专利名称：多功能自压式活塞阀的制作方法
技术领域：
本实用新型属于介质输送系统中一种截断介质和调节流量的阀门装置。
在介质输送系统中，现在广泛使用各种闸阀。这种阀门内部都有可以上下移动的闸板，用来调整阀门开启程度。阀门通径小时以手动开启阀门，当通径大压力高时，手动阀门开启力大，操作人员劳动强度高。为解决这个问题，现在实用的是电动阀门、水力阀门和气动阀门。这几种阀门都增加了一套阀门启闭装置并需要外部动力源，因此阀门构造复杂、加工困难、价格贵，维修工作量大，故障多。闸阀还有一个共同的缺点，加工精度不高或使用时间长时，容易关闭不严发生内漏，管路压力越大泄漏量也越大。
本实用新型的目地是提供一种结构简单，操作省力，不用外部动力源，价格较低及具有止回和缓闭功能的阀门。
本实用新型的目的是这样实现的主阀体中间是球形过流腔，左端是比过流腔进口直径大的园柱形控制腔，右端是主阀门座和入口，出口与过流腔垂直贯通。活塞阀芯是带有台肩的园柱体，台肩的外园与控制腔内表面配合，做直线往复滑动。三通转心控制阀安装在控制腔盖板上，与控制腔常通。从主阀门入口接一导压管至控制阀，在导压管上安装一个单向阀，其方向只能使介质从入口流向控制阀。从主阀门出口也接一导压管至控制阀。通过开关控制阀，调整控制腔内的介质压力，从而使活塞阀芯在两端介质推力差的作用下，开启和关闭主阀门。
本实用新型有如下一些优点本实用新型根据液压原理用一个很小的力开关控制阀，就可以实现对主阀门的开启和关闭，从而使阀门操作省力、简便。
活塞阀芯是依靠两端介质推力差动作的，不需要外部动力源及阀门启闭装置。因此结构简单，价格比其他非人力阀门低。
管路系统压力越大，作用在活塞阀芯上的介质推力差越大，关闭主阀门的力越大，泄漏量越少。
当入口压力突然降低时，活塞阀芯在出口压力作用下能自动关闭主阀口，防止介质倒流，使该阀具有止回功能。
具有缓闭功能，可以完全消除水锤效应，有效保护水泵及管道设备。
具有稳压功能，可在一定程度上自动减弱管网的压力波动。
本实用新型的具体结构由以下实施例和附图给出。
图1是多功能自压式活塞阀处于关闭状态的结构示意图。
图2是多功能自压式活塞处于全开状态时三通转心控制阀的阀芯位置示意图。
图3是多功能自压式活塞阀处于半开状态时三通转心控制阀的阀芯位置示意图。
参照附图，主阀体(11)中间是球形过流腔(5)，左端是园柱形控制腔(13)，控制腔内孔的直径比过流腔进水口直径大。主阀体的右端是法兰(2)，用于连接进水管，(1)是压力水入口。主阀体的下端是法兰(23)，用于连接出水管，(25)是压力水出口，出口与过流腔垂直并贯通。主阀体的左端是法兰(12)，用于连接控制腔盖板(14)。过流腔与入口中间是主阀门座(3)。
主阀体内的活塞阀芯(24)，靠近左端有台肩(8)，台肩的外园与控制腔内表面配合。活塞阀芯右端按装有导向支腿(26)，导向支腿的外园与入口内表面配合，起导向作用，保证活塞阀芯在主阀体内做直线往复滑动。活塞阀芯的右端面与主阀门座封接触形成主阀口，用以通断压力水入口与出口。为了保证主阀口密封良好，在活塞阀芯的右端面上安装了密封圈(4)。在台肩左侧安装了密封圈(9)，以保证控制腔密封良好。
三通转心控制阀(18)安装在控制腔盖板上，与主阀体控制腔常通。控制阀阀芯(20)有中心内孔(17)，并加工出周向180度的缝隙式节流口(16)。介质可以通过节流口的狭缝流入阀芯内孔，再进到主阀体控制腔，旋转阀芯就可以改变节流口缝隙的通流面积大小。这种结构保证了在压力差一定的条件下，控制阀的开度与流量成线性关系，开度调节范围大。
从主阀门入口接一导压管(6)至控制阀入口(15)，在导压管上安装一个单向阀(10)，其方向只能使介质从主阀门入口流向控制阀，而不能从控制阀倒流回主阀门入口。从主阀门出口也接一导压管(22)至控制阀出口(21)。
活塞阀芯受力分析主阀门入口的压力水首先作用在活塞阀芯右端面上，产生轴向推力F1，有使活塞阀芯向左滑动开启阀门的趋势。同时主阀门入口的压力水经导压管、单向阀、三通转心控制阀流入主阀体控制腔，作用在活塞阀芯带有台肩的左端面上，产生轴向推力F2，有使活塞阀芯向右滑动关闭阀门的趋势。主阀门出口的压力水经活塞阀芯与过流腔壁的间隙进入环状空腔(7)，作用在活塞阀芯台肩的环形承压面上，产生轴向推力F3，有使活塞阀芯向左滑动开启阀门的趋势。当活塞阀芯滑动时，摩擦阻力F4阻止其滑动。
F1＝1／4πD21P1
F2＝1／4πD22P2F3＝1／4π(D22－D21)P3式中D1——活塞阀芯直径D2——活塞阀芯台肩直径P1——主阀门入口压力P2——主阀门控制腔压力P3——主阀门出口压力活塞阀芯的运动状态由这四个力的大小决定当F2＞F1＋F3＋F4时，活塞阀芯向右滑动关闭主阀门。
当F2＝F1＋F3时，活塞阀芯处于平衡状态，主阀门保持一定开度。
当F2＋F4＜F1＋F3时，活塞阀芯向左滑动开启主阀门。
缓闭功能的实现参照
图1，把控制阀阀芯(20)转到
图1位置时，阀芯将控制阀入口(15)开启，出口 (21)关闭，从主阀门入口经导压管、单向阀来的压力水，通过控制阀入口(15)，阀芯节流口(16)，中心内孔(17)全部进入主阀体控制腔(13)，控制腔压力逐渐升高，接近主阀门入口压力。因为活塞阀芯两端直径不同，承压面积不同，在相同压力作用下所受的轴向推力也不同。当控制腔的压力升高到一定值时，F2＞F1＋F3＋F4，活塞阀芯在两端介质推力差的作用下开始缓慢向右滑动，直到压紧主阀门座，阀门呈关闭状态。系统压力越高，这个推力差越大，关闭主阀门的力越大，主阀门的密封性越好，泄漏量越小。当阀门通径较大时，控制腔很大而导压管较细，向控制腔充水时间长，关闭主阀门就比较缓慢，使该阀具有缓闭功能。
开启功能的实现参照图2，把控制阀阀芯(20)，由
图1位置逆时针转动180度，转到图2位置时，阀芯将控制阀入口(15)关闭，出口(21)开启，主阀门入口的压力水不能通过控制阀进入主阀体控制腔，而主阀体控制腔的压力水通过控制阀阀芯内孔(17)、阀芯节流口(16)，出口(21)，导压管(22)流到主阀门出口，控制腔的压力很快降低，接近主阀门出口的压力。当控制腔的压力降低到一定值时，F2＋F4＜F1＋F3，活塞阀芯开始向左滑动，逐渐开启主阀门，直到最大开度。
主阀门开度的调整参照
图1和图3，把控制阀阀芯(20)由
图1位置逆时针转动一定角度后，阀芯节流口(16)越过密封面(19)，逐渐开启控制阀出口(21)，关闭入口(15)，控制阀入口，出口与主阀门控制腔都连通。主阀门入口的压力水经导压管，单向阀进入控制阀，一部分仍然进入主阀体控制腔，另一部分则通过控制阀流向主阀门出口，控制腔压力下降。当压力下降到一定值时，F2＋F4＜F1＋F3，活塞阀芯开始向左滑动，主阀门开度越来越大。主阀门开度增大，出口压力增大，又反过来使控制腔压力也随之增大。当达到F2＝F1＋F3时，活塞阀芯处于平衡状态，静止不动，主阀门开度保持一定。如再调整控制阀开度，主阀门开度又随之变化，从而实现了对主阀门开度的调整。当控制阀阀芯转动角度小于90度时，控制阀进口开度大于出口开度，控制腔压力较高，主阀门开度小。控制阀阀芯转动角度90度时，进口开度等于出口开度。当控制阀阀芯转动角度大于90度时，进口开度小于出口开度，控制腔压力较低，主阀门开度大。
稳压功能的实现当主阀门开启正常运行时，如主阀门出口或入口压力因其他原因升高或降低，控制腔的压力也必然随之升高或降低，活塞阀芯相应右移或左移，主阀门开度自动关小或开大。从而使出口或入口压力降低或升高，压力波动范围减小，实现一定程度的稳压作用。
止回功能的实现第一种情况在主阀门开启正常运行时，入口压力突然降低到出口压力以下。在这种情况下，出口压力水经导压管(22)、控制阀(18)倒流入控制腔(13)。因单向阀(10)的作用，压力水不能倒流到主阀门入口。控制腔压力逐渐升高，活塞阀芯右移，关闭主阀门，实现了止回功能。
第二种情况在主阀门关闭停止供水时，入口压力突然降低。在这种情况下，主阀门出口压力水不能经控制阀倒流回控制腔，而是经活塞阀芯与过流腔壁的间隙进入环状空腔(7)。因密封圈(9)是L型或U型，唇口朝向控制腔盖板，只能阻止压力水从控制腔流向过流腔，反向不起密封作用，所以环状空腔中的压力水经过台肩与控制腔的间隙进入控制腔内，并推动活塞阀芯向右滑动，关闭主阀门，实现止回的功能。
在上述两种情况，向控制腔内充水都需要一定的时间，关闭主阀门比较缓慢，使该阀其有缓闭止回的功能。
权利要求1.一种依靠介质自身压力开启和关闭的多功能自压式活塞阀，由主阀体(11)、活塞阀芯(24)、导向支腿(26)、主阀门座(3)、导压管(6)(22)、单向阀(10)和控制阀(18)等组成，其特征是主阀体中间是球形过流腔(5)，左端是比过流腔进口直径大的园柱形控制腔(13)，右端是主阀门座(3)和入口(1)，出口(25)与过流腔垂直贯通，活塞阀芯(24)是一个带有台肩(8)的园柱体，台肩的外园与控制腔内表面配合，做直线往复滑动，活塞阀芯的右端面与主阀门座密封接触形成主阀口，用以通断压力水入口与出口，三通控制阀(18)安装在控制腔盖板(14)上，与控制腔常通，从主阀门入口接一导压管(6)至控制阀入口(15)，在导压管上安装一个单向阀(10)，其方向只能使介质从主阀门入口流向控制阀入口，从主阀门出口也接一导压管(22)至控制阀出口(21)。
2.根据权利要求1所述的多功能自压式活塞阀，其特征是三通控制阀阀芯(20)有中心内孔(17)，并加工出周向180度的缝隙式节流口(16)。
3.根据权利要求1所述的多功能自压式活塞阀，其特征是密封圈(9)是L型成U型密封圈，唇口朝向控制腔盖板(14)。
4.根据权利要求1所述的多功能自压式活塞阀，其特征是活塞阀芯右端安装一个导向支腿(26)。
专利摘要一种多功能自压式活塞阀，其特征是活塞阀芯在主阀体内做直线往复滑动，通过开关控制阀，调整主阀体控制腔内的介质压力，使活塞阀芯在两端介质推力差的作用下，开启和关闭主阀门。与现有同类型非人力阀门相比，该阀操作省力简便，结构简单，不需要外部动力源和外加阀门启闭装置，具有缓闭和止回功能，可以完全消除水锤效应，防止介质倒流，有效保护水泵和管道设备。
文档编号F16K31/122GK2132042SQ9222645
公开日1993年5月5日 申请日期1992年7月6日 优先权日1992年7月6日
发明者郭玉臣, 郭玉润 申请人:郭玉臣, 郭玉润