专利名称：微力控制阀门的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种阀门，特别是一种微力控制阀门。
目前工业上广泛使用的闸板阀、截止阀及球阀已有200多年的历史，它们普遍存在质量问题，其根源不是制造质量问题，而是阀门设计本身存在一些不合理因素，最终导至阀门出现各种缺陷，例如磨损、泄漏、寿命短等。特别是高参数阀门，由于阀门力学分布不合理，不可避免的导致摩擦、摩损、局部压应力过大，开关操纵困难，使阀门过早的损坏，丧失使用功能，给工业生产带来巨大的经济损失，并且对人的生命安全存在潜在危险。中国专利局CN93106600.X提出了一种设计方案，在一定情况下解决了开启、关闭阀门驱动力过大的问题，但该技术方案同时存在一些不能克服的问题一是该没计靠胶圈密封金属涨圈密封。该种密封结构缺点是不耐高温、高压，在较高压力条件下，就会出现明显泄漏。二是该设计的驱动力为靠弹簧复位和靠楔体，开启阀门该种设计的缺点是弹簧在高温、高压易产生疲劳，使弹簧力降低，影响阀体的寿命，楔体在大型阀体上为了达到使用目的必须制成较大体积的楔体，使用时十分不方便、笨重，由于楔体是在阀体一端进入阀体的，会对阀体的主要部件产生倾覆力矩，使阀芯之间产生摩擦或卡住，减少阀门使用寿命或使阀门报废。三是该设计没有逆向密封结构，当介质产生倒流时，阀体会出现泄漏现象，甚至将阀体损坏。
本发明的目的是提供一种驱动机构简单、灵活，密封性能好且具有双向密封结构的微力控制阀。
本发明的目的是这样实现的本发明一种微力控制阀，其壳体两端固定着左法兰和右法兰，壳体内有一个圆筒形定阀芯，定阀芯与左、右法兰固定连接，定阀芯内壁沿轴向上带有多个通孔，通孔中间有一个垂直于定阀芯内壁的隔板，当阀门关闭时，隔板与通孔以及定阀芯内壁形成密封状态，在定阀芯外径上有与定阀芯滑动配合的动阀芯，定阀芯外径与动阀芯内径形成一个环形腔，定阀芯外径为一个变径结构，该变径结构位于当阀体处于关闭状态时，环形腔内靠近定阀芯介质出口段，该段定阀芯处外径相对定阀芯右段外径产生一个圆柱状凸台，在动阀芯阀体上带有密封件，定阀芯外径与壳体内以及两端的法兰行成一个全密封的二次密封腔，该二次密封腔内带有一个蜗轮螺母传动装置，即动阀芯外径上带有外螺纹，该螺纹上套装着蜗轮螺母，螺母外径为蜗轮齿形，并与蜗杆啮合，壳体内壁带有一个与蜗轮螺母配合的限位槽。
本发明设计的环形腔结构，使阀门始终处于一种关闭趋势，并且使用微力就能够开启或关闭阀门，其结构原理是，由于定阀芯靠近出口端存在一个圆柱状凸台，使得环形腔内动阀芯靠近阀体出口的端面面积小于动阀芯入口端的端面面积，由于介质压力在环形腔内是一个相同值，所以动阀芯内右端所受的压力大于其左端受到压力，这个压力为两端面面积之差乘以压强。因此只要克服这个面积差产生的一个微力就可以开启阀门。本发明的二次密封腔结构，保证本发明在高温高压状态下不泄漏，使阀门的性能更加优异可靠。本发明的蜗轮螺母传动装置，防止了由于楔体产生倾覆力矩使阀芯产生摩损的现象，并能调节阀门内介质的流量和压力。由于该驱动装置的结构合理，使阀门的加工工艺变得更为合理简单，普通的冷加工机床就可加工制造阀门，并由于该驱动装置使得阀门的整体体积变小，并且开关自如、灵活，使用寿命长。本发明另一个结构特点就是具有双向密封性能，在使用过程中，当阀门关闭后会出现介质倒流的状况，产生倒压，本发明利用倒密封腔，将压力作用在动阀芯形成的圆柱台阶上，使动阀芯与定阀芯的配合斜面相作用，本发明通过控制截面比压，防止了介质倒流现象的产生，同时也保护了阀芯，延长了阀门的使用寿命。本发明创造可以采用密封环槽分别与金属弹性密封圈和弹簧管配合，形成两次密封。本发明创造的二次密封结构还可以通过三、六瓣密封圈或涨圈再与密封法兰构成，二次密封结构有效地防止了阀门泄漏，二次密封结构外层的二次密封腔又对密封做了进一步的补充，使本发明创造在高温、高压条件下，密封效果显得更为优良。本发明创造具有合理的内部力学分布，解决了目前阀门存在的局部压应力过大，使密封面不可避免产生摩损，发生泄漏现象，本发明创造有效的克服阀门开关操纵力过大，使阀门过早损坏，丧失使用功能这一缺陷。由于体积较小，适于特殊环境下的要求，例如水下潜艇、化工设备管路、电站设备管路节约了空间，方便操作。
图1为本发明实施例1结构主视图的半剖视图；图2为图1的A-A剖视图。
图3为本发明实施例2结构主视图的半剖视图；图4为本发明实施例3结构主视图的半剖视图；图5为图4的B-B剖视图。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详述。
如图1所示的本发明，其壳体1两端通过焊接固定着左法兰2和右法兰3，壳体1内有一圆筒形定阀芯4，定阀芯与左、右法兰通过焊接固定连接，定阀芯4内壁沿轴向带有多个通孔5，在通孔5中间，有一个垂直于定阀芯内壁的隔板6，隔板6将定阀芯4密封分割成两部分，在定阀芯4外径上有与定阀芯4滑动配合的动阀芯7，定阀芯4外径与动阀芯7内径形成一个环形腔8，定阀芯外径为一个变径结构，该变径结构位于当阀体处于关闭状态时，环形腔8内左端靠近定阀芯4出口段，该段定阀芯4外径较定阀芯4右段外径产生一个圆柱凸台9，在动阀芯7上带有密封件，以上结构表明，圆柱状凸台9的作用之一就是当阀门处于关闭状态时，使得环形腔8内动阀芯左端面面积，小于动阀芯内右端面面积，因此只要一个微力就可以开启阀门。如图1所示的本发明在动阀芯上带有密封件，在本实施例中，所述的密封件为在动阀芯两段内径分别与定阀芯滑动配合的密封环槽20，在密封环槽20两端，本发明又增加了二次密封装置，它是在阀体右法兰3内端面上固定一个金属弹性密封圈21，该密封圈套装在定阀芯4上，在动阀芯7左端面上固定着弹簧管22，弹簧管22另一端连接密封板23，密封板23内径与定阀芯4滑动配合。如图1所示，定阀芯7外经与壳体1内壁以及两端法兰形成一个全密封的二次密封腔10。由于二次密封腔的设计，保证了本发明的密封效果，使得本发明在高温、高压状态下不泄漏。如图2所示在二次密封腔10内带有一个蜗杆12与蜗轮螺母11传动装置，即动阀芯7外径上带有外螺纹，该螺纹上套装着蜗轮螺母11，蜗轮螺母11外径为蜗轮齿形，并与一个蜗杆12啮合。驱动力由蜗杆传递给蜗轮螺母11，由于壳体1内壁带有与蜗轮螺母11配合的限位槽13当蜗轮螺母转动时，就会迫使动阀芯7沿轴向往复移动完成开启，或关闭或达到调节阀门介质流量目的。当动阀芯7向左移动时，环形腔8就会越过隔板6，介质就会从隔板6右侧通孔5进入环形腔8，再通过环形腔8进入隔板6左侧通孔，再从左法兰2端输出，此时阀门开启，反之蜗轮螺母传动装置也会带动动阀芯退回到关闭状态。如图1所示的动阀芯7由两部分构成，一部分是带有外螺纹的右动阀芯14，另一部分为与右动阀芯14固定连接的左动阀芯15，左动阀芯15上固定着定位销16，定位销16另一端位于壳体1上平行于轴向的滑道内，左动阀芯15与定阀芯4圆柱状凸台9形成一个与轴向成倾角的配合斜面17，且左动阀芯15与定阀芯圆柱状凸台9左端面以及定阀芯4外径形成一个倒密封腔19，该腔右侧的左动阀芯15内径比左动阀芯其它部分的内径小，形成一个圆柱台阶18。这一结构的特点是防止倒压产生时对阀门的损坏或泄漏情况的产生。当有倒压产生时，压力从定阀芯内壁通过隔板6左端进入到倒压腔19，此时倒压腔19由于左段截面积小于右段截面积，因此造成动阀芯7具有向右移动的趋势，使左动阀芯15与定阀芯4圆柱状凸台形成的斜面产生一个比压，达到自动密封并实现双向密封的目的。
实施例2
如图3所示的本发明，它与实施例1不同之处在于它由三、六瓣密封圈26或涨圈与密封法兰形成二次密封装置。具体结构如下动阀芯7两端分别与左密封法兰24和右密封法兰25形成两个环形腔，左密封法兰和右密封法兰25内径均与定阀芯4滑动配合，且均与动阀芯7两端连接，在两个环形腔内均有三、六瓣密封圈26或涨圈。三、六瓣密封和涨圈密封均为常规技术，现提供两处已有技术出处化学工业出版社1989年10月第1版，1993年第3次印刷的《化工机械手册》，其中的《通用零部件和化工机器的维护检修》分册，第156-161页提供了三、六瓣金属填料密封结构。
化学工业出版社1979年10月出版的《机械设计手册》第二版上册，第二分册，第1214页，提供了关于环形密封槽(Q/ZB136-73)结构。
本实施例中的其它结构与实施例1相同，在这里不再重述。
实施例3如图4、图5所示，本实施例为本发明的一个特例，其主要结构特征与实施例1不同之处是二次密封腔与环形密封腔合二为一，且滑动阀芯为一个整体结构，在滑动阀芯左端固定着密封法兰，在该密封法兰与滑动阀芯形成的环腔内带有密封腔，密封腔内有密封件27。本实施例适于压力较小情况下使用，本实施例其它结构与实施例1相同，这里不再重述。
权利要求
1.一种微力控制阀，其壳体(1)两端固定着左法兰(2)和右法兰(3)，壳体内有一圆筒形定阀芯(4)，定阀芯(4)与左、右法兰固定连接，定阀芯(4)壁上沿轴向带有多个通孔(5)，在通孔(5)中间，有一个垂直于定阀芯内壁的隔板(6)，隔板(6)将定阀芯(4)密封分割成两部分，在定阀芯(4)外径上有与定阀芯(4)滑动配合的动阀芯(7)，其特征是定阀芯(4)外径与动阀芯(7)内径形成一个环形腔(8)，定阀芯外径为一个变径结构，该变径结构位于当阀体处于关闭状态时，环形腔(8)靠近定阀芯(4)出口端，该段定阀芯(4)外径较定阀芯(4)右段外径产生一个圆柱凸台(9)，在动阀芯(7)上设有密封件，定阀芯(4)外径与壳体(1)内壁以及两端的法兰形成一个全密封的二次密封腔(10)，该二次密封腔(10)内带有一个蜗轮螺母传动装置，即动阀芯(7)外径上带有外螺纹，该螺纹上套装着蜗轮螺母(11)，蜗轮螺母(11)外径为蜗轮齿形，并与一个蜗杆(12)啮合，壳体(1)内壁带有与蜗轮螺母配合的限位槽(13)
2.根据权利要求1所述的一种微力控制阀，其特征是所述的动阀芯(7)分为两部分，一部分带有外螺纹的右动阀芯(14)，另一部分为与右动阀芯(14)固定连接的左动阀芯(15)，左动阀芯(15)上固定着定位销(16)，定位销(16)另一端位于壳体(1)上平行于轴向的滑道内，左动阀芯(15)右端内斜面与定阀芯(4)圆柱状凸台(9)形成一个与轴向成倾角的配合斜面(17)，且左动阀芯(15)与定阀芯圆柱状凸台(9)左端面以及定阀芯(4)外径形成一个倒密封腔(19)，该腔右侧的左动阀芯(15)内径比左动阀芯其它部分的内径小，形成一个内圆柱台阶(18)。
3.根据权利要求1或2所述的一种微力控制阀，其特征是所述的动阀芯(7)上的密封件为在动阀芯两端分别有与定阀芯(4)滑动配合的槽(20)，在阀体右法兰(3)左端面上固定一个金属弹性密封圈(21)，该密封圈装在定阀芯(4)上，在动阀芯(7)左端面上固定着弹簧管(22)，弹簧管(22)另一端连接密封板(23)，密封板(23)内径与定阀芯(4)滑动配合。
4.根据权利要求1或2所述的一种微力控制阀，其特征是所述的动阀芯(7)两端分别与左密封法兰(24)和右密封法兰(25)形成两个环形腔，左密封法兰(24)与右密封法兰(25)内径均与定阀芯(4)滑动配合，且均与动阀芯(7)两端连接，在两个环形腔内均有三、六瓣密封图(26)或涨圈。
全文摘要
本发明涉及一种微力控制阀门，其壳体两端固定着左、右法兰，壳体内有一定阀芯，其外径上套装着动法芯，定阀芯外径与动阀芯内径形成一个环形腔，定阀芯外径与壳体内壁以及两端的法兰形成一个全密封腔，该二次密封腔内带有一个蜗轮螺母传动装置，本发明以微力即能开启阀门，并且有二次密封结构以及二次密封腔，保证阀门在高温、高压下不泄漏，本发明具有合理的驱动装置，并具有双向密封功能，广泛适于各种高温、高压环境中。
文档编号F16K31/53GK1162709SQ9610318
公开日1997年10月22日 申请日期1996年4月18日 优先权日1996年4月18日
发明者李研经 申请人:李研经