一种内平衡截止阀的制作方法
【专利摘要】本实用新型的一种内平衡截止阀的阀芯、阀杆阀套构成的自平衡结构。阀杆设计成仅从阀门上端伸出阀内腔的形式，并通过改变阀芯的形状实现阀杆与阀芯在工作介质中的总体自平衡，因阀杆不从阀体底部壳体处穿出，故在阀体底部上无密封及泄漏点，所有的零部件的维修及密封的更换都可以在不移动阀门的情况下，从阀门上端进行快速处理，减小因拆除或移动阀门所发生的维修成本。阀套的对外排气孔设计，确保阀门的操作稳定可靠。本实用新型的内平衡截止阀在同样的工况条件下比传统结构的截止阀具有更高的使用寿命，所需驱动力也更小，维修更换易损件变得更为方便、快捷，维护的工作量得到了极大的降低。
【专利说明】一种内平衡截止阀
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种阀门，更具体地说，是涉及一种内平衡截止阀。
【背景技术】
[0002]截止阀是应用较为广泛的阀门之一，当前中高压截止阀多数为阀芯自平衡结构，即阀芯上设有均匀分布的轴向通水孔，使得阀芯与阀套形成的阀芯上下空间连通起来，这样当介质由进口腔进入到阀芯下部空间后会快速进入阀芯的上部空间，这样介质对阀芯的液压作用力大部分能相互抵消，但带动阀芯运动的阀杆所受到的介质作用力却无法消除。在介质压力较高或阀杆受载截面积较大时，介质对阀杆的作用力仍然很大，需要较大的驱动力或驱动装置。
[0003]针对该情况，国内外部分阀门厂家通过改进，如图1所示，将截止阀阀杆向下延长穿出阀体(或下阀盖)，且保证阀杆上、下穿出阀体内腔的阀杆截面积一样。这样阀杆受到的轴向液压作用力几乎为零，阀门在工作状态阀芯和阀杆受到的大部分液压作用力都能相互抵消，操作时仅需克服的最大负载主要是各种密封产生的摩擦力、液动力及阀口的密封力，非常轻松省力。
[0004]阀杆上、下穿出阀体内腔的截止阀虽然具有操作省力的优点，但是因阀杆的下端部穿出阀体底部壳体(或下端盖)，且阀体底部与阀杆配合的孔设置有密封圈以防止介质外漏。因阀杆为运动部件，密封圈的磨损不可避免，一旦密封圈磨损严重产生泄漏，更换密封圈将会极其不方便，需将阀门整体拆下放倒从底部进行更换。维修的工作量大，维护的成本闻。
【发明内容】
[0005]本实用新型针对因消除阀杆所受液压作用力而设计的上下端都穿出阀体内腔的阀杆结构所引起的维修困难的问题，对截止阀的结构予以改进，提供一种具有结构简单、操作省力、维护成本低及使用寿命长的特点的内平衡截止阀，非常适合于中高压气、液介质的工况场合使用。
[0006]本实用新型的技术方案是:
[0007]一种内平衡截止阀，其特征在于:
[0008]自上而下包括固定连接的阀盖和阀体；所述阀盖和所述阀体围成阀腔；
[0009]所述阀盖的中心设有压套安装孔，其带有中心孔的压套与所述阀盖固定连接；所述压套的下表面向外突出形成环状凸台；所述凸台的上表面与所述阀盖的下表面固定压接；所述压套的下表面固定连接密封导向套；
[0010]阀腔内设置阀套；将所述阀腔分隔成阀套内腔和阀套外腔；
[0011]所述阀套下端面压接阀座的上端面，所述阀座安装于所述阀套下端的所述所述阀腔沉孔中；
[0012]所述阀盖、所述压套和所述密封导向套共同将所述阀套与所述阀座压实定位在所述阀腔中；
[0013]阀芯内置于所述阀套内腔中；
[0014]所述阀芯为圆筒状结构，阀芯的外壁面在其中部变径减小形成过渡肩，阀芯的过渡肩上方的光滑的上圆柱面的外径大于所述阀芯的过渡肩下方的光滑的下圆柱面的外径;
[0015]所述阀芯的上、下圆柱面与所述阀套的内壁分别通过上、下轴用密封圈密封连接；
[0016]在所述上、下轴用密封圈之间的阀套的内壁上形成有与所述过渡肩配合的过渡槽，在所述过渡槽的阀套壁上开设排气孔，所述排气孔与大气连通；
[0017]所述阀套的位于所述过渡槽下方的外壁与所述阀体的内壁密封连接；
[0018]在所述阀套的低于所述过渡槽的阀套外壁与所述阀体内壁之间形成环形阀套外腔；位于所述阀套外腔内的所述阀套的壁上开有对称均匀分布的通水孔，所述阀套内腔通过所述通水孔与所述阀套外腔连通；
[0019]阀芯的下端的外径收缩形成阀芯密封面；阀芯的外圆柱面与阀芯密封面之间设有过渡倒角；
[0020]所述阀座的中心内孔的上端设有与所述阀芯密封面相配合的阀座密封面；
[0021]所述阀芯将所述阀套的内腔分隔成阀芯上方的平衡腔体和阀芯下方的进水口腔体；
[0022]所述阀芯上均匀分布上下贯通的通孔；所述通孔将所述进水口腔体和所述平衡腔体连通；
[0023]阀杆顺次穿过所述压套的中心孔、所述密封导向套的中心的导向孔、所述平衡腔体，所述阀杆的下端部与所述阀芯的上部固定连接；
[0024]所述阀芯上的上圆柱面及下圆柱面形成的径向环形面积等于所述阀杆穿过的所述密封导向套的中心的导向孔处的截面积；
[0025]所述阀杆的顶部穿过所述压套后与外部驱动装置连接；所述阀杆在外部驱动装置的驱动下作升降运动，带动所述阀芯沿着所述阀套的内壁面作升降运动，实现阀门的开关动作。
[0026]进一步地，
[0027]所述阀杆下端为凸台结构，所述凸台安装于所述阀芯的上部中心的沉孔中，并通过所述的沉孔上部的螺纹孔与外套于所述阀杆下端部的连接件螺纹连接固定。
[0028]进一步地，
[0029]所述连接件为具有内螺纹孔和外螺纹的锁紧螺母；
[0030]所述锁紧螺母通过内孔穿过所述阀杆，并顶抵阀杆下端部的凸台上端面；
[0031]所述锁紧螺母的外螺纹壁与所述阀芯的沉孔的上部的螺纹壁螺纹连接固定；
[0032]所述阀杆和所述阀芯在锁紧螺母的锁紧定位下形成一个连接可靠的运动部件。
[0033]进一步地，
[0034]所述阀体上端设有均匀分布的螺钉安装孔；螺钉穿过所述阀盖进入所述螺钉安装孔，使所述阀盖与所述阀体固定连接，从而将所述密封导向套、所述阀套、所述阀座固定在所述阀腔内。[0035]本实用新型的内平衡截止阀的主要特点:
[0036]1、阀芯、阀杆、组件及阀套构成的自平衡结构。阀杆设计成仅从阀门上端伸进阀腔的形式，并通过改变阀芯的形状实现阀杆与阀芯在工作介质中的总体自平衡，保证了本实用新型的截止阀具有现有技术的阀杆上下端都伸出阀体的固有结构的阀门的自平衡特点。但本实用新型的内平衡截止阀因阀杆不从阀体底部壳体(或下端盖)处穿出，故在阀体底部上无密封及泄漏点，所有的零部件的维修及密封的更换都可以在不移动阀门的情况下，从阀门上端进行快速处理，减小因拆除或移动阀门所发生的维修成本。
[0037]2、本实用新型的阀芯的上、下圆柱面与阀套的内壁分别通过上、下轴用密封圈密封连接，在阀门启闭运行时，上、下轴用密封圈无直接运动，故基本不会对水介质及其中含杂的颗粒悬浮物进行做功运动，这样很大程度上能降低密封圈受到的磨粒磨损及对水介质做功所产生的消耗。
[0038]3、阀套上的对外排气孔的设计，确保阀门的操作稳定可靠。
[0039]本实用新型的内平衡截止阀的经过反复的试验及实际应用验证，取得了满意的应用效果。阀门在同样的工况条件下比传统结构的截止阀具有更高的使用寿命，所需驱动力也更小，维修更换易损件变得更为方便、快捷，维护的工作量得到了极大的降低。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]图1是现有技术的截止阀的结构示意图。
[0041]图2是本实用新型的内平衡截止阀的结构示意图。
[0042]图3是本实用新型的内平衡截止阀的又一结构示意图。
[0043]附图标记说明
[0044]1.阀座 2.密封圈 3.阀套 4.阀芯 5.密封圈 6.密封圈 7.过渡槽8.阀体 9.密封圈10.锁紧螺母 11.阀杆 12.密封导向套13.密封圈14.密封圈15.平衡腔体16.上圆柱面17.排气孔18.通孔19.阀套外腔20.下圆柱面21.阀口 22.进水口腔体23.阀盖24.压套24.1环状凸台25.螺钉
【具体实施方式】
[0045]下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0046]如图2-3所示的本实用新型的一种内平衡截止阀，自上而下包括固定连接的阀盖23和阀体8 ;阀盖和阀体围成阀腔。
[0047]阀盖的中心设有压套安装孔，其带有中心孔的压套24与阀盖固定连接。压套的下表面向外突出形成环状凸台24.1，凸台的上表面与阀盖的下表面固定压接，压套的下表面固定连接密封导向套12。
[0048]阀腔内设置阀套3，阀套3将阀腔分隔成阀套内腔和阀套外腔19 ；
[0049]阀套下端设置有装配阀座的沉孔，阀座I安装于阀套下端的沉孔中。
[0050]阀盖、压套和密封导向套共同将阀套与阀座压实定位在阀腔中。
[0051]阀芯4内置于阀套内腔中。阀芯为圆筒状结构，阀芯的外壁面在其中部变径减小形成过渡肩，阀芯的过渡肩上方的光滑的上圆柱面16的外径大于阀芯的过渡肩下方的光滑的下圆柱面20的外径。[0052]阀芯的上、下圆柱面与阀套的内壁分别通过上、下轴用密封圈9，5密封连接；
[0053]在上、下轴用密封圈之间的阀套的内壁上形成有与过渡肩配合的过渡槽7，在过渡槽的阀套壁上开设排气孔17，排气孔与大气连通，以防止阀芯4运动时在阀套3、阀芯4及密封圈5、9形成的腔体中产生负压或高压，同时该排气孔也可以作为密封圈5、9失效泄漏的检测孔。
[0054]图2中的排气孔17是水平方向的，图3中的排气孔17是斜向上方向的。
[0055]阀套的位于过渡槽下方的外壁与阀体的内壁通过密封圈6密封连接.
[0056]在阀套的低于过渡槽的阀套外壁与阀体内壁之间形成环形的具有通水缓冲作用的阀套外腔19 ;位于阀套外腔内的阀套的壁上开有对称均匀分布的通水孔(图中未显示)，阀套内腔通过通水孔与阀套外腔连通。
[0057]阀芯的下端的外径收缩形成阀芯密封面；阀芯的外圆柱面与阀芯密封面之间设有过渡倒角(图中未显示)。
[0058]阀座的中心内孔的上端设有与阀芯密封面相配合的阀座密封面，阀芯密封面与阀座密封面构成硬密封阀口 21。
[0059]阀芯将阀套的内腔分隔成阀芯上方的平衡腔体15和阀芯下方的进水口腔体22.[0060]阀芯上均匀分布上下贯通的通孔18 ;通孔将进水口腔体22和平衡腔体15连通，以确保两个腔体的介质压力一致。
[0061]阀杆11顺次穿过压套的中心孔、密封导向套的中心的导向孔、平衡腔体，阀杆的下端部与阀芯的上部固定连接。
[0062]阀芯的上圆柱面及下圆柱面形成的径向环形面积等于阀杆穿过的密封导向套的中心的导向孔处的截面积。
[0063]阀杆的顶部穿过压套后与外部驱动装置(图中未显示)连接。
[0064]阀杆在外部驱动装置的驱动下作升降运动，带动阀芯沿着阀套的内壁面作升降运动，实现阀门的开关动作。
[0065]本例中，阀杆下端向外突出形成外径增大的凸台结构，凸台安装于阀芯的上部中心的沉孔中，阀杆通过沉孔上部的螺纹孔与外套于阀杆下端部的连接件螺纹连接固定，连接件压紧阀杆的凸台。
[0066]本例中，连接件为具有内孔和外螺纹的锁紧螺母10 ;锁紧螺母通过内孔穿过阀杆，并顶抵阀杆下端部的凸台上端面；锁紧螺母的外螺纹壁与阀芯的沉孔的上部的螺纹壁螺纹连接固定，以阻挡阀杆11与阀芯4之间发生大的轴向位移。阀杆和阀芯在锁紧螺母的锁紧定位下形成一个连接可靠的运动部件，在外部驱动力作用下阀杆11带动阀芯4在阀套的变径的内圆柱面的导向下能做升降运动(小尺寸阀门的阀杆和阀芯则可以直接设计成一体结构)。
[0067]本例中，阀体上端设有均匀分布的螺钉安装孔；螺钉25穿过阀盖进入螺钉安装?L，使阀盖与阀体固定连接，从而将密封导向套、阀套、阀座固定在阀腔内。
[0068]以高压水为工作介质对本实用新型的工作原理(其他工作介质工况下的工作原理基本相同)进行说明如下:在阀门关闭状态时，密封圈13、14、9将平衡腔体15与外界完全隔离，并通过阀芯4上的通孔18与进水口腔体22联通。密封圈2、5、6及阀口将阀套外腔19与进水口腔体22及平衡腔体15完全隔离。当水由进水口腔体22进入后，会迅速进入平衡腔体15，阀芯4因自平衡结构受到阀芯的上圆柱面16与阀口形成的环形截面积上向下的水压作用力F1，同时水对阀杆11产生向上的水压作用力F2。因阀杆11的截面积与外圆柱面16及下圆柱面20形成的环形截面积相等，则驱动阀门运行所需克服的水压总作用力为F1-F2 (方向向下)。F1-F2仅与阀口和下圆柱面形成的径向环形截面有关，可以根据设计需要调整该环形面积对应的结构尺寸，改变F1-F2的大小。该水压作用力F1-F2的存在有利于阀门关闭。当水由阀套外腔19进入后，水压对阀芯4的作用力则由下圆柱面20和阀口构成的环形面积决定，也为Fl-F2(方向向上)。无论水从哪个腔体进入，在阀门开启后阀芯4与阀座I的密封面分离，此时水介质产生的负载作用力完全抵消自平衡了。故操作阀门需克服的最大负载发生在开启瞬间，主要取决于F1-F2及运动部件的摩擦阻力。通过调整下圆柱面20和阀口构成的环形面积大小可以在满足基本功能的情况下有效的降低驱动力，实现阀门操作轻松省力。
[0069]上述仅对本实用新型中的具体实施例加以说明，但并不是对本实用新型的保护范围作任何形式上的限定，凡是依据本实用新型中的设计精神所做出的等效变化或修饰，均应认为落入本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种内平衡截止阀，其特征在于: 自上而下包括固定连接的阀盖和阀体；所述阀盖和所述阀体围成阀腔； 所述阀盖的中心设有压套安装孔，其带有中心孔的压套与所述阀盖固定连接；所述压套的下表面向外突出形成环状凸台；所述凸台的上表面与所述阀盖的下表面固定压接；所述压套的下表面固定连接密封导向套； 阀腔内设置阀套；将所述阀腔分隔成阀套内腔和阀套外腔； 所述阀套下端面压接阀座的上端面，所述阀座安装于所述阀套下端的所述阀腔沉孔中； 所述阀盖、所述压套和所述密封导向套共同将所述阀套与所述阀座压实定位在所述阀腔中； 阀芯内置于所述阀套内腔中； 所述阀芯为圆筒状结构，阀芯的外壁面在其中部变径减小形成过渡肩，阀芯的过渡肩上方的光滑的上圆柱面的外径大于所述阀芯的过渡肩下方的光滑的下圆柱面的外径；所述阀芯的上、下圆柱面与所述阀套的内壁分别通过上、下轴用密封圈密封连接； 在所述上、下轴用密封圈之间的阀套的内壁上形成有与所述过渡肩配合的过渡槽，在所述过渡槽的阀套壁上开设排气孔，所述排气孔与大气连通； 所述阀套的位于所述过渡槽下方的外壁与所述阀体的内壁密封连接； 在所述阀套的低于所述过渡槽的阀套外壁与所述阀体内壁之间形成环形阀套外腔；位于所述阀套外腔内的所述阀套的壁上开有对称均匀分布的通水孔，所述阀套内腔通过所述通水孔与所述阀套外腔连通； 阀芯的下端的外径收缩形成阀芯密封面；阀芯的外圆柱面与阀芯密封面之间设有过渡倒角； 所述阀座的中心内孔的上端设有与所述阀芯密封面相配合的阀座密封面； 所述阀芯将所述阀套的内腔分隔成阀芯上方的平衡腔体和阀芯下方的进水口腔体； 所述阀芯上均匀分布上下贯通的通孔；所述通孔将所述进水口腔体和所述平衡腔体连通； 阀杆顺次穿过所述压套的中心孔、所述密封导向套的中心的导向孔、所述平衡腔体，所述阀杆的下端部与所述阀芯的上部固定连接； 所述阀芯上的上圆柱面及下圆柱面形成的径向环形面积等于所述阀杆穿过的所述密封导向套的中心的导向孔处的截面积； 所述阀杆的顶部穿过所述压套后与外部驱动装置连接；所述阀杆在外部驱动装置的驱动下作升降运动，带动所述阀芯沿着所述阀套的内壁面作升降运动，实现阀门的开关动作。
2.根据权利要求1所述的一种内平衡截止阀，其特征在于:所述阀杆下端为凸台结构，所述凸台安装于所述阀芯的上部中心的沉孔中，并通过所述的沉孔上部的螺纹孔与外套于所述阀杆下端部的连接件螺纹连接固定。
3.根据权利要求2所述的一种内平衡截止阀，其特征在于:所述连接件为具有内孔和外螺纹的锁紧螺母； 所述锁紧螺母通过内孔穿过所述阀杆，并顶抵阀杆下端部的凸台上端面； 所述锁紧螺母的外螺纹壁与所述阀芯的沉孔的上部的螺纹壁螺纹连接固定；所述阀杆和所述阀芯在锁紧螺母的锁紧定位下形成一个连接可靠的运动部件。
4.根据权利要求1所述的一种内平衡截止阀，其特征在于:所述阀体上端设有均匀分布的螺钉安装孔；螺钉穿过所述阀盖进入所述螺钉安装孔，使所述阀盖与所述阀体固定连接，从而将所述密封导向套、 所述阀套、所述阀座固定在所述阀腔内。
【文档编号】F16K31/12GK203453499SQ201320582708
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】徐根辉, 赵庆涛 申请人:北京星光沃特传动研究所