一种浮动刚性支撑的波纹管密封阀门的制作方法

1.本发明涉及阀门技术领域，具体涉及一种浮动刚性支撑的波纹管密封阀门。


背景技术：

2.这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
3.目前波纹管密封阀门中采用向波纹管内部或外部填充液体或气体或固体粉末状的填充物来实现对波纹管进行支撑，例如专利cn114087420a中公开了一种阀杆的密封结构以及阀门，波纹管的内腔设有内腔填充物，采用在波纹管一侧填充支撑填充物的方法对波纹管进行支撑，解决了现有波纹管阀门不能用于高压流体系统的问题，但发明人发现，采用上述方式，在阀门启闭过程中填充物随着波纹管的伸缩而进行流动，如果流动不够充分，就会造成有的部位填充物多，有的部位填充物少，填充物多的地方会阻碍波纹管的伸缩变形，甚至导致波纹管压瘪失效，填充物少的地方会减小对波纹管的支撑作用，在介质压力大时导致波纹管失效。同时随着阀门启闭，填充物所在的填充腔的体积发生变化，从而影响填充物对波纹管的支撑作用。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种刚性浮动支撑的波纹管密封阀门，解决了现有技术中采用填充物对波纹管支撑方式所存在的缺陷。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案
6.第一方面，本发明的实施例提供了一种刚性浮动支撑的波纹管密封阀门，包括阀壳，阀壳内设有阀杆，阀壳内还设有波纹管，波纹管一端与阀壳固定，另一端与阀杆固定，波纹管外周设有内刚性支撑环组件和外刚性支撑环组件，其中内刚性支撑环组件与波纹管波谷及波谷与波峰之间位置的外表面贴合，外刚性支撑环组件位于内刚性支撑环组件外周，外刚性支撑环组件的内环面与波纹管波峰位置的外表面贴合，外环面与阀壳内侧面贴合，外刚性支撑环组件和内刚性支撑环组件间隙配合。
7.可选的，所述内刚性支撑环组件的内环面为外凸面，通过外凸面与波纹管波谷位置的外表面贴合。
8.可选的，所述外刚性支撑环组件的内环面具有环状弧面槽，并通过环向弧形槽与波纹管波峰位置的外表面贴合。
9.可选的，沿波纹管轴线方向，相邻外刚性支撑环组件交界位置与波纹管的波峰位置错开设置。
10.第二方面，本发明的实施例提供了一种刚性浮动支撑的波纹管密封阀门，包括阀壳，阀壳内设有阀杆，阀壳内还设有波纹管，波纹管一端与阀壳固定，另一端与阀杆固定，波纹管内部设置有内刚性支撑环组件和外刚性支撑环组件，外刚性支撑环组件与波纹管波峰及波峰与波谷之间位置的内表面贴合，内刚性支撑环组件的外环面与波纹管波谷位置的内表面贴合，内环面与阀杆贴合，外刚性支撑环组件位于内刚性支撑环外周且间隙配合。
11.可选的，所述外刚性支撑环组件的外环面为外凸面，通过外凸面与波纹管波峰位置的内表面贴合。
12.可选的，所述内刚性支撑环组件的外环面具有环状的弧面槽，并通过环状弧面槽与波纹管波谷位置处的内表面贴合。
13.可选的，沿波纹管的轴线方向，相邻内刚性支撑环组件的交界位置与波纹管的波谷位置错开设置。
14.可选的，内刚性支撑环组件由至少一个内刚性支撑环构成，内刚性支撑环沿环向由多个第一环块构成的环状结构，当内刚性支撑环组件由多个内刚性支撑环构成时，多个内刚性支撑环同轴套接设置。
15.可选的，外刚性支撑环组件由至少一个外刚性支撑环构成，外刚性支撑环沿环由向由多个第二环块构成的环状结构，当外刚性支撑环组件由多个外刚性支撑环构成时，多个外刚性支撑环同轴套接设置。
16.本发明的有益效果：
17.1.本发明的波纹管密封阀门，由于内刚性支撑环组件和外刚性支撑环组件与波纹管贴合设置，能够随阀杆的运动上下浮动，形成刚性浮动支撑，起到对波纹管的支撑作用，同时内刚性支撑环组件和外刚性支撑环组件间隙配合，能够满足波纹管伸缩的径向尺寸变化需求，阀门开启时，上下相邻刚性支撑环组件贴合，为波纹管提供支撑，提高阀门的承压能力，利用刚性支撑环组件对波纹管进行支撑，不采用填充物，不存在填充物的流动问题，刚性浮动支撑不会受到填充腔体积变化的影响，能更好的为波纹管提供支撑作用。
18.2.本发明的波纹管密封阀门，内刚性支撑环和外刚性支撑环均由多个环块构成，满足了波纹管伸缩产生径向变形时内刚性支撑环组件和外刚性支撑环组件的浮动，避免了干涉波纹管的运动。
附图说明
19.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的限定。
20.图1为本发明实施例1整体结构主视图；
21.图2为本发明实施例2整体结构主视图；
22.其中，1.阀杆，2.阀盖，3.波纹管，4.内刚性支撑环，5.外刚性支撑环，6.阀体，7.第二介质流通口，8.阀芯，9.阀座，10.第一介质流通口，11.介质。
具体实施方式
23.为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”字样，仅表示与附图本身的上、下方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
24.实施例1
25.本实施例提供了一种浮动刚性支撑的波纹管密封阀门，如图1所示，包括阀壳，阀壳内设置有阀杆1，阀杆1能够沿自身轴线方向运动，本实施例中，阀壳包括阀体6和阀盖2，
阀盖2设置在阀体6的敞口端使得阀体6和阀盖2构成一个封闭腔体。
26.具体的，阀盖2用于连接阀体6的端部设置有环状的定位块，相应的，所述阀体6用于与阀盖2连接的端部设有与定位块相匹配的环状的定位槽，阀盖2的定位块插入阀体6的定位槽中，并且阀盖2非设置定位块的端面与阀体6焊接或粘结固定。
27.在其他一些实施例中，阀盖2和阀体6也可采用法兰和螺栓可拆卸固定连接。
28.阀杆1穿过阀盖并伸入阀体6内部，阀杆1与阀盖2滑动连接能够沿自身轴线方向运动。
29.阀壳与阀杆1之间设置有波纹管3，本实施例中，在阀盖2与阀杆1之间设置波纹管3，波纹管3的顶端与阀杆1固定，波纹管3的底端与阀盖2固定。
30.在其他一些实施例中，也可采用波纹管3的顶端与阀盖2固定，波纹管3的底端与阀杆1固定。
31.波纹管3与阀杆1和阀盖2和固定方式为焊接或粘结或其他密封连接方式，本领域技术人员可根据实际需要进行选择。
32.本实施例中，阀体6内部设置有阀座9，阀座9将阀壳内部空间分隔为第一空间和第二空间，其中波纹管3位于第一空间内，阀杆1的下端通过阀座上的开孔伸入第二空间内，且阀杆的下端设置有阀芯8。
33.阀芯8采用锥形结构或球形结构或半球型结构或其他形状的结构，相应的，开孔与阀芯8的形状相匹配，使得阀芯8能够将开口进行封堵。
34.所述第一空间对应的阀体6侧部设置有第一介质流通口10，用于介质11流入阀体6或流出阀体6，所述第二空间对应的阀体侧部设置有第二介质流通口7，用于介质11流入阀体6或流出阀体6。
35.所述波纹管3的外周套有内刚性支撑环组件，内刚性支撑环组件的外周套有外刚性支撑环组件，本实施例中，内刚性支撑环组件为一个内刚性支撑环4，外刚性支撑环组件为一个外刚性支撑环5，所述波纹管3的外周套有内刚性支撑环4和外刚性支撑环5，其中外刚性支撑环5位于内刚性支撑环4的外周。
36.沿波纹管3轴线方向，设置多个内刚性支撑环4和外刚性支撑环5。
37.所述内刚性支撑环4和外刚性支撑环5采用金属材料制成，本实施例中，内刚性支撑环4和外刚性支撑环5的材质与波纹管3的材质相同。
38.在其他一些实施例中，内刚性支撑环4和外刚性支撑环5也可采用与波纹管3弹性模量相近的金属材质。
39.所述内刚性支撑环4的内环面为与波纹管3波谷形状相匹配的外凸面，内刚性支撑环4的通过外凸面与波纹管3波谷位置的外表面部分贴合，内刚性支撑环4上表面与波谷与其上方的波峰之间外表面贴合，内刚性支撑环4的下表面与波谷与其下方的波峰之间的外表面贴合。
40.本实施例中，波纹管3的所有波谷位置外周均设置有内刚性支撑环4，在其他一些实施例中，可选择设定的部分波谷位置处外周设置内刚性支撑环4。
41.所述内刚性支撑环的外周设置有外刚性支撑环5，外刚性支撑环5的内环面设置有与波纹管3波峰形状相匹配的环状的弧面槽，弧面槽的形状与波峰形状相匹配，外刚性支撑环5通过弧面槽与波纹管3的波峰位置外表面贴合，所述外刚性支撑环5的外环面与阀盖2的
内表面贴合，利用阀盖2起到导向和共同承压的作用。
42.本实施例中，波纹管3所有波峰位置均设置一个与其贴合的外刚性支撑环5，在其他一些实施例中，可以选择设定的波峰位置设置外刚性支撑环5。
43.外刚性支撑环5的内径大于内刚性支撑环4的外径，使得所述外刚性支撑环5的内环面与内刚性支撑环4的外环面间隙配合，其之间的距离满足波纹管伸缩时径向尺寸的变化需求。
44.优选的，相邻外刚性支撑环5的交界位置与波纹管3的波峰位置错开设置。
45.所述内刚性支撑环4沿环向由多个第一环块构成，多个第一环块组装成环状结构，第一环块的数量为两块或三块或四块或更多块，本实施例中，第一环块的数量为四块。
46.所述外刚性支撑环5沿环向由多个第二环块构成，多个第二环块组装成环状结构，第二环块的数量为两块或三块或四块或更多块，本实施例中，第二环块的数量为两块。
47.内刚性支撑环4和外刚性支撑环5采用多个环块构成，满足阀杆1上下移动时波纹管产生径向变形时内刚性支撑环4和外刚性支撑环5的浮动需求。
48.其中最底部的外刚性支撑环5利用波纹管3底端与阀盖2连接的部分进行支撑，进而将所有外刚性支撑环5进行支撑，位于最上方的外刚性支撑环5内环面设置有凸起部分，凸起部分与波纹管3的顶端端面贴合。
49.本实施例的阀门的工作方法为：
50.阀门处于关闭时，阀芯8与阀座9紧密贴合，对阀座9上的开口进行封堵，波纹管3处于最大拉伸状态，此时，相邻外刚性支撑环5之间具有间隙，内刚性支撑环4与外刚性支撑环5相贴合，随着阀门的开启，阀芯8与阀座9脱离，阀组上的开口打开，阀杆1向下运动，阀杆1带动波纹管3向下运动而压缩，波纹管3拉伸量逐渐减小至自然状态或压缩状态，此时，相邻外刚性支撑环5相贴合，没有间隙，内刚性支撑环4和外刚性支撑环5间隙配合，外刚性支撑环5与阀盖2贴合。此时，内刚性支撑环4和外刚性支撑环5均与波纹管3贴合，对波纹管3起到支撑作用，共同承受来自流体介质的压力。
51.本实施例的阀门，阀门启闭过程中，内刚性支撑环4和外刚性支撑环5能够随阀杆1的运动做一定幅度的沿波纹管3轴线方向的浮动运动，内刚性支撑环4和外刚性支撑环5不会限制波纹管3的轴向位移，保证阀门顺利调整开度，内刚性支撑环4与外刚性支撑环5之间，相邻外刚性支撑环5之间预留的间隙需要根据阀门的开度及波纹管3、内刚性支撑环4和外刚性支撑环5加工精度进行计算，间隙预留多大，波纹管3在承受较大内压时产生径向位移，内刚性支撑环4和外刚性支撑环5不能对波纹管3产生有效支撑，间隙过小，会导致波纹管3在产生轴向位移时受到外刚性支撑环5和内刚性支撑环4的限制，间接影响阀门开度的调整。
52.采用本实施例的阀门，利用内刚性支撑环4和外刚性支撑环5对波纹管3进行支撑，不采用填充物，不存在填充物的流动问题，刚性浮动支撑不会受到填充腔体积变化的影响，能更好的为波纹管提供支撑作用。
53.实施例2
54.本实施例提供了一种浮动刚性支撑的波纹管密封阀门，如图2所示，包括阀壳，阀壳包括阀体6和阀盖2，阀盖2设置在阀体6的敞口端，阀体6和阀盖2的连接方式与实施例1相同，在此不进行重复叙述。
55.阀杆1穿过阀盖2后伸入阀体6内部，阀杆1与阀盖2滑动连接，能够沿自身轴线方向做直线运动。
56.所述阀杆1与阀体6之间设置有波纹管3，波纹管3的顶端与阀体6的内侧面固定，波纹管3顶端与阀体6内侧面采用焊接或粘结的方式固定，波纹管3的底端与阀杆1固定，波纹管3与阀杆1采用焊接或粘结的方式固定。
57.所述阀体6内设置有阀座9，阀座9设置有开口，相应的，阀杆1底端设置有与开口配合的阀芯8，阀芯位于开口的上方，阀芯8的结构与实施例1的结构相同，开口的形状与阀芯8的形状相匹配，阀杆1的直线上下运动能够实现开口的打开和关闭。
58.阀座9将阀壳内的空间分隔为第一空间和第二空间，其中波纹管3位于第一空间，第一空间对应的阀体6侧部设置有第一介质流通口10，用于介质11的流入或流出，第二空间对应的阀体6侧部设置有第二介质流通口7，用于介质11的流入或流出。
59.所述波纹管3内部沿轴线方向设置有多个内刚性支撑环组件和外刚性支撑环组件，内刚性支撑环组件由一个内刚性支撑环4构成，外刚性支撑环组件由一个外刚性支撑环5构成，外刚性支撑环5位于内刚性支撑环4外周。
60.外刚性支撑环5的外环面为与波纹管3波峰形状相匹配的外凸面，外刚性支撑环5通过外凸面与波纹管3波峰位置的内表面贴合，外刚性支撑环5的上表面与波峰与波峰上方波谷之间位置的内表面贴合，外刚性支撑环5的下表面与波峰与波峰下方波谷之间位置的内表面贴合。
61.所述内刚性支撑环4的外环面设有与波纹管3波谷形状相匹配的环状的弧面槽，并通过弧面槽与波纹管3波谷位置的内表面贴合，内刚性支撑环4的内环面与阀杆1贴合。
62.优选的，沿波纹管3轴线方向，相邻内刚性支撑环4的交界位置与波纹管3的波谷错开设置。
63.本实施例中，波纹管3的所有波峰和波谷位置均配套设置内刚性支撑环4和外刚性支撑环5，或者选择设定的波峰和波谷位置设置内刚性支撑环4和外刚性支撑环5。
64.所述内刚性支撑环4的外环面直径小于外刚性支撑环5内环面的直径，使得内刚性支撑环4与外刚性支撑环5间隙配合。且外刚性支撑环5和内刚性支撑环4之间的距离满足波纹管3伸缩时径向尺寸变化需求。
65.其中最底端的内刚性支撑环4与波纹管3与阀杆1之间连接部分的内表面接触，利用连接部分对内刚性支撑环4进行支撑，进而将多个内刚性支撑环4进行支撑。
66.位于最顶端的内刚性支撑环4的外环面设置有凸起部分，凸起部分位于波纹管3与阀体6连接部分的上方，且与连接部分相贴合。
67.本实施例中，外刚性支撑环5由沿环向分布的多个第一环块组成，第一环块的数量为两块或三块或四块或更多块，本实施例中，第一环块的数量为四块。
68.内刚性支撑环4由沿环向分布的多个第二环块组成，第二环块的数量为两块或三块或四块或更多块，本实施例中，第一环块的数量为两块。
69.采用此种设置，满足了波纹管3伸缩时的径向尺寸变化需求，内刚性支撑环4和外刚性支撑环5不会对波纹管的伸缩运动产生干涉。
70.本实施例的阀门的工作方法为：
71.阀门处于关闭时，阀芯8与阀座9紧贴密封，将开口关闭，波纹管3处于最大拉伸状
态，此时，内刚性支撑环4之间有间隙，内刚性支撑环4和外刚性支撑环5相贴合，随着阀门逐渐开启，阀芯8与阀座9脱离，阀杆1向上运动，阀杆1带动波纹管3向上运动而压缩，波纹管3拉伸量逐渐减小至自然状态或压缩状态，此时，内刚性支撑环4之间贴合，没有间隙，内刚性支撑环4和外刚性支撑环5之间间隙配合，内刚性支撑环4与阀杆1贴合。此时内刚性支撑环4和外刚性支撑环5与波纹管3贴合，对波纹管3起到支撑的作用，共同承受来自流体介质的压力。
72.阀门启闭过程中，内刚性支撑环4和外刚性支撑环5能够随阀杆1做一定幅度的运动，处于浮动状态，内刚性支撑环4和外刚性支撑环5不会限制波纹管3的轴向位移，保证阀门顺利调整开度，内刚性支撑环4与外刚性支撑环5之间及相邻内刚性支撑环4之间预留的间隙大小，需要根据阀门开度及波纹管3和内刚性支撑环4、外刚性支撑环5加工精度进行计算，间隙预留过大，波纹管3在承受较大内压时产生径向位移，内刚性支撑环4和外刚性支撑环5不能对波纹管3产生有效支撑，间隙过小，会导致波纹管3在产生轴向位移时受到内刚性支撑环4和外刚性支撑环5的限制，间接影响阀门开度的调整。
73.采用本实施例的阀门，利用内刚性支撑环4和外刚性支撑环5对波纹管3进行支撑，不采用填充物，不存在填充物的流动问题，刚性浮动支撑不会受到填充腔体积变化的影响，能更好的为波纹管3提供支撑作用。
74.实施例3
75.与实施例1相比，区别仅在于，本实施例中的内刚性支撑环组件由多个同轴套接设置的内刚性支撑环4组成，外刚性支撑环组件由多个同轴套接设置的外刚性支撑环5组成，其他结构与实施例1相同，在此不进行详细叙述。
76.实施例4
77.与实施例2相比，区别仅在于，本实施例中的内刚性支撑环组件由多个同轴套接设置的内刚性支撑环4组成，外刚性支撑环组件由多个同轴套接设置的外刚性支撑环5组成，其他结构与实施例1相同，在此不进行详细叙述。
78.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。