专利名称：带开闭程度显示装置的磁力阀门及制造方法
技术领域：
本发明公开了一种磁力传动阀门及制造方法，特别是一种带开闭程度显示装置的磁力阀门及制造方法。
背景技术：
目前，公知的磁力传动阀门主要有磁力传动闸阀、截止阀、球阀、蝶阀、取样阀等。磁力传动阀门的主要应用领域在对阀门的开、闭和密封有严格要求的、应用领域存在高温、高压、易燃、易爆、剧毒介质以及高真空要求的石油、化工、制药、核能应用等领域。
目前，已知的磁力阀门专利和相关技术，如专利号为(94201537.1)的《磁传动全密封阀门》，专利号为(96201380.3)的《磁耦合截止阀》，专利号为(03269314.1)的《保安型磁力传动阀门》以及《阀门》杂志1997年第一期刊登的《无填料永磁传动阀门》等所公开的磁力阀门，都存在共同的不足没有磁力阀门开、闭程度的显示装置，这会造成以下不良后果1、磁力阀门开启、关闭力矩的传递媒介是看不见、摸不着、非钢性、软连接的磁耦合力，加上磁力阀门没有径向加压的填料与阀杆之间的摩擦力，这就使磁力阀门在开启、关闭时手感很轻，所以，操作者无法象开、关传统阀门那样，凭手感、转动方向和转动圈数来判断和控制磁力阀门的开关程度。
2、磁力阀门的阀杆被密封在密封隔离套内看不见，如果仅凭转动手轮，操作者很难判断出磁力阀门目前的开启或关闭状况和程度。
3、磁力传动传递的力矩比较有限。转动手轮或传动装置时，外力如果超过磁传动所能传递的力矩和扭矩极限时，特别是磁力阀门内部出现问题后，它会出现手轮或传动装置打滑或搬不动的现象，这就无法实现磁力阀门的开、关操作。如果不计成本，将磁力传动器的传动力距做到足够大，磁力阀门的体积将会很大，这在现实应用中没有实际意义。
4、磁性材料容易受到外界如高温、高磁场、电磁场的影响，会造成磁性材料的性能下降或失效。磁力阀门内部的传动用磁性材料被密封在密封隔离套内看不见，操作者很难判断出磁性能下降或失效对磁力阀门的开闭状况和程度的影响。
5、无法实现磁力阀门开闭状况和程度的计量和显示，不便实现磁力阀门的开、关及开启程度的远程检测和控制。
6、磁力截止阀在高压状态下运行时，进、出口压力差非常大，容易造成磁耦合传动时传动的主、被传动对象的相位角差异，影响操作。
7、磁力闸阀的榫型阀板，在运行中会瞬间出现因为温度、介质中有杂物等原因造成的榫型阀板卡死。这样操作者无法象开、关传统阀门那样，凭手感来判断磁力阀门的开、关和操作失效。
发明内容
为克服现有磁力阀门存在的不足，本发明公开一种带开闭程度显示装置的磁力阀门及制造方法，它不仅能解决阀门的外泄漏问题，而且能直观地显示磁力阀门的开、关状态以及开闭的程度，从而保证磁力阀门的安全使用。
解决上述技术问题所采用的具体技术方案是在带开闭程度显示装置的磁力阀门的阀体上，用法兰紧固螺栓安装一隔离法兰。隔离法兰与阀体间有密封垫。在隔离法兰上，安装一隔离套和一支撑盘。隔离套将带开闭程度显示装置的磁力阀门分隔成了内外二部分。
在隔离套的外部，安装有外转子、安装盘、外齿轮转子、升降杆滑槽盘。在隔离套外部的A、B、C三处和压紧盖、固定压盖、定位螺母、压紧螺栓上分别加工出螺纹，并通过螺纹与隔离套相互连接。外转子用压紧盖通过C处螺纹压紧定位，显示安装盘用固定压盖通过B处螺纹压紧定位，外齿轮转子用定位螺母通过A处螺纹压紧定位。升降杆滑槽盘用压紧螺栓安装在隔离套上。在升降杆滑槽盘上安装有升降杆。
在隔离套的内部，用固定螺栓在隔离法兰上安装一支撑盘，支撑盘上安装有内转子。定位轴套、轴套分别套装在内转子上，对内转子的转动、与隔离套的间接连接进行定位。
在内转子上牢固装有阀杆升降螺母。阀杆升降螺母与阀杆上有T型升降螺纹，并通过T型升降螺纹相互连接。
内转子磁体包封套将内转子磁体，内转子隔磁环，内转子隔热环牢固封装在内转子上；显示内磁体包封套将显示内磁体、显示内磁体隔磁环、显示内磁体隔热环牢固封装在内转子上；磁脉冲感应磁体包封套将磁脉冲感应磁体、磁脉冲感应磁体隔磁环、磁脉冲感应磁体隔热环牢固封装在内转子上；升降内磁体包封套将升降内磁体牢固封装在阀杆上。
外转子磁体包封套将外转子磁体，外转子隔磁环，外转子隔热环牢固封装在外转子上；显示外磁体包封套将显示外磁体、显示外磁体隔磁环、显示外磁体隔热环牢固封装在外齿轮转子上；升降外磁体包封套将升降外磁体、升降外磁体隔磁环、升降外磁体隔热环牢固封装在升降杆上。
在外转子和内转子上、内转子和外齿轮转子上、阀杆和升降杆上分别安装有永磁材料，它们磁性能相同、磁体数量和磁极数量对应相同，相互间靠磁耦合力相互作用。
外转子上有手轮。外力作用在手轮上为外转子的转动提供动力。外转子和内转子通过磁耦合力相互作用，外转子的转动为内转子的转动提供动力。内转子的转动为阀杆升降螺母的转动、显示内磁体的转动、外齿轮转子的转动、磁脉冲感应磁体的转动提供动力。阀杆升降螺母的转动为阀杆和内升降磁体的升降提供动力。内转子的转动，使磁脉冲感应磁体也随之转动。磁脉冲感应磁体的转动，使磁脉冲感应探头上电磁感应线圈上感应的磁极性发生变化。磁脉冲感应磁体的转动为磁脉冲感应探头采集磁感应信号提供信号源。外齿轮转子与显示盘通过齿轮、齿条相互啮合。外齿轮转子的转动为显示盘转动和指针一目了然的显示阀板(瓣)开关的程度提供动力。
在安装盘上，用磁脉冲感应探头固定螺栓安装有磁脉冲感应探头、用指针紧固螺栓安装有指针杆。在指针杆上安装有指针转轴、指针、显示盘。
附
图1是本发明的结构示意图附图2是本发明阀杆升降螺母与内转子合成为一体和加装导磁套的结构示意图附图3是本发明安装防转片和永磁磁体的安装结构剖面示意图附图4是本发明在截止阀上应用时阀杆上加工出固定槽的结构和剖面示意图附图5是本发明升降杆安装在升降滑槽盘的主俯视结构示意图附图6是本发明磁脉冲感应探头和磁脉冲感应磁体的安装结构示意图附图7是本发明磁脉冲感应磁体顺时针转动时磁脉冲感应探头上感应磁脉冲后信号的波型示意图附图8是本发明磁脉冲感应磁体逆时针转动时磁脉冲感应探头上感应磁脉冲后信号的波型示意图附图9是本发明单独使用升降杆显示功能的结构示意图附图10是本发明单独使用磁脉冲感应显示功能的结构示意图附图11是本发明单独使用显示盘显示功能的结构示意图附图中1、阀板 2、阀杆升降螺母 3、隔离法兰 4、支撑盘5、外转子包封 6、内转子磁体 7、隔磁环 8、隔热环 9、轴套10、手轮 11、压紧盖 12、磁脉冲感应磁体包封套 13、紧固螺栓14、指针座 15、指针杆 16、指针转轴 17、指针 18、显示盘19、定位轴套 20、内转子 21、阀杆 22、隔离套 23、压紧螺栓24、升降滑槽盘 25、升降杆 26、升降内磁体27、升降内磁体包封套 28、升降外磁体 29、升降外磁体包封套30、定位螺母 31、外齿轮转子 32、显示内磁体包封套33、显示内磁体 34、显示外磁体包封套 35、显示外磁体36、固定压盖 37、磁脉冲感应探头固定螺栓 38、安装盘39、磁脉冲感应探头 40、磁脉冲传递线 41、磁脉冲感应磁体42、外转子 43、外转子隔热环 44、外转子隔磁环45、外转子磁体 46、内转子磁体包封套 47、法兰紧固螺栓48、垫片 49、密封垫 50、支撑盘固定螺栓 51、阀体52、磁脉冲感应磁体隔磁环 53、磁脉冲感应磁体隔热环54、显示内磁体隔磁环 55、显示内磁体隔热环56、升降内磁体隔磁环 57、升降内磁体隔热环 58、导磁套59、防转片 60、阀瓣 61、无磁垫块 62、显示外磁体隔磁环63、显示外磁体隔热环 64、升降外磁体隔磁环65、升降外磁体隔热环下面结合附图对本发明的具体技术方案、制造方法和加工工艺进一步予以说明1、隔离法兰(3)制造材料的材质应与阀体(51)的材质相同，如碳钢，铸钢等材料。当有耐压、耐腐蚀等特殊要求时，隔离法兰(3)、阀体(51)的制造材质可采用钛合金、塑料、不锈钢等材料制造。隔离法兰(3)的制造厚度与阀体(51)上的连接法兰的制造厚度一致。在隔离法兰(3)上，要加工出与隔离套(22)连接用的定位槽。
隔离法兰(3)和隔离套(22)的连接用汽体保护焊焊接。焊接时隔离套(22)的外侧靠隔离法兰(3)上的定位槽内侧定位，并且保持隔离法兰(3)与隔离套(22)的垂直，即对隔离法兰(3)和隔离套(22)有同心度要求，制造时同心度偏差在10MM以下。焊接时先点焊定好位后，然后焊接成型。隔离套(22)和隔离法兰(3)分别制造。如果制造条件允许，也可合并成一体的进行整体加工成型。隔离套(22)的导磁部分，材料的最大厚度在50MM以下，同心度偏差在10MM以下。
2、隔离套(22)、内转子磁体包封套(46)、外转子磁体包封套(5)、显示外磁体包封套(41)、显示内磁体包封套(32)、升降内磁体包封套(27)、升降外磁体包封套(29)、磁脉冲感应磁体包封套(12)的制造材质必须为无磁或弱磁材料，材料的厚度值在50MM以下。常用选材为低磁不锈钢如1Cr18Ni9Ti，也可选择钛合金、铝、铜、塑料等。
具体制造工艺流程为金属材料选材→毛坯锻打或毛坯铸造→检验→粗车→钳工划线、打眼、攻丝→检验。
型材→检验→粗车→检验→精车→检验→
如选用铝或铜做制造材料，可用精密铸造成型。
非金属材料如选用塑料做制造材料，可用注塑机一次注塑成型。
3、内转子(20)的制造要根据阀体(51)内流过的不同介质选用不同的制造材质，如铸钢件、普通钢件。对有耐腐蚀要求的，可选用不锈钢，钛合金、塑料等材料。通常情况下，选用与阀杆(21)相同的材质制造。
当内转子(20)用低磁或无磁的不锈钢、塑料制造时，为保证安装在其上的内转子磁体(6)、磁脉冲感应磁体(41)、显示内磁体(33)的磁极通路，必须在内转子(20)上加装导磁套(58)，如(附图2)所示。导磁套(58)用纯铁或低碳钢制造，厚度值为50MM以下。通常导磁套(58)的厚度与其上安装的磁体材料的厚度相同。在本发明中，其它安装有磁体的部位如用低磁或无磁的不锈钢、塑料制造时，为保证磁体的磁极通路，都应加装导磁套(58)，导磁套(58)的厚度与其上安装的磁体材料的厚度相同，安装形式如(附图2)所示。
为防止内转子(20)上安装的内转子磁体(6)、磁脉冲感应磁体(41)、显示内磁体(33)在内转子(20)或导磁套(58)上滑转，在制造内转子(20)时应在内转子(20)或导磁套(58)上开一长条型细槽，加装防转片(59)，如(附图3)，防转片(59)必须选用无碳或低碳材料，如不锈钢、钛合金、铜、铝合金，其厚度应在50MM以下。其它安装有磁体的部位，根据需要也可加装防转片(59)，其厚度应在50MM以下，安装形式如(附图3)所示。
内转子(20)与内转子磁体包封套(46)、显示内磁体包封套(32)、磁脉冲感应磁体包封套(12)的连接方式，金属材料制造的，用氩弧焊焊接，非金属材料制造的，用热焊接或粘接，通过此技术手段将内转子磁体(6)、显示内磁体(33)、磁脉冲感应磁体(41)密封在内转子(20)上，防止它们接触特殊介质被氧化或被腐蚀出现退磁或磁性能失效。其它安装磁体的部位为保证磁体的磁性能，也应按照此方法安装各种包封套。
为防止在内转子(20)与内转子磁体包封套(46)焊接时产生的高温影响内转子磁体(6)的磁性能，应安装隔热环(8)。为屏蔽、阻断内转子磁体(6)向外漏磁，应安装隔磁环(7)。隔热环(8)和隔磁环(7)的制造厚度值为50MM以下，通常选用不锈钢、钛合金、铜、铝合金材料制造。其它安装磁体的部位为保证磁体的磁性能，也应按照此方法安装各种隔热环和隔磁环。安装形式如(附图3)所示。
4、内转子(20)与阀杆升降螺母(2)不制造成一体时，如(附图1)，阀杆升降螺母(2)与阀杆(21)上分别加工的螺纹通径和螺距相同，螺纹型都为T型反扣螺纹。阀杆升降螺母(2)根据需要可与内转子(20)制造成一体，如(附图2)所示。制造成一体时，内转子(20)与阀杆(21)上加工的螺纹通径和螺距相同，螺纹型都为T型反扣螺纹。一般情况下，螺纹的通径和螺距根据阀门的口径不同而不同。
5、在进行内转子磁体包封套(46)、显示内磁体包封套(32)、磁脉冲感应磁体包封套(12)与内转子(20)焊接时，应注意对内转子磁体(6)、显示内磁体(33)、磁脉冲感应磁体(41)的降温，防止焊接时产生的高温使磁体退磁，对用金属材质制造的内转子磁体包封(46)、显示内磁体包封套(32)、磁脉冲感应磁体包封套(12)进行焊接时，要采用浸水降温、单面焊接、拿出烘干、再浸水降温、另一面焊接的工艺流程。烘干过程中烘干室的温度在350℃以下，烘干时间应根据浸水后存留的水分情况而定，一般在48小时以下。其它安装磁体的部位为保证磁体的磁性能，也应按照此方法焊接各种包封套。
6、对内转子磁体(6)、升降内磁体(26)、升降外磁体(28)、显示内磁体(33)、显示外磁体(35)、磁脉冲感应磁体(41)、外转子磁体(45)的磁体块应选用永磁材料制造，并对其表面进行无损伤和防氧化的防腐处理，通常对其表面进行镀锌、镀钛、镀铬、刷漆、裹塑等处理方法。
对于介质温度较高以及对温度要求较敏感的场合，如有过热蒸气等场合，应选用耐温系数较高的高温永磁材料做传动磁体材料。
磁体一般情况下加工成圆弧型瓦片状，充磁方向为径向充磁，瓦片厚度一般在80MM以下，弧角度α不大于180°。磁体的极对数为偶数，在磁性材料性能相同情况下，磁传动所需磁耦合力的大小取决于磁体的厚度和轴向磁体排列的层数，层数、厚度越大传递的磁力距就越大。
内转子磁体(6)与外转子磁体(45)、显示内磁体(33)与显示外磁体(35)、升降内磁体(26)与升降外磁体(28)的磁体块数量、永磁材料的厚度和轴向磁体排列的层数、磁体的极对数对应相同。它们具体的安装位置和形式与(附图3)相似，除对应相同的一组外，它们的区别是不对应相同的各组，磁体块数量、永磁材料的厚度和轴向磁体排列的层数、磁体的极数各不相同。
7、定位轴套(19)和轴套(9)的制造材料应选用四氟塑料，球墨铸铁、铜材、铜锡合金、不锈钢、尼龙等，它们与轴各面的配合公差为滑动配合。
8、本发明在截止阀上应用时，截止阀由于没有阀板(1)，只有阀瓣(60)安装在阀杆(21)上，如(附图4)所示。截止阀的阀杆(21)，在内转子(20)转动时，由于没有阻挡物会发生转动，因此在阀杆(21)上需要加工出固定槽F，如(附图4)上D-D剖面所标示的F所示。在支撑盘(4)上加工出凸台E，如(附图4)上所标示的E所示。凸台E可在阀杆(21)上的固定槽F内上下滑动，固定槽F内应光滑，深度在50MM以下，宽度在40MM以下。固定槽F在加工时，不能损伤阀杆(21)上的T型螺纹，可选用先车工加工反扣T型螺纹，后用铣床铣出凹槽型固定槽F的加工工艺。
9、在外齿轮转子(31)和显示盘(18)上都加工有齿轮齿，它们通过齿轮齿相互啮合，反向转动，其相互啮合的齿数比根据阀门口径和安装位置等而定。通常显示盘(18)从带开闭程度显示装置的磁力阀门开启到关闭旋转所转动的位移角度α，应满足360°＞α＞10°。
将显示盘(18)前后旋转转动成平放或倾斜放置，可实现不同方向的观察，这样外齿轮转子(31)与显示盘(18)上啮合的齿轮齿形将发生变化，如直齿变斜齿或齿轮啮合变为齿条啮合，此时，指针杆(15)也随着直杆变弯杆。
10、将外齿轮转子(31)上齿轮加工在其上平面时，把显示盘(18)平放，外齿轮转子(31)与显示盘(18)仍为齿轮传动，但各自反向转动，指针杆(15)直杆变弯杆。
11、手轮的制作材料可用铸铁、铸钢、塑料、普通碳钢、不锈钢等。根据需要，手轮可与外转子(42)制作为一体并且选用不同的制作材料。如塑料手轮钢制外转子，它们可以一次注塑成型。
12、本发明磁脉冲感应磁体(41)设定的排列为O、N极、S极，内转子(20)顺时针转动时，设定的磁脉冲感应探头(39)上感应的磁脉冲信号为O、N极、S极，内转子(20)逆时针转动时，磁脉冲感应探头(39)上感应的磁脉冲信号为S极、N极、O，如(附图6)所示。磁脉冲感应探头(39)上感应的磁脉冲信号的波型如(附图7、附图8)所示。
13、在升降滑槽盘(24)上安装有升降杆(25)。升降杆(25)用升降滑槽盘(24)定位，并在升降滑槽盘(24)中上下滑动。
本发明区别于现有产品的显著特点是从带开闭程度显示装置的磁力阀门的内部提供实现显示功能的主动力，外部显示开、闭状态。带开闭程度显示装置的磁力阀门的开、闭程度显示功能的实现，取决于内转子(20)的转动。显示的效果，取决于磁脉冲感应显示、显示盘指针显示、升降杆升降显示。
采用本发明所取得的效果是当外力使带开闭程度显示装置的磁力阀门的外转子(42)转动时，通过磁耦合力的相互作用，内转子(20)同步转动。内转子(20)的转动使得带开闭程度显示装置的磁力阀门的内部运行状态一目了然。并可满足众多不同部门的需要。
磁脉冲感应、显示盘指针显示、升降杆上下升降移动显示这三种显示功能可以一并同时使用，也可以单独分别使用。不论是一并同时使用，还是单独分别使用显示功能时，都不影响带开闭程度显示装置的磁力阀门的开关操作和开、闭程度显示功能的实现。
权利要求
1.一种带开闭程度显示装置的磁力阀门，其特征在于(1)、开闭程度的显示，取决于内转子的转动，实现效果的显示，取决于磁脉冲感应信号的采集、显示盘转动后指针的指示、升降杆上下的移动；(2)、内转子的转动为内转子磁体的转动、显示内磁体的转动、磁脉冲感应磁体的转动、阀杆和升降内磁体的升降提供动力，磁脉冲感应磁体的转动为磁脉冲感应探头采集磁感应信号提供信号源；外齿轮转子的转动为显示盘的转动和指针指示阀板(瓣)开闭的程度提供动力；(3)、外齿轮转子与显示盘通过齿轮、齿条相互啮合，其啮合齿数比根据阀门口径和安装位置而定；(4)、磁脉冲感应显示、显示盘和指针显示、升降杆上下升降移动显示三种显示形式可以一并同时使用，也可以单独分别使用，不论是一并同时使用，还是单独分别使用，都不影响带开闭程度显示装置的磁力阀门的开关操作和开、闭程度显示功能的实现。
2.一种带开闭程度显示装置的磁力阀门的制造方法，其特征在于(1)、隔离法兰与隔离套的连接是用汽体保护氩弧焊焊接，焊接时同心度偏差在10MM以下，隔离套和隔离法兰可分别制造，也可合并成一体的进行整体加工成型；(2)、内转子和其它安装有磁体的部位用低磁或无磁的不锈钢、塑料制造时，必须在其上加装用纯铁或低碳钢制造的导磁套，导磁套的厚度在50MM以下，通常厚度与其上安装的磁体材料的厚度相同；内转子和其它安装有磁体的部位，应在其上开一长条型细槽，加装用无碳或低碳材料制造的防转片，其厚度应在50MM以下；内转子与内转子磁体包封套、显示内磁体包封套、磁脉冲感应磁体包封套的连接，用汽体保护氩弧焊焊接，非金属材料用热焊接或粘接；阀杆升降螺母与内转子制造成一体时，其上加工的螺纹为T型反扣螺纹；(3)、在安装有磁体的部位安装的隔磁环和隔热环，制造厚度在50MM以下，选用不锈钢、钛合金、铜、铝合金材料制造；(4)、在安装有磁体的部位进行焊接，应采用浸水降温、单面焊接、拿出烘干、再浸水降温、另一面焊接的工艺流程，烘干室的温度在350℃以下，烘干时间在48小时以下；(5)、在截止阀的阀杆上要加工出固定槽F，在支撑盘上加工出凸台E，凸台E可在阀杆上的固定槽F内上下滑动，固定槽F的深度在50MM以下，宽度在40MM以下，固定槽F在加工时，选用车工先加工反扣T型螺纹后，用铣床铣出凹槽型固定槽F的加工工艺；(6)、磁脉冲感应磁体的设定排列为顺时针转动时磁脉冲感应探头上感应的磁脉冲信号波型为O、N极、S极，逆时针转动时，为S极、N极、O。
全文摘要
一种带开闭程度显示装置的磁力阀门及制造方法。外力作用在手轮上为外转子的转动提供动力。外转子的转动为内转子的转动提供动力。外转子和内转子通过磁耦合力相互作用。内转子的转动使得带开闭程度显示装置的磁力阀门的内部运行状态一目了然。磁脉冲感应磁体的转动为磁脉冲感应探头采集磁感应信号提供信号源；外齿轮转子与显示盘通过齿轮、齿条相互啮合；外齿轮转子的转动为显示盘转动和指针指示阀板(瓣)开闭的程度提供动力。带开闭程度显示装置的磁力阀门其开、闭程度显示功能的实现，取决于内转子的转动。显示的效果，取决于磁脉冲感应的显示、显示盘指针的显示、升降杆升降的显示。
文档编号F16K37/00GK101059183SQ200610137068
公开日2007年10月24日 申请日期2006年10月16日 优先权日2006年10月16日
发明者唐剑波 申请人:唐剑波