专利名称：一种节能平衡高压单座阀的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种阀门，具体是一种节能平衡的高压单座阀。
背景技术：
现有技术的单座阀如图1所示，单座结构形式的阀无论压差大与小，随着阀压力增大，其阀芯阀杆收到向上的力很大，所需执行器的输出力就越大，反之亦然。当压力、压差过大时要求执行器输出力过大时，极易造成阀芯振荡。且其“S”型流道复杂，影响介质流通。现有技术的双座阀如图2所示，虽能适用于高压差情况，但其阀内结构复杂，其加工、装配精度要求高，且介质流道复杂，因双座密封缘故，相较于单座结构其密封等级不高，易泄漏。
发明内容本实用新型的目的在于:提供一种结构简单，易于加工、装配、调试方便、成本低廉、密封性好、压差高的节能平衡高压单座阀。本实用新型所采用的技术方案是:一种节能平衡高压单座阀，包括阀体、阀盖、阀杆、阀芯和阀座，所述阀杆穿过阀盖、伸入阀体内部，所述阀芯设置在阀杆中部，所述阀体内壁上有与阀芯相配合的阀座；所述阀体内、阀芯两侧设置有2组平衡对称的活塞装置，2组活塞装置的活塞缸是在阀体内表面上沿阀杆动作方向加工活塞导向行程孔，对应的活塞设置在阀杆上。当所述阀门关闭时，2组活塞装置的活塞均位于活塞导向行程孔的底部。所述阀门内部的介质流道为“Z”型。通过上述改进，本实用新型的有益效果是显而易见的:1.增加平衡活塞，使得阀芯受介质作用力相互抵消，相较于同样尺寸单座结构的阀，所需执行器输出力更小，从而起到节能的效果；2.增加平衡活塞，因其使阀芯所受介质作用力相互抵消，阀可承受阀前阀后压差更大，使其适用范围更广；3.增加平衡活塞，因上下平衡活塞导向作用，从而阀芯不会出现震荡现象；4.阀体内部“Z”型介质流道，相较于“S”型介质流道，其结构更加简单顺畅，不易堵卡，且其加工方便，降低生产成本。
图1是现有技术单座阀的结构示意图；图2是现有技术双座阀的结构不意图；图3是本实用新型节能平衡高压单座阀的结构示意图。图中标号表示:①:阀体、②:进流侧活塞装置、③:阀芯、④:出流侧活塞装置、⑤:阀杆、⑥:阀盖。
具体实施方式
如图3所示，本实用新型是一种节能平衡高压单座阀，包括阀体①、阀盖⑥、阀杆⑤、阀芯③和阀座，阀杆⑤穿过阀盖⑥、伸入阀体①内部，阀芯③设置在阀杆⑤中部，所述阀体①内壁上有与阀芯③相配合的阀座，此乃高压阀的基本结构。本具体实施方式
中，高压阀阀体①由整体锻件加工，也可为其他形式。阀体①呈套筒状，阀体①顶部设置有端盖一阀盖⑥，阀盖⑥上设置有供阀杆⑤伸入的孔、同时其顶部连接支架等部件；阀体①底部固定连接挡板密封、防阀杆⑤吹出。本实用新型的创新之处在于:本实用新型的阀体①内、阀芯③两侧设置有2组平衡对称的活塞装置，2组活塞装置的活塞缸实际是在阀体①内表面上沿阀杆⑤动作方向加工活塞导向行程孔，对应的活塞设置在阀杆⑤上。当阀门关闭时，2组活塞装置的活塞均位于活塞导向行程孔的底部。这2组平衡对称的活塞装置抵消阀门内介质作用力、减小所需执行器输出力及提高阀体①可承受阀前后压差的能力。本具体实施方式
中，2组平衡对称的活塞装置分别为进流侧活塞装置②和出流侧活塞装置④。阀芯③进流侧活塞装置②的活塞缸是在阀体①底部加工的活塞导向行程孔，其配套的活塞是在阀杆⑤末端固定连接的活塞滑块。阀芯③出流侧活塞装置④的活塞导向行程孔是在阀体①顶部加工的活塞导向行程孔，该活塞导向行程孔的顶端对应阀盖⑥位置，其配套的活塞设置在阀杆⑤的对应位置上。设计进流侧活塞装置②的活塞导向行程孔的长度为1，出流侧活塞装置④的活塞导向行程孔的长度为I’ ；则1>1’。另外，进流侧活塞装置②和出流侧活塞装置④的活塞与活塞导向行程孔的接触面上设置有密封装置，如在活塞周面上设置凹槽、凹槽内安装软性密封圈。注意:如果进流侧活塞装置② 的活塞直径大于出流侧活塞装置④的活塞直径时，阀总为流开型阀。如果进流侧活塞装置②的活塞直径小于出流侧活塞装置④的活塞直径时，阀总为流闭型阀。上述，高压阀阀杆⑤、阀芯③及活塞装置，可以根据阀芯③的密封形式采用整体加工的形式或分段式组合的形式。该高压阀根据不同阀芯③轮廓曲线，其流量特性可为快开、对数、线性等流量特性。阀门内部的介质流道为“Z”型，即阀芯③两侧的进流流道和出流流道垂直垂直于阀体①轴向、同向设置。相较于单座结构形式的“S”型、双座结构的双“S”型流道以及“N”型等流道形式，本实用新型中“Z”型介质流道更为简洁，流道对于介质的影响更小，阻尼系数小、节能，流量特性曲线更趋于完美。如图3所示，阀体①内增加了进流侧活塞装置②和出流侧活塞装置④，通过这一组平衡对称设置的活塞装置，使得介质作用力抵消，减小阀芯③运动所需受力，即减小所需执行器输出力及增大高压阀所能承受阀前阀后压差。其理论计算如下所示:当下述尺寸有以下关系时:f彡c彡a，因介质作用、阀杆⑤下端承受一向上大于等于零的受力:Fl=Pl X [ JI (c/2) 2_ 3i (b/2)2] - PlX [ Ji (a/2)2- Ji (b/2)2][0031]=PlX 3i (c2-a2)/4因介质作用、阀杆⑤上端承受一向上大于等于零的受力:F2=P2X [ JI (f/2)2- Ji (b/2)2]- PlX [ Ji (c/2)2- Ji (b/2)2]= P2X 3i (f2-c2) /4综上所上述，阀杆⑤承受一向上受力为:F =F1+F2= PlX Ji (c2-a2)/4+ P2X Ji (f2-c2)/4当尺寸f趋近于c，c趋近于a，故而受力F向上且很小，所需执行器输出力很小、节能，高压阀阀前阀后的压差(|P1_P2|)可增大，此时高压阀总为流开阀。同理，当f < c < a时，当尺寸a趋近于c，c趋近于f，故而受力F向下且很小，所需执行器输出力很小、节能，高压阀阀前阀后的压差(|P1_P2|)可增大，此时高压阀总为流闭阀。对比于如图1所示单座结构形式的阀，当介质低进高出即P1>P2时，阀杆⑤受一向上的力:F=PlX JI (a/2)2- P2X Ji [(a/2)2-(b/2)2]=(P1-P2) X 3i (a/2)2+P2X Ji (b/2)2当压差小即P2趋近于Pl时，式P2X 3i (b/2)2受向上力大；当压差大即P2趋近于0时，式(P1-P2) X JI (a/2)2受向上力大；故而单座结构形式的阀无论压差大与小，随着阀压力增大，其阀芯③和阀杆⑤收到向上的力很大，所需执行器的输出力就越大，反之亦然，极易造成阀芯③振荡。且其“S”型流道复杂，影响介质流通。对比于如图2所示双座结构形式的阀，虽能适用于高压差情况，但其阀内结构复杂，要求加工精度高，装配调节不易，且介质流道复杂。因双座密封缘故，相较于单座结构其密封等级不闻，易泄漏。综上所述，本实用新型的节能平衡高压单座阀由于以下创新点:阀体①内加工有“Z”型介质流道及与阀芯③同轴的活塞导向行程孔，阀杆⑤上在阀芯③两侧各有一活塞滑块。从而使得阀体①内部结构简单，加工、装配方便，成本低廉。另外，本实用新型的设计理念及结构同样可以适用于中低压阀门中。
权利要求1.一种节能平衡高压单座阀，包括阀体、阀盖、阀杆、阀芯和阀座，所述阀杆穿过阀盖、伸入阀体内部，所述阀芯设置在阀杆中部，所述阀体内壁上有与阀芯相配合的阀座；其特征在于:所述阀体内、阀芯两侧设置有2组平衡对称的活塞装置，2组活塞装置的活塞缸是在阀体内表面上沿阀杆动作方向加工活塞导向行程孔，对应的活塞设置在阀杆上。
2.根据权利要求1所述的节能平衡高压单座阀，其特征在于:当所述阀门关闭时，2组活塞装置的活塞均位于活塞导向行程孔的底部。
3.根据权利要求1所述的节能平衡高压单座阀，其特征在于:所述阀门内部的介质流道为“Z”型。
专利摘要本实用新型提供了一种节能平衡高压单座阀，包括阀体、阀盖、阀杆、阀芯和阀座，阀杆穿过阀盖、伸入阀体内部，阀芯设置在阀杆中部，阀体内壁上有与阀芯相配合的阀座；所述阀体内、阀芯两侧设置有2组平衡对称的活塞装置，2组活塞装置的活塞缸是在阀体内表面上沿阀杆动作方向加工活塞导向行程孔，对应的活塞设置在阀杆上。本实用新型阀内介质作用于活塞及阀芯截面上所产生的作用力相互抵消，减小所需执行器驱动力、节能，提高阀门可承受高压差的能力，高压差时阀芯无振荡现象。阀体结构简单，“Z”型介质流道相较于传统的介质流道更为简单，阻尼系数更小，使得阀门能耗低；“Z”型介质流道及活塞导向行程孔使得阀体内部加工方便简易且减小介质堵卡现象。
文档编号F16K27/02GK203162304SQ20132005959
公开日2013年8月28日 申请日期2013年2月4日 优先权日2013年2月4日
发明者明赐东 申请人:四川华林自控科技有限公司