[发明专利]流体力平衡锥面直角阀门

说明书

技术领域

本发明用于流体管道输送和流体压力传动中，它属于流体管道输送和流体压力传动中的元件领域。

背景技术

目前在流体管道输送中所用的阀门主要有闸阀、蝶阀、球阀三种，从压力划分，有高压阀门和低压阀门之分，这三种阀门在工作中其阀芯、阀芯转杆均受流体压力作用，由于对这种力分析与认识不足，从而导至阀门从设计上缺少理论依据，工艺上我们还缺少精尖的设备及操作人员、加工工艺、检测手段，在阀芯、阀芯转杆、密封的材料上我们同国外企业还有欠缺，目前我国企业生产的阀门，除在低压阀门基本达到了国内用户与国外不发达地区用户能接受水平，但使用一段时间，内漏、外漏普遍存在，在高压阀门国内外用户均不愿选国产，具资料显示我国2013年进口阀门200多亿元，高压阀门质量不过关，主要反映在阀的内漏和外漏、阀体震动三个方面，这说明我国在阀门制造业赶超世界先进水平还要走一段路程。

目前在使用中的蝶阀、闸阀较普遍存在阀体震动问题，一般是流体压力越大震动越剧烈，震动使密封损伤，从而产生内漏、外漏，也可损伤阀体或转杆螺纹连接，震动的存在说明我们在阀的结构设计、加工精度、配合精度等方面，一定有不足之处，物体的震动一定有力的存在，下面以闸阀为例进行力的分析，阀在工作中，流体压力除作用泵体外，还作用于闸板与转杆上，闸阀在关闭状态，闸板出口端的压力一般为大气压，若闸板与转杆固定连接，闸板圆周面上因失去力平衡，流体压力将给闸板一个向上的力，方向指向转杆轴线的力，若闸板与转杆螺纹连接，流体压力作用连杆端面上，将带动闸板产生向上力，力的大小取决于流体压力与转杆密封的截面面积乘积，同时闸板进口端受到流体压力，力的大小取决于流体压力与闸板面积乘积，在实际生产中，阀闭合后，流体进口端的压力与上游泵的压力、流量以及上游各用户所用流量而时刻变化的，在这时刻变化并不断同时作用闸板与转杆上，并从闸板转杆传至密封、泵体、转杆螺纹连接处，这种变化的力是阀体产生震动的根源，若转杆螺纹连接加工精度、配合精度不足够高，变化力将破坏螺距间的间隙，从而增大间隙导致不断增大力的冲击，加速损坏螺纹连接、增大阀体震动、转杆密封加速损坏的后果，当闸板在开、关的过程中，闸板密封面将承受较大变化压力作用，很难做到不拉毛、拉伤密封表面，闸板完全打开闸板两端面力平衡，但变化的力始终作用阀转杆上，由于闸阀的结构决定这种力是必须存在的，且无法使它们平衡，为了降低力的损害，提高阀的使用寿命，国内外企业主要是从转杆螺纹连接与闸板密封面两处展开竞争。

蝶阀中的蝶板与转杆受力状态与闸阀类似，蝶阀另一个不足是碟板在阀打开时，碟板的存在减小流体通过断面，球阀的不足是：在阀关闭状态，进口端流体压力作用球阀芯上，将球阀芯推向出口端，使进口端球阀阀芯与阀座密封间隙增大，导致流体作用面加大，推力增大，且流体中的微小颗粒易进入间隙，转动时拉伤密封表面，产生内漏，当流体压力大，阀口径大，需很大力矩，有时很难打开。

发明内容

阀芯在流体中要受到来自流体各方向力的作用，要想设计出一种不受流体作用的阀芯是不可能的，本人的设计思想是：设计一种流体作用阀芯的力均平衡，目的是：消除阀的震动根源，提高阀的使用性能和寿命，具体内容：阀芯为一圆台体，圆台体的上部设与之一体转轴，其轴线与圆台体轴线重合，以圆台体的中位线为轴线设一水平孔，其孔直径与外管道一致，孔的上、下端至阀芯上、下端面有距离相等高度，在圆台体上，形成上、下两个圆台密封环，在阀芯小端面设有一个与阀芯同轴线且与水平孔同径完全贯通孔，作为流体通道，阀芯座落在阀体的锥台孔内，阀芯与阀体锥孔的配合应满足：无论阀芯转至何处，阀芯表面任何一点与锥孔表面对应点，其间隙为零。在阀体上设一孔，其孔轴线与阀芯水平孔在一平面且同径，当阀芯转至水平孔轴线与其孔轴线重合，二孔充分贯通，此孔为流体出口，阀芯大端面设一上端盖且与阀体用螺栓连接，并压缩弹簧，经轴承将力作用阀芯上，使阀芯圆台与阀体锥孔紧密配合，上端盖在与转轴和阀体配合处分别设有密封，且上端盖下部与阀芯大端面留有空间，在阀芯的小端面设有下端盖与阀体螺栓连接，并在与阀体配合处设密封，端盖中部设一与阀芯轴线同轴透孔，直径同阀芯孔，此孔为流体进口，下端盖的上端与阀芯小端面留有空间。