波紋管型雙座套筒閥閥芯組件的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種波紋管型雙座套筒閥閥芯組件，主要是將由閥桿與閥芯聯(lián)接的傳統(tǒng)閥芯組件中的傳統(tǒng)閥芯改為由波紋管兩端分別連接各有一密封接觸面的上閥芯體和下閥芯體，構成具有兩個密封接觸面的復合閥芯。此種閥芯組件，當閥門關閉時具有讓介質在上閥芯體和下閥芯體在閥桿軸向上兩端流通的介質通道，形成平衡式結構。采用這種閥芯的雙座套筒閥，由于芯組件上的兩個密封接觸面間具有波紋管，剛度較小，在閥門關閉時較容易控制閥芯組件與兩閥座配合形成的兩密封面上的壓力，滿足兩密封面實現(xiàn)可靠密封的條件，而實現(xiàn)閥門的可靠密封，解決了傳統(tǒng)雙座套筒閥密封不可靠，泄漏量較大的問題。
【專利說明】波紋管型雙座套筒閥閥芯組件

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種雙座套筒閥閥芯組件結構，具體地說，就是涉及一種閥桿與復合閥芯連接所組成的雙座套筒閥閥芯組件。復合閥芯是指由波紋管兩端分別連接各有一個密封接觸面的上閥芯體和下閥芯體而構成的具有兩個密封接觸面的閥芯，此種閥芯組件，在閥門關閉時，具有讓介質在上閥芯體和下閥芯體在閥桿軸向上的兩端流通的介質通道，通常是在上閥芯體和下閥芯體上設有介質通道孔，使閥芯成為平衡式結構。

【背景技術】
[0002]采用傳統(tǒng)閥芯組件的傳統(tǒng)雙座套筒閥，一般作為調節(jié)閥使用，它與單座調節(jié)閥相比具有很多優(yōu)點，如:a、采用平衡型閥芯，不平衡力小，適用于大壓差、大口徑的場合，可以采用較小的執(zhí)行機構山、套筒與閥芯間導向面大，加之不平衡力變化較小，可改善渦流沖擊引起的振蕩，因此不易引起閥芯振動，操作也較穩(wěn)定；C、流量特性由套筒上的窗口決定，只要更換具有不同窗口的套筒，就可以得到不同的流量系數(shù)和不同的流量特性等，還有其它的優(yōu)點就不列舉。
[0003]但是這種雙座套筒閥，尤其是大口徑閥卻存在在關閉時密封不可靠，泄漏量(指內漏)較大的缺點，它不兼?zhèn)浣刂归y的功能，通常被應用在對泄漏量要求不高的場合，如果在對泄漏量要求很高的場合使用它，就要串聯(lián)一個能夠可靠切斷介質的閥門，這樣既增加了成本，又增加了操作的復雜性，很少采用，因此這個缺點限制了雙座套筒閥在對泄漏量要求較高場合的應用。
[0004]下面對雙座套筒閥產生泄漏的原因進行分析:以圖1及圖2為例，圖1為采用傳統(tǒng)閥芯組件的傳統(tǒng)雙座套筒閥密封原理示意圖，閥芯組件為閥桿6與傳統(tǒng)閥芯5連接的組合件，圖2為采用本實用新型閥芯組件的雙座套筒閥密封原理示意圖，閥芯組件為閥桿與復合閥芯7連接的組合件。如兩圖所示，閥門在關閉時產生泄漏的部位為:設有窗口 201的套筒2及閥體3與下密封墊4的兩個配合處；閥芯組件上的兩個密封接觸面與相應兩閥座的兩個密封接觸面配合形成的上密封面100和下密封面200處。套筒及閥體與下密封墊的兩個配合處，在實際中已能夠做到對介質嚴密切斷，泄漏主要是上密封面和下密封面不能同時實現(xiàn)可靠密封而引起的，只要解決了這個問題，就克服了傳統(tǒng)雙座套筒閥存在的缺點。
[0005]要使兩密封面同時形成可靠密封，就要保證兩密封面上同時具有足夠的壓力，使這兩個壓力在兩密封面上產生的兩個比壓值同時大于兩密封面各自實現(xiàn)可靠密封的必須比壓。
[0006]兩密封面上的壓力是對驅動力的分配，在驅動力的作用下，閥芯組件和閥座各自兩個密封接觸面間的兩個長度(以下簡稱兩長度)發(fā)生變化，產生了一定的變形量，使兩密封面上各自的兩個密封接觸面間相互接觸并產生壓力。在閥門結構確定的條件下，閥芯組件和閥座上各自兩個密封接觸面間的兩個結構剛度(以下簡稱兩鋼度)也就確定了。要想使閥門在一個既定的足夠的驅動力的作用下，使驅動力合理的分配到兩密封面上，滿足兩密封面形成可靠密封的條件，就要求在兩剛度聯(lián)合作用下，兩長度具有合適的匹配關系和兩個合適的變形量。
[0007]綜上所述，使雙座套筒閥在閥門關閉時對介質實現(xiàn)可靠密封的條件是:在具有一定的兩剛度條件下，兩長度應具有合適的匹配關系，且在驅動力用下產生兩個合適的變形量，將既定的足夠的驅動力合理的分配到兩密封面上，使兩密封面上所形成的比壓同時大于兩密封面各自實現(xiàn)可靠密封的必須比壓。
[0008]傳統(tǒng)的雙座套筒閥，閥芯組件和閥座上各自的兩個密封接觸面間都沒有彈性件連接，兩剛度都很大，這意味著滿足對驅動力合理分配關系的兩尺寸的匹配關系要很精準，兩長度變形量也很小。兩長度的尺寸偏差應該滿足允許的匹配偏差和變形量偏差的要求，才能滿足閥門對質實現(xiàn)可靠密封的條件，但由于兩尺寸理想偏差很難確定，給定值本身就與理想所要求的有偏差，縮小了兩尺寸的允許匹配偏差，而兩長度的變形量本身就很小，允許的偏差就更小，造成對兩長度的尺寸精度要求很高。
[0009]現(xiàn)有的加工水平很難達到兩長度的這種精度要求，兩長度的加工偏差本身就有可能超出了兩尺寸的理想匹配差值或兩長度的變形量值，因此常造成在驅動機構提供足夠驅動力的情況下，兩密封面中有一個密封面上的兩個密封接觸面不能接觸，存在縫隙，密封比壓為零，滿足不了密封條件；或者形成一個密封面上的比壓遠超過實現(xiàn)可靠密封的必須比壓，但另一個密封面上的比壓卻小于實現(xiàn)可靠密封的必須比壓而滿足不了密封條件，而產生泄漏，如果有一個密封面上的兩個密封接觸面不能接觸，產生的泄漏量就會較大。
[0010]實際生產中經常采用以下三個措施來解決這個問題:a、加大執(zhí)行力，目的是同時提高兩密封面的壓力，使兩密封面上壓力同時達到要求的可能性得到提高，但是由于根本問題沒有解決，實行此措施對提高壓力的效果難于確定，雖然泄漏問題有所改善，但沒有得到可靠解決。而加大執(zhí)行力就是加大了執(zhí)行機構，采取這種措施就是犧牲了雙座套筒閥可以采用較小執(zhí)行機構的優(yōu)點；b、采用閥芯與閥座間尺寸配作的方法，但由于測量手段的不完備，閥芯在閥門中的裝配狀態(tài)較盲目，難于確定調整方向及調整量，且根本問題也產沒有得到解決，因此，泄漏問題雖然有所改善，也沒有得到很好的解決；c、配對研磨，由于閥芯組件與閥座形成的兩密封面是兩道密封面研磨，總有一個密封面在比壓達到某一特定值后，不會再提高而有可能滿足不了具有足夠的密封比壓而產生泄漏。采用b、c兩種措施還會使各零件間不具備互換性，既降低了生產效率，又增加了生產成本及維修難度。
[0011]即使生產過程中通過采取反復加工，偶然在某一狀態(tài)下達到了密封要求，但在實際使用中，因材質熱膨脹系數(shù)、剛度和結構不同，會由于溫度的變化，使原來的密封狀態(tài)發(fā)生變化，由于兩鋼度都很大，這種變化對原來驅動力在兩對密封面上的分配關系造成的影響也很大，可能很大程度的破壞了原來已經形成的密封狀態(tài)而產生泄漏。


【發(fā)明內容】

[0012]本實用新型針對傳統(tǒng)雙座套筒閥由于閥芯組件與兩閥座配合存在閥門對介質密封不可靠，泄漏量較大的缺點，提供一種新型雙座套筒閥閥芯組件結構，使采用這種閥芯組件的雙座套筒閥能夠解決傳統(tǒng)雙座套筒閥的這個缺點。
[0013]本實用新型所采用的技術方案為:閥桿與復合閥芯連接組成雙座套筒閥閥芯組件。復合閥芯是指由波紋管9兩端分別連接具有上密封接觸面801的上閥芯體8和具有下密封接觸面1001的下閥芯體10，構成的具有兩個密封接觸面的閥芯。閥芯組件在閥門關閉時，具有讓介質在上閥芯體和下閥芯體在閥桿軸向上的兩端流通的介質通道。介質通道在實施例中，是在上閥芯體和下閥芯體上分別設有上介質通道孔802和下介質通道孔1002，利用介質的壓力平衡，減小閥桿的軸向力，使閥門成為平衡式閥門。
[0014]由于中間具有彈性的波紋管連接，這樣閥芯組件上的兩個密封接觸面間的剛度值就會大大降低，在既定的驅動力的作用下，閥芯上兩個密封接觸面間的變形量很大，驅動力在兩密封面上的分配主要取決于波紋管的鋼度及變形量，兩長度的尺寸精度、套筒上兩閥座密封面間的剛度及受力變形量、以及溫度變化對驅動力在兩對密封面上的分配影響都很小，因此我們只要通過設計給定對偏差要求并不嚴格、合適的波紋管剛度和變形量，就能保證驅動力在兩對密封面上產生穩(wěn)定、合理的分配關系，來滿足兩密封面的密封要求，解決閥門對介質密封不可靠，泄漏量較大的問題。
[0015]此種閥芯組件，閥門在關閉時，介質通道的形成有多種方式，如:a、是閥桿與上閥芯體或下閥芯體聯(lián)接的不密封性形成的，如圖3用對開圓環(huán)12和內六角螺母11聯(lián)接閥桿與上閥芯體的結構，這個聯(lián)接結構就可能不密封；b、是閥桿與上閥芯體或下閥芯體配合的不密封性形成的，如圖4的閥桿與下閥芯體的滑動配合處；c、在閥桿上，或接桿17上，或閥桿和與閥桿連接的相關件，或接桿和與接桿連接的相關件上設介質通道，由于不常采用，未在實施例中體現(xiàn)出；d、上閥芯體或下閥芯體本身的結構就具有介質通道孔，如圖3的下閥芯體的圓環(huán)結構；e、在上閥芯體和下閥芯體上專門設的各種形式和形狀的介質通道，如圖4在上閥芯體和下閥芯體上都設有介質通道孔。
[0016]上述例中，由于a、b兩項能否形成介質通道不確定，形成的通道流通量也很小，介質不能順利的流通，影響閥門的動作和性能，一般不采用，c項較復雜，且破壞相關件的強度，流量也不會很大，也不采用，一般采用d、e項的方式，既本身結構就具有介質通道孔或專門設的介質通道孔。
[0017]此種閥門的閥芯組件，根據(jù)需要，閥桿與復合閥芯的連接可以多種多樣，如:各實施例中所示的連接形式，也可以采用其它形式。
[0018]需要說明的是:由于密封接觸面可以是平面，也可以是錐面、球面或其它形式的曲面，當密封接觸面為非平面時，上、下兩密封面上的壓力值之和與驅動力值是不相等的，上、下兩密封面的壓力在驅動力方向(閥桿軸向)的分量值之和才與驅動力值相等，設計時，要注意兩者的換算關系。
[0019]本實用新型的有益效果是:a、使雙座套筒閥閥芯組件與兩閥座配合形成的兩密封面上的兩個壓力對驅動力的分配較容易得到控制；b、由于閥芯兩密封面間是彈性結構，具有一定的柔性，降低了閥芯組件和閥座兩對密封接觸面間的配合對形位公差的要求，使兩密封面更容易獲得較均勻的比壓，密封的效果更可靠；C、可以最大限度的采用較小的驅動機構。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為米用傳統(tǒng)閥芯組件的傳統(tǒng)雙座套筒閥密封原理不意圖。
[0021]圖2為采用本實用新型閥芯組件的雙座套筒閥密封原理示意圖。
[0022]圖3?圖8是本實用新型優(yōu)選的實施例結構示意圖。
[0023]附圖中:1、閥蓋;100、上密封面;2、套筒;200、下密封面;201、窗口 ;3、閥體；4、下密封墊；5、傳統(tǒng)閥芯；6、閥桿；7、復合閥芯；8、上閥芯體；801、上密封接觸面；802、上介質通道孔；9、波紋管；10、下閥芯體；1001、下密封接觸面；1002、下介質通道孔；11、內六角螺母；12、對開圓環(huán)；13、螺母；14、調整套；15、止退墊圈；16、螺紋壓蓋；17、接桿。

【具體實施方式】
[0024]下面結合圖3?圖8，通過幾種本實用新型優(yōu)選的實施例結構示意圖對本實用新型作進一步的詳細描述。
[0025]注:以下所指的運動方向，以近閥蓋I方向為上，反向為下；兩閥座以靠近閥蓋側為上閥座，遠離閥蓋側為下閥座。
[0026]實施例一:如圖3所示，由波紋管兩端分別連接各有一個密封接觸面的上閥芯體和下閥芯體構成具有兩個密封接觸面的復合閥芯，兩閥芯體上都設有介質通道孔，閥桿與上閥芯體通過閥桿上的對開圓環(huán)及內六角螺母聯(lián)接，構成閥芯組件，閥芯組件的下閥芯體為自由端，采用的是圓環(huán)結構。
[0027]此種聯(lián)接，閥桿與復合閥芯間可轉動，以適應與閥門連接的執(zhí)行機構需閥桿轉動時的需要，如手動執(zhí)行機構、多回轉自動執(zhí)行機構就有需要閥桿轉動的情況。
[0028]采用這種閥芯組件結構的閥門在進行關閉動作時，閥芯組件整體下移，首先下密封接觸面與下閥座的密封接觸面接觸，使下閥芯體位置固定，在驅動力的作用下，閥桿帶動上閥芯體繼續(xù)向下，對波紋管形成壓縮，使下密封面產生壓力，一直到上密封接觸面與上閥座的密封接觸面接觸，上閥芯體的位置也固定下來，驅動力繼續(xù)增加，使上密封面也產生了壓力。通過合理的設計，可以使兩密封面上的壓力達到可靠密封要求。
[0029]波紋管在閥門處于最大開啟時為自由狀態(tài)，關閉時為壓縮狀態(tài)。
[0030]實施例二:如圖4所示，由波紋管兩端分別連接各有一個密封面的上閥芯體和下閥芯體構成具有兩個密封接觸面的復合閥芯，兩閥芯體上都設有介質通道孔，閥桿焊接在上閥芯體上形成固定連接，構成閥芯組件，閥桿向下伸出一段，并且與下閥芯體形成滑動配合，以減小振動，下閥芯體采用的是具有滑動配合中孔的結構。
[0031]采用這種閥芯組件結構的閥門關閉動作、波紋管在最大開啟和關閉時的狀態(tài)與實施例一相同。
[0032]實施例三:如圖5所示，由波紋管兩端分別連接各有一個密封接觸面的上閥芯體和下閥芯體構成具有兩個密封接觸面的復合閥芯，兩閥芯體上都設有介質通道孔，將它套裝在閥桿上，再通過閥桿其上的螺紋與螺母13固定連接，使復合閥芯在下閥芯體與閥桿呈滑動配合狀態(tài)下，被定位在閥桿軸向上，此時應使波紋管處于預壓縮狀態(tài)。也可以增加一個套裝在閥桿上的調整套14，調整兩長度，使波紋管在閥門進行關閉動作時產生的再壓縮量盡可能小，這樣既可以最大限度的節(jié)約空間，又可以提高閥門對閥芯組件運動響應的靈敏度。
[0033]采用這種閥芯組件結構的閥門關閉動作與實施例一相同，只是實施例一中波紋管從自由狀態(tài)開始壓縮，變形量從零一直達到要求，而本實施例波紋管則是從預壓縮狀態(tài)開始再壓縮到達到要求。
[0034]波紋管在閥門處于最大開啟時為預壓縮狀態(tài)，關閉時為小行程再壓縮狀態(tài)。
[0035]這種結構的閥芯組件由于采用了波紋管預壓縮形式，減小了復合閥芯在閥桿軸向上所占用的空間。
[0036]實施例四:如圖6所示，由波紋管兩端分別連接各有一個密封接觸面的上閥芯體和下閥芯體構成具有兩個密封接觸面的復合閥芯，兩閥芯體上都設有介質通道孔，閥桿與下閥芯體通過閥桿上的螺紋用螺母緊固組成閥芯組件，上閥芯體為與閥桿滑動配合端，以減小振動。上閥芯體采用的是具有滑動配合中孔的結構。
[0037]這種結構的閥門在進行關閉動作時，閥芯組件整體下移，首先上閥芯體的上密封接觸面與上閥座的密封接觸面接觸，上閥芯體位置固定，在驅動力的作用下，閥桿帶動下閥芯體繼續(xù)向下，對波紋管形成拉伸，使上密封面產生壓力，一直到下閥芯體的密封接觸面與下閥座的密封接觸面接觸，驅動力繼續(xù)增加，使下密封面也產生了壓力。通過合理的設計，可以使兩密封面上的壓力達到可靠密封要求。在閥芯組件向上運動到完全開啟時，波紋管可處于壓縮狀態(tài)，減小復合閥芯在閥門完全開啟時所占用的閥桿軸向上空間。
[0038]波紋管在閥門處于最大開啟時為自由狀態(tài)或壓縮狀態(tài)，關閉時為拉伸狀態(tài)。
[0039]實施例五:如圖7所示，由波紋管兩端分別連接各有一個密封接觸面的上閥芯體和下閥體構成具有兩個密封接觸面的復合閥芯，兩閥芯體上都設有介質通道孔，閥桿與下閥芯體焊接形成固定連接，組成閥芯組件，上閥芯體為自由端，采用的是圓環(huán)結構。
[0040]采用這種閥芯組件結構的閥門關閉動作，波紋管在最大開啟和關閉時的狀態(tài)與實施例四相同。
[0041]實施例六:如圖8所示，由波紋管兩端分別連接各有一個密封接觸面的上閥芯體和下閥體構成具有兩個密封接觸面的復合閥芯，兩閥芯體上都設有介質通道孔，閥桿與上閥芯體采用對開圓環(huán)和螺紋壓蓋16連接，止退墊圈15起防松作用，接桿焊接在上閥芯體上，下閥芯體通過接桿和調整套，用螺母呈預壓縮狀態(tài)被軸向定位，調整套的作用與實施例三相同，閥桿與上閥芯體間形成的也是可轉動聯(lián)接。
[0042]采用這種閥芯組件結構的閥門關閉動作，波紋管在最大開啟和關閉時的狀態(tài)與實施例三相同。
[0043]本實用新型所述的閥芯組件，不僅可以用于各種形式的雙座套筒閥，如套筒采用設有許多對稱小孔或疊片式式迷宮通道等的閥門中，還可以用于具有雙閥座的其它型式的截門型閥門中。
[0044]以上是采用優(yōu)選的實施例對本實用新型進行說明，并非對本實用新型的限定，在本實用新型中采用現(xiàn)有的公知技術、對本實用新型在其原理范圍內所作的變換及將它用于其它結構中，并不妨礙本實用新型的保護范圍。如:所述的波紋管波形可以采用U形、C形、Ω形、V形、階梯形等，型式上可以采用帶有加強環(huán)結構等，這些都是波紋管的公知技術；所述的閥桿與上閥芯體或下閥芯體的固定連接可以是焊接、緊固連接等；所述的波紋管與上、下閥芯體的連接可以是焊接、滾合連接、粘接等，這些都是連接方式的公知技術；所述的上、下兩平衡孔形狀根據(jù)需要可以是圓形，三角形，也可以為中空結構、使上閥芯體或下閥芯體形成一個圓環(huán)；上、下閥芯體中任一個都可以由波紋管端管代替等，這些都是對本實用新型在其原理范圍內的變換；所述的雙座套筒閥用于其它具有雙閥座的截門型閥門中是本實用新型閥門用于其它結構中，等等，都不影響本實用新型所述的波紋管型雙座套筒閥閥芯組件的保護范圍。
【權利要求】
1.一種波紋管型雙座套筒閥閥芯組件，包括閥桿、閥芯，閥桿與閥芯聯(lián)接的緊固件，其特征在于:閥桿與復合閥芯連接組成閥芯組件，閥芯組件中的閥芯是波紋管兩端分別連接各有一個密封接觸面的上閥芯體和下閥芯體構成的具有兩個密封接觸面的復合閥芯。
2.根據(jù)權利要求1所述的波紋管型雙座套筒閥閥芯組件，其特征在于:在閥門關閉時，閥芯組件具有讓介質在上閥芯體和下閥芯體在閥桿軸向上的兩端流通的介質通道。
3.根據(jù)權利要求1所述的波紋管型雙座套筒閥閥芯組件，其特征在于:復合閥芯的上閥芯體上具有介質通道孔。
4.根據(jù)權利要求1所述的波紋管型雙座套筒閥閥芯組件，其特征在于:復合閥芯的下閥芯體上具有介質通道孔。
5.根據(jù)權利要求1所述的波紋管型雙座套筒閥閥芯組件，其特征在于:閥桿與復合閥芯的聯(lián)接可以采用閥桿與復合閥芯的上閥芯體連接，或閥桿與復合閥芯的下閥芯體聯(lián)接，或復合閥芯套裝在閥桿上。
6.根據(jù)權利要求1所述的波紋管型雙座套筒閥閥芯組件，其特征在于:閥芯組件包括緊固件。
7.根據(jù)權利要求1所述的波紋管型雙座套筒閥閥芯組件，其特征在于:閥芯組件包括接桿、調整套。
8.根據(jù)權利要求5所述的波紋管型雙座套筒閥閥芯組件，其特征在于:閥桿與復合閥芯的聯(lián)接可以采用固定聯(lián)接，也可以采用可相對轉動聯(lián)接。
【文檔編號】F16K1/44GK204083287SQ201420559617
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權日:2014年8月30日
【發(fā)明者】申寶光 申請人:申寶光