閥芯(啟閉件)、閥座、密封件、緊固件和殼體組成。其中最關(guān)鍵的是閥芯和閥座。實(shí)際上，閥門就是按照它們的結(jié)構(gòu)形式來分類的。如閘閥、截止閥、球閥、旋塞閥、蝶閥……等等。
為了啟閉閥芯和保證閥芯/閥座間的密封，操作閥門時(shí)需要兩種力，即移動(dòng)閥芯的力(以下簡(jiǎn)稱啟閉力)和達(dá)到必需的密封比壓的密封力(以下簡(jiǎn)稱密封力)。兩者任務(wù)不同，數(shù)值上也有很大的差異。
現(xiàn)有的民用和工業(yè)閥門，都沒有把這兩種力予以區(qū)別對(duì)待，基本上都是由同一根閥桿來傳遞的，設(shè)有按照各自的特點(diǎn)和要求來區(qū)別對(duì)待。表一為現(xiàn)有各類閥門中這兩種力的傳遞和作用方向的情況表。
表一
大口徑閥門，主要有閘閥，球閥和蝶閥。
小型閥門的密封力不大而行程又短，故需要的力矩不大，啟閉時(shí)間不長(zhǎng)。而當(dāng)閥門大型化以后，由于又因襲了小型閥門的結(jié)構(gòu)形式，使得一些原有的隱性缺點(diǎn)就顯現(xiàn)出來。大型化以后，直徑變大，行程變長(zhǎng)，為保證足夠的密封比壓，需要的密封力很大。行程變長(zhǎng)后，雖然所需的啟閉力變化不大，但啟閉時(shí)間變長(zhǎng)。對(duì)閥門的設(shè)計(jì)和制造者來說，確保密封是第一位的。為獲得足夠的軸向力，閥桿螺距選得很小。使得啟閉速度很慢，啟閉時(shí)間很長(zhǎng)。當(dāng)依靠同一根閥桿采用同一個(gè)螺距來傳遞上述兩種力時(shí)，就出現(xiàn)了顧此失彼的現(xiàn)象。如現(xiàn)有的大型閘閥就存在開啟之初和關(guān)閉之未需要的力矩很大，而啟閉速度很慢的現(xiàn)象。
大型球閥的密封力是予置的，滿足了密封比壓的要求。當(dāng)大型化后，由于密封面積變大，使啟閉力矩加大。增加磨損，壽命短，加工難?？梢哉f，迄今為止我們尚沒有找到一種適合大口徑閥門理想的結(jié)構(gòu)形式。
理想的大型閥門應(yīng)該同時(shí)滿足以下要求密封可靠、啟閉迅速、密封力是非予置的、制造簡(jiǎn)易。
本發(fā)明的目的在于提供一種新的大型閥門結(jié)構(gòu)形式和啟閉方法，以期能同時(shí)滿足上述要求。其特征在于傳遞到閥芯上的密封力和啟閉力是由兩個(gè)獨(dú)立的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，閥門的密封力是非予置的，閥門的啟閉過程按下述兩步進(jìn)行啟使閥芯/閥座先松開而后移動(dòng)閥芯，(先松后動(dòng))閉先移動(dòng)閥芯而后使閥芯/閥座密封。(先動(dòng)后緊)下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。


圖1為用凸輪為側(cè)壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閘閥的剖枧圖，圖2為圖1的側(cè)視圖，圖3為采用花蘭螺母為側(cè)壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為采用螺桿為側(cè)壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖，圖5為用凸輪為側(cè)壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的擺動(dòng)式閘閥(圖6A-A剖面)的剖枧圖，圖6為圖5的側(cè)視圖，圖7為用凸輪為側(cè)壓執(zhí)行的新型球閥的剖枧圖，圖8為圖7的側(cè)視圖。圖中1.接管法蘭，2.承載支架，3.側(cè)壓段殼體，4.凸輪，5.凸輪軸，6.盤根盒，7.搬把，8.側(cè)壓環(huán)，9.活動(dòng)閥座，10.密封圈，11.滾珠，12.閘板掛耳，13閘板，14固定閥座，15.閥桿，16.上密封，17.閥桿螺母，18.升降手輪，19.側(cè)壓段手輪，20.側(cè)壓段絲桿，21.彈力桿，22.彈力桿結(jié)，23.聯(lián)桿，24.絲桿底套，25.花蘭螺母(左)，26.絲桿中套，27.花蘭螺母(右)，28.蓋，29.三通，30.定心架 31.擺桿，32.配重吊索，33.配重，34.擺軸，35.球體轉(zhuǎn)動(dòng)桿，36.球體轉(zhuǎn)動(dòng)桿密封座，37.球體，38.球閥殼體。
實(shí)施例1 升降式大口徑閘閥參見圖1和圖2。圖1為閘閥正剖面結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1的側(cè)視圖，(此時(shí)閥處于關(guān)閉位置)，閥板13靠閘板掛耳12懸掛在閥桿15底端，由它帶動(dòng)升降，并能在外力作用下，自由作橫向竄動(dòng)。閥桿15只有升降閘板13的一個(gè)任務(wù)，需要的軸向力不大，故可采用大螺距(多頭)螺紋，或逕直選用光桿，再配以四聯(lián)桿升降機(jī)構(gòu)(這些都是現(xiàn)有技術(shù)，無需贅述)。為獲得必要的密封比壓，在圖1的左邊設(shè)置有側(cè)壓段。在側(cè)壓段殼體3內(nèi)，裝有凸輪4和凸輪軸5，它經(jīng)盤根盒6密封后與搬把7相聯(lián)，用它帶動(dòng)凸輪4將外力經(jīng)側(cè)壓環(huán)8傳遞到活動(dòng)閥座9上，使閘板13緊貼在固定閥座14上，并使其達(dá)到必要的密封比壓。為防松，應(yīng)設(shè)置鎖緊機(jī)構(gòu)(圖中未示)。(圖1中粗實(shí)線的凸輪為閥門處于關(guān)閉位置，細(xì)點(diǎn)劃線為閥門處于開啟位置)。如需要實(shí)現(xiàn)雙面密封，在活動(dòng)閥座9上可設(shè)置密封圈10。開啟時(shí)，解開鎖緊機(jī)構(gòu)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪4，在流體壓力作用下，閘板13推動(dòng)活動(dòng)閥座9向左位移。為了減少提升的磨擦力，在活動(dòng)閥座端面可設(shè)置若干滾珠11(這樣就不能實(shí)現(xiàn)雙面密封，故應(yīng)取消密封圈10)。承載支架2的作用是支撐凸輪軸5，減少它的撓度。
將外力傳遞到浮動(dòng)閥座9上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)可有多種。這里，再推薦兩種結(jié)構(gòu)形式，圖3適用于直管上，側(cè)壓段絲桿20，是一根花蘭螺桿，與兩個(gè)旋向不同的花蘭螺母25和27嚙合，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪19，兩螺母可作相向或向背運(yùn)動(dòng)。聯(lián)桿23兩端絞聯(lián)在花蘭螺母和彈力桿結(jié)22上。當(dāng)花蘭螺母作相向運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈力桿結(jié)向右移動(dòng)，而當(dāng)花蘭螺母作相背運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈力桿結(jié)向左移動(dòng)。再由彈力桿21將外力傳遞到活動(dòng)閥座9上，使之壓緊閘板與固定閥座密封.承載支架2的作用是承載反作用力，以減小絲桿20的撓度。圖4適用于彎管處，這里的絲桿20是T型螺紋，其作用是直接將外力傳遞到彈力桿結(jié)22上，由于行程短，為省力，推薦采用小螺距螺紋。由圖可見，它的結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單。只是它只能用于彎管處(如設(shè)備的進(jìn)出口或長(zhǎng)距離管道中的補(bǔ)償彎處)。
實(shí)施例2擺動(dòng)式大口徑閘閥參見圖5、圖6。圖5為擺動(dòng)式閘板閥正剖面結(jié)構(gòu)示意圖，(此時(shí)閥處于關(guān)閉位置)。圖6為圖5的側(cè)視圖。閥板13靠閘板掛耳12懸掛在擺軸34上，閥板隨擺軸一同擺動(dòng)，并能在外力作用下，自由作軸向竄動(dòng)。依靠擺桿31左右擺動(dòng)，帶動(dòng)擺軸34和閥板13同步擺動(dòng)。為省力，在擺桿31上用配重吊索32懸吊配重33。為獲得必要的密封比壓，在圖5的左邊設(shè)置有側(cè)壓段。在側(cè)壓段殼體3內(nèi)，裝有凸輪4和凸輪軸5，它經(jīng)盤根盒6密封后與搬把7相聯(lián)，用它帶動(dòng)凸輪4將外力經(jīng)側(cè)壓環(huán)8傳遞到活動(dòng)閥座9上，使閘板13緊貼固定閥座14上，并使其達(dá)到必要的密封比壓.為防松，應(yīng)設(shè)置鎖緊機(jī)構(gòu)(圖中未示)。(圖5中粗實(shí)線的凸輪為閥門處于關(guān)閉位置，細(xì)點(diǎn)劃線為閥門處于開啟位置)。如需要實(shí)現(xiàn)雙面密封，在活動(dòng)閥座9上可設(shè)置密封圈10。開啟時(shí)，解開鎖緊機(jī)構(gòu)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪4，在流體壓力作用下，閘板13推動(dòng)活動(dòng)閥座9向左位移.為了減少擺動(dòng)的磨擦力，在活動(dòng)閥座端面可設(shè)置若干滾珠11(這樣就不能實(shí)現(xiàn)雙面密封，故應(yīng)取消密封圈10)。承載支架2的作用是支撐凸輪軸5，減少它的撓度。
和實(shí)施例1一樣，側(cè)壓室亦可采用圖3和圖4的結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例3大口徑球閥參見圖7、圖8。圖7為用凸輪為側(cè)壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的新型球閥的剖枧圖，(圖中粗實(shí)線表示閥處于關(guān)閉位置，細(xì)點(diǎn)劃線表示閥處于打開位置)。為獲得必要的密封比壓，在圖7的左邊設(shè)置有側(cè)壓段。在側(cè)壓段殼體3內(nèi)，裝有凸輪4和凸輪軸5，它經(jīng)盤根盒6密封后與搬把7相聯(lián)，用它帶動(dòng)凸輪4將外力經(jīng)側(cè)壓環(huán)8傳遞到活動(dòng)閥座9上，使球體37與固定閥座14緊貼。并使其達(dá)到必要的密封比壓。為防松，應(yīng)設(shè)置鎖緊機(jī)構(gòu)(圖中未示)。如需要實(shí)現(xiàn)雙面密封，在活動(dòng)閥座9上可設(shè)置密封圈10。開啟時(shí)，解開鎖緊機(jī)構(gòu)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪4，在流體壓力作用下，球體37推動(dòng)活動(dòng)閥座9向左位移。為了減少轉(zhuǎn)動(dòng)的磨擦力，在活動(dòng)閥座端面可設(shè)置若干滾珠11(這樣就不能實(shí)現(xiàn)雙面密封，故應(yīng)取消密封圈10)。承載支架2的作用是支撐凸輪軸5，減少它的撓度。
和實(shí)施例1一樣，側(cè)壓室亦可采用圖3和圖4的結(jié)構(gòu)。
啟閉力的特點(diǎn)是力量不大而行程較長(zhǎng)，密封力正好與之相反，力量較大而行程很短。采用兩個(gè)獨(dú)立的機(jī)構(gòu)后，就能按照啟閉力和密封力不同的特點(diǎn)和要求，將外力分別傳遞到閥芯上。有針對(duì)地采用兩個(gè)獨(dú)立的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，能分別滿足兩種力的個(gè)性化需求，可以增加密封的可靠性，顯著提高啟閉速度，降低啟閉力矩，減少密封副磨損，延長(zhǎng)使用壽命，簡(jiǎn)化加工工藝，降低制造成本。
本發(fā)明不僅可以顯著改善現(xiàn)有商品閘閥和球閥的使用性能，特別是提出了一種全新的擺動(dòng)式閘閥更具有很好的性價(jià)比，很有開發(fā)前景。
權(quán)利要求
1.一種分力式閥門，是由閥體，閥蓋，閥芯，閥座，閥桿，閥桿螺母，手輪，上密封，等結(jié)構(gòu)件所組成。其特征在于啟閉過程由兩個(gè)獨(dú)立的執(zhí)行機(jī)構(gòu)來完成的，閥門的密封力是非予置的，閥門的啟閉過程按下述兩步進(jìn)行啟使閥芯/閥座松開而后再移動(dòng)閥芯，(先松后動(dòng))閉先移動(dòng)閥芯再使閥芯/閥座密封。(先動(dòng)后緊)。
2.一種如權(quán)利要求1所述的分力式閥門，其特征在于將外力轉(zhuǎn)換成側(cè)壓力，并施加到活動(dòng)閥座上的具體結(jié)構(gòu)可以有凸輪、花蘭螺桿和T型絲桿等多種形式，
3.一種如權(quán)利要求1所述的分力式閥門，其特征在于它既可以用于對(duì)現(xiàn)有的升降式閘閥和球閥進(jìn)行技術(shù)改造，也可創(chuàng)建新的擺動(dòng)式閘閥，
4.一種如權(quán)利要求1和3所述的分力升降式閘閥，其特征在于升降閥芯的閥桿螺母可以采用大螺距(多頭)螺紋，或逕直選用光桿，再配以四聯(lián)桿升降機(jī)構(gòu)，
5.一種如權(quán)利要求1和3所述的分力擺動(dòng)式閘閥，其特征在于閥板可以隨擺桿同步擺動(dòng)，并能在擺軸上竄動(dòng)，擺桿上可配置有配重，
6.一種如權(quán)利要求1和3所述的分力式球閥，其特征在于球體在閥殼內(nèi)是浮動(dòng)的，
7.一種如權(quán)利要求1所述的分力式閥門，其特征在于可以采用單面密封或雙面密封，
8.一種如權(quán)利要求1所述的分力式閥門，其特征在于在活動(dòng)閥座上可設(shè)置滾珠，以減少啟閉時(shí)的磨擦力，
9.一種如權(quán)利要求1所述的擺動(dòng)式閘閥，其特征在于兩個(gè)獨(dú)立的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原動(dòng)力可以是人工手動(dòng)或機(jī)械電動(dòng)。
全文摘要
大型閥門因襲了小型閥門的結(jié)構(gòu)形式，使得一些原有的隱性缺點(diǎn)就顯現(xiàn)出來。大型化以后，直徑變大，行程變長(zhǎng)，使得大型閥門啟閉速度很慢，啟閉時(shí)間很長(zhǎng)而需要的力矩很大；大型球閥的密封力是預(yù)置的，使啟閉力矩加大，磨損嚴(yán)重。本發(fā)明的目的在于提供一種新的大型閥門結(jié)構(gòu)形式和啟閉方法。其特征在于傳遞到閥芯上的密封力和啟閉力是由兩個(gè)獨(dú)立的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，閥門的密封力是非預(yù)置的，閥門的啟閉過程按下述兩步進(jìn)行啟使閥芯/閥座先松開而后移動(dòng)閥芯，(先松后動(dòng))閉先移動(dòng)閥芯而后使閥芯/閥座密封。(先動(dòng)后緊)采用兩個(gè)獨(dú)立的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，能分別滿足兩種力的個(gè)性化需求，可以增加密封的可靠性，顯著提高啟閉速度，降低啟閉力矩，減少密封副磨損，延長(zhǎng)使用壽命，簡(jiǎn)化加工工藝，降低制造成本。
文檔編號(hào)F16K31/00GK1474080SQ0313228
公開日2004年2月11日 申請(qǐng)日期2003年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月11日
發(fā)明者吳植仁 申請(qǐng)人:吳植仁