专利名称：一种高压大流量先导式电动阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种控制矿浆输送的高压力、大流量先导式电动阀，特别涉及到深海 采矿矿石输送设备所使用的一种控制矿浆流体输送的先导式电动阀。
背景技术：
大洋蕴藏着丰富的矿产资源，陆地资源的日益贫乏使人类将目光转向海底资源， 世界主要发达国家在20世纪初就开始对深海采矿设备进行了研究和开发。深海采矿矿石 输送设备的作用主要是将海底采矿车采集到的矿石输送到海面采矿船上，因此，矿石输送 技术是深海采矿关键技术之一。中国专利200420036074. 2公开的深海采矿矿石输送系统，其原理为采用高速多 级高压水泵首先对海水加压，然后通过储料罐将矿石掺入到高压水管中进行输送，该方法 能将矿石直接从6000m的海底输送到海面，由于矿石不经过水泵，能保证矿石输送设备长 期可靠工作；高速多级高压水泵的扬程高且重量轻，该种设备可同时应用于硬管采矿系统 和软管采矿系统，具有良好的应用前景。深海采矿矿石输送系统的原理如图1所示，它由水泵1、管道2、阀3、储料罐4、阀 5、阀6、阀7、阀8、阀9、储料罐10和储料罐11组成，其工作原理为1.采矿系统开始工作前，阀3、阀7和阀9处于打开状态，其它阀门处于关闭状态， 储料罐4内和储料罐10内压力与海水压力平衡。水泵1启动后，海水在水泵的作用下，通 过输送管道输送到海面。2.采矿车开始工作后，矿石经阀5流入储料罐4内，同时，储料罐内的部分海水经 阀5排出。当储料罐4装满矿石颗粒后，关闭阀5，同时打开阀3和阀6，储料罐4内的压 力与输送管道压力平衡，储料罐4内的矿石颗粒在重力和输送管内海水流动所产生的负压 作用下流入输送管道，与管道内的海水混合形成混合流体，在水泵的作用下，输送到采矿船 上。3.在关闭阀5后，矿石颗粒经阀9流入储料罐10。当储料罐4内的矿石全部输送 完毕，储料罐10装满矿石后，关闭阀3、阀6和阀9，同时打开阀5、阀8和阀11，储料罐10内 的矿石颗粒流入输送管道，在水泵的作用下，输送到海面的采矿船上，而矿石颗粒经阀5流 入储料罐10。根据上述工作步骤，不断重复，输送设备能将采矿车采集的矿石源源不断地输送 到海面的采矿船上，通过调节阀3、阀7和阀8，可以控制矿石输送浓度。从深海采矿矿石输送系统的工作原理可知，阀是深海采矿矿石输送系统关键部 件。由于该系统工作在5000m深的海底，环境压力高达50Mpa，为保证矿石从海底直接输 送到海面采矿船上，储料罐内输送压力需要56Mpa左右，因此，储料罐内外的压力差高达 6Mpa。在矿石输送系统工作过程中，阀开启时阀芯两端承受高达6MPa的压力差，并且矿浆 输送流量高达3600L/min，因此深海采矿矿石输送系统中所使用的阀必须是高压力、大流量 可控制的电动阀。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于矿浆输送，特别是用于控制深海采矿矿浆输送的 一种高压力、大流量先导式电动阀。本发明是通过以下技术方案实现其包括上阀体、下阀体、阀瓣、橡胶垫圈、阀杆、 电动机、传动装置、阀芯密封橡胶和压盖。所述上阀体有两种结构，一种为由法兰盘、锥形料斗以及安装传动装置的支撑架 三部分所组成的复杂机件，另一种为两端设有法兰盘的弯型管道以及安装传动装置的支撑 架组成的复杂机件。所述下阀体为两端设法兰盘的管状结构，在下阀体的上端法兰盘上设 有锥形孔。上下阀体通过法兰盘连接，并形成锥形阀孔。所述橡胶垫圈安装上下阀体的法 兰盘之间，用于阀关闭时阀瓣与阀孔之间以及上下阀体之间的密封。所述电动机与传动装置相连接，安装于上阀体的支撑架上。所述阀杆通过传动装 置带动作上下运动，并带动下端阀瓣作上下运动，同时关闭或打开阀；阀杆下端设计有橡胶 包裹的小圆锥体作为先导阀芯，与阀瓣组成先导阀。先导阀的作用在于当阀处于关闭状态 下打开时，阀杆首先打开先导阀，液体从高压端流入低压端，以达到阀两端的压力平衡，在 其他状态下，先导阀处于关闭状态。本发明高压大流量先导式电动阀具有以下特点1、设计了先导阀，即使阀瓣两端存在高压差，阀杆打开先导阀所需的推力很小，例 如本发明将该阀的先导阀阀孔直径设计为主阀阀孔直径的1/5时，阀杆打开先导阀所需的 推力只有不设先导阀时所需推力的1/25，因此，先该种导式电动阀所需的电机及传动装置 功率都很小，可控制大流量、高压力流体输送。2、阀瓣采用锥形阀瓣结构，该阀控制矿浆等固液两相流体输送时，矿石不会堆积 在锥面上；由于采用较厚的橡胶垫作为密封件，橡胶密封圈能抵抗固体颗粒对密封性能的 干扰，因此该种阀在高压状态下具有很好的密封特性，可用于矿浆流体的控制。3、该阀采用电机传动，能精确控制阀的开口度，具有很好的启闭特性和可控制性 能。
图1为中国专利200420036074. 2公开的深海采矿矿石输送系统原理示意图。图2为本发明一实施例的高压大流量先导式电动阀结构示意图。图3为本发明另一实施例的高压大流量先导式电动阀结构示意图。图4为本发明先导阀结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明作进一步说明。参照图2和图3， 本实施例包括上阀体1、下阀体2、阀瓣3、橡胶垫圈4、阀杆5、传 动装置6、电动机7、阀芯密封橡胶8和压盖9。所述上阀体1有两种结构，一种为图2所示 结构，由法兰盘、锥形料斗以及安装 传动装置的支撑架组成，另一种为图3所示结构，由两 端设有法兰盘的弯型管道以及安装传动装置的支撑架组成。所述下阀体2为两端设法兰盘的管状结构，在下阀体2的上端法兰盘上设有锥形孔，上下阀体通过法兰盘连接，并形成锥 形阀孔。所述橡胶垫圈4安装上阀体6与下阀体7的法兰盘之间，用于阀关闭时阀瓣3与 阀孔之间以及上阀体1下阀体2之间的密封。所述电动机7与传动装置6相连接，安装于上阀体1的支撑架上；所述阀杆5通过 传动装置6带动作上下运动，并带动下端阀瓣3作上下运动，同时关闭或打开阀，阀杆5下 端设计有密封橡胶8包裹的小圆锥体作为先导阀芯，与阀瓣3组成先导阀。图2所示的高压大流量先导式电动阀处于打开状态，是一种在图1所示的深海采 矿矿石输送系统中的阀5和阀9所使用的阀，矿石流体先流入上阀体1的料斗，然后经阀孔 流入深海采矿矿石输送系统中的储料罐中。图3所示的高压大流量先导式电动阀处于关闭状态，该阀可用于图1所示的深海 采矿矿石输送系统中的其它的阀。图4是由阀杆5与阀瓣3所组成的先导阀结构示意图，其作用在于当阀从关闭状 态 打开时，阀杆5打开先导阀，液体从高压端流入低压端，以达到阀的两端压力平衡，从而 打开阀瓣。由于该种先导式电动阀具有所需电机及传动装置功率小，可控制大流量和高压力 的流体输送，并且在高压状态下具有良好的密封特性，能精确控制阀的开口度，具有很好的 启闭特性和可控制性能等特点，可广泛应用于固液两相流体的管道输送控制。
权利要求
一种高压大流量先导式电动阀，包括上阀体、下阀体、阀瓣、橡胶垫圈、阀杆、电动机、传动装置、阀芯密封橡胶和压盖，所述上下阀体通过法兰盘连接，并在法兰连接处形成锥形阀孔，所述橡胶垫圈安装上下阀体的法兰盘之间，用于阀关闭时阀瓣与阀孔之间以及上下阀体之间的密封，所述阀杆通过传动装置带动作上下运动，并带动下端阀瓣作上下运动，同时关闭和打开阀，在阀杆下端设计有先导阀芯，与阀瓣组成先导阀。
2.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，所述上阀体有两种结构，一种为由法兰 盘、锥形料斗以及安装传动装置的支撑架三部分所组成的复杂机件，另一种为两端设有法 兰盘的弯型管道以及安装传动装置的支撑架组成的复杂机件。
3.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，所述下阀体为两端设法兰盘的管状结 构，在下阀体的上端法兰盘上设有锥形孔。
4.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，在阀杆下端设计有密封橡胶包裹的小 圆锥体作为先导阀芯，与阀瓣内设计的先导阀孔组成先导阀。
全文摘要
一种高压大流量先导式电动阀，其包括上阀体、下阀体、阀瓣、橡胶垫圈、阀杆、电动机、传动装置、阀芯密封橡胶和压盖。所述上下阀体通过法兰盘连接，并在法兰连接处形成锥形阀孔，所述橡胶垫圈安装在上下阀体的法兰盘之间，用于阀关闭时阀瓣与阀孔之间以及上下阀体之间的密封，所述阀杆通过传动装置带动作上下运动，并带动下端阀瓣作上下运动，同时关闭或打开阀，在阀杆下端设计有密封橡胶包裹的小圆锥体阀芯，与阀瓣组成先导阀。本发明具有采用电机及传动装置功率小，可控制大流量和高压力的流体输送，并且在高压状态下具有良好的密封特性，能精确控制阀的开口度，具有很好的启闭特性和可控制性能等特点，可广泛应用于固液两相流体的管道输送控制。
文档编号F16K27/02GK101846189SQ20101018763
公开日2010年9月29日 申请日期2010年6月1日 优先权日2010年6月1日
发明者吴万荣, 吴波, 周刚, 徐海良 申请人:中南大学