专利名称：积时式悬沙采样器用开关阀阀芯的制作方法
技术领域：
本实用新型与积时式悬沙采样器用开关阀阀芯有关。
背景技术：
积时式悬沙采样器(以下简称采样器)是用于在河流中对含有泥沙的河水进行全断面连续采样的仪器。开关阀是采样器的关键部件，它的基本功能是在调压位置时，使采样仓与调压仓连通，保证两舱压力平衡，同时让采样器管嘴进水通过开关阀和排水管路流出采样器；在采样位置时，管嘴进水通过开关阀直通流进采样仓，同时采样仓内的空气经开关阀和排气管路排出采样器。
国内积时式悬沙采样器大都采用不锈钢材料加工的圆柱滑阀。其特征是在圆柱阀芯上开有过水孔和通气孔，用电磁铁驱动滑阀芯左右移动，依靠滑阀上左右挡块的定位作用，使阀芯上的过水孔和通气孔与阀体上相应的孔对准，从而形成两条相互独立的通道，实现开关阀的功能。这种阀结构存在缺点一是密封不可靠。由于阀芯与阀体之间是动配合，因此必然存在间隙，由于加工误差，该间隙可能非常大，从而使开关阀的密封不可靠，而且阀芯或阀体的磨损会进一步加大阀芯与阀体间的间隙，使密封性能加速恶化。二是阀芯容易卡死。由于间隙的存在，采样器的进水便会通过这些间隙泄漏出阀体或进入气路，一方面使采样误差增大，另一方面水样中的泥沙微粒会沉降在缝隙中，导致阀芯卡死(即所谓卡沙)。三是阀芯运动阻力大。采用不锈钢阀芯和阀体，不仅阀芯运动阻力大，而且沉降的泥沙微粒容易与金属阀芯、阀体亲和而发生粘结，使开关阀失效。四是阀芯的动作不可靠。由于电磁铁的吸力较小，阀芯和阀体的加工误差或泥沙的进入都可能造成阀芯运动不到位，致使开关阀不能完全打开或关闭。
美国P61系列悬沙采样器采用的旋转开关阀结构如图9～图11所示。其结构特征为在圆锥阀芯的两个截面上分别开有两排直孔，阀体上有5个通口。用力矩马达驱动圆锥阀芯转动，可以使阀芯上的过水孔和通气孔分别与阀体上的过水孔和通气孔对正连通(或封闭)，从而实现水路和气路的开(或闭)，达到采样器调压和采样的目的。这种阀结构的缺点是1).进水管咀易堵塞。调压时，开关阀切断了水样进入采样仓的通路，使采样器进水管咀至开关阀这一段流道中的水静止不动，水中所含的泥沙会沉淀或粘结在进水管道上，结果导致水道局部变窄甚至堵塞；2).阀芯容易卡沙。水样中的泥沙微粒极易进入阀芯的密封间隙致阀芯卡死；3).阀芯容易粘沙。因泥沙颗粒和金属的亲和力大，极易在金属阀芯和阀体的表面发生粘结，使开关阀失效；4).加工精度要求高。由于采用带锥度的圆柱阀芯，使得阀芯与阀体的孔沿轴向对位比较困难，加工或装配误差可能造成阀芯对位不准，致使开关阀流道不畅通，影响采样准确度。
从使用情况看，开关阀的上述问题普遍存在。其结果就是导致采样器进口流速与河流的天然流速不符或无法采样，给水文水资源预报带来不良后果。
实用新型内容本实用新型的目的是了克服以上不足，提供一种能彻底解决金属圆柱(锥)转(滑)阀因泥沙粘结而经常卡死的问题，防泄漏，使用寿命长的积时式悬沙采样器用开关阀阀芯。
本实用新型的目的是这样来现的本实用新型积时式悬沙采样器用开关阀阀芯，包括心轴4，装在心轴上的受动力传动机构带动的陶瓷动片2，分别位于动片两边的套装在心轴上且固定在阀体上的陶瓷静片1、3，动片2上有过水孔14和通气孔15，静片1上有分别与动片上的过水孔14和通气孔15对应的过水孔8和通气孔9、10，静片3上有分别与动片2上的过水孔14和通气孔15对应的过水孔19、21和通气孔20，静片1相对动片2的工作密封面上有分别与过水孔8、通气孔10连通的腰形槽11、12，静片3相对动片2的工作密封面上有分别与过水孔21、通气孔20连通的腰形槽22、23。阀芯装配在阀体上后，静片1、3、动片2沿轴向压紧，使静片1、3与动片2的接触面形成平面硬密封。
上述的静片1、3的工作密封面上分别有凹形槽13、24，动片2上有凹形槽17。
上述的静片1、3的外圆周面上分别有至少二个与阀体上的键槽配合的键齿7、18。
上述的静片1、3上的中心轴孔分别为通孔。
上述的静片1、3上的中心轴孔分别为盲孔。
上述的动力传动机构为含大齿轮5的齿轮传动机构，大齿轮5套装在动片2上且通过二者上的键槽和键齿16嵌合。
上述的动片2上有对大齿轮5轴向定位的台肩25。
上述的大齿轮5上有位于阀体上的二限位销间的定位销7。
本实用新型大齿轮5由动力传动机构驱动旋转并带动动片2转动，使动片2上的过水孔14、通气孔15分别与静片1上的过水孔8(或腰形槽11)、通气孔9(或腰形槽12)和静片3上的过水孔19(或腰形槽22)、通气孔20(或腰形槽23)正对，形成两条相互独立的通路——即水路和气路，从而实现开关阀的功能。大齿轮5上有定位销6，阀体上有两个限位销，保证阀芯动片2的转动角度，从而保证阀芯动片2上的过水孔和通气孔在阀门的两个工作位置与静片1、3上相应的孔对正连通。
本实用新型与现有技术相比，有以下优点1.采用陶瓷材料制作阀芯，水样中的泥沙颗粒不会在陶瓷阀芯密封上发生粘结，造成开关阀卡沙。彻底解决了金属圆柱(锥)转(滑)阀因泥沙粘结而经常卡死的问题。
2.采用平面硬密封，阀芯陶瓷动片和陶瓷静片之间的间隙可补偿，密封更可靠，解决了圆柱滑阀阀芯与阀体之间的间隙无法补偿的弊端，避免了阀内部通路之间、通路与阀体外界的串通和泄漏现象。
3.阀芯使用寿命大大延长。
图1是阀芯的结构示意图。
图2为阀芯另一结构示意图。
图3是阀芯静片3工作面结构示意图。
图4是阀芯动片2工作面结构示意图。
图5是阀芯瓷片1工作面结构示意图。
图6是阀芯装配结构视图。
图7是阀芯装配结构右视图。
图8是阀芯装配结构左视图。
图9为P61转阀结构示意图。
图10为图9的A-A剖视图。
图11为图9的B-B剖视图。
具体实施方式
参见图1，心轴4依次穿在阀芯瓷片(静片)1、阀芯瓷片2(动片)、阀芯瓷片(静片)3的中心轴孔上。静片1、3的中心轴孔也可如图2所示为盲孔。
如图3、图4、图5所示，阀芯瓷片1上有过水孔8和通气孔9、10，密封面上有腰形槽11、12和扇形凹槽13，圆周上有2个键齿7；阀芯瓷片3上有过水孔19、21和通气孔20，密封面上有腰形槽22、23和扇形凹槽24，圆周上有2个键齿18；阀芯瓷片2上有过水孔14和通气孔15，密封面上有腰形槽和扇形凹槽17，圆周上有3个键齿16。
如图1、图4所示，阀芯瓷片2的外圆周上嵌套有大齿轮5，二者通过键齿16和键槽周向定位和传递扭矩，台肩25对大齿轮5进行轴向定位，通过粘结技术将瓷片2与大齿轮5装配成整体。大齿轮5上有定位销6。通过阀体上的限位销定位阀芯瓷片2的转动角度和位置。。心轴4穿过瓷片1、2、3的中心孔，一起组成阀芯。
如图6、7、8所示，当阀芯装入阀体中，瓷片1、3圆周上的键齿7、18分别插入阀体的键槽内固定。当大齿轮5驱动阀芯的动瓷片2绕心轴4转动到图示位置(采样位置)时，阀芯动片2上的过水孔14分别与静止瓷片1、3上的过水孔8、19同心，形成直通水路；而阀芯动片2上的通气孔15分别与静止瓷片1、3上的气孔9、20同心，形成气路。这样就形成两条相互独立的通路——水路和气路，采样器管咀进口经水路流进采样仓，而采样仓的空气经气路排出采样器，采样器进行采样。
如图5、7，当大齿轮5驱动阀芯动片2沿顺时针方向转动45°(或90°)(调压位置)，此时，阀芯动片2上的过水孔14分别与静止瓷片1、3上的腰形槽11、22(或过水孔21)相对，而气孔15分别与静止瓷片1、3上的腰形槽12(或气孔10)、23相对。采样器管咀进水经阀体、阀芯静片1上的水孔8、腰形槽11、动片2上的孔14、静片3上的腰形槽22和孔21，流出阀芯形成旁通水路；而采样仓的空气通过阀体上的进气孔，经阀芯静片3上的气孔20、腰形槽23、动片2上的气孔15、静片1上的腰形槽12和气孔10，排出阀芯形成连通气路。这样就形成另外两条相互独立的通路——水路和气路，采样器管咀进水经水路流出采样器，而采样仓空气经气路与连通仓连通，采样器进行调压。
图9～图11为P61转阀式开关阀结构示意图。
权利要求1.积时式悬沙采样器用开关阀阀芯，其特征在于包括心轴(4)，装在心轴上的受动力传动机构带动的陶瓷动片(2)，分别位于动片两边的套装上心轴上且固定在阀体上的陶瓷静片(1、3)，动片(2)上有过水孔(14)和通气孔(15)，静片(1)上有分别与动片上的过水孔(14)和通气孔(15)对应的过水孔(8)和通气孔(9、10)，静片(3)上有分别与动片(2)上的过水孔(14)和通气孔(15)对应的过水孔(19、21)和通气孔(20)，静片(1)相对动片(2)的工作密封面上有分别与过水孔(8)、通气孔(10)连通的腰形槽(11、12)，静片(3)相对动片(2)的工作密封面上有分别与过水孔(21)、通气孔(20)连通的腰形槽(22、23)。
2.如权利要求1所述的积时式悬沙采样器用开关阀阀芯，其特征在于静片(1、3)的工作密封面上分别有凹形槽(13、24)，动片(2)上有凹形槽(17)。
3.如权利要求1或2所述的积时式悬沙采样器用开关阀阀芯，其特征在于静片(1、3)的外圆周面上分别有至少二个与阀体上的键槽配合的键齿(7、18)。
4.如权利要求1或2所述的积时式悬沙采样器用开关阀阀芯，其特征在于静片(1、3)上的中心轴孔分别为通孔。
5.如权利要求1或2所述的积时式悬沙采样器用于关阀阀芯，其特征在于静片(1、3)上的中心轴孔分别为盲孔。
6.如权利要求1或2所述的积时式悬沙采样器用开关阀阀芯，其特征在于动力传动机构为含大齿轮(5)的齿轮传动机构，大齿轮(5)套装在动片(2)上且通过二者上的键槽和键齿(16)嵌合。
7.如权利要求6所述的积时式悬沙采样器用开关阀阀芯，其特征在于动片(2)上有对大齿轮(5)轴向定位的台肩(25)。
8.如权利要求6所述的积时式悬沙采样器用开关阀阀芯，其特征在于大齿轮(5)上有定位销(7)。
专利摘要本实用新型提供了一种积时式悬沙采样器用开关阀阀芯。包括心轴(4)，装在心轴上的受动力传动机构带动的陶瓷动片(2)，分别位于动片两边的套装在心轴上且固定在阀体、阀盖上的陶瓷静片(1、3)，动片(2)上有过水孔(14)和通气孔(15)，静片(1)上有过水孔(8)和通气孔(9、10)，静片(3)上有过水孔(19、21)和通气孔(20)，静片(1)的工作密封面上有分别与过水孔(8)，通气孔(10)连通的腰形槽(11、12)，静片(3)的工作密封面上有分别与过水孔(21)、通气孔(20)连通的腰形槽(22、23)。彻底解决金属圆柱转(滑)阀阀芯因泥沙粘结而经常卡死的问题，使用寿命长。
文档编号G01N1/20GK2746383SQ20042010520
公开日2005年12月14日 申请日期2004年11月23日 优先权日2004年11月23日
发明者雷玉勇 申请人:西华大学