阀组用双作用密封结构及水阀、卸荷阀、高压水枪阀的制作方法

1.本发明属于高压水射流技术领域，涉及阀组内部的密封技术，特别是涉及一种用于阀组内部的双作用密封结构及水阀、卸荷阀、高压水枪阀。


背景技术：

2.高压水射流技术都必须以极大的精力攻克密封技术关，密封技术的成败，直接关系到水射流压力、流量工况的实现。影响高压水射流设备性能的因素很多，阀组内部的密封也是一项非常重要的关键点，因为一旦出现过量的泄漏，就会造成整个压力系统出现效率性能的降低(即压力和流量的降低)。高压泵和高压水枪是高压水射流装备中的重要部件，目前，它们内部的阀组密封主要有如下几种形式：
3.(一)泵用水阀：如图1和图2所示，泵用水阀主要由阀罩1、阀簧2、阀片3、阀座4和密封圈5组成，阀片3在弹簧2的作用下压在阀座4上达到水密封作用，弹簧2由阀罩1支撑。其中，阀片3与阀座4之间为硬密封。如图1所示为水阀关闭状态，图2所示为水阀开启状态。
4.(二)卸荷锥阀组：如图3和图4所示，卸荷锥阀组主要由锥阀体6、锥阀座7和密封圈5组成。正常工作时，锥阀体6和锥阀座7之间硬密封，锥阀整体处于关闭状态，如图3所示；当需要卸荷泵内高压水时，锥阀处于开启状态，锥阀体6和锥阀座7分离，如图4所示。
5.(三)高压水枪阀：如图5和图6所示，高压水枪阀主要由不锈钢球8、钢球座9、复位弹簧10、密封圈5和顶杆11组成。当水枪不用时，不锈钢球8在复位弹簧10的作用下压在钢球座9上，不锈钢球8与钢球座9硬密封，阀门整体处于关闭密封状态，如图5所示，此时水枪不出水；当人为使用顶杆11顶起不锈钢球8时，不锈钢球8远离钢球座9，阀门整体处于开启状态，如图6所示，此时水可射出枪体。
6.以上泵用水阀、卸荷锥阀组以及高压水枪阀三类阀组，由于零件存在加工误差，且内部采用刚性硬密封，都会存在一定的水渗漏问题，导致泵的容积效率不能再提升，一般柱塞泵的容积效率为0.85～0.9，活塞泵的容积效率为0.85～0.96。因此，有必要设计一种新型的、可用于阀组内部的密封结构，来解决阀组间存在的内渗漏问题，以提高系统效率性能。


技术实现要素：

7.本发明的目的之一是提供一种阀组用双作用密封结构，其能够提高阀组内部的密封性能，以解决上述现有阀组间存在的内渗漏问题。
8.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
9.本发明提供一种阀组用双作用密封结构，包括：
10.阀座；
11.阀门启闭件，所述阀门启闭件能够与所述阀座直接接触形成硬密封；
12.异形密封圈，所述异形密封圈设置于所述阀门启闭件和所述阀座中的一者上，且所述异形密封圈位于所述阀门启闭件与所述阀座接触位置的外圈，当所述硬密封形成时，
所述异形密封圈能够与所述阀门启闭件和所述阀座中的另一者接触形成软密封。
13.可选的，所述异形密封圈为橡胶密封圈。
14.可选的，所述异形密封圈设置于所述阀座上。
15.可选的，所述阀门启闭件为片状件、球形件或锥形件。
16.可选的，所述片状件为阀片。
17.可选的，所述球形件为不锈钢球。
18.可选的，所述锥形件为锥阀体。
19.本发明的另一目的还在于提供一种水阀，包括阀罩、阀簧和如上所述的阀组用双作用密封结构，其中，所述阀门启闭件为阀片，所述异形密封圈设置于所述阀座的顶部外缘，所述阀罩倒扣于所述阀座上方，并与所述阀座卡接，且所述阀罩的内壁设置有凸环，用以将所述异形密封圈压紧于所述阀座上；所述阀片位于所述阀罩与所述阀座之间，所述阀片通过所述阀簧与所述阀罩相连，所述阀片能够在所述阀簧的压力作用下同时与所述阀座和所述异形密封圈接触。
20.可选的，所述阀座的底部外周设置有密封圈安放槽，所述密封圈安放槽内设置有密封圈，用以实现所述阀座在高压水射流设备中的密封安装。
21.可选的，所述密封圈为o型密封圈。
22.本发明的还一目的在于提供一种卸荷阀，包括阀杆和如上所述的阀组用双作用密封结构，其中，所述阀门启闭件为锥阀体，所述阀座为锥阀座，所述异形密封圈设置于所述锥阀座的顶部外缘，并通过压环压紧于所述锥阀座上；所述阀杆与所述锥阀体相连，所述锥阀体能够在所述阀杆的压力作用下同时与所述锥阀座和所述异形密封圈接触。
23.可选的，所述锥阀座的底部外周设置有密封圈安放槽，所述密封圈安放槽内设置有密封圈，用以实现所述锥阀座在高压水射流设备中的密封安装。
24.可选的，所述密封圈为o型密封圈。
25.本发明的再一目的还在于提供一种高压水枪阀，包括顶杆、复位弹簧、卡压环和如上所述的阀组用双作用密封结构，其中，所述阀门启闭件为不锈钢球，所述阀座为钢球座，所述异形密封圈设置于所述钢球座的顶部外缘，所述卡压环将所述异形密封圈压紧于所述钢球座上，并与所述钢球座卡接；所述不锈钢球位于所述钢球座的顶部，所述顶杆的顶端贯穿所述钢球座后与所述不锈钢球的底端连接，所述不锈钢球的顶端与所述复位弹簧连接，所述不锈钢球能够在所述复位弹簧的压力作用下同时与所述钢球座和所述异形密封圈接触。
26.可选的，所述钢球座的底部外周设置有密封圈安放槽，所述密封圈安放槽内设置有密封圈，用以实现所述钢球座在高压水射流设备中的密封安装。
27.可选的，所述密封圈为o型密封圈。
28.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
29.本发明提出的阀组用双作用密封结构，通过在阀门启闭件和阀座之间设置异形密封圈，能够在阀门启闭件与阀座直接接触形成硬密封的同时，使异形密封圈与阀门启闭件和阀座的一者接触形成软密封，阀门启闭件和阀座之间同时形成软、硬双密封，能够提高阀组内部的密封性能，解决现有阀组间存在的内渗漏问题。
30.本发明还提出了采用上述阀组用双作用密封结构的水阀、卸荷阀和高压水枪阀，
由于阀内设置了上述的阀组用双作用密封结构，有效提升了阀内密封性能和系统效率性能。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为现有泵用水阀处于关闭状态的结构示意图；
33.图2为现有泵用水阀处于开启状态的结构示意图；
34.图3为现有泵用卸荷阀处于关闭状态的结构示意图；
35.图4为现有泵用卸荷阀处于开启状态的结构示意图；
36.图5为现有高压水枪阀处于关闭状态的结构示意图；
37.图6为现有高压水枪阀处于开启状态的结构示意图；
38.图7为本发明实施例所公开的泵用水阀处于关闭状态的结构示意图；
39.图8为本发明实施例所公开的泵用水阀处于开启状态的结构示意图；
40.图9为本发明实施例所公开的泵用卸荷阀处于关闭状态的结构示意图；
41.图10为本发明实施例所公开的泵用卸荷阀处于开启状态的结构示意图；
42.图11为本发明实施例所公开的高压水枪阀处于关闭状态的结构示意图；
43.图12为本发明实施例所公开的高压水枪阀处于开启状态的结构示意图；
44.图13为本发明实施例所公开的采用泵用水阀的高压泵处于进水状态的结构示意图；
45.图14为本发明实施例所公开的采用泵用水阀的高压泵处于出水状态的结构示意图；
46.图15为本发明实施例所公开的采用泵用卸荷阀的泵用卸荷阀处于高压状态的结构示意图；
47.图16为本发明实施例所公开的采用泵用卸荷阀的泵用卸荷阀处于卸压状态的结构示意图；
48.图17为本发明实施例所公开的采用高压水枪阀的高压水枪处于关闭状态的结构示意图；
49.图18为本发明实施例所公开的采用高压水枪阀的高压水枪处于开启状态的结构示意图。
50.其中，附图标记为：
51.第一泵用水阀101、第二泵用水阀102、水泵体组件103、卸荷锥阀组104、水枪阀体105；
52.阀罩1、阀簧2、阀片3、阀座4、密封圈5、锥阀体6、锥阀座7、不锈钢球8、钢球座9、复位弹簧10、顶杆11、异形密封圈12、压环13、卡压环14、柱塞15、单向阀16。
具体实施方式
53.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
54.本发明的目的之一是提供一种阀组用双作用密封结构，其能够提高阀组内部的密封性能，以解决现有阀组间存在的内渗漏问题。
55.本发明的另一目的还在于提供一种具有上述阀组用双作用密封结构的泵用水阀。
56.本发明的再一目的还在于提供一种具有上述阀组用双作用密封结构的泵用卸荷阀。
57.本发明的还一目的在于提供一种具有上述阀组用双作用密封结构的高压水枪阀。
58.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
59.实施例一
60.本实施例提供一种阀组用双作用密封结构，包括阀座4、阀门启闭件和异形密封圈12，阀门启闭件位于阀座4的上方，并能够与阀座4直接接触形成硬密封；异形密封圈12设置于阀门启闭件和阀座4中的一者上，且异形密封圈12位于阀门启闭件与阀座4接触位置的外圈，当硬密封形成时，异形密封圈12能够与阀门启闭件和阀座4中的另一者接触形成软密封。作为一种优选方案，上述异形密封圈12采用为橡胶密封圈，异形密封圈12的横截面并非规则的圆形、方形等，其为一种现有的密封圈类型，在此不再赘述。
61.实际操作中，异形密封圈12可以设置在阀门启闭件上，也可以设置在阀座4上，作为优选方案，本实施例将异形密封圈12设置于阀座4上。一般情况下，阀门启闭件和阀座4之间设置一道异形密封圈12。实际操作中，还可以在阀门启闭件和阀座4上同时设置异形密封圈12，阀门启闭件上的异形密封圈12和阀座4上的异形密封圈12错位布置，在阀门启闭件和阀座4密封配合时，可形成多道软密封，更进一步提升了阀门启闭件和阀座4之间的密封性。异形密封圈12的设置位置以及设置数量可以根据实际需求而适应性调整。
62.本实施例中，上述的阀门启闭件可以为片状件、球形件或锥形件，其中的片状件可以具体为常规水阀中的阀片3，球形件可以具体为不锈钢球8，锥形件可以具体为一种常规的锥阀体6。根据阀门启闭件的形状不同，阀座4的用于与阀门启闭件密封配合的密封面形状也会适应性调整，比如，阀片3和锥阀体6的密封面均为锥形面，相应的阀座4的密封面也设置为与之适配的锥形面。再如，不锈钢球8的密封面为球面，相应的阀座4的密封面也设置为与之适配的凹球面。
63.下面以在泵用水阀中设置上述阀组用双作用密封结构为例，对本实施例的上述阀组用双作用密封结构进行工作原理说明。
64.如图7和图8所示为一种泵用水阀，其包括阀罩1、阀簧2和如上所述的阀组用双作用密封结构，其中，阀门启闭件为阀片3，异形密封圈12设置于阀座4的顶部外缘，阀罩1倒扣于阀座4上方，并与阀座4卡接，且阀罩4的内壁设置有凸环，在阀罩1与阀座4卡紧定位后，阀罩1可通过凸环将异形密封圈12压紧于阀座4上；阀片3位于阀罩1与阀座4之间，阀片3的顶部通过阀簧2与阀罩1的内顶壁相连，阀片3能够在阀簧2的压力作用下同时与阀座4和异形
密封圈12接触，实现阀组软硬双作用水密封，减少水渗漏。
65.本实施例中，阀座4的底部外周设置有密封圈安放槽，密封圈安放槽内设置有密封圈5，用以实现阀座4在相应的高压水射流设备中的密封安装。该密封圈5优选为现有的o型密封圈。
66.本实施例的阀组用双作用密封结构中，软硬密封需要同时起作用，只有软密封是不可靠的。软密封在本方案中主要起到补偿作用，以减少渗漏，主要还是依靠硬密封。减少渗漏有利于提高器件的效率，比如原来效率是86％，采用上述阀组用双作用密封结构后，可以提升至90％以上，效率大概提高了4％，主体硬密封实现了86％。本技术方案通过橡胶软密封在阀组中的运用，克服硬密封的渗漏问题，有效提升了阀内密封性能和系统效率性，解决了现有阀组间存在的内渗漏问题。
67.上述阀组用双作用密封结构还可适用于卸荷阀、高压水枪阀、溢流阀组件等阀组内，密封原理和上述相同，在此不再赘述。
68.实施例二
69.如图7和图8所示，本实施例提出一种水阀，具体为一种泵用水阀，其包括阀罩1、阀簧2和实施例一中所公开的阀组用双作用密封结构，其中，阀组用双作用密封结构的阀门启闭件为阀片3，异形密封圈12设置于阀座4的顶部外缘，阀座4的顶部外缘设置有小台阶，异形密封圈12卡在小台阶上，阀罩1倒扣于阀座4上方，并与阀座4卡接，且阀罩4的内壁设置有凸环，在阀罩1与阀座4卡紧定位后，阀罩1可通过凸环将异形密封圈12压紧于阀座4上；阀片3位于阀罩1与阀座4之间，阀片3的顶部通过阀簧2与阀罩1的内顶壁相连，阀片3能够在阀簧2的压力作用下同时与阀座4和异形密封圈12接触，实现阀组软硬双作用水密封，减少水渗漏。
70.本实施例中，阀座4的底部外周设置有密封圈安放槽，密封圈安放槽内设置有密封圈5，用以实现阀座4在相应的高压水射流设备中的密封安装。该密封圈5优选为现有的o型密封圈。
71.下面以将具有上述阀组用双作用密封结构的泵用水阀应用在高压泵中使用为例，对其使用原理进行说明：
72.如图13和图14所示，高压泵中安装了两组泵用水阀，即第一泵用水阀101和第二泵用水阀102，第一泵用水阀101和第二泵用水阀102的结构完全相同。如图13所示，当柱塞15往a方向(向右)运动时，c区出现真空，这时第二泵用水阀102处于开启状态，第一泵用水阀101处于关闭状态，低压进水区的水在大气压力的作用下进入c区；如图14所示，当柱塞15往b方向(向左)运动时，这时第二泵用水阀102处于关闭状态，第一泵用水阀101处于开启状态，进入c区的水在柱塞15的推动挤压下，通过第一泵用水阀101进入高压出水区，如此反复循环实现高压泵的进水出水功能。
73.由此可见，本实施例的水阀，通过在阀片3和阀座4之间设置异形密封圈12，能够在阀片3与阀座4直接接触形成硬密封的同时，使异形密封圈12与阀片3接触形成软密封，阀片3和阀座4之间同时形成软、硬双密封，有效提升了水泵、水枪等阀组内部的密封可靠性，减少内渗漏，有利于提高高压射流设备的效率指标。
74.实施例三
75.如图9和图10所示，本实施例提出一种卸荷阀，具体为一种卸荷锥阀组104，其包括
阀杆和如实施例一中所公开的阀组用双作用密封结构，其中，阀组用双作用密封结构的阀门启闭件为整体呈锥形的锥阀体6，阀座4为密封面是锥形的锥阀座7，锥阀体6位于锥阀座7的上方，异形密封圈12设置于锥阀座7的顶部外缘，锥阀座7的顶部外缘设置有小台阶，异形密封圈12卡在小台阶上，并通过压环13压紧于锥阀座7上；上述阀杆位于锥阀体6的上方，阀杆的底端与锥阀体6的顶部相连，阀杆的顶端可外接气缸等驱动源，以驱动阀杆上下移动，阀杆朝向锥阀座7下移时，锥阀体6能够在阀杆的压力作用下同时与锥阀座7和异形密封圈12接触，实现阀组软硬双作用水密封，减少水渗漏。
76.本实施例中，锥阀座7的底部外周设置有密封圈安放槽，密封圈安放槽内设置有密封圈5，用以实现锥阀座7在相应的高压水射流设备中的密封安装。该密封圈5优选为现有的o型密封圈。
77.正常工作时，卸荷锥阀组104处于关闭状态，锥阀体6和锥阀座7之间处于硬密封状态，同时锥阀体6和异形密封圈12之间处于软密封状态，阀组实现软硬双作用水密封，减少水渗漏。当需要卸荷泵内高压水时，阀杆带动锥阀体6上移，远离锥阀座7，卸荷锥阀组104处于开启状态。下面以将上述卸荷锥阀组104应用在高压泵中使用为例，对其使用原理作进一步说明：
78.如图15所示，卸荷锥阀组104的锥阀体6在压簧(该压簧顶压与锥阀体6相连的阀杆)的作用下处于关闭状态，高压泵体的高压水进入高压水区，通过单向阀16，到达高压出水区，然后再进入高压水枪，水枪开启即可进行喷射操作。如图16所示，当水枪关闭时，瞬间的脉冲水压高出水泵压力的1.2～1.5倍，单向阀16关闭，高压水通过a处进入b处，推动锥阀体6向上压缩上述压簧，此时卸荷锥阀组104处于开启状态，高压泵内的高压水进入低压进水区，实现高压泵的卸荷功能。
79.由此可见，本实施例的卸荷阀，通过在锥阀体6和锥阀座7之间设置异形密封圈12，能够在锥阀体6与锥阀座7直接接触形成硬密封的同时，使异形密封圈12与锥阀体6接触形成软密封，锥阀体6和锥阀座7之间同时形成软、硬双密封，有效提升了高压水泵、水枪等阀组内部的密封可靠性，减少内渗漏，提高了高压水泵的效率指标。高压水泵的效率提高，相对能耗降低、减少碳排，有利于环保。
80.实施例四
81.如图11和图12所示，本实施例提出一种高压水枪阀，包括顶杆11、复位弹簧10、卡压环14和如实施例一所公开的阀组用双作用密封结构，其中，阀组用双作用密封结构的阀门启闭件为不锈钢球8，阀座4为钢球座9，异形密封圈12设置于钢球座9的顶部外缘，钢球座9的顶部外缘设置有小台阶，异形密封圈12卡在小台阶上，卡压环14将异形密封圈12压紧于钢球座9上，并与钢球座9卡接；不锈钢球8位于钢球座9的顶部，顶杆11的顶端贯穿钢球座9后与不锈钢球8的底端连接，不锈钢球8的顶端与复位弹簧10连接，不锈钢球8能够在复位弹簧10的压力作用下同时与钢球座9和异形密封圈12接触，实现阀组软硬双作用水密封，减少水渗漏。
82.本实施例中，钢球座9的底部外周设置有密封圈安放槽，密封圈安放槽内设置有密封圈5，用以实现钢球座9在相应的高压水射流设备中的密封安装。该密封圈5优选为现有的o型密封圈。
83.高压水枪阀安装于高压水枪内，当水枪不用时，不锈钢球8在复位弹簧10的作用下
同时压在钢球座9和异形密封圈12上，实现软硬双作用水密封，高压水枪阀整体处于关闭密封状态(水枪不出水)；当人为使用顶杆11顶起不锈钢球8时，不锈钢球8远离钢球座9和异形密封圈12，高压水枪阀整体处于开启状态，可使水射出枪体。下面以将上述高压水枪阀应用在高压水枪中使用为例，对其使用原理作进一步说明：
84.如图17所示，高压水枪阀安装在高压水枪的水枪阀体105内，不锈钢球8在复位弹簧10作用下处于关闭状态，高压泵上水进入水枪阀体105内，钢球座9与不锈钢球8之间由于软、硬密封双作用不能渗漏，水枪喷头处不会滴水，可满足用户价值需求。如图18所示，当人为操作推动顶杆11，顶杆11顶开不锈钢球8，高压水通过高压水枪阀进入喷头，实现高压射流功能。
85.由此可见，本实施例的高压水枪阀，通过在不锈钢球8和钢球座9之间设置异形密封圈12，能够在不锈钢球8和钢球座9直接接触形成硬密封的同时，使异形密封圈12与不锈钢球8接触形成软密封，不锈钢球8和钢球座9之间同时形成软、硬双密封，有效提升了高压水泵、水枪等阀组内部的密封可靠性，减少内渗漏，提高了高压水泵的效率指标。高压水泵的提高效率，驱动高压水泵的原动力功率降低，动力设备成本降低，可满足用户价值需求。
86.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
87.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。