专利名称：海水压力平衡阀的制作方法
技术领域：
本发明属于控制阀类，具体涉及ー种海水压カ平衡阀，可适用于以海水、淡水等为工作介质的水压浮力调节系统。
背景技术：
海水液压浮力调节系统已成功应用于载人深潜器中，其原理如图I所示。据图可知，系统中海水泵运转，通过电磁阀控制工作介质流向，实现潜器中耐压水舱的注、排水，以改变水舱中海水重量，实现潜器在水下的平衡。压カ平衡阀为该系统的关键元件，有如下作用
(I)保证海水泵未启动时，海水不会直接经过海水泵到达水舱，使系统处于失控状态；(2)保证泵的出口压カ总是高于进ロ压力，从而使泵不会出现反转，也不会出现由于海深压カ直接将海水倒灌至水舱的现象中国船舶重工集団公司第702研究所公布了ー种超高压海水压カ平衡阀(申请号200810022671. 2)，其结构如图2所示，该阀主要由阀体、阀座、阀套、弹簧、阀芯、密封圈组成，阀芯为锥阀结构，阀芯锥面上加工有沟槽安装密封圏，阀ロ处利用套在阀芯上弹簧产生的压缩カ将阀芯与阀座锥面配合密封。该阀解决了浮力调节特殊エ况的海水腐蚀问题、密封问题，但同时也存在如下几个不足(I)阀ロ利用阀芯锥面上密封圈密封，密封圈有被高压水冲出的危险；(2)锥阀密封对于加工精度要求较高，且压カ损失较大，不适于中、浅海域；(3)该阀没有配置减震装置，振动大，容易导致入口压カ不稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供ー种能用于海水液压浮力调节系统的压力平衡阀，适用于中、浅海域，能够保证系统注排水可控，并且振动较小，入口和出口压カ稳定，可以防止海水泵出口压カ比入口压カ高而出现反转エ况。本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下ー种海水压カ平衡阀，其特征在于，包括阀体、设置在阀体一端的阀座、设置在阀体另一端的阀套和设置在阀体内的阀芯部件，其中，该阀芯部件包括球座和设置在该球座一端端部的阀芯，该阀芯与阀座接触形成阀ロ，该球座另一端套接在所述阀套内，其中，所述阀座包括阀座基体、内嵌套和压紧套，该阀座基体内部设置有阶梯孔，其一端作为入水ロ，另一端与阀体螺纹连接；所述内嵌套为中空环状体，一端外侧凸起形成凸肩，该内嵌套一端通过该凸肩与阀座基体内的阶梯孔抵接，另一端与阀芯一起构成阀ロ ；所述压紧套套在内嵌套外周，其一端抵接到内嵌套的凸肩上，另一端通过密封圈与阀体配合形成静密封。作为本发明的改进，所述阀套设置在阀体上与阀座端同轴线的另一端，该阀套内部设有阶梯通孔，其一端设有沟槽，用于安装密封圏，以与阀体配合形成静密封，另一端作为平衡阀的平衡ロ。作为本发明的改进，所述球座为阶梯轴，该球座一端伸入阀套的阶梯孔内，与所述阶梯孔配合，另ー端的端面上加工有球窝，用于安装所述阀芯，且该球窝所在的阶梯轴段与阀套之间套有弹簧，该弹簧一端抵接在球窝所在的阶梯轴段的轴肩上，另一端与所述阀套端面抵接。作为本发明的改进，所述 球座与所述阀套套接的一端与所述阀套内的两级阶梯孔均配合接触，其中与较大孔配合的球座的轴段上设有沟槽以安装格来圈，用干与所述阀套形成动密封，球座的尾部轴段与较小孔间隙配合，球座与阀套之间形成的空腔通过该间隙与所述平衡ロ相通，所述球座的运动通过该间隙进行减震，以减轻阀芯受到的冲击振动。作为本发明的改进，所述阀芯为陶瓷或耐蚀合金球，其与所述内嵌套软硬配合，形成线密封。本发明中的阀座为组合形结构，由阀座基体、内嵌套、压紧套组成，压紧套与阀座基体焊接固定。阀体为T形三通体，同一轴线两端分别连接阀座和阀套，与阀座连接端为入水ロ，与阀套连接端为平衡ロ，而阀体T形外螺纹端为出水ロ。其中阀芯为球体，球座为四段阶梯轴，一端的两段伸入阀套孔内，直径较大段开有沟槽安装格来圈，与阀套配合形成动密封，尾部段与阀套较小孔间隙配合，与阀套之间形成空腔。球座另一端端面加工有球窝，安装球阀芯，弹簧套装在球窝段与阀套之间。阀ロ依靠弹簧力和液压カ将阀芯压紧在内嵌套上，形成线密封。该阀与其他元件连接为管式连接。本发明的海水压カ平衡阀具有如下优点(I)阀座采用组合式结构，在金属结构中内嵌工程塑料，与阀芯为软硬配合，形成线密封，密封比压小，保证良好密封，减小阀ロ的通流压カ损失。(2)阀芯采用成型加工的球体，容易保证其加工精度要求，阀芯材料为陶瓷或耐蚀合金，提高了阀芯的耐气蚀和抗拉丝侵蚀能力(3)球座一方面为弹簧定位导向，另ー方面限位阀芯；球座上球窝直径稍大于球，保证陶瓷球和阀座的自定位能力，密封更可靠。(4)该阀设有减振装置，减振装置由球座、阀套组成，两者之间形成的空腔通过球阀座尾部杆与阀套的间隙与平衡ロ相通。空腔中的水由于进出要通过很小的缝隙，对球座的运动具有阻尼作用，减小了采用球阀形式以及水的物理特性带来的阀芯冲击振动，从而保证阀入口海水压カ的稳定性。
图I为海水液压浮力调节系统原理图；图2为现有的超闻压海水压カ平衡阀结构原通图；图3为本发明的海水压カ平衡阀的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进ー步详细说明。如图3所示，本实施例的海水压カ平衡阀包括阀体1，及在阀体I内依次布置的阀座基体2、内嵌套3、压紧套4、阀芯10、弹簧5、球座6、阀套7。
阀体I为T型三通体，同一轴线的两端均加工有内螺纹，另外的T型端加工外螺纹，为出水ロ O。 阀座设置在阀体同轴线的两端中的一端，作为进水口。该阀座为组合式阀座，包括阀座基体2、内嵌套3和压紧套4。其中阀座基体2两端均加工有外螺纹，内部加工有阶梯孔，一端作为入水ロ I，另一端套装在阀体I内，与阀体I螺纹连接。内嵌套3为中空环状体，一端外侧凸起，形成凸边，整体呈阶梯环状，材料可以为工程塑料。内嵌套3通过该凸边与阀座基体2的阶梯孔抵接，内嵌套3另一端与阀芯10 —起构成阀ロ。该内嵌套3外周套有压紧套4，压紧套4为环形体，外圆上加工有沟槽安装密封圈8，其一端抵接到内嵌套3的凸边上，另一端通过密封圈8与阀体I配合形成静密封。制造阀座时，先将内嵌套3放入阀座基体2阶梯孔内，再装入压紧套4压紧内嵌套3的阶梯面，最后将阀座基体2与压紧套4焊接固定。阀套7设置在阀体同轴线的两端中的另一端，该阀套7整体为阶梯环状体，内部加エ有阶梯孔，一端加工外螺纹，作为平衡阀的平衡ロ B ;另一端外圆柱环形体上加工有沟槽安装密封圈8，与阀体I配合形成静密封；沟槽后阶梯轴段加工有螺纹，阀套7利用该螺纹与阀体I连接。压紧套4、阀套7上与阀体接触处均装有密封圈8，球座6上装有格来圈9。球座6为阶梯轴，本实施例中为四段阶梯轴。球座6 —端伸入阀套7的阶梯孔内，与阀套7上两阶梯孔均有配合，其中与较大孔配合的轴段加工有沟槽以安装格来圈9，形成动密封。尾部轴段与阀套较小孔间隙配合，利用阀套7与球座6之间的空腔形成减震装置；球座6另一端伸入阀体I内，该端面阶梯轴上加工有球窝，用于安装阀芯10，球窝所在的阶梯轴段与阀套7之间套有弹簧5，该弹簧5 —端抵接在球窝所在的阶梯轴段的台阶上，另ー端与阀套7端面抵接，球座6可为弹簧5定位导向。阀芯10为陶瓷或耐蚀合金球，与内嵌套3软硬配合，形成线密封，作为阀ロ。装配时，先将密封圈8分别装入压紧套4和阀套7上沟槽，再将格来圈9装入球座6上沟槽，接着将组合式阀座装入阀体I、然后将阀芯10、球座6、弹簧5、装入阀套7内，最后将阀套7整体安装到阀体I上。球座(6)—方面为弹簧(5)定位导向，另ー方面利用轴肩限位；球座(6)上球窝直径稍大于阀芯(10)，保证阀芯(10)和阀座的自定位能力，密封更可靠。使用状态时，海水压カ平衡阀入口 I与海水泵入口连接，出口 O与水舱端元件连接，平衡ロ B与海水泵入口并接。工作状态分如下两种情况( I)当海水泵从水舱向深海排水吋，平衡ロ B为水舱压カ，出口 O压カ为海深压カ。海水泵未启动时，O ロ压カ将阀芯10压紧在内嵌套3上，将O ロ处海水密封。而当海水泵启动后，入口 I的海水压カ上升，当压カ超过O ロ压カ时，海水从内嵌套3与阀芯10之间间隙流入阀体I中间腔，再从O ロ流出进入管路，最后进入海洋。(2)当海水泵向水舱注水吋，B ロ为海深压力，O ロ为水舱压力。海水泵未启动时，I ロ海水压カ与B ロ相同，两者在球座6上作用カ差值加弹簧5的压缩カ将阀芯10压紧在内嵌套3上，将I ロ海水密封。当海水泵启动后，I ロ压カ逐渐上升，当上升到足以克服B ロ压カ在球座6上的作用力、弹簧5的压缩力、格来圈9摩擦力之和吋，内嵌套3与阀芯10之间产生间隙，海水从间隙流入阀体I中间腔，再从O ロ流出，通过管路及其他元件进入水舱。
权利要求
1.ー种海水压カ平衡阀，其特征在于，包括阀体(I)、设置在阀体(I) 一端的阀座(2，3，4)、设置在阀体(I)另ー端的阀套(7)和设置在阀体(I)内的阀芯部件(6，9)，其中，该阀芯部件包括球座(6)和设置在该球座(6) 一端端部的阀芯(10)，该阀芯(10)与阀座(2，3，4)接触形成阀ロ，该球座(6)另一端套接在所述阀套(7)内，其中， 所述阀座(2，3，4)包括阀座基体(2)、内嵌套(3)和压紧套(4)，该阀座基体(2)内部设置有阶梯孔，其一端作为入水ロ，另一端与阀体(I)螺纹连接；所述内嵌套(3)为中空环状体，一端外侧凸起形成凸肩，该内嵌套(3)—端通过该凸肩与阀座基体(2)内的阶梯孔抵接，另一端与阀芯(10)—起构成阀ロ ；所述压紧套(4)套在内嵌套(3)外周，其一端抵接到内嵌套(3)的凸肩上，另一端通过密封圈(8)与阀体(I)配合形成静密封。
2.根据权利要求I所述的ー种海水压カ平衡阀，其特征在于，所述阀套(7)设置在阀体(I)上与阀座端同轴线的另一端，该阀套(7)内部设有阶梯通孔，其一端设有沟槽，用于安装密封圈(8)，以与阀体(I)配合形成静密封，另一端作为平衡阀的平衡ロ。
3.根据权利要求I或2所述的ー种海水压カ平衡阀，其特征在于，所述球座(6)为阶梯轴，该球座(6)—端伸入阀套(7)的阶梯孔内，与所述阶梯孔配合，另ー端的端面上加工有球窝，用于安装所述阀芯(10)，且该球窝所在的阶梯轴段与阀套(7)之间套有弹簧(5)，该弹簧(5)—端抵接在球窝所在的阶梯轴段的轴肩上，另一端与所述阀套(7)端面抵接。
4.根据权利要求1-3之一所述的ー种海水压カ平衡阀，其特征在于，所述球座(6)与所述阀套(7)套接的一端与所述阀套(7)内的两级阶梯孔均配合接触，其中与较大孔配合的球座(6)的轴段上设有沟槽以安装格来圈(9)，用干与所述阀套(7)形成动密封，球座(6)的尾部轴段与较小孔间隙配合，球座(6)与阀套(7)之间形成的空腔通过该间隙与所述平衡ロ相通，所述球座(6)的运动通过该间隙进行阻尼减震，以减轻阀芯(10)受到的冲击振动。
5.根据权利要求1-5之一所述的ー种海水压カ平衡阀，其特征在于，所述阀芯(10)为陶瓷或耐蚀合金球，其与所述内嵌套(3)软硬配合，形成线密封。
全文摘要
本发明公开了一种海水压力平衡阀，包括阀体、设置在阀体一端的阀座、设置在另一端的阀套和阀芯部件，阀芯部件包括球座和设置在球座一端的阀芯，阀芯与阀座接触形成阀口，球座另一端套接在阀套内，阀座包括阀座基体、内嵌套和压紧套，阀座基体内部设置有阶梯孔，一端作为入水口，另一端与阀体螺纹连接；内嵌套为中空环状体，一端外侧凸起形成凸肩，内嵌套一端通过该凸肩与阀座基体内的阶梯孔抵接，另一端与阀芯一起构成阀口，压紧套套在内嵌套外周，一端抵接到内嵌套的凸肩上，另一端通过密封圈与阀体配合形成静密封。本发明能够保证系统注排水可控，并且振动较小，入口和出口压力稳定，可以防止海水泵出口压力比入口压力高而出现反转的工况。
文档编号F16K47/00GK102678985SQ20121013667
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月4日 优先权日2012年5月4日
发明者刘银水, 吴德发, 唐群国, 李东林, 李晓晖, 杨曙东, 江涛 申请人:华中科技大学