易启闭高可靠平衡式可控高压截止止回阀的制作方法

本发明涉及一种适用于船舶压缩空气系统实现海水与空气之间隔离的截止止回阀，尤其涉及一种手动启闭可控、适用于高压场合的平衡式截止止回阀。

背景技术：

船舶压缩空气系统中的截止止回阀用于系统管路与舷外海水之间的隔离。系统进行排气任务时，压缩空气推动截止止回阀阀芯，系统向舷外排气，当任务完成后，截止止回阀需保证可靠止回密封，以避免舷外海水倒灌入系统加速管件及设备腐蚀而形成重大安全隐患，可在一定程度上保证船只的安全。紧急情况下，用户应能以较易操作的力矩强制开启或关闭截止止回阀。

目前船舶压缩空气系统中使用的截止止回阀都存在手动开启力矩大、止回不可靠、加工和维修难度大、不具备位置保持功能或强制打开功能等缺点，加上安装的位置可达性较差，给该阀的使用带来了极大不便。

压缩空气系统的工作压力可高达几百公斤，传统止回阀的阀芯结构分为两种：一种为正作用结构，为保证有效密封，工作介质在阀芯上的作用力方向与阀关闭的方向一致，该类结构手动开启力矩很大甚至无法手动开启；另一种为反作用结构，阀芯上的介质作用力与阀开启的方向一致，手动开启较为便捷，但强制关闭需提供的力既要克服介质作用力又要满足密封比压要求，关闭的难度大大增加，可靠性低。

船舶压缩空气系统中的截止止回阀起止回作用时，阀芯一端受舷外海水压力作用，另一端受到空气管路中残留的压缩空气作用，两种作用力方向恰好相反，相互抵消，减小了止回密封力，特别是在低压止回工况下，由于介质止回力比较小，不能可靠止回；有些止回阀考虑到阀芯重力的影响，还有安装方向的要求，不利于实际安装布置。

现有截止止回阀无法同时满足启闭可控且操作力矩小、止回可靠、加工维修方便等优点，如中国专利cn206918339u公开的一种截止止回阀，其阀瓣的端部曲面与阀体上的凸台平面形成密封，阀瓣上的介质作用面积未能做到与衬套完全相等，因此介质力平衡不完全，若用在高压场合，其操作力矩仍非常大；采用了硬密封结构，将阀体的凸台平面作为密封面，一旦密封面损坏，须将阀体与阀瓣全部拆下进行维修，大大增加了加工和维修的难度；阀瓣上端与阀杆之间没有着力点，不能实现强制打开。中国专利cn106051171a公开的一种压力自平衡式截止止回阀，从结构上平衡了进口介质作用力，但未涉及弹簧止回结构，低压止回工况下的止回性能不能保证，安装方向对止回性能有影响，且不具备强制启闭功能。因此，现有的截止止回阀不能满足船舶压缩空气系统，尤其是高压空气系统的使用要求。

技术实现要素：

针对目前船舶压缩空气系统中使用的截止止回阀在技术上存在的缺陷，本发明旨在提供一种启闭可控、性能可靠、适用于高压场合的易启闭高可靠平衡式可控高压截止止回阀。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种易启闭高可靠平衡式可控高压截止止回阀，包括阀体、阀套、阀芯、阀杆、阀盖、传动杆、指示器、手轮，所述阀套安装在阀体的内腔，所述阀套内滑动配合连接阀杆，所述阀杆下端部连接有阀芯，所述阀杆下端部可在阀芯的内腔中上下运动组成阀芯阀杆组件结构；所述阀杆下端部的孔中装入弹簧座及弹簧，弹簧座端部在弹簧作用下始终与阀芯接触连接；所述阀芯下端部的圆形边线与阀套内腔下方的斜面共同组成密封副；所述阀盖通过螺纹与阀体上端固定连接，并通过定位套轴向定位固定阀套；所述阀盖顶部装有指示器，所述传动杆与阀盖螺纹连接，传动杆上端固定连接手轮，下端通过传动杆上的径向沟槽与阀杆上端凸台连接。

进一步，所述阀杆与弹簧座端部的凸台通过阀芯上的径向沟槽从侧向装入阀芯槽中。

进一步，所述阀套与阀体间通过密封圈密封。

进一步，当阀杆向上运动直到其下端部的轴肩碰到阀芯的内腔顶端壁面后，所述阀杆带动阀芯一起向上运动。

进一步，当旋转截止止回阀顶端的手轮开关阀门时，所述传动杆带动阀杆上下运动，同时通过指示器指示阀位。

进一步，所述阀杆与阀套构成的控制腔下腔设有透气结构，使阀杆最大外径d3与阀芯最大外径d2之间环形面上无介质力作用。

进一步，所述阀芯阀杆组件结构中，阀芯底部外径d1等于阀芯最大外径d2，使出口介质作用在阀芯、阀杆上的作用力完全抵消。

进一步，所述阀芯与阀杆的尺寸满足πd1²/4＝π(d3²-d4²)/4，d4为阀杆上部轴径，使进口介质作用在阀芯上的作用力完全抵消。

进一步，所述密封座以阀套形式从阀体顶部装入，维修时能从顶部将阀杆、阀芯、阀套内部零件全部拆下，无需拆卸管路。

进一步，所述阀杆与阀芯之间设有的弹簧，弹簧力将阀芯压向阀座，提供一部分止回密封力。

本发明的有益效果是：

顺时针旋转截止止回阀顶端的手轮11，传动杆9带动阀杆5、阀芯3一起向下运动，截止止回阀手动关闭；逆时针旋转截止止回阀顶端的手轮11，传动杆9向上运动，当其下端轴肩碰到阀芯3的内腔顶端壁面后，带动阀芯3一起向上运动，截止止回阀手动打开；旋转截止止回阀顶端的手轮11使指示器10处于“止回”位，阀芯3在弹簧6的作用下压向阀套2，形成可靠接触，此时进口介质作用在阀杆上下端的作用力完全平衡，阀芯所受的合力为弹簧6的弹簧力与出口介质作用力之和，其方向均与截止止回阀关闭方向一致，实现可靠止回；当进口气体压力升高，其作用在阀芯3下端的作用力大于出口介质力与弹簧力的合力时，阀芯3、弹簧座4向上运动，直到弹簧座4碰到阀杆5的下端面，阀门打开进行排放，当进口压力降低后，阀芯3在弹簧6的作用下恢复与阀套2的接触，重新达到止回状态。

因此，本发明采用完全平衡结构，减小了截止止回阀的手动启闭操作力矩；采用完全平衡结构，减小了截止止回阀的手动启闭操作力矩。采用阀套结构，无需拆卸管路即可维修或者更换密封副及阀内所有零部件，提高了维修性。阀杆与阀芯之间设有弹簧，其作用力使阀芯压向阀套，提高了止回的可靠性。具有启闭可控、性能可靠、适用于高压场合的特点。

附图说明

图1是本发明的高压截止止回阀强制关闭位结构图；

图2是阀芯阀杆组件图；

图3是本发明的高压截止止回阀止回位结构图；

图4是本发明的高压截止止回阀强制打开位结构图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图4所示，一种易启闭高可靠平衡式可控高压截止止回阀，包括阀体1、阀套2、阀芯3、弹簧座4、阀杆5、弹簧6、定位套7、阀盖8、传动杆9、指示器10、手轮11等。

由阀套2、阀芯3、弹簧座4、阀杆5、弹簧6组成阀门启闭完全平衡结构。由阀套2、阀芯3、弹簧座4、弹簧6组成阀门止回密封结构。

阀套2安装在阀体1的内腔，与阀体1间通过密封圈密封，阀芯3与阀杆5装在阀套2内，阀芯3端部的圆形边线与阀套2内腔下方的斜面共同组成密封副；弹簧6与弹簧座4装入阀杆5端部的孔中；阀杆5与弹簧座4端部的凸台通过阀芯3上的径向沟槽从侧向装入阀芯槽中；阀杆5可在阀芯3的内腔中上下运动，当阀杆5向上运动直到其端部的轴肩碰到阀芯3的内腔顶端壁面后，可带动阀芯3一起向上运动；弹簧座4在弹簧6的作用下始终与阀芯3接触；定位套7装在阀套2的上方用于定位阀套；阀杆5与阀套2构成的控制腔下腔设有透气孔，避免阀杆运动时此腔形成空气弹簧而影响截止止回阀的正常动作，同时也保证了启闭过程完全平衡功能的可靠实现；阀盖8通过螺纹与阀体1连接，并通过平面约束使定位套7、阀套2固定；指示器10装于阀盖8顶部，传动杆9与阀盖8螺纹连接，传动杆9上端固定连接手轮11，下端通过传动杆9上的径向沟槽与阀杆5上端凸台连接。当旋转截止止回阀顶端的手轮11来开关阀门时，传动杆9带动阀杆5上下运动，同时通过指示器10指示阀位。

该截止止回阀中，阀杆5与阀套2构成的控制腔下腔设有透气结构，使阀杆5最大外径d3与阀芯3最大外径d2之间环形面上无介质力作用。阀芯阀杆组件结构中，d1＝d2，d1为阀芯3底部外径，出口介质作用在阀芯3、阀杆5组件上的作用力完全抵消；阀芯3与阀杆5的尺寸满足πd1²/4＝π(d3²-d4²)/4，d4为阀杆5上部轴径，从而进口介质作用在阀芯上的作用力也完全抵消，从而实现了完全平衡的设计。

采用阀套结构，便于维护。本发明将主密封座设计于阀套内，阀套、阀芯阀杆组件均从阀体的顶部整体装入，当需要维修主密封副或更换密封件时，可从截止止回阀顶部拆下阀内的所有零部件进行维修，无需将整个截止止回阀从管路拆下，大大提高了维护的便利性。

阀杆与阀芯之间设有弹簧，提高了止回的可靠性。对于阀芯阀杆组件而言，该弹簧的作用力为内力，因此对截止止回阀启闭力矩没有影响。当截止止回阀处于止回位时，弹簧作用力通过弹簧座传递到阀芯上，将阀芯压向密封座，构成了止回密封力的一部分。在出口舷外海水与进口压缩空气作用力相近的情况下，由弹簧附加的密封力可有效帮助阀芯与阀套形成密封，提高了止回的可靠性。