专利名称：暗杆闸阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在管网系统中使用的暗杆闸阀。
背景技术：
闸阀是管网系统中广泛使用的一种阀门，也常称之为闸板阀、闸门阀。在闸阀中， 通过阀杆带动关闭件(即，阀瓣)沿与阀座中心线垂直的方向移动来切断和开通管道内的 介质流动。闸阀通常适用于要保持阀瓣全开或全闭而不需要经常启闭的工况。闸阀的特点 在于全开流体阻力小；启闭省力(不包括密封面咬住等特殊情况)；可以在介质双向流动 的情况下使用，没有方向性；全开时密封面不易受到冲蚀；结构长度短，不仅适合做尺寸小 的阀门，而且适合做尺寸大的阀门。闸阀根据阀座的密封型式可以分为两种一种是金属密封闸阀，其中阀座密封副 为金属密封圈；另一种是弹性密封间阀，其中阀瓣外层包覆有橡胶等弹性体。随着技术的发 展，目前管网系统的闸阀，尤其是楼宇、生活用水等中低压管网系统中的闸阀，更多地采用 弹性密封的型式。另外，闸阀按照阀杆螺纹的位置也可以分为两种一种是暗杆闸阀，其中 传动螺纹副在阀杆下端，阀杆只能旋转无法升降；另一种是升杆闸阀，其中传动螺纹副在阀 杆上端，阀杆只能上下移动但无法旋转。下面参照
图1所示的一种传统弹性密封暗杆闸阀100描述闸阀的结构和操作。如 图1所示，闸阀100包括阀体102、通过螺钉110固定到阀体102上的阀盖103、阀杆104、阀 瓣105和传动帽。阀杆104通过平面滑动轴承109可相对旋转地安装在阀盖103中，使得 阀杆104仅能够绕竖直中心线旋转，而不能竖直移动。为实现阀杆104与阀盖103之间的 密封，直接在阀杆104上开槽放置0形密封圈108。阀瓣螺母107在阀杆104的下端与阀 杆104螺纹连接，该阀瓣螺母107与阀瓣105配合连接。阀瓣105的形状与阀体102内腔 的形状相适应以启闭闸阀100。阀瓣105的外部一般会包胶，即包上一定厚度的弹性体层 (例如橡胶层111)以实现阀瓣对流动介质的弹性密封。传动帽(未示出)配合安装在阀杆104的上端106处，用于操作闸阀100。在工作 时，通过转动传动帽，驱动阀杆104转动，使得阀瓣螺母107和阀瓣105 —起沿着阀杆104 上下移动，实现闸阀100的启闭。这种传统的弹性密封闸阀主要存在以下问题。由于采用平面滑动轴承，滑动摩擦系数大。例如，运动副为钢与铜时的滑动摩擦系 数为0. 1-0. 15。这导致密封和操作扭矩大，相关零件容易变形和破坏，疲劳寿命短，而且使 得闸阀的装配困难。在使用上述常规传动帽的情况下，操作人员可能会加载过大的扭矩，导致阀门内 部零件因承受过高的负荷而受到破坏。现有的阀瓣包胶一般采用垫一定厚度的橡胶皮来定位内部的粗糙的阀瓣铸件。但 是柔性的橡胶在受力不均勻时会产生较大偏差，使得包胶厚度不均勻。这样，厚度偏薄的地 方在使用过程中容易破损，使内部的闸阀部件暴露在介质中而受到腐蚀。另外，由于橡胶层厚度不均勻，还会导致操作扭矩偏高。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题而提供一种操作扭矩小、密封可靠、使用寿命长且 装配简单的闸阀，其能够在操作扭矩过大时有效保护阀门内部零部件。根据本发明，提供了一种暗杆闸阀，其包括阀体、连接到阀体上的阀盖、阀杆、阀瓣 和传动装置，所述阀杆的上端与传动装置连接，所述阀杆的下端与阀瓣连接，其中所述阀杆 通过滚动轴承可相对转动地支撑在所述阀盖中。根据本发明，采用了低摩擦系数的滚动轴承代替目前一般采用的平面滑动摩擦结 构件，由于滚动摩擦系数小(摩擦系数范围为0. 002-0. 004)，能够有效地减小摩擦和阀门 的操作扭矩，延长运动部件的寿命，从而延长产品的使用寿命。同时滚动轴承还具有轴向定 位和支撑的功能。优选地，所述传动装置包括用于由用户施加操作扭矩的传动帽、用于与所述阀杆 连接的连接套、以及连接所述传动帽和所述连接套的保险块，所述保险块在承受大于预定 扭矩的扭矩时断开所述传动帽和所述连接套之间的连接。其中，保险块包括与所述传动帽 相连的上部、与所述连接套相连的下部以及连接上部和下部的中间部，所述中间部的横截 面面积小于所述上部和所述下部的横截面面积。根据本发明的这种超扭矩保险传动装置，当操作扭矩超过安全值时，就会断裂破 坏。因此，可以防止过大的操作扭矩继续传递到闸阀内部的零部件上，能够有效保护阀门的 内部零部件。并且，由于无需更换闸阀而只需更换破坏的保险块，从而减少了维修成本。优选地，所述阀瓣包括阀瓣铸件、导向鞋和包胶层，所述导向鞋配合安装在所述阀 瓣铸件的凹槽中，以在所述阀瓣包胶的过程中对所述阀瓣铸件定位。根据本发明的阀瓣利用精确定位的导向鞋进行包胶，包胶定位准，能有效控制包 胶层厚度满足设计要求，确保厚度均勻，从而实现设计的操作扭矩，增加疲劳寿命。优选地，所述闸阀还包括安装在所述阀盖上方的轴盖，在所述轴盖与所述阀杆之 间设有多道组合的密封件。该密封件可以包括O型圈和PTFE(聚四氟乙烯)挡圈。在根据本发明的闸阀中，通过组合使用0型圈与PTFE挡圈，形成多道密封。另外， PTFE材料具有自润滑作用，所以能够减少0型圈的磨损，延长整个密封副的使用寿命。优选地，通过内六角沉头螺钉连接所述阀体与所述阀盖以及所述阀盖与所述轴 盖。根据本发明的闸阀中所采用的内六角沉头螺钉由于头部的锥度面与所连接部件的锥 度面的配合，使阀盖、轴盖能够更好地自动定位。从而，使所连接部件能够更好、更有效地对 中，而无需装配调整，减少了装配时间和成本。如上所述，根据本发明的闸阀具有以下优点(1)由于采用了滚动轴承，在要求达 到相同的密封压力条件下，操作扭矩相对较小；(2)当操作扭矩过大时，传动装置中的保险 块断裂破坏，能够有效保护闸阀内的部件；C3)阀瓣包胶定位精确，包胶厚度均勻、无露铁 等缺陷，密封可靠，使用寿命长；(4)因操作扭矩低，阀瓣厚度均勻一致，相同工作压力条件 下，疲劳寿命较好，延长了阀门的使用时间；( 多道自润滑密封设计，密封更为可靠，长久 耐用；(6)采用沉头的连接螺钉，对中效果好，装配简单。
图1是现有的弹性密封暗杆闸阀的示意性剖视图；图2是根据本发明的闸阀的装配立体图；图3是根据本发明的闸阀的分解立体图；图4是根据本发明的闸阀的剖视图；图4A是图4中部分E的放大剖视图；图5A是图4中滚动轴承部分的放大剖视图；图5B是该滚动轴承部分的分解立体图；图6A是根据本发明的闸阀的超扭矩保险装置的装配剖视图；图6B是该超扭矩保险装置的装配立体图，其中该超扭矩保险装置被剖去一半以 示出其内部结构；图6C是该超扭矩保险装置的分解立体图；图6D是该超扭矩保险装置中的保险块的立体图；图7是根据本发明的闸阀的阀瓣的示意图；图7A是图7中的阀瓣沿图7B中的A-A线的俯视剖视图；图7B是该阀瓣沿图7A中的B-B线的剖视图；图7C是该阀瓣中的导向鞋的立体图；图8A、8B是示出使用包胶模具对阀瓣包胶的示意图，其中图8A示出将阀瓣铸件放 入模具中之前的状态，而图8B示出将阀瓣铸件放入模具中之后的状态；图9是图4所示闸阀的阀杆密封副的放大剖视图；图IOA是图4所示闸阀的连接螺钉的放大剖视图；图IOB是示出图IOA所示连接螺钉位置的局部立体图。
具体实施例方式下面结合附图，进一步详细说明根据本发明的闸阀的具体实施方式
。应注意，下面 虽然主要结合一种弹性密封的暗杆闸阀来描述本发明的特征，但除非明确说明，本发明的 特征也适用于升杆闸阀或金属密封的闸阀。如图2-4所示，根据本发明的闸阀1包括阀体2、通过连接螺钉10连接到阀体2上 的阀盖3、通过连接螺钉10连接到阀盖3上的轴盖8、阀杆4、阀瓣螺母7、阀瓣5和传动装置6。阀杆4通过滚动轴承14和相应的轴套15可相对转动地支撑在阀盖3的内孔中，使 得阀杆4仅能够绕竖直中心线Z旋转，而不能竖直移动。阀杆4的上端与传动装置6配合 安装，使得操作人员可以通过转动传动装置6来使阀杆4转动。阀杆4的下端的外表面设 有外螺纹，以与阀瓣螺母7的内螺纹螺纹连接，从而当阀杆4在转动时，阀瓣螺母7可以沿 着阀杆4上下移动。如图3所示，阀瓣螺母7的下部设有凸缘，该凸缘可以卡入阀瓣5上部 的凹槽523(如图7所示)中，以使阀瓣螺母7和阀瓣5成为一体。这样，当阀瓣螺母7沿 着阀杆4上下移动时，阀瓣5随着阀瓣螺母7 —起运动以打开或关闭闸阀1。当阀瓣5向上 移动时，打开闸阀1，实现介质的流通；当阀瓣5向下移动时，关闭闸阀1，截止介质的流动。在阀盖3与阀体2之间设有止水垫圈12以防止介质渗出。为实现阀杆4与阀盖3的密封在轴套15下方，在阀杆4和阀盖3之间设有密封圈17 ；在阀盖3上方固定安装 有由不锈钢制成的轴盖8，在轴盖8与阀杆4之间设有多道组合的阀杆密封副16。在轴盖 8上部的凹槽中安装有防尘圈18，以防止灰尘加入阀盖和阀体内部。滚动轴承如以上参照图1所述，目前闸阀中用于支撑阀杆的结构通常采用平面滑动轴承结 构，运动副为阀杆(常用材料为碳钢或者不锈钢)与平面轴承(常用材料为铜合金)，其滑 动摩擦系数一般为0. 1-0. 15。如图5A和5B所示，在根据本发明的闸阀中，为了减小摩擦 系数和操作扭矩，同时还确保一定的安全系数，采用了用滚动轴承14来支撑阀杆4的结构。 具体地，在阀盖3的顶部处，滚动轴承14安装在上下两个轴套15之间，滚动轴承14的高强 度滚珠容纳在阀杆4的表面上所设的沟槽中。运动副为阀杆4与滚动轴承14，这样其滚动 摩擦系数相当于深沟球轴承，仅仅为0. 002-0. 004。滚动轴承14与阀杆4之间具体进行接触的是滚动轴承14的高强度滚珠与阀杆4 中的沟槽，其接触形式为线接触，运动副之间的作用力与反作用力也以线接触的方式传递。 为了确保运动副的使用寿命满足设计及相关阀门安全标准的要求，还将精密加工的阀杆沟 槽与高强度滚珠的直径进行分组配对管理，以将彼此之间的运动间隙控制在确保阀门安全 工作所需的范围之内。具体地，可以将已精密加工的阀杆沟槽按R角进行尺寸分组筛选配对。例如， 当设计阀杆沟槽半径基本尺寸为R3. 000，滚珠直径基本尺寸为6. 000(半径基本尺寸为 R3. 000)时，以偏差0.01mm进行分组筛选。阀杆可以分为三组阀杆A(R2. 990-3. 000)， 阀杆B (R3. 000-3. 010)和阀杆C (R3. 010-3. 020)。滚珠可以分为三组滚珠A (半径 R2. 980-R2. 990)，滚珠 B (半径 R2. 990-3. 000)和滚珠 C (半径 R3. 000-3. 010)。然后将阀杆 与滚珠按分组配对装配，即阀杆A和滚珠A、阀杆B和滚珠B、阀杆C和滚珠C进行装配，从 而确保闸阀的安全工作所需的运动副的配合精度。另外，还可以根据不同的使用要求，合理选用阀杆与滚珠的运动副材料。例如，阀 杆可以采用优碳钢、SUS431或者其它优质不锈钢材料。滚珠可以采用S440C、高铬钢、青铜、 陶瓷或硬质合金等材料。还可以对材料进行一定的工艺处理以使其硬度和耐磨性满足特定 要求。例如阀杆可以进行调质处理，可以在阀杆沟槽处镀硬铬并进行抛光处理或喷丸处理。另外，通过下面将详细描述的超扭矩保护传动装置6 (图6A-6D)，有效地确保了滚 动轴承运动副不会因过大的操作负荷而受到破坏。通过控制阀体内腔铸造尺寸以及包胶厚 度均勻的阀瓣，确保闸阀的实际操作扭矩不会因密封零部件的配合尺寸超差而导致偏高。 而且，在实际生产中，通过实际测定每台产品的操作扭矩值，设定质量验收标准的上限值， 也确保了滚动轴承运动副的安全使用寿命。将现有技术中的平面滑动轴承用上述特别设计的滚动轴承替换，有效地减少了阀 杆4与滚动轴承14之间的摩擦系数，从而大幅度减小操作扭矩，也提高了阀杆4与滚动轴 承14运动副的使用寿命。这从下面的对比测试可以知道。对于一种暗杆闸阀，在其它零部件(阀体2、阀瓣5、阀盖3等)及测试条件(测试 压力、测试仪表、测试人员)都相同的情况下，仅仅将平面滑动轴承更换为滚动轴承14，进 行扭矩对比测试，其测试结果如下。表1暗杆闸阀扭矩对比测试
权利要求
1.一种暗杆闸阀，包括阀体、连接到阀体上的阀盖、阀杆、阀瓣和传动装置，所述阀杆的 上端与传动装置连接，所述阀杆的下端与阀瓣连接，其特征在于，所述阀杆通过滚动轴承可相对转动地支撑在所述阀盖中。
2.根据权利要求1所述的暗杆闸阀，其特征在于，所述阀杆和所述滚动轴承按照尺寸 公差范围分组配对来进行装配。
3.根据权利要求1所述的暗杆闸阀，其特征在于，所述阀杆由不锈钢制成，所述滚动轴 承的滚珠由以下材料中至少之一制成高硬度金属、陶瓷或合金。
4.一种暗杆闸阀，包括阀体、连接到阀体上的阀盖、阀杆、阀瓣和传动装置，所述阀杆的 上端与传动装置连接，所述阀杆的下端与阀瓣连接，其特征在于，所述传动装置包括用于由用户施加操作扭矩的传动帽、用于与所述阀杆 连接的连接套、以及连接所述传动帽和所述连接套的保险块，所述保险块在承受大于预定 扭矩的扭矩时断开所述传动帽和所述连接套之间的连接。
5.根据权利要求4所述的暗杆闸阀，其特征在于，所述保险块包括与所述传动帽相连 的上部、与所述连接套相连的下部以及连接上部和下部的中间部，所述中间部的横截面面 积小于所述上部和所述下部的横截面面积。
6.根据权利要求4所述的暗杆间阀，其特征在于，所述连接套的下端具有非圆形横截 面的内孔，以与所述阀杆上端的非圆形横截面形状相配合。
7.根据权利要求5所述的暗杆闸阀，其特征在于，所述保险块的上部和下部都具有非 圆形横截面，以分别与所述传动帽的下端和所述连接套的上端的非圆形横截面内孔相配合ο
8.根据权利要求4所述的暗杆闸阀，其特征在于，紧固件穿过所述传动帽、所述保险块 和所述连接套中的通孔而将所述传动装置紧固到所述阀杆。
9.一种暗杆闸阀，包括阀体、连接到阀体上的阀盖、阀杆、阀瓣和传动装置，所述阀杆的 上端与传动装置连接，所述阀杆的下端与阀瓣连接，其特征在于，所述阀瓣包括阀瓣铸件、导向鞋和包胶层，所述导向鞋配合安装在所述阀 瓣铸件的凹槽中，以在所述阀瓣包胶的过程中对所述阀瓣铸件定位。
10.根据权利要求9所述的暗杆闸阀，其特征在于，所述导向鞋具有大体U形。
11.根据权利要求9所述的暗杆闸阀，其特征在于，所述导向鞋用塑料注塑成型。
12.根据权利要求9所述的暗杆闸阀，其特征在于，所述导向鞋具有与所述凹槽接合的 底面和在包胶过程中与包胶模具的定位装置接合的定位面。
13.根据权利要求12所述的暗杆闸阀，其特征在于，相对于所述底面，所述定位面不低 于所述包胶层在所述导向鞋附近的外表面。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的暗杆闸阀，其特征在于，所述闸阀还包括安装 在所述阀盖上方的轴盖，在所述轴盖与所述阀杆之间设有多道组合的密封件。
15.根据权利要求14所述的暗杆闸阀，其特征在于，所述密封件包括0型圈和聚四氟乙 烯挡圈。
16.根据权利要求1-13中任一项所述的暗杆闸阀，其特征在于，通过内六角沉头螺钉 连接所述阀体与所述阀盖，所述阀盖中用于接纳所述内六角沉头螺钉的孔的一部分具有锥 度，以与所述内六角沉头螺钉的锥度面相互配合。
17.根据权利要求1-13中任一项所述的暗杆闸阀，其特征在于，所述闸阀还包括安装 在所述阀盖上方的轴盖，通过内六角沉头螺钉连接所述阀盖与所述轴盖，所述轴盖中用于 接纳所述内六角沉头螺钉的孔的一部分具有锥度，以与所述内六角沉头螺钉的锥度面相互 配合。
全文摘要
本发明提供了一种暗杆闸阀，包括阀体、连接到阀体上的阀盖、阀杆、阀瓣和传动装置，阀杆的上端与传动装置连接，阀杆的下端与阀瓣连接，其中阀杆通过滚动轴承可相对转动地支撑在阀盖中。该闸阀使用超扭矩的保险传动装置，能够在操作扭矩过大时有效保护阀门内部零部件。还使用导向鞋在包胶过程中对阀瓣实现精确定位，包胶厚度均匀。该闸阀操作扭矩小、密封可靠、使用寿命长且装配简单。
文档编号F16K3/18GK102109044SQ20091026635
公开日2011年6月29日 申请日期2009年12月24日 优先权日2009年12月24日
发明者爱尔登·塔克, 章莹, 蒲昌烈 申请人:泰科龙(上海)管道有限公司