專利名稱：多功能自壓式活塞閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于介質(zhì)輸送系統(tǒng)中一種截?cái)嘟橘|(zhì)和調(diào)節(jié)流量的閥門(mén)裝置。
在介質(zhì)輸送系統(tǒng)中，現(xiàn)在廣泛使用各種閘閥。這種閥門(mén)內(nèi)部都有可以上下移動(dòng)的閘板，用來(lái)調(diào)整閥門(mén)開(kāi)啟程度。閥門(mén)通徑小時(shí)以手動(dòng)開(kāi)啟閥門(mén)，當(dāng)通徑大壓力高時(shí)，手動(dòng)閥門(mén)開(kāi)啟力大，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度高。為解決這個(gè)問(wèn)題，現(xiàn)在實(shí)用的是電動(dòng)閥門(mén)、水力閥門(mén)和氣動(dòng)閥門(mén)。這幾種閥門(mén)都增加了一套閥門(mén)啟閉裝置并需要外部動(dòng)力源，因此閥門(mén)構(gòu)造復(fù)雜、加工困難、價(jià)格貴，維修工作量大，故障多。閘閥還有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，加工精度不高或使用時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，容易關(guān)閉不嚴(yán)發(fā)生內(nèi)漏，管路壓力越大泄漏量也越大。
本實(shí)用新型的目地是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作省力，不用外部動(dòng)力源，價(jià)格較低及具有止回和緩閉功能的閥門(mén)。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的主閥體中間是球形過(guò)流腔，左端是比過(guò)流腔進(jìn)口直徑大的園柱形控制腔，右端是主閥門(mén)座和入口，出口與過(guò)流腔垂直貫通?；钊y芯是帶有臺(tái)肩的園柱體，臺(tái)肩的外園與控制腔內(nèi)表面配合，做直線往復(fù)滑動(dòng)。三通轉(zhuǎn)心控制閥安裝在控制腔蓋板上，與控制腔常通。從主閥門(mén)入口接一導(dǎo)壓管至控制閥，在導(dǎo)壓管上安裝一個(gè)單向閥，其方向只能使介質(zhì)從入口流向控制閥。從主閥門(mén)出口也接一導(dǎo)壓管至控制閥。通過(guò)開(kāi)關(guān)控制閥，調(diào)整控制腔內(nèi)的介質(zhì)壓力，從而使活塞閥芯在兩端介質(zhì)推力差的作用下，開(kāi)啟和關(guān)閉主閥門(mén)。
本實(shí)用新型有如下一些優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型根據(jù)液壓原理用一個(gè)很小的力開(kāi)關(guān)控制閥，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)主閥門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉，從而使閥門(mén)操作省力、簡(jiǎn)便。
活塞閥芯是依靠?jī)啥私橘|(zhì)推力差動(dòng)作的，不需要外部動(dòng)力源及閥門(mén)啟閉裝置。因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格比其他非人力閥門(mén)低。
管路系統(tǒng)壓力越大，作用在活塞閥芯上的介質(zhì)推力差越大，關(guān)閉主閥門(mén)的力越大，泄漏量越少。
當(dāng)入口壓力突然降低時(shí)，活塞閥芯在出口壓力作用下能自動(dòng)關(guān)閉主閥口，防止介質(zhì)倒流，使該閥具有止回功能。
具有緩閉功能，可以完全消除水錘效應(yīng)，有效保護(hù)水泵及管道設(shè)備。
具有穩(wěn)壓功能，可在一定程度上自動(dòng)減弱管網(wǎng)的壓力波動(dòng)。
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下實(shí)施例和附圖給出。


圖1是多功能自壓式活塞閥處于關(guān)閉狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是多功能自壓式活塞處于全開(kāi)狀態(tài)時(shí)三通轉(zhuǎn)心控制閥的閥芯位置示意圖。
圖3是多功能自壓式活塞閥處于半開(kāi)狀態(tài)時(shí)三通轉(zhuǎn)心控制閥的閥芯位置示意圖。
參照附圖，主閥體(11)中間是球形過(guò)流腔(5)，左端是園柱形控制腔(13)，控制腔內(nèi)孔的直徑比過(guò)流腔進(jìn)水口直徑大。主閥體的右端是法蘭(2)，用于連接進(jìn)水管，(1)是壓力水入口。主閥體的下端是法蘭(23)，用于連接出水管，(25)是壓力水出口，出口與過(guò)流腔垂直并貫通。主閥體的左端是法蘭(12)，用于連接控制腔蓋板(14)。過(guò)流腔與入口中間是主閥門(mén)座(3)。
主閥體內(nèi)的活塞閥芯(24)，靠近左端有臺(tái)肩(8)，臺(tái)肩的外園與控制腔內(nèi)表面配合?；钊y芯右端按裝有導(dǎo)向支腿(26)，導(dǎo)向支腿的外園與入口內(nèi)表面配合，起導(dǎo)向作用，保證活塞閥芯在主閥體內(nèi)做直線往復(fù)滑動(dòng)。活塞閥芯的右端面與主閥門(mén)座封接觸形成主閥口，用以通斷壓力水入口與出口。為了保證主閥口密封良好，在活塞閥芯的右端面上安裝了密封圈(4)。在臺(tái)肩左側(cè)安裝了密封圈(9)，以保證控制腔密封良好。
三通轉(zhuǎn)心控制閥(18)安裝在控制腔蓋板上，與主閥體控制腔常通。控制閥閥芯(20)有中心內(nèi)孔(17)，并加工出周向180度的縫隙式節(jié)流口(16)。介質(zhì)可以通過(guò)節(jié)流口的狹縫流入閥芯內(nèi)孔，再進(jìn)到主閥體控制腔，旋轉(zhuǎn)閥芯就可以改變節(jié)流口縫隙的通流面積大小。這種結(jié)構(gòu)保證了在壓力差一定的條件下，控制閥的開(kāi)度與流量成線性關(guān)系，開(kāi)度調(diào)節(jié)范圍大。
從主閥門(mén)入口接一導(dǎo)壓管(6)至控制閥入口(15)，在導(dǎo)壓管上安裝一個(gè)單向閥(10)，其方向只能使介質(zhì)從主閥門(mén)入口流向控制閥，而不能從控制閥倒流回主閥門(mén)入口。從主閥門(mén)出口也接一導(dǎo)壓管(22)至控制閥出口(21)。
活塞閥芯受力分析主閥門(mén)入口的壓力水首先作用在活塞閥芯右端面上，產(chǎn)生軸向推力F1，有使活塞閥芯向左滑動(dòng)開(kāi)啟閥門(mén)的趨勢(shì)。同時(shí)主閥門(mén)入口的壓力水經(jīng)導(dǎo)壓管、單向閥、三通轉(zhuǎn)心控制閥流入主閥體控制腔，作用在活塞閥芯帶有臺(tái)肩的左端面上，產(chǎn)生軸向推力F2，有使活塞閥芯向右滑動(dòng)關(guān)閉閥門(mén)的趨勢(shì)。主閥門(mén)出口的壓力水經(jīng)活塞閥芯與過(guò)流腔壁的間隙進(jìn)入環(huán)狀空腔(7)，作用在活塞閥芯臺(tái)肩的環(huán)形承壓面上，產(chǎn)生軸向推力F3，有使活塞閥芯向左滑動(dòng)開(kāi)啟閥門(mén)的趨勢(shì)。當(dāng)活塞閥芯滑動(dòng)時(shí)，摩擦阻力F4阻止其滑動(dòng)。
F1＝1／4πD21P1
F2＝1／4πD22P2F3＝1／4π(D22－D21)P3式中D1——活塞閥芯直徑D2——活塞閥芯臺(tái)肩直徑P1——主閥門(mén)入口壓力P2——主閥門(mén)控制腔壓力P3——主閥門(mén)出口壓力活塞閥芯的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)由這四個(gè)力的大小決定當(dāng)F2＞F1＋F3＋F4時(shí)，活塞閥芯向右滑動(dòng)關(guān)閉主閥門(mén)。
當(dāng)F2＝F1＋F3時(shí)，活塞閥芯處于平衡狀態(tài)，主閥門(mén)保持一定開(kāi)度。
當(dāng)F2＋F4＜F1＋F3時(shí)，活塞閥芯向左滑動(dòng)開(kāi)啟主閥門(mén)。
緩閉功能的實(shí)現(xiàn)參照
圖1，把控制閥閥芯(20)轉(zhuǎn)到
圖1位置時(shí)，閥芯將控制閥入口(15)開(kāi)啟，出口 (21)關(guān)閉，從主閥門(mén)入口經(jīng)導(dǎo)壓管、單向閥來(lái)的壓力水，通過(guò)控制閥入口(15)，閥芯節(jié)流口(16)，中心內(nèi)孔(17)全部進(jìn)入主閥體控制腔(13)，控制腔壓力逐漸升高，接近主閥門(mén)入口壓力。因?yàn)榛钊y芯兩端直徑不同，承壓面積不同，在相同壓力作用下所受的軸向推力也不同。當(dāng)控制腔的壓力升高到一定值時(shí)，F(xiàn)2＞F1＋F3＋F4，活塞閥芯在兩端介質(zhì)推力差的作用下開(kāi)始緩慢向右滑動(dòng)，直到壓緊主閥門(mén)座，閥門(mén)呈關(guān)閉狀態(tài)。系統(tǒng)壓力越高，這個(gè)推力差越大，關(guān)閉主閥門(mén)的力越大，主閥門(mén)的密封性越好，泄漏量越小。當(dāng)閥門(mén)通徑較大時(shí)，控制腔很大而導(dǎo)壓管較細(xì)，向控制腔充水時(shí)間長(zhǎng)，關(guān)閉主閥門(mén)就比較緩慢，使該閥具有緩閉功能。
開(kāi)啟功能的實(shí)現(xiàn)參照?qǐng)D2，把控制閥閥芯(20)，由
圖1位置逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)180度，轉(zhuǎn)到圖2位置時(shí)，閥芯將控制閥入口(15)關(guān)閉，出口(21)開(kāi)啟，主閥門(mén)入口的壓力水不能通過(guò)控制閥進(jìn)入主閥體控制腔，而主閥體控制腔的壓力水通過(guò)控制閥閥芯內(nèi)孔(17)、閥芯節(jié)流口(16)，出口(21)，導(dǎo)壓管(22)流到主閥門(mén)出口，控制腔的壓力很快降低，接近主閥門(mén)出口的壓力。當(dāng)控制腔的壓力降低到一定值時(shí)，F(xiàn)2＋F4＜F1＋F3，活塞閥芯開(kāi)始向左滑動(dòng)，逐漸開(kāi)啟主閥門(mén)，直到最大開(kāi)度。
主閥門(mén)開(kāi)度的調(diào)整參照
圖1和圖3，把控制閥閥芯(20)由
圖1位置逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度后，閥芯節(jié)流口(16)越過(guò)密封面(19)，逐漸開(kāi)啟控制閥出口(21)，關(guān)閉入口(15)，控制閥入口，出口與主閥門(mén)控制腔都連通。主閥門(mén)入口的壓力水經(jīng)導(dǎo)壓管，單向閥進(jìn)入控制閥，一部分仍然進(jìn)入主閥體控制腔，另一部分則通過(guò)控制閥流向主閥門(mén)出口，控制腔壓力下降。當(dāng)壓力下降到一定值時(shí)，F(xiàn)2＋F4＜F1＋F3，活塞閥芯開(kāi)始向左滑動(dòng)，主閥門(mén)開(kāi)度越來(lái)越大。主閥門(mén)開(kāi)度增大，出口壓力增大，又反過(guò)來(lái)使控制腔壓力也隨之增大。當(dāng)達(dá)到F2＝F1＋F3時(shí)，活塞閥芯處于平衡狀態(tài)，靜止不動(dòng)，主閥門(mén)開(kāi)度保持一定。如再調(diào)整控制閥開(kāi)度，主閥門(mén)開(kāi)度又隨之變化，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)主閥門(mén)開(kāi)度的調(diào)整。當(dāng)控制閥閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)角度小于90度時(shí)，控制閥進(jìn)口開(kāi)度大于出口開(kāi)度，控制腔壓力較高，主閥門(mén)開(kāi)度小。控制閥閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)角度90度時(shí)，進(jìn)口開(kāi)度等于出口開(kāi)度。當(dāng)控制閥閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)角度大于90度時(shí)，進(jìn)口開(kāi)度小于出口開(kāi)度，控制腔壓力較低，主閥門(mén)開(kāi)度大。
穩(wěn)壓功能的實(shí)現(xiàn)當(dāng)主閥門(mén)開(kāi)啟正常運(yùn)行時(shí)，如主閥門(mén)出口或入口壓力因其他原因升高或降低，控制腔的壓力也必然隨之升高或降低，活塞閥芯相應(yīng)右移或左移，主閥門(mén)開(kāi)度自動(dòng)關(guān)小或開(kāi)大。從而使出口或入口壓力降低或升高，壓力波動(dòng)范圍減小，實(shí)現(xiàn)一定程度的穩(wěn)壓作用。
止回功能的實(shí)現(xiàn)第一種情況在主閥門(mén)開(kāi)啟正常運(yùn)行時(shí)，入口壓力突然降低到出口壓力以下。在這種情況下，出口壓力水經(jīng)導(dǎo)壓管(22)、控制閥(18)倒流入控制腔(13)。因單向閥(10)的作用，壓力水不能倒流到主閥門(mén)入口?？刂魄粔毫χ饾u升高，活塞閥芯右移，關(guān)閉主閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)了止回功能。
第二種情況在主閥門(mén)關(guān)閉停止供水時(shí)，入口壓力突然降低。在這種情況下，主閥門(mén)出口壓力水不能經(jīng)控制閥倒流回控制腔，而是經(jīng)活塞閥芯與過(guò)流腔壁的間隙進(jìn)入環(huán)狀空腔(7)。因密封圈(9)是L型或U型，唇口朝向控制腔蓋板，只能阻止壓力水從控制腔流向過(guò)流腔，反向不起密封作用，所以環(huán)狀空腔中的壓力水經(jīng)過(guò)臺(tái)肩與控制腔的間隙進(jìn)入控制腔內(nèi)，并推動(dòng)活塞閥芯向右滑動(dòng)，關(guān)閉主閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)止回的功能。
在上述兩種情況，向控制腔內(nèi)充水都需要一定的時(shí)間，關(guān)閉主閥門(mén)比較緩慢，使該閥其有緩閉止回的功能。
權(quán)利要求1.一種依靠介質(zhì)自身壓力開(kāi)啟和關(guān)閉的多功能自壓式活塞閥，由主閥體(11)、活塞閥芯(24)、導(dǎo)向支腿(26)、主閥門(mén)座(3)、導(dǎo)壓管(6)(22)、單向閥(10)和控制閥(18)等組成，其特征是主閥體中間是球形過(guò)流腔(5)，左端是比過(guò)流腔進(jìn)口直徑大的園柱形控制腔(13)，右端是主閥門(mén)座(3)和入口(1)，出口(25)與過(guò)流腔垂直貫通，活塞閥芯(24)是一個(gè)帶有臺(tái)肩(8)的園柱體，臺(tái)肩的外園與控制腔內(nèi)表面配合，做直線往復(fù)滑動(dòng)，活塞閥芯的右端面與主閥門(mén)座密封接觸形成主閥口，用以通斷壓力水入口與出口，三通控制閥(18)安裝在控制腔蓋板(14)上，與控制腔常通，從主閥門(mén)入口接一導(dǎo)壓管(6)至控制閥入口(15)，在導(dǎo)壓管上安裝一個(gè)單向閥(10)，其方向只能使介質(zhì)從主閥門(mén)入口流向控制閥入口，從主閥門(mén)出口也接一導(dǎo)壓管(22)至控制閥出口(21)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能自壓式活塞閥，其特征是三通控制閥閥芯(20)有中心內(nèi)孔(17)，并加工出周向180度的縫隙式節(jié)流口(16)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能自壓式活塞閥，其特征是密封圈(9)是L型成U型密封圈，唇口朝向控制腔蓋板(14)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能自壓式活塞閥，其特征是活塞閥芯右端安裝一個(gè)導(dǎo)向支腿(26)。
專利摘要一種多功能自壓式活塞閥，其特征是活塞閥芯在主閥體內(nèi)做直線往復(fù)滑動(dòng)，通過(guò)開(kāi)關(guān)控制閥，調(diào)整主閥體控制腔內(nèi)的介質(zhì)壓力，使活塞閥芯在兩端介質(zhì)推力差的作用下，開(kāi)啟和關(guān)閉主閥門(mén)。與現(xiàn)有同類型非人力閥門(mén)相比，該閥操作省力簡(jiǎn)便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要外部動(dòng)力源和外加閥門(mén)啟閉裝置，具有緩閉和止回功能，可以完全消除水錘效應(yīng)，防止介質(zhì)倒流，有效保護(hù)水泵和管道設(shè)備。
文檔編號(hào)F16K31/122GK2132042SQ9222645
公開(kāi)日1993年5月5日 申請(qǐng)日期1992年7月6日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月6日
發(fā)明者郭玉臣, 郭玉潤(rùn) 申請(qǐng)人:郭玉臣, 郭玉潤(rùn)