專利名稱：滑筒式助力閥的制作方法
技術領域：
本發(fā)明提出一種閥門，具體地說是一種能夠使開關力不受管道流體壓力約束，又能利用管道流體壓力使閥門保持關閉趨勢的滑筒式助力閥。
目前在高壓、高溫和高流體速度以及較大通徑的環(huán)境條件下工作的閥門有閘閥、截止閥、套筒式調節(jié)閥，這三種閥門結構均為三法蘭體，形狀復雜，需鑄造成形，鑄造缺陷造成一定的廢品率，機械加工也有較高難度，需保證各軸線之間的同心度和垂直度，往往需要專用機床設備加工，其中閘閥和截止閥在開啟時閥板或閥瓣正承受巨大的流體壓力，閥板或閥瓣與閥座之間相當高的接觸應力引起它們之間不可避免的被拉傷、擦傷，從而破壞密封造成閥門內泄，閘閥和截止閥的開關力與閥門內流體介質壓力成正比，流體壓力越高，開關力就越大，當工作壓力超過8kg/cm2時閥門的人工開關就出現(xiàn)了困難，不得不采用機械、液壓或電力驅動機構，閘閥、截止閥是不允許進行調節(jié)的，在半開狀態(tài)高速流體會嚴重沖蝕閥座、閥瓣，套筒式調節(jié)閥多為角閥，影響到管路安裝和閥門流體阻力的大小，關閉密封性能多不理想。
本發(fā)明目的是提出一種能夠在高壓、高溫、高流體速度以及較大通徑的環(huán)境條件下工作的閥門，其結構簡單，以軋制管材或鍛件取代鑄件為原材料，容易加工，在流體壓力下開關件滑筒受力可完全平衡，密封面關閉力的大小可任意設計，操作方便省力，流體阻力系數(shù)較小，即可以當開關閥也可以作調節(jié)閥使用。
本發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的它主要包括入口法蘭、出口法蘭、閥芯、前滑筒、后滑筒、閥體、金屬密封漲圈、滑筒驅動機構，由于滑筒與閥芯形成的環(huán)腔結構，可以使環(huán)腔內流體壓力對開關件滑筒產(chǎn)生壓力平衡，這樣就可以在不受管道壓力影響的條件下控制滑筒軸向滑動，完成閥門的開關動作。下面結合

圖1、圖2詳細闡述本發(fā)明的原理結構閥芯3是由隔斷、入口管、出口管和密封環(huán)焊接組成，其中隔斷由兩個流線形半球殼對焊在中間的金屬密封環(huán)上，入口管出口管均為圓筒形，入口管套在一個半球殼外焊接密封環(huán)一端上，出口管套在另一個半球殼外焊接密封環(huán)的另一端上，近隔斷處入口管開有流體通道窗口，近隔斷處出口管開有流體流量調節(jié)窗口，密封環(huán)為圓環(huán)形狀，密封錐面在相對后滑筒4一側，前滑筒5為一段細一段粗的變徑圓筒形狀，變徑處為圓錐筒形，前滑筒5細徑段圓筒的內圓上車有漲圈槽，金屬密封漲圈8放入漲圈糟內，前滑筒5細徑段套裝閥芯3的入口管外，前滑筒5粗徑段圓筒中部對稱處有兩個螺孔，用于安裝兩個滑筒推力銷輪7，前滑筒5粗徑段圓筒端部一周均布為連接后滑筒用的螺孔，后滑筒4為圓筒形狀，后滑筒一端為平面，另一端為圓錐形密封面，后滑筒4外凸圓一周均布為連接前滑筒用的圓孔，閥芯3的出口管外圓上車有漲圈槽，金屬密封漲圈8放入漲圈糟內，后滑筒4套裝在閥芯3的出口管外，前滑筒5的圓筒較粗端與后滑筒4用圓臺階搭接，定位銷固定，用密封墊及螺栓加以密封，這樣前滑筒5與后滑筒4形成統(tǒng)一體的滑筒，前滑筒5、后滑筒4與閥芯3形成的環(huán)腔與外界密封隔開，閥門工作時，流體自閥芯3入口管上的窗口進入環(huán)腔，再由環(huán)腔從閥芯3出口管上的調節(jié)窗流出，前滑筒5始終不遮蓋閥芯3上入口管的入口窗口，滑筒在閥芯3能自由滑動，滑筒作軸向滑動時，后滑筒4遮蓋或打開出口調節(jié)窗口，這樣就起到調節(jié)流量和壓力的功能，后滑筒4向前滑動其內圓錐壁接觸到閥芯3隔斷外緣上的密封環(huán)時，出口通道窗口被完全關閉，如在設計時使環(huán)腔內前滑筒5內端面面積大于后滑筒4內端面面積，那么流體壓力作用在兩端面上的壓力差會使閥門保持關閉趨勢，滑筒驅動機構是蝸輪加凸輪轉筒機構，是由限位滾輪、滑筒推力銷釘、蝸輪轉筒、蝸桿、蝸桿箱、密封盒、手柄組成，蝸輪轉筒9為圓筒形狀，其一端有凸起外圓臺與限位滾輪6相接觸起限位作用，緊靠外圓臺外圓上對稱銑有兩個切向凸輪槽，兩個切向凸輪槽的中心軸線與轉筒9圓筒外圓的切線成一定角度，蝸輪直接加工在轉筒9的另一端外圓上，轉筒9套裝在前滑筒5的外圓上，入口法蘭12和出口法蘭1均為法蘭盤形狀，它們內側中孔處為臺階圓孔，用來使閥芯3的入口管另一端插進入口法蘭12內側的圓孔內焊接一體，閥芯3的出口管另一端插進出口法蘭1內側的圓孔內焊接一體，閥體2為圓筒形，閥體2中部對稱銑有兩個軸向1槽，閥體2套裝在入口法蘭12和出口法蘭1外緣之外，并焊接密封，將前滑筒5、后滑筒4、閥芯3、蝸輪轉筒9密封在閥體2內，入口法蘭內側還有一環(huán)狀突臺，用來徑向支撐蝸輪轉筒9，限位滾輪6是由軸座、限位軸、滾輪和卡環(huán)組成，兩個限位滾輪6對稱安裝在閥體外圓中部，滾輪的側面接觸蝸輪轉筒9的一端以限制蝸輪轉筒9軸向運動，蝸輪轉筒9的另一端受入口法蘭的軸向限制，兩個滑筒推力銷釘7為光滑圓柱體，其一端車有螺紋，閥體2外圓中部對稱銑有兩個兩頭半圓的軸向長槽且與限位滾輪6位置相隔均布，安裝時分別將兩個滑筒推力銷釘7有螺紋的一端穿過閥體2上的兩個軸向長槽，再穿過蝸輪轉筒9對稱的兩個切向凸輪槽，擰入前滑筒5的兩個螺孔內，再用螺栓、密封墊和蓋板將閥體2上的兩個軸向長槽密封，其中一個蓋板帶長槽內鑲高溫高壓玻璃作為觀測窗，兩個滑筒推力銷釘7同時受到蝸輪轉筒9兩個對稱的切向凸輪槽和閥體2中部兩個對稱的軸向長槽的雙重約束，由于閥體2是固定的，當蝸輪轉筒9在前滑筒5外轉動時，滑筒受兩個滑筒推力銷7推動只能作軸向滑動，閥體2近入口端部開一方孔焊接蝸桿箱11，蝸桿箱11為半圓筒體，左端蓋內有沉孔用作蝸桿10軸端座，右端蓋開有圓孔、蝸桿10自圓孔裝入蝸桿箱11內與蝸輪9嚙合，密封盒13由填料箱、填料、壓蓋組成，填料箱本體用作蝸桿箱11右端蓋的圓孔密封和蝸桿10的支撐軸座作用，蝸桿自密封盒13中透出并連接手柄14，閥門的入口法蘭12和出口法蘭1連接外管道系統(tǒng)，工作時，轉動手柄14帶動蝸桿10轉動，使與其嚙合的蝸輪轉筒9轉動，蝸輪轉筒9通過其凸輪槽推動兩個滑筒推力銷釘7軸向滑動，兩個滑筒推力銷釘7受閥體2軸向長槽的約束不能轉動，兩個滑筒推力銷釘7帶動滑筒作軸向滑動，從而實現(xiàn)閥門開關的功能。
本發(fā)明的第二種實施方案是采用管路自身流體控制系統(tǒng)作為滑筒驅動機構來實現(xiàn)，結合圖3、圖4可以看到，用壓力腔管接15、前腔管接16、后腔管接17、觀測窗18、先導控制閥19來替代限位滾輪6、滑筒推力銷釘7、蝸輪轉筒9、蝸桿10、蝸桿箱11、密封盒13、手柄14，在后滑筒4、前滑筒5的外圓車出兩個金屬密封漲圈槽，分別將兩個金屬密封漲圈放入槽內，與閥體2內壁之間形成金屬漲圈密封結構，前滑筒5、入口法蘭12與閥體2形成密閉的前腔，后滑筒4、出口法蘭1與閥體2形成密閉的后腔，也就是說，滑筒密封套裝在閥芯3的外部和閥體2的內部，滑筒體在閥芯3的外部和閥體2內壁里能自由滑動，滑筒作軸向滑動時，后滑筒4遮蓋和打開調節(jié)窗口，這樣就起到開關和調節(jié)流量壓力的功能，后滑筒4向前接觸到閥芯3上的密封環(huán)時，通道窗口被完全關閉，壓力腔管接15、前腔管接16、后腔管接17均為小通徑圓管，其一端為高壓管接，另一端為光管，在入口法蘭12上適當位置開一深孔連通入口法蘭12的入口端，壓力腔管接15光管一端插在入口法蘭12上的深孔口，并焊接固定，在閥體2靠近入口法蘭12的前腔部位開一孔，前腔管接16光管一端插進孔口，并焊接固定，在閥體2靠近出口法蘭1的后腔部位開一孔，后腔管接17光管一端插進孔口，并焊接固定，閥體2中間部位開兩頭半圓的軸向長槽，觀測窗18由底座、高壓高溫觀測玻璃、密封盒蓋組成，觀測窗18底座焊接在閥體2的軸向長槽上，觀測窗安裝在底座上，通過觀測窗可看到滑筒的位置變化。流體控制方式是這樣實現(xiàn)的，參照圖4所示前腔管接16連接三位四通先導控制閥19的A端，后腔管接17連接控制閥19的B端，壓力腔管接15連接控制閥19的C端，控制閥19的D端接通另外的低壓力管路，或者當流體為無害介質時，控制閥19的D端也可直接通大氣排放。完導控制閥19動作可對前腔和后腔進行壓力改變，使滑筒做軸向滑動。閥門正常工作時，三位四通先導控制閥19常置于中間關閉位置，這時閥門環(huán)腔、前腔和后腔壓方均與管路壓力一致，滑筒4、5受到前腔和后腔軸向壓力處于平衡靜止狀態(tài)，欲調大出口流量或壓力時，先使控制閥19的A端接通C端，B端接通D端，這時前腔接通壓力腔管路，后腔接通低壓管路或通大氣，由于前腔壓力大于后腔壓力，閥門打開。欲調小出口流量或壓力時，使控制閥19的A端接通D端，B端接通C端，這時前腔接通低壓管路或大氣，后腔接通壓力腔管路，由于前腔壓力小于后腔壓力，閥門被關小直至關閉。全關閉時，滑筒遮蓋調節(jié)窗并接觸密封環(huán)，此時密封面的接觸應力迅速增加，閥門關閉嚴密，不泄漏，滑筒保持關閉趨勢。
本發(fā)明的第三個實施方案，是采用二次密封片結構替代金屬密封漲圈結構，采用平面凸輪機構作為滑筒驅動方式來實現(xiàn)，如圖5、圖6所示，凸輪開關機構是由凸輪21、凸輪軸22來替代圖1、圖2中的限位滾輪6、滑筒推力銷釘7、蝸輪轉筒9、蝸桿10，后滑筒4較小徑端部有一圓環(huán)擋，凸輪橫放在圓環(huán)擋與后滑簡4較大口徑圓筒端部側壁之間槽內，凸輪中心開有方孔，閥體2上開的一圓孔，孔外安裝的密封盒，凸輪軸兩端都銑方，一端透過密封盒插接凸輪軸方孔內，另一端連接開關手柄，轉動手柄使凸輪轉動，槽內的凸輪推動滑筒軸向前后滑動，從而實現(xiàn)閥門開關的功能。使用二次密封片結構替代金屬密封漲圈結構，前滑筒5與閥芯3入口管之間，后滑筒4與閥芯3的出口管之間，均采用滑動配合不使用金屬漲圈密封，但在后滑筒4的后端部圓環(huán)面上車出圓環(huán)槽，二次密封環(huán)片20為環(huán)形薄片內徑處為錐筒形，二次密封片20套裝在閥芯3出口管外且裝入并焊接在后滑筒4的后端部圓環(huán)槽內，當閥門關閉時，后滑筒4向前滑動其內圓錐壁接觸到閥芯3上的密封環(huán)時，環(huán)腔與出口管的通道窗口被關閉，二次密封片20內徑處的圓錐筒部位與閥芯3出口管上的凸臺相接觸，使滑筒外腔與出口通道的之間密封，泄漏到滑筒外的流體也被密封在出口管之外。
本發(fā)明可廣泛替代現(xiàn)有在電站、鍋爐、石油、化工、水利、核電行業(yè)中使用的高溫、高壓、大中通徑等高參數(shù)閥門，具有良好的開關和調節(jié)功能。本發(fā)明所提出的閥門簡單可靠，零件受力合理，工人操作方便，節(jié)約能源，具有廣泛的應用領域。
圖1為本發(fā)明的主視圖。
圖2為圖1的A-A左剖視圖。
圖3為本發(fā)明實施例2的主視圖。
圖4為本發(fā)明實施例2的工作原理圖。
圖5為本發(fā)明實施例3的主視圖。
圖6為本發(fā)明實施例3的俯視圖。
實施例1本實施例原理結構圖如圖1、圖2所示，是工作在高溫高壓條件下的調節(jié)和開關兩用閥，全部零件包括漲圈材料均為不銹鋼，閥體2、閥芯3、后滑筒4、轉筒9直接采用軋制厚壁鋼管，前滑筒5采用鍛件成形，兩處錐形密封面均作高硬度焊條堆焊處理，并進行研磨精細加工。
實施例2如圖3、圖4所示，是適合選用在大通徑條件下或能夠集中進行群控幾個或幾十個閥門的情況，先導控制閥19要根據(jù)流體溫度條件來進行選用，高溫氣體可用通徑為5-20MM的旋塞閥結構，常溫條件可選用電磁閥更為方便，材料選用與機加工藝與實施例1相同。
實施例3如圖5、圖6所示，是高溫高壓條件下工作的開關閥，采用了二次密封片結構和平面凸輪開關機構，材料選用與機加工藝與實施例1相同，二次密封片的厚度可根據(jù)工作壓力來確定，一般為0.3-2MM。
權利要求
1.一種滑筒式助力閥，主要包括入口法蘭、出口法蘭、閥芯、閥體、后滑筒、金屬密封漲圈，其特征在于它還包括前滑筒[5]、滑筒驅動機構，其中閥芯[3]是由隔斷、入口管、出口管和密封環(huán)焊接組成，隔斷由兩個流線形半球殼對焊在中間的金屬密封環(huán)上，入口管出口管均為圓筒形，入口管出口管各套在一個半球殼外并各焊接在密封環(huán)一端上，近隔斷處入口管開有方形窗口，近隔斷處出口管開有流體流量調節(jié)窗口，密封環(huán)為圓環(huán)形狀，密封錐面對應后滑筒[4]一側，前滑筒[5]為一段細一段粗變徑圓筒形狀，變徑處為圓錐筒形，前滑筒[5]細徑段圓筒的內圓車有密封槽，金屬密封漲圈[8]放入密封糟內，前滑筒[5]細徑段套裝閥芯[3]的入口管外，后滑筒[4]為圓筒形狀，后滑筒[4]其中一端近內徑處為圓錐形密封面，后滑筒[4]外凸圓一周均布為連接前滑筒[5]用的螺栓孔，閥芯[3]的出口管外圓上車有密封槽，金屬密封漲圈[8]放入密封糟內，后滑筒[4]套裝閥芯[3]的出口管外，前滑筒[5]的圓筒較粗端與后滑筒[4]以圓臺階搭接，定位銷定位，用螺栓連接密封，滑筒在閥芯[3]上能自由軸向滑動，前滑筒[5]始終不遮蓋閥芯[3]上入口管的入口窗口，后滑筒[4]可以遮蓋或打開出口調節(jié)窗口，后滑筒[4]向前滑動其內圓錐壁接觸到閥芯[3]隔斷外緣上的密封環(huán)時，出口通道窗口被完全關閉，滑筒的軸向滑動是由滑筒驅動機構提供的，入口法蘭[12]和出口法蘭[1]內側中孔處為臺階圓孔，用來使閥芯[3]的入口管和出口管插入焊接，閥體[2]為圓筒形，套裝在入口法蘭[12]和出口法蘭[1]外緣之外，閥體[2]分別與入口法蘭[12]和出口法蘭[1]焊接密封。
2.根據(jù)權利要求1所述的助力閥，其特征在于前滑筒[5]與閥芯[3]入口管之間，后滑簡[4]與閥芯[3]的出口管之間，均可以直接采用滑動配合不使用金屬漲圈密封，但在后滑筒[4]的后端部圓環(huán)面上車出圓環(huán)槽，二次密封片[20]為圓環(huán)形薄片內徑處為圓錐筒形，將二次密封片[20]套裝在閥芯[3]出口管外且裝入并焊接在后滑筒[4]的后端部圓環(huán)槽內，當閥門關閉時，后滑筒[4]向前滑動其內圓錐壁接觸到閥芯[3]上的密封環(huán)時，后滑筒[4]的后端部圓環(huán)槽內的二次密封片[20]的內徑處圓錐筒部位與閥芯[3]出口管上的凸臺相接觸使滑筒外腔與出口通道的之間密封。
3.根據(jù)權利要求1所述的助力閥，其特征在于助力閥可以簡化到只包括閥芯[3]、后滑筒[4]、前滑筒[5]、密封件[8]、滑筒驅動機構，其中前滑筒[5]與閥芯[3]入口管之間，后滑筒[4]與閥芯[3]的出口管之間，可以采取金屬漲圈、各種材質O型圈、填料、金屬波紋管或乳膠膜等動密封結構；閥芯[3]上的密封環(huán)可以是金屬硬密封也可以是塑膠類O型圈或墊圈軟密封結構，閥芯[3]兩端可以螺紋或焊接形式連接外管道系統(tǒng)。
4.根據(jù)權利要求1所述的助力閥，其特征在于閥芯[3]近隔斷處出口管上開有流體流量調節(jié)窗口，可以根據(jù)要求開有方形、孔陣形窗口或其它任意形狀的窗口，以滿足各種流體和流量調節(jié)的要求。
5.根據(jù)權利要求1所述的助力閥，其特征在于閥芯[3]還可以整體鑄造成形，閥芯[3]上隔斷可以用圓形板替代兩個流線形半球殼組成的隔斷。
6.根據(jù)權利要求1所述的助力閥，其特征在于滑筒驅動機構可以由限位滾輪[6]、滑筒推力銷釘[7]、蝸輪轉筒[9]、蝸桿[10]、蝸桿箱[11]、密封盒[13]、手柄[14]組成，蝸輪轉筒[9]為圓筒形狀，其一端有凸起外圓臺與限位滾輪[6]相接觸起限位作用，緊靠外圓臺外圓上對稱鈍有兩個切向凸輪透槽，蝸輪直接加工在轉筒[9]的另一端外圓上，轉筒[9]套裝在前滑筒[5]的外圓上，限位滾輪[6]是由軸座、限位軸、滾輪和卡環(huán)組成，兩個限位滾輪[6]對稱安裝在閥體外圓中部，兩個滑筒推力銷釘[7]為光滑圓柱體，其一端車有螺紋，前滑筒[5]粗徑段圓筒外圓中部對稱處有兩個螺孔，用于安裝兩個滑筒推力銷釘[7]，閥體[2]外圓中部對稱銑有兩個軸向長槽且與限位滾輪[6]位置相隔，安裝時分別將兩個滑筒推力銷釘[7]有螺紋的一端穿過閥體[2]上的兩個軸向長槽，再穿過蝸輪轉筒[9]對稱的兩個切向凸輪槽，擰入前滑筒[5]的兩個螺孔內，再用螺栓、密封墊和蓋板將閥體[2]上的兩個軸向長槽密封，也可以使其中一個蓋板帶長槽內鑲高溫高壓玻璃作為觀測窗，閥體[2]近入口法蘭[12]開一方孔焊接蝸桿箱[11]，蝸桿箱[11]為半圓筒體，左端蓋內有沉孔用作蝸桿[10]軸端座，右端蓋開有圓孔，蝸桿[10]自圓孔裝入蝸桿箱[11]內與蝸輪[9]嚙合，密封盒[13]由填料箱、填料、壓蓋組成，填料箱本體用作蝸桿箱[11]右端蓋的圓孔密封和蝸桿[10]的支撐軸座作用，蝸桿自密封盒[13]中透出并連接手柄[14]。
7.根據(jù)權利要求1所述的助力閥，其特征在于滑筒驅動機構還可以由平面凸輪[21]、凸輪軸[22]、密封盒[13]、手柄[14]組成，后滑筒[4]后端部有一圓環(huán)擋，凸輪橫放在圓環(huán)擋與后滑筒[4]較大口徑圓筒端部側壁之間槽內，凸輪中心開有方孔用來插入凸輪軸，閥體[2]上開的一圓孔，孔外安裝的密封盒，凸輪軸兩端都銑方，一端透過密封盒插接凸輪軸方孔內，另一端連接開關手柄。
8.根據(jù)權利要求1所述的助力閥，其特征在于滑筒驅動機構可以由壓力腔管接[15]、前腔管接[16]、后腔管接[17]、觀測窗[18]、先導控制閥[19]組成，先將后滑筒[4]、前滑筒[5]的外圓車出一個或兩個密封槽，分別將兩個金屬密封漲圈放入槽內，與閥體[2]內壁之間形成金屬漲圈密封結構，前滑筒[5]、入口法蘭[12]、閥芯[3]與閥體[2]形成密閉的前腔，后滑筒[4]、出口法蘭[1]、閥芯[3]與閥體[2]形成密閉的后腔，滑筒在閥芯[3]的外部和閥體[2]內壁里能自由滑動，壓力腔管接[15]、前腔管接[16]、后腔管接[17]均為小通徑圓管其一端為高壓管接頭，另一端為光管，壓力腔管接[15]光管一端插焊在入口法蘭[12]上的深孔口，接通閥門入口，前腔管接[16]插焊在閥體[2]的前腔部位，后腔管接[17]插焊在閥體[2]的后腔部位，閥體[2]中間部位開軸向長槽用來安裝觀測窗[18]，觀測窗[18]由底座、高壓高溫觀測玻璃、密封墊、壓蓋組成，壓力腔管接[15]、前腔管接[16]、后腔管接[17]有高壓管接頭的一端分別連接到先導控制閥[19]的A、B、C端上，先導控制閥[19]的D端接到外部的低壓管道上或直通大氣，通過先導控制閥[19]對前腔和后腔進行壓力改變，使滑筒產(chǎn)生軸向滑動。
全文摘要
本發(fā)明提出一種能夠使開關力不受管道流體壓力約束，又能利用管道流體壓力使閥門保持關閉趨勢的滑筒式助力閥，主要特點是采用了滑筒作為開關件，在流體壓力下滑筒受力可完全平衡，密封面關閉力的大小可任意設計，適用于在電力、石化等行業(yè)使用，特別是在高溫、高壓和大通徑等高參數(shù)條件下用作開關或調節(jié)工作，本發(fā)明結構簡單，操作輕便，流阻小，不泄漏，無需鑄造。
文檔編號F16K31/44GK1141406SQ95109029
公開日1997年1月29日 申請日期1995年7月21日 優(yōu)先權日1995年7月21日
發(fā)明者金平, 李研經(jīng) 申請人:金平, 李研經(jīng)