暗桿閘閥的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種暗桿閘閥，包括閥體、連接到閥體上的閥蓋、閥桿、閥瓣和傳動裝置，閥桿的上端與傳動裝置連接，閥桿的下端與閥瓣連接，其中閥桿通過滾動軸承可相對轉動地支撐在閥蓋中。該閘閥使用超扭矩的保險傳動裝置，能夠在操作扭矩過大時有效保護閥門內部零部件。還使用導向鞋在包膠過程中對閥瓣實現(xiàn)精確定位，包膠厚度均勻。該閘閥操作扭矩小、密封可靠、使用壽命長且裝配簡單。
【專利說明】暗桿閘閥
[0001] 本發(fā)明專利申請是申請日為2009年12月24日、申請?zhí)枮?00910266355. 4、發(fā)明 名稱為"暗桿閘閥"的發(fā)明專利申請的分案申請。

【技術領域】
[0002] 本發(fā)明涉及一種在管網系統(tǒng)中使用的暗桿閘閥。

【背景技術】
[0003] 閘閥是管網系統(tǒng)中廣泛使用的一種閥門，也常稱之為閘板閥、閘門閥。在閘閥中， 通過閥桿帶動關閉件（即，閥瓣）沿與閥座中心線垂直的方向移動來切斷和開通管道內的 介質流動。閘閥通常適用于要保持閥瓣全開或全閉而不需要經常啟閉的工況。閘閥的特點 在于：全開流體阻力??；啟閉省力（不包括密封面咬住等特殊情況）；可以在介質雙向流動 的情況下使用，沒有方向性；全開時密封面不易受到沖蝕；結構長度短，不僅適合做尺寸小 的閥門，而且適合做尺寸大的閥門。
[0004] 閘閥根據閥座的密封型式可以分為兩種：一種是金屬密封閘閥，其中閥座密封副 為金屬密封圈；另一種是彈性密封閘閥，其中閥瓣外層包覆有橡膠等彈性體。隨著技術的發(fā) 展，目前管網系統(tǒng)的閘閥，尤其是樓宇、生活用水等中低壓管網系統(tǒng)中的閘閥，更多地采用 彈性密封的型式。另外，閘閥按照閥桿螺紋的位置也可以分為兩種：一種是暗桿閘閥，其中 傳動螺紋副在閥桿下端，閥桿只能旋轉無法升降；另一種是升桿閘閥，其中傳動螺紋副在閥 桿上端，閥桿只能上下移動但無法旋轉。
[0005] 下面參照圖1所示的一種傳統(tǒng)彈性密封暗桿閘閥100描述閘閥的結構和操作。如 圖1所示，閘閥100包括閥體102、通過螺釘110固定到閥體102上的閥蓋103、閥桿104、閥 瓣105和傳動帽。閥桿104通過平面滑動軸承109可相對旋轉地安裝在閥蓋103中，使得 閥桿104僅能夠繞堅直中心線旋轉，而不能堅直移動。為實現(xiàn)閥桿104與閥蓋103之間的 密封，直接在閥桿104上開槽放置0形密封圈108。閥瓣螺母107在閥桿104的下端與閥 桿104螺紋連接，該閥瓣螺母107與閥瓣105配合連接。閥瓣105的形狀與閥體102內腔 的形狀相適應以啟閉閘閥100。閥瓣105的外部一般會包膠，即包上一定厚度的彈性體層 (例如橡膠層111)以實現(xiàn)閥瓣對流動介質的彈性密封。
[0006] 傳動帽（未示出）配合安裝在閥桿104的上端106處，用于操作閘閥100。在工作 時，通過轉動傳動帽，驅動閥桿104轉動，使得閥瓣螺母107和閥瓣105 -起沿著閥桿104 上下移動，實現(xiàn)閘閥100的啟閉。
[0007] 這種傳統(tǒng)的彈性密封閘閥主要存在以下問題。
[0008] 由于采用平面滑動軸承，滑動摩擦系數大。例如，運動副為鋼與銅時的滑動摩擦系 數為0. 1-0. 15。這導致密封和操作扭矩大，相關零件容易變形和破壞，疲勞壽命短，而且使 得閘閥的裝配困難。
[0009] 在使用上述常規(guī)傳動帽的情況下，操作人員可能會加載過大的扭矩，導致閥門內 部零件因承受過高的負荷而受到破壞。
[0010] 現(xiàn)有的閥瓣包膠一般采用墊一定厚度的橡膠皮來定位內部的粗糙的閥瓣鑄件。但 是柔性的橡膠在受力不均勻時會產生較大偏差，使得包膠厚度不均勻。這樣，厚度偏薄的地 方在使用過程中容易破損，使內部的閘閥部件暴露在介質中而受到腐蝕。另外，由于橡膠層 厚度不均勻，還會導致操作扭矩偏高。


【發(fā)明內容】

[0011] 本發(fā)明的目的是解決上述問題而提供一種操作扭矩小、密封可靠、使用壽命長且 裝配簡單的閘閥，其能夠在操作扭矩過大時有效保護閥門內部零部件。
[0012] 根據本發(fā)明，提供了一種暗桿閘閥，其包括閥體、連接到閥體上的閥蓋、閥桿、閥瓣 和傳動裝置，所述閥桿的上端與傳動裝置連接，所述閥桿的下端與閥瓣連接，其中所述閥桿 通過滾動軸承可相對轉動地支撐在所述閥蓋中。
[0013] 根據本發(fā)明，采用了低摩擦系數的滾動軸承代替目前一般采用的平面滑動摩擦結 構件，由于滾動摩擦系數小（摩擦系數范圍為0. 002-0. 004)，能夠有效地減小摩擦和閥門 的操作扭矩，延長運動部件的壽命，從而延長產品的使用壽命。同時滾動軸承還具有軸向定 位和支撐的功能。
[0014] 優(yōu)選地，所述傳動裝置包括用于由用戶施加操作扭矩的傳動帽、用于與所述閥桿 連接的連接套、以及連接所述傳動帽和所述連接套的保險塊，所述保險塊在承受大于預定 扭矩的扭矩時斷開所述傳動帽和所述連接套之間的連接。其中，保險塊包括與所述傳動帽 相連的上部、與所述連接套相連的下部以及連接上部和下部的中間部，所述中間部的橫截 面面積小于所述上部和所述下部的橫截面面積。
[0015] 根據本發(fā)明的這種超扭矩保險傳動裝置，當操作扭矩超過安全值時，就會斷裂破 壞。因此，可以防止過大的操作扭矩繼續(xù)傳遞到閘閥內部的零部件上，能夠有效保護閥門的 內部零部件。并且，由于無需更換閘閥而只需更換破壞的保險塊，從而減少了維修成本。
[0016] 優(yōu)選地，所述閥瓣包括閥瓣鑄件、導向鞋和包膠層，所述導向鞋配合安裝在所述閥 瓣鑄件的凹槽中，以在所述閥瓣包膠的過程中對所述閥瓣鑄件定位。
[0017] 根據本發(fā)明的閥瓣利用精確定位的導向鞋進行包膠，包膠定位準，能有效控制包 膠層厚度滿足設計要求，確保厚度均勻，從而實現(xiàn)設計的操作扭矩，增加疲勞壽命。
[0018] 優(yōu)選地，所述閘閥還包括安裝在所述閥蓋上方的軸蓋，在所述軸蓋與所述閥桿之 間設有多道組合的密封件。該密封件可以包括0型圈和PTFE(聚四氟乙烯）擋圈。
[0019] 在根據本發(fā)明的閘閥中，通過組合使用0型圈與PTFE擋圈，形成多道密封。另外， PTFE材料具有自潤滑作用，所以能夠減少0型圈的磨損，延長整個密封副的使用壽命。
[0020] 優(yōu)選地，通過內六角沉頭螺釘連接所述閥體與所述閥蓋以及所述閥蓋與所述軸 蓋。根據本發(fā)明的閘閥中所采用的內六角沉頭螺釘由于頭部的錐度面與所連接部件的錐 度面的配合，使閥蓋、軸蓋能夠更好地自動定位。從而，使所連接部件能夠更好、更有效地對 中，而無需裝配調整，減少了裝配時間和成本。
[0021] 如上所述，根據本發(fā)明的閘閥具有以下優(yōu)點：（1)由于采用了滾動軸承，在要求達 到相同的密封壓力條件下，操作扭矩相對較??；(2)當操作扭矩過大時，傳動裝置中的保險 塊斷裂破壞，能夠有效保護閘閥內的部件；（3)閥瓣包膠定位精確，包膠厚度均勻、無露鐵 等缺陷，密封可靠，使用壽命長；(4)因操作扭矩低，閥瓣厚度均勻一致，相同工作壓力條件 下，疲勞壽命較好，延長了閥門的使用時間；（5)多道自潤滑密封設計，密封更為可靠，長久 耐用；(6)采用沉頭的連接螺釘，對中效果好，裝配簡單。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1是現(xiàn)有的彈性密封暗桿閘閥的示意性剖視圖；
[0023] 圖2是根據本發(fā)明的閘閥的裝配立體圖；
[0024] 圖3是根據本發(fā)明的閘閥的分解立體圖；
[0025] 圖4是根據本發(fā)明的閘閥的剖視圖；
[0026] 圖4A是圖4中部分E的放大剖視圖；
[0027] 圖5A是圖4中滾動軸承部分的放大剖視圖；
[0028] 圖5B是該滾動軸承部分的分解立體圖；
[0029] 圖6A是根據本發(fā)明的閘閥的超扭矩保險裝置的裝配剖視圖；
[0030] 圖6B是該超扭矩保險裝置的裝配立體圖，其中該超扭矩保險裝置被剖去一半以 不出其內部結構；
[0031] 圖6C是該超扭矩保險裝置的分解立體圖；
[0032] 圖6D是該超扭矩保險裝置中的保險塊的立體圖；
[0033] 圖7是根據本發(fā)明的閘閥的閥瓣的示意圖；
[0034] 圖7A是圖7中的閥瓣沿圖7B中的A - A線的俯視剖視圖；
[0035] 圖7B是該閥瓣沿圖7A中的B- B線的剖視圖；
[0036] 圖7C是該閥瓣中的導向鞋的立體圖；
[0037] 圖8A、8B是示出使用包膠模具對閥瓣包膠的示意圖，其中圖8A示出將閥瓣鑄件放 入模具中之前的狀態(tài)，而圖8B示出將閥瓣鑄件放入模具中之后的狀態(tài)；
[0038] 圖9是圖4所示閘閥的閥桿密封副的放大剖視圖；
[0039] 圖IOA是圖4所示閘閥的連接螺釘的放大剖視圖；
[0040] 圖IOB是示出圖IOA所示連接螺釘位置的局部立體圖。

【具體實施方式】
[0041] 下面結合附圖，進一步詳細說明根據本發(fā)明的閘閥的【具體實施方式】。應注意，下面 雖然主要結合一種彈性密封的暗桿閘閥來描述本發(fā)明的特征，但除非明確說明，本發(fā)明的 特征也適用于升桿閘閥或金屬密封的閘閥。
[0042] 如圖2 - 4所示，根據本發(fā)明的閘閥1包括閥體2、通過連接螺釘10連接到閥體2 上的閥蓋3、通過連接螺釘10連接到閥蓋3上的軸蓋8、閥桿4、閥瓣螺母7、閥瓣5和傳動 裝置6。
[0043] 閥桿4通過滾動軸承14和相應的軸套15可相對轉動地支撐在閥蓋3的內孔中，使 得閥桿4僅能夠繞堅直中心線Z旋轉，而不能堅直移動。閥桿4的上端與傳動裝置6配合 安裝，使得操作人員可以通過轉動傳動裝置6來使閥桿4轉動。閥桿4的下端的外表面設 有外螺紋，以與閥瓣螺母7的內螺紋螺紋連接，從而當閥桿4在轉動時，閥瓣螺母7可以沿 著閥桿4上下移動。如圖3所示，閥瓣螺母7的下部設有凸緣，該凸緣可以卡入閥瓣5上部 的凹槽523(如圖7所示）中，以使閥瓣螺母7和閥瓣5成為一體。這樣，當閥瓣螺母7沿 著閥桿4上下移動時，閥瓣5隨著閥瓣螺母7 -起運動以打開或關閉閘閥1。當閥瓣5向上 移動時，打開閘閥1，實現(xiàn)介質的流通；當閥瓣5向下移動時，關閉閘閥1，截止介質的流動。
[0044] 在閥蓋3與閥體2之間設有止水墊圈12以防止介質滲出。為實現(xiàn)閥桿4與閥蓋 3的密封：在軸套15下方，在閥桿4和閥蓋3之間設有密封圈17 ;在閥蓋3上方固定安裝 有由不銹鋼制成的軸蓋8,在軸蓋8與閥桿4之間設有多道組合的閥桿密封副16。在軸蓋 8上部的凹槽中安裝有防塵圈18,以防止灰塵加入閥蓋和閥體內部。
[0045] 滾動軸承
[0046] 如以上參照圖1所述，目前閘閥中用于支撐閥桿的結構通常采用平面滑動軸承結 構，運動副為閥桿（常用材料為碳鋼或者不銹鋼）與平面軸承（常用材料為銅合金），其滑 動摩擦系數一般為〇. 1-0. 15。如圖5A和5B所示，在根據本發(fā)明的閘閥中，為了減小摩擦 系數和操作扭矩，同時還確保一定的安全系數，采用了用滾動軸承14來支撐閥桿4的結構。 具體地，在閥蓋3的頂部處，滾動軸承14安裝在上下兩個軸套15之間，滾動軸承14的高強 度滾珠容納在閥桿4的表面上所設的溝槽中。運動副為閥桿4與滾動軸承14,這樣其滾動 摩擦系數相當于深溝球軸承，僅僅為〇. 002-0. 004。
[0047] 滾動軸承14與閥桿4之間具體進行接觸的是滾動軸承14的高強度滾珠與閥桿4 中的溝槽，其接觸形式為線接觸，運動副之間的作用力與反作用力也以線接觸的方式傳遞。 為了確保運動副的使用壽命滿足設計及相關閥門安全標準的要求，還將精密加工的閥桿溝 槽與高強度滾珠的直徑進行分組配對管理，以將彼此之間的運動間隙控制在確保閥門安全 工作所需的范圍之內。
[0048] 具體地，可以將已精密加工的閥桿溝槽按R角進行尺寸分組篩選配對。例如， 當設計閥桿溝槽半徑基本尺寸為R3. 000,滾珠直徑基本尺寸為6. 000 (半徑基本尺寸為 R3. 000)時，以偏差0.01mm進行分組篩選。閥桿可以分為三組：閥桿A(R2. 990-3. 000)， 閥桿B (R3. 000-3. 010)和閥桿C (R3. 010-3. 020)。滾珠可以分為三組：滾珠A (半徑 R2. 980-R2. 990)，滾珠 B (半徑 R2. 990-3. 000)和滾珠 C (半徑 R3. 000-3. 010)。然后將閥桿 與滾珠按分組配對裝配，即閥桿A和滾珠A、閥桿B和滾珠B、閥桿C和滾珠C進行裝配，從 而確保閘閥的安全工作所需的運動副的配合精度。
[0049] 另外，還可以根據不同的使用要求，合理選用閥桿與滾珠的運動副材料。例如，閥 桿可以采用優(yōu)碳鋼、SUS431或者其它優(yōu)質不銹鋼材料。滾珠可以采用S440C、高鉻鋼、青銅、 陶瓷或硬質合金等材料。還可以對材料進行一定的工藝處理以使其硬度和耐磨性滿足特定 要求。例如閥桿可以進行調質處理，可以在閥桿溝槽處鍍硬鉻并進行拋光處理或噴丸處理。
[0050] 另外，通過下面將詳細描述的超扭矩保護傳動裝置6(圖6A -6D)，有效地確保了 滾動軸承運動副不會因過大的操作負荷而受到破壞。通過控制閥體內腔鑄造尺寸以及包 膠厚度均勻的閥瓣，確保閘閥的實際操作扭矩不會因密封零部件的配合尺寸超差而導致偏 高。而且，在實際生產中，通過實際測定每臺產品的操作扭矩值，設定質量驗收標準的上限 值，也確保了滾動軸承運動副的安全使用壽命。
[0051] 將現(xiàn)有技術中的平面滑動軸承用上述特別設計的滾動軸承替換，有效地減少了閥 桿4與滾動軸承14之間的摩擦系數，從而大幅度減小操作扭矩，也提高了閥桿4與滾動軸 承14運動副的使用壽命。這從下面的對比測試可以知道。
[0052] 對于一種暗桿閘閥，在其它零部件（閥體2、閥瓣5、閥蓋3等）及測試條件（測試 壓力、測試儀表、測試人員）都相同的情況下，僅僅將平面滑動軸承更換為滾動軸承14,進 行扭矩對比測試，其測試結果如下。
[0053] 表1暗桿閘閥扭矩對比測試
[0054]

【權利要求】
1. 一種暗桿閘閥，包括閥體、連接到閥體上的閥蓋、閥桿、閥瓣和傳動裝置，所述閥桿的 上端與傳動裝置連接，所述閥桿的下端與閥瓣連接， 其特征在于，所述閥瓣包括閥瓣鑄件、導向鞋和包膠層，所述導向鞋配合安裝在所述閥 瓣鑄件的凹槽中，以在所述閥瓣包膠的過程中對所述閥瓣鑄件定位。
2. 根據權利要求1所述的暗桿閘閥，其特征在于，所述導向鞋具有大體U形。
3. 根據權利要求1所述的暗桿閘閥，其特征在于，所述導向鞋用塑料注塑成型。
4. 根據權利要求1所述的暗桿閘閥，其特征在于，所述導向鞋具有與所述凹槽接合的 底面和在包膠過程中與包膠模具的定位裝置接合的定位面。
5. 根據權利要求4所述的暗桿閘閥，其特征在于，相對于所述底面，所述定位面不低于 所述包膠層在所述導向鞋附近的外表面。
6. 根據權利要求1一5中任一項所述的暗桿閘閥，其特征在于，所述閘閥還包括安裝在 所述閥蓋上方的軸蓋，在所述軸蓋與所述閥桿之間設有多道組合的密封件。
7. 根據權利要求6所述的暗桿閘閥，其特征在于，所述密封件包括O型圈和聚四氟乙烯 擋圈。
8. 根據權利要求1一5中任一項所述的暗桿閘閥，其特征在于，通過內六角沉頭螺釘 連接所述閥體與所述閥蓋，所述閥蓋中用于接納所述內六角沉頭螺釘的孔的一部分具有錐 度，以與所述內六角沉頭螺釘的錐度面相互配合。
9. 根據權利要求1一5中任一項所述的暗桿閘閥，其特征在于，所述閘閥還包括安裝在 所述閥蓋上方的軸蓋，通過內六角沉頭螺釘連接所述閥蓋與所述軸蓋，所述軸蓋中用于接 納所述內六角沉頭螺釘的孔的一部分具有錐度，以與所述內六角沉頭螺釘的錐度面相互配 合。
【文檔編號】F16K3/02GK104315174SQ201410421005
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2009年12月24日 優(yōu)先權日:2009年12月24日
【發(fā)明者】愛爾登·塔克, 章瑩, 蒲昌烈 申請人:濱特爾（上海）管道有限公司