专利名称：一种浮动圆锥旋塞阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种浮动圆锥旋塞阀，尤其涉及一种使流体改变方向或通断 的浮动圆锥旋塞阀，可应用于高温度波动、高压、高密封要求的直通、三通、 四通等手动或电动阀，属于阀门技术领域。
技术背景由于结构简单、开关迅速、压降较小，旋塞阀在一定范围内得到广泛应用。目前的旋塞阀的锥形外表面与阀腔的锥形内表面之间必须建立密封和润 滑膜，在旋塞大端部置轴向密封比压，且旋塞阀芯在旋转时仍保留相同的密 封比压，故旋转时的转矩大，密封面的磨损也大，当受到高温冲击，振动会 破坏润滑膜，导致旋塞滞附阀腔上无法旋转启闭；在使用中，由于高温或管路压力突然升高，旋塞阀芯一度脱开阀腔，使 管路介质流入密封腔内，可能会冲走密封膜；工业上也出现过先提升旋塞再旋转后下压的旋塞阀，如提升式旋塞阀和 双动作旋塞阀。但都需要二付以上的操作机构或二个以上动作，使阀结构复 杂，操作不便，因此这类改进的旋塞阀并没有得到广泛应用。 发明内容本发明的目的是提供一种磨损小，密封性好，结构简单的浮动圆锥旋塞阀。为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种浮动圆锥旋塞阀，包括 阀体，阀体两侧设有一个入口和一个出口，入口和一个出口之间设有一供介 质流过的贯通的通道，及与所述通道垂直相交的锥形的阀腔，可旋转地设于 阀腔中的用于在阀的关闭状态下阻断所述通道的圆锥形阀芯，该阀还包括一 用于转动阀芯的旋转传动套与阔杆，旋转传动套设于阀杆外，阀芯下部和阀体 底部之间设有上浮弹簧，带有限位销的阀盖设于阀体上端，其特征在于，所述的阀芯为可在阀腔上下移动的浮动圆锥旋塞阀芯，旋转传动套下端设有至 少1个下端为锥形的扭力传递销，在阀芯的上端设有与扭力传递销相等数量 顶端为锥形的扭力传递滑块，在阀芯和扭力传递滑块之间设有滑动弹簧，扭 力传递滑块下部设有压板，通过螺栓固定在阀芯上，在阀盖上端通过压紧密 封环设有对阀杆密封的锁紧螺母，阀盖和旋转传动套之间通过a轴承设有弹 性垫片，在旋转传动套与阀杆之间通过b轴承设有可与旋转传动套与阀杆同 步转动的但可与阔杆上下移动的伸縮内套，伸缩内套外设有相互螺纹配合的 伸縮外套。本发明操作杆的单方向旋转能使阀芯先提升脱开阀体，再旋转至限位， 然后再压紧并施加一定的密封比压，由于在旋转时与阀体完全脱开，阀芯只 有在上移及下压时有极小的磨损，在旋转时只有很小的摩擦力，而密封面无 磨损，可以用很小的扭力进行快速切换流体。当高温时由于阀芯与阀体的膨胀不一致，或阀芯与阀体的密封面磨损时， 轴向力通过弹性垫片施加在阀芯上，可以自动补偿密封泄漏。本发明只需一付操作机构的单方向旋转，就可以使阀芯先上浮提升一旋 转一定角度一下压一密封；阀腔与阀芯之密封面不需要润滑膜，无旋转摩擦 及磨损，可作为用于高温度波动、高压、高密封要求的直通、三通、四通等 手动或电动阀。在圆锥阀芯的顶端轴向施加压紧力P，可得密封压力P/sina (a为圆 锥半尖角)，当a:6度时，密封压力为轴向压紧力的9.6倍，因此圆锥旋塞 阀在轴向施加压紧力密封时具有放大作用，具有密封可靠的特点。本发明的浮动圆锥旋塞结构的特征是圆锥旋塞阀芯在开闭时是浮动的， 即阀门操作杆的单向旋转运动，通过伸縮与传动机构，转换为以下几个过程1. 撤消阀芯顶端密封比压；2. 在阀芯底部弹簧作用下使阀芯上浮与阀体完全脱开；3. 旋转传动套通过扭力传递销及扭力传递滑块使阀芯旋转到一定角度并 限位；4. 阀芯下移并完全压紧并施加一定密封比压。'本发明的优点是只需一付操作机构的单方向旋转，就可以使旋塞阀阀芯 先上浮提升一旋转一定角度一下压一密封；阀腔与阀芯之密封面不需要润滑 膜，无旋转摩擦，磨损小，密封性好，结构简单。
图1为一种浮动圆锥旋塞阀结构示意图；图2为一种浮动圆锥旋塞阀阀芯结构及限位示意图；图3为一种浮动圆锥旋塞阀使阀芯旋转的扭力限制机构结构及配合示意 图；图4为浮动圆锥旋塞阀开启时阀芯上浮及伸縮机构配合示意图； 图5为图4状态扭力限制机构的位置示意图；图6为阀芯旋转90度限位后扭力限制机构脱开并置密封比示意图； 图7为图6状态扭力限制机构的位置示意图；图8为实施例2设有弹簧压板钢球的一种浮动圆锥旋塞阀结构示意图； 图9为实施例3 —种四通浮动圆锥旋塞阀阀芯平剖面示意图； 图10为实施例4主动磁铁、被动磁铁代替扭力限制机构结构示意图； 图11为实施例4旋转传动套及主动磁铁配合示意图； 图12为实施例5 —种磁传动浮动圆锥旋塞阀结构示意图； 图13为实施例5伸縮外套及伸缩座结构示意图； 图14为实施例5磁传动主动转子结构示意图； 以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
实施例1如图1所示，为一种浮动圆锥旋塞阀结构示意图，阀处于关闭状态，该浮动圆锥旋塞阀包括阀体1，阀体1有一个入口 32和一个出口 33，阀体1 上设有一供介质流过的贯通的通道30，该阀还包括一与所述通道30相交的 锥形的阀腔31， 一可旋转地设于阀腔31中的用于在阀的关闭状态下阻断所 述通道30的圆锥形阀芯2，所述的阀芯2为可在阀腔31上下移动的浮动圆 锥旋塞阀芯，该阀还包括一用于转动阀芯2的旋转传动套10与阀杆7，旋转传动套10套于阀杆7夕卜，阀芯2下部和阀体1底部之间设有上浮弹簧19， 阀盖3下端设有限位销15，在阀盖3上端安装锁紧螺母5并压紧密封环6对 阀杆7密封。所述的旋转传动套10与阀杆7装配后是一体的并且在下端安装有1个、 2个或多个扭力传递销27，本实施例为2个，在阀芯2的上端安装有与扭力传 递销27相等数量的扭力传递滑块23，扭力传递销27随旋转传动套10与阀 杆7 —起旋转并在一定角度后与扭力传递滑块23相碰，扭力传递滑块23的 顶端为锥形，在阀芯2和扭力传递滑块23之间安装滑动弹簧26,扭力传递 滑块23上部有压板24通过螺栓25把扭力传递滑块23固定在阀芯2上，所 述的扭力传递销27的下端为锥形，其锥度与扭力传递滑块23顶端锥形的锥 度相吻合。如图2所示，为一种浮动圆锥旋塞阀阀芯结构及限位示意图，所述的阀 芯2上横向设有流道2-3，上部设有2个限位挡块2-l， 2个限位挡块2-l成 大于90度夹角，阀盖3下端的限位销15在阀芯2的2个限位挡块2-1之间， 在阀关闭与开启时限位销15分别与其中的一个限位挡块2-1相碰.使阀芯2 限制在90度之内转动。如图3所示，为一种浮动圆锥旋塞阀使阀芯旋转的扭力限制机构结构及 配合示意图，所述的扭力传递销27、扭力传递滑块23、滑动弹簧26、压板 24、螺栓25组成扭力限制机构，其作用是当阀芯2上浮脱开阀腔31时阀杆7 的旋转传递给阀芯2，使阀芯2旋转一定角度后限位脱开，本实施例为旋转90 度。所述的扭力限制机构为实现使阀芯2旋转一定角度后限位脱开，除本实 施例为传递销27扭力传递滑块23是斜面吻合外，还可以是二曲面吻合。所 有扭力限制机构设置的位置及结构形状改变，并不改变其作用及性质，都属 于本发明范畴。阀盖3和旋转传动套10之间通过a轴承9设有弹性垫片8。 所述的弹性垫片8其作用是置阀芯2上部的密封比压，保证阀芯2与阀 腔31密封压力，除本实施例的位置外弹性垫片8还可以设置在其他适当位置， 例设置在a轴承9与旋转传动套10之间或设置在旋转传动套10与b轴承 11之间,所有的弹性垫片8设置的位置及结构形状改变，并不改变其作用。在旋转传动套10与阀杆7之间通过b轴承11设有可与旋转传动套10 与阀杆7同步转动的并可与阀杆7上下移动的伸縮内套12，伸縮内套12外 设有相互螺纹配合的伸縮外套13，伸縮内套12或伸縮外套13的下端通过c 轴承14压在阀芯2上，所述的伸缩外套13的下端有防止伸縮外套13与阀 芯2相互旋转的防转销13-1，在阀芯2上设有与防转销13-1相配合的防转 销孔2-4，使伸縮外套13与阀芯2不能相互转动。所述的伸縮内套12和伸縮外套13组成的伸縮机构其相互配合的螺纹为 单头或多头，螺距为0. 5—10mm.所述的阀芯2设有纵向若干条上下贯穿的平衡孔2-2，可以使阀芯2在 上浮及下压时平衡压力，不至于因流体剩余压力而增加上浮及下压压力，阀 芯2圆锥半夹角为2 — 30度。所述的阀芯2上部的中心设有定芯孔2-5，所述的阀杆7的下部设有定 芯销7-1，定芯销7-1插在定芯孔2-5中形成动配合，使阀在开关过程阀芯2 上浮脱开阀腔31时，阀芯2与阀腔31保持同心使阀芯2的圆锥密封面与阀 腔31之间的间隙均匀。工作时，如图1所示，阀是关闭状态，假定是阀杆7顺时针旋转动作产 生的，这时的伸缩外套13在下面，伸縮内套12在上面，要对阀开启操作时， 把阀杆7逆时针旋转，而旋转传动套IO、扭力传递销27与阀杆7是一体的 即一起逆时针旋转，伸縮内套12与阀杆7是同步旋转的，伸縮外套13与阀 芯2不能产生旋转，这时只能使伸縮内套12与伸縮外套13产生逆时针旋转， 即伸縮外套13上移、伸縮内套12下移，2者产生收縮，伸縮内套12与阀杆 7可以轴向移动，这样的结果是阀芯2在上浮弹簧19的作用下上浮，直至伸 縮内套12、伸縮外套13的上部齐平，这时的阀芯2与阀腔31完全脱开，如 图4所示，而旋转传动套10下部的扭力传递销27锥形斜面正好与阀芯2上 部的扭力传递滑块23锥形斜面完全啮合，如图5所示，阀杆7的逆时针旋转 将带动阀芯2 —起转动至限位挡块2-1与阀盖3下端的限位销15相碰，这时 阀芯2约旋转了 90度，阀芯的流道2-3与阀体1的通道30及入口 32和出口 33相通，阀已在开启状态，由于阀芯上的限位挡块2-l与阀盖3下端的限位 销15相碰限位，扭力传递销27随阀杆7 —起逆时针继续旋转使阀芯2上 部的扭力传递滑块23向下移动，扭力传递销27与扭力传递滑块23脱开，这 时伸縮外套13继续上移、伸縮内套12下移，两者产生伸长，同时伸縮内套 12下端通过c轴承14压在阀芯2上、伸縮外套13上端通过b轴承14顶在 旋转传动套10下把阀芯2压紧并置密封比压，如图6、图7所示；同理可以 把阀杆7顺时针旋转动，将把阀关闭。 实施例2如图8所示，为实施例2设有弹簧压板钢球的一种浮动圆锥旋塞阀结构 示意图，阀处于关闭状态，在阀芯2底部中心和弹簧19之间通过弹簧压板 17设有钢球18，其目的是为减少阀芯转动时弹簧19与阀芯2的摩擦力，其 余与实施例1 一样。实施例3如图9所示，为实施例3—种四通浮动圆锥旋塞阀结构示意图，与实施 例1不同的是阀芯2设有2-7、 2-8 二条流道，阀体1设有等角度的D、 E、 F、 G四个口，其余与实施例1 一样，口 D与口 E与流道2-7相通、口F与口G 与流道2-8相通，当阀芯2逆时针旋转90度后，口 D与口 F与流道2-7相通、 口E与口G经流道2-8相通，达到流体换向的目的。实施例4如图10所示，阀处于开启状态，阀芯2上部带有2个被动磁铁16，对 称布置磁极相反，旋转传动套34带有2个主动磁铁4，对称布置磁极相反。 被动磁铁16与主动磁铁4代替实施例1所述的扭力限制机构，主动磁铁4 装在旋转传动套34上，旋转传动套34与阀杆7固定为一体，其余与实施例 l相同。当阀芯2与阀腔31完全脱开时，主动磁铁4与被动磁铁16正好异 极相吸而传递扭力，使阀芯2旋转90度。实施例5如图11所示，为实施例5 —种浮动圆锥旋塞阀结构示意图，阀处于闭合 状态，在实施例4的基础上在锁紧螺母5上端的阀杆7上还通过d轴承29 装有被动转子20，在被动转子20外通过屏蔽套21设有主动转子22，在伸縮 外套13下端和阀芯3中心之间设有伸縮座28，在伸縮座28下面安装弹簧垫 片8，所述的伸縮座28下端设有防转销28-1销在阀芯2上设有的防转销孔 2-6，伸縮外套13下端设有防转销13-1销在伸縮座28上设有的防转销槽 28-1，其目的是防止伸縮座28与阀芯2，伸縮外套13与伸縮座28的相互转 动，如图12所示。被动转子20，如图13所示，由磁条20—1和磁条架20 一2组成，磁条架20 — 2上设有径向充磁的4一12条磁条20 — 1，相邻两条磁 条20 — 1磁性相反，因此必须为偶数条。所述的主动转子22，如图14所示， 由磁条22 — 1和主动转子密封环22—2组成，主动转子密封环22 — 2设有与 被动转子20数量相同、磁性相反的磁条22 — 1。所述的屏蔽套21用非导磁的不锈钢、铜、塑料等制作，与阀盖3通过锁 紧螺母5固定，主动转子22、被动转子20和屏蔽套21同轴安装，且主动转 子22的磁条与被动转子20的磁条长度一致，主动转子22外设有主动转子套 22—3，由于异性相吸的原理，当主动转子22转动时，带动被动转子20—起 转动，阀杆7的动密封变成静密封，若屏蔽套21与阀盖3焊接则成无泄漏的 阀门。被动转子20还可以由多极磁环制作，则主动转子22也相应由多极磁环 制作。
权利要求
1. 一种浮动圆锥旋塞阀，包括阀体(1)，阀体(1)两侧设有一个入口 (32) 和一个出口 (33)，入口 (32)和一个出口 (33)之间设有一供介质流过 的贯通的通道(30)，及与所述通道(30)垂直相交的锥形的阀腔(31)， 可旋转地设于阀腔(31)中的用于在阀的关闭状态下阻断所述通道(30) 的圆锥形阀芯(2),该阀还包括一用于转动阀芯(2)的旋转传动套(10) 与阀杆(7)，旋转传动套(10)套于阀杆(7)夕卜，阀芯(2)下部和阀体(1) 底部之间设有上浮弹簧(19)，带有限位销(15)的阀盖(3)设于 阀体(1)上端，其特征在于，所述的阀芯(2)为可在阀腔上下移动的浮 动圆锥旋塞阀芯，旋转传动套(10)下端设有至少1个下端为锥形的扭力 传递销(27)，在阀芯(2)的上端设有与扭力传递销(27)相等数量顶端 为锥形的扭力传递滑块(23)，在阀芯(2)和扭力传递滑块(23)之间设 有滑动弹簧(26)，扭力传递滑块(23)下部设有压板(24)，通过螺栓(25) 固定在阀芯(2)上，在阀盖(3)上端通过压紧密封环(6)设有对阀杆(7)密封的锁紧螺母(5)，阀盖(3)和旋转传动套(10)之间通过a 轴承(9)设有弹性垫片(8),在旋转传动套(10)与阀杆(7)之间通过 b轴承(11)设有可与旋转传动套(10)与阀杆(7)同步转动的并可与 阀杆(7)上下移动的伸縮内套(12)，伸縮内套(12)外设有相互螺纹配 合的伸縮外套(13)。
2. 根据权利要求l所述的一种浮动圆锥旋塞阀，其特征在于，所述的阀芯(2) 圆锥半夹角为2 — 30度，阔芯(2)上横向设有流道(2-3)，纵向设 有上下贯穿的平衡孔(2-2)，中心设有定芯孔(2-5)，上部设有2个夹角 大于90度的限位挡块(2-1)，阀盖(3)下端的限位销(15)在阀芯(2) 的2个限位挡块(2-1)之间，在阀芯2上设有与防转销(13-1)相配合 的防转销孔(2-4)。
3. 根据权利要求1所述的一种浮动圆锥旋塞阀，其特征在于，所述的阀杆(7) 的下部设有定芯销(7-1)。
4. 根据权利要求1所述的一种浮动圆锥旋塞阀，其特征在于，所述的伸縮外 套(13)的下端设有防止伸縮外套(13)与阀芯(2)相互旋转的防转销(13-1)。
5. 根据权利要求l所述的一种浮动圆锥旋塞阀，其特征在于，所述的伸縮内 套(12)和伸縮外套(13)组成的伸縮机构其相互配合的螺纹为单头或多 头，螺距为0. 5 mm—10mm。
6. 根据权利要求l所述的一种浮动圆锥旋塞阀，其特征在于，在阀芯(2) 底部中心和弹簧(19)之间通过弹簧压板(17)设有钢球(18)。
7. 根据权利要求1所述的一种浮动圆锥旋塞阀，其特征在于，所述的阀芯(2)的设有(2-7)、 (2-8) 二条流道，阀体(1)设有等角度的D、 E、 F、 G 四个口， 口 D和口 E与流道(2-7)相通、口 F和口 G与流道(2-8)相通。
8. 根据权利要求1所述的一种浮动圆锥旋塞阀，其特征在于，所述的阀芯(2) 上部设有2个对称布置磁极相反的被动磁铁(16)，所述的旋转传动套(34) 设有2个对称布置磁极相反的主动磁铁(4)。
9. 根据权利要求1所述的一种浮动圆锥旋塞阀，其特征在于，在锁紧螺母(5) 上端的阀杆(7)上设有被动转子(20)，被动转子(20)外通过屏蔽套(21)设有主动转子(22)，在伸縮外套(13)下端和阀芯(2)中心之间设有伸 縮座(28)，在伸縮座(28)下面设有弹簧垫片(8)，所述的伸縮座(28) 下端设有防转销(28-1)销，在阀芯(2)上设有的防转销孔(2-6)，伸 縮外套(13)下端设有防转销(13-1)，在伸縮座(28)上设有的防转销 槽(28-1)。
10. 根据权利要求9所述的一种浮动圆锥旋塞阀，其特征在于，所述的被动 转子(20)'由磁条(20—1)和磁条架(20_2)组成，磁条架(20—2) 上设有径向充磁的4一12条磁条(20—1)，相邻两条磁条(20_1)磁性 相反。
11. 根据权利要求9所述的一种浮动圆锥旋塞阀，其特征在于，所述的主动 转子(22)由磁条(22 — 1)和主动转子密封环(22 — 2)组成，主动转 子密封环(22—2)设有与被动转子(20)数量相同、磁性相反的磁条(22 —1)。
全文摘要
本发明涉及一种浮动圆锥旋塞阀，包括阀体、阀体上设有一供介质流过的贯通的通道，一与所述通道相交的锥形的阀腔，一可旋转地设于阀腔中的用于在阀的关闭状态下阻断所述通道的锥形阀芯，和一用于转动阀芯的阀杆，及阀芯底部和阀腔之间的弹簧，阀盖设于阀体的上端，其特征在于，所述的阀芯为可在阀腔上下移动的浮动圆锥旋塞阀芯，在阀芯的上端的带有扭力限制滑块与带有扭力传递销的旋转传动套设于阀杆外，扭力限制滑块与扭力传递销组成扭力限制器，在旋转传动套与阀杆之间设有可转动的螺纹配合的伸缩内套，伸缩内套外设有伸缩外套，本发明只需一副操作机构的单方向旋转，就可以使阀芯先上浮提升—旋转一定角度—下压—密封；阀腔与阀芯之密封面不需要润滑膜，无旋转摩擦及磨损，磨损小，密封性好，结构简单。
文档编号F16K5/02GK101144546SQ20071004609
公开日2008年3月19日 申请日期2007年9月18日 优先权日2007年9月18日
发明者虞仕君 申请人:虞仕君