无磨损防冲蚀离合阀论文和设计-汪远航

全文摘要

本实用新型公开了一种无磨损防冲蚀离合阀，包括阀体、转动阀芯、阀杆，阀体设有输入口和输出口，转动阀芯设有通道、通道一侧形成输入封闭面和输出封闭面，阀杆连接转动阀芯旋转切换，其中：输入封闭面和输出封闭面之间形成非同时开启\/封闭的旋转启闭角，旋转时先后错位封闭\/开启输入口和输出口。本实用新型提供使用寿命长，开\/关力矩小、流阻系数小，节能效果好和制造、安装、维护方便的一种无磨损防冲蚀离合阀，解决阀门的磨损(擦伤)及冲蚀(冲刷、汽蚀)的破坏问题。

主设计要求

1.一种无磨损防冲蚀离合阀，包括阀体(1)、转动阀芯(2)、阀杆(3)，阀体(1)设有输入口(11)和输出口(12)，转动阀芯(2)设有通道(21)，通道(21)两侧形成输入封闭面(22)和输出封闭面(23)，阀杆(3)连接转动阀芯(2)旋转切换，其特征在于：在旋转时输入封闭面(22)和输出封闭面(23)相错位封闭\/开启输入口(11)和输出口(12)。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种无磨损防冲蚀离合阀，其特征在于：转动阀芯(2)包括升降闸板(4)和连接在升降闸板(4)一侧的启闭件(5)，通道(21)设置在升降闸板(4)中，启闭件(5)外表面构成输入封闭面(22)或输出封闭面(23)，阀杆(3)连接升降闸板(4)，升降闸板(4)连接启闭件(5)水平移动切换。

3.根据权利要求1所述的一种无磨损防冲蚀离合阀，其特征在于：输出口(12)设有主封闭(13)，输入口(11)设有副封闭(14)，输入封闭面(22)和输出封闭面(23)先后封闭\/开启输入口(11)的副封闭(14)和输出口(12)的主封闭(13)。

4.根据权利要求1所述的一种无磨损防冲蚀离合阀，其特征在于：输入封闭面(22)和输出封闭面(23)旋转启闭角相错位5～35度。

5.根据权利要求1所述的一种无磨损防冲蚀离合阀，其特征在于：阀体(1)上设有阀杆座(6)，阀杆(3)穿设在阀杆座(6)的穿插孔中，阀杆座(6)的穿插孔上设有阀杆螺母(63)，阀杆(3)通过阀杆螺母(63)与阀杆座(6)连接，穿插孔壁设有相通的水平导槽(61)和垂直导槽(62)，阀杆(3)上设有滚动轴承(52)，阀杆(3)可带动滚动轴承(52)沿水平导槽(61)、垂直导槽(62)滚动。

6.根据权利要求1所述的一种无磨损防冲蚀离合阀，其特征在于：阀杆(3)和转动阀芯(2)通过旋转卡块(31)转动连接。

7.根据权利要求1所述的一种无磨损防冲蚀离合阀，其特征在于：通道(21)是矩形或圆形，通道(21)面积大于或等于管道流道面积。

8.根据权利要求1所述的一种无磨损防冲蚀离合阀，其特征在于：升降闸板(4)设有T型槽(42)，阀杆(3)下端与T型槽(42)相配适连接。

9.根据权利要求2所述的一种无磨损防冲蚀离合阀，其特征在于：升降闸板(4)设有斜度的燕尾榫(41)，启闭件(5)设有燕尾槽(51)，燕尾榫(41)与燕尾槽(51)相配适滑动连接。

10.根据权利要求9所述的一种无磨损防冲蚀离合阀，其特征在于：燕尾榫(41)与燕尾槽(51)上端向外倾斜设置。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种阀门，更具体地说，尤其涉及一种无磨损防冲蚀离合阀。

背景技术

使用寿命是阀门质量重要技术指标。封闭副(阀体和启闭件)封闭性能决定阀门使用寿命。封闭副的磨损(擦伤)及受冲蚀是破坏封闭性能的主要形式。纵观当今流体工程所采用的切断阀，尚未发现无磨损、防冲蚀、操作力矩小的阀门。

目前阀门存在的问题：1、封闭副的磨损，目前的阀门，如闸阀、球阀，等因封闭副有相对运动，在开启或关闭过程中不可避免的产生磨损，严重的擦伤(即使较微小的划痕)将使阀门丧失封闭性能，需要更换或维修。

2、封闭副的冲蚀，阀门开启或关闭瞬间，封闭副形成很小间隙，此时流速大，对封闭副产生冲刷和气蚀破坏，尤其在高压差，流体中会有硬颗粒时直接冲击封闭件，或液体介质局部汽化和气液爆破冲击产生汽蚀。在此情况下更迅速更严重。例如闸阀和球阀，在开启和关闭的瞬间，流道变小，形成冲蚀，破坏封闭副。

3、操作力矩问题，通用阀门开\/关的操作力矩都是很大的，有时须要加长扳手，或依靠外加力，如涡轮蜗杆、气动、电动装置。无论是闸阀、截止阀或球阀都如此。由此也加快了封闭副的破坏。

解决上述问题的途径，目前设计、生产的阀门产品为提高阀门的使用寿命多是采用下面方式：

1、封闭采用昂贵金属材料(如铬基或镍合金)；

2、选择合理的封闭副配对，如不同材料的配对或两金属间的硬度差；

3、提高加工精度；

4、作一些结构上的改进；

诸如此类的方法都未能从根本解决问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，提供使用寿命长，开\/关力矩小、流阻系数小，节能效果好和制造、安装、维护方便的一种无磨损防冲蚀离合阀，解决阀门的磨损(擦伤)及冲蚀(冲刷、汽蚀)的破坏问题。

本实用新型的一种无磨损防冲蚀离合阀，包括阀体、转动阀芯、阀杆，阀体设有输入口和输出口，转动阀芯设有通道，通道两侧形成输入封闭面和输出封闭面，阀杆连接转动阀芯旋转切换，其中：在旋转时输入封闭面和输出封闭面相错位封闭\/开启输入口和输出口。

本实用新型采用上述结构，由于输入封闭面和输出封闭面之间形成非同时开启\/封闭的旋转开启或封闭的错位角(开启或封闭的角度差)，通过旋转时形成的旋转错位角先后错位封闭\/开启输入口和输出口。由于输入封闭面和输出封闭面之间形成非同时开启\/封闭的旋转启闭的角位差，即输入封闭面封闭\/开启输入口和输出封闭面封闭\/开启输出口形成非同时旋启或旋闭，其间形成错位开启角度。开启阀门时，输出封闭面先开启输出口，输入封闭面后开启输入口，关闭阀门时，输入封闭面先封闭输入口，输出封闭面后封闭输出口。阀杆连接转动阀芯，开启或关闭阀门时，阀杆带动转动阀芯旋转切换。当设定开启角度小于20°时，转动阀芯的开启角度小于20°时，输出封闭面与输出口之间有很小的间隙与通道连通，输入封闭面与输入口封闭连接。当转动阀芯的开启角度大于20°时，输入封闭面与输入口之间有小间隙与通道连通，输出封闭面与输出口之间的流通面积很大，介质流速小，对输出口的封闭副的破坏降低，实现防磨损和冲蚀的目的。

上述的一种无磨损防冲蚀离合阀，转动阀芯包括升降闸板和连接在升降闸板一侧的启闭件，通道设置在升降闸板中，启闭件外表面构成输入封闭面或输出封闭面，阀杆连接升降闸板，升降闸板连接启闭件移动切换(伸出或收缩切换)。启闭件单边设置在输入封闭面或输出封闭面；打开阀门时，阀杆带动升降闸板向上运动，升降闸板带动启闭件水平收缩，然后阀杆在带动转动阀芯、升降闸板、启闭件在阀体中转动，启闭件在转动过程中不与输入口和\/输出口的封闭副产生摩擦；关闭阀门时，阀杆转动带动转动阀芯、升降闸板、启闭件在阀体中反向转动，启闭件处于收缩状态，回转半径与输入口和\/输出口的封闭副有间隙，使得启闭件转动过程中，不与输入口和\/输出口的封闭副产生摩擦，然后阀杆带动升降闸板下降，升降闸板下降带动启闭件伸出紧贴输入口和\/输出口的封闭副直至达到封闭；在开启和关闭的整个过程中，启闭件与输入口和\/输出口的封闭副之间只有受到垂直封闭面的正压力，没有摩擦损伤。

上述的一种无磨损防冲蚀离合阀，输出口设有主封闭，输入口设有副封闭，输入封闭面和输出封闭面先后封闭\/开启输入口的副封闭和输出口的主封闭。开启阀门时，输出封闭面先开启输出口的主封闭，输入封闭面后开启输入口的副封闭；关闭阀门时，输入封闭面先封闭输入口的副封闭，输出封闭面后封闭输出口的主封闭。

上述的一种无磨损防冲蚀离合阀，输入封闭面和输出封闭面旋转启闭角相错位5～35度。旋转启闭角相错位12度左右为宜。在开启时，输出封闭面和输出口之间密封边间隙呈旋转时12度时，而输入封闭面和输入口的密封边封闭状态时(开启的临界状态)，其间构成启闭角相错位角。

上述的一种无磨损防冲蚀离合阀，阀体上设有阀杆座，阀杆穿设在阀杆座的穿插孔中，阀杆座的穿插孔上设有阀杆螺母，阀杆通过阀杆螺母与阀杆座连接，穿插孔壁设有相通的水平导槽和垂直导槽，阀杆上设有滚动轴承，阀杆可带动滚动轴承沿水平导槽、垂直导槽滚动。阀杆升降时，带动滚动轴承在垂直导槽中滚动，沿垂直导槽升降；阀杆转动时，滚动轴承从垂直导槽滚动到水平导槽，带动滚动轴承在水平导槽中滚动，沿水平导槽转动。

上述的一种无磨损防冲蚀离合阀，阀杆和转动阀芯通过旋转卡块转动连接。阀杆上设有旋转卡块，实现阀杆带动转动阀芯转动的目的。

上述的一种无磨损防冲蚀离合阀，通道是矩形或圆形，通道面积大于或等于管道流道面积。流阻系数小，节能效果好。

上述的一种无磨损防冲蚀离合阀，升降闸板设有T型槽，阀杆下端与T型槽相配适连接。实现阀杆连接升降闸板的目的。

上述的一种无磨损防冲蚀离合阀，升降闸板设有斜度的燕尾榫，启闭件设有燕尾槽，燕尾榫与燕尾槽相配适滑动连接。开启阀门时，阀杆带动升降闸板上升，升降闸板通过燕尾榫沿燕尾槽上升，燕尾槽有斜度，燕尾榫与燕尾槽相配适，升降闸板上升时启闭件逐渐向升降闸板移动，实现启闭件收缩的目的，阀杆可转动连接转动阀芯，带动转动阀芯、升降闸板、启闭件在阀体中转动90°至通道全通，启闭件在转动过程中不与主封闭产生摩擦；关闭阀门时，阀杆转动带动转动阀芯、升降闸板、启闭件在阀体中反向转动90°，启闭件处于收缩状态，回转半径与主封闭有间隙，使得启闭件转动90°过程中，全程没有与阀体接触，不产生摩擦，然后阀杆带动升降闸板下降，升降闸板下降带动启闭件伸出紧贴主封闭直至达到封闭。

上述的一种无磨损防冲蚀离合阀，燕尾榫与燕尾槽上端向外倾斜设置。实现升降闸板上升时启闭件逐渐向升降闸板水平移动，启闭件收缩的目的；实现升降闸板下降带动启闭件伸出紧贴主封闭的目的；避免阀门开启和关闭的整个过程中，启闭件与主封闭和\/副封闭产生摩擦。

上述的一种无磨损防冲蚀离合阀，水平导槽设置在垂直导槽上方。

上述的一种无磨损防冲蚀离合阀，阀杆座和阀体通过螺栓相连接。维修时不需要阀体从管道上拆除即可进行维修，避免管道应力对阀门性能的影响。

上述的一种无磨损防冲蚀离合阀，阀杆上端设有手轮。通过手轮带动阀杆升降、转动。

本实用新型的有益效果：

1、实现可靠的封闭和无磨损：

升降闸板与启闭件(阀瓣)设置两面相吻合的斜面，在需要关闭时，阀杆带动升降闸板向下运动。切面的水平分力压紧阀体，使封闭面达到足够的封闭比压，从而达到可靠的封闭。此时处于关闭状态。封闭副只是受到挤压，众所周知，金属材料可承受很大的比压而不破坏。

在需要开启时，升降闸板向上运动，依靠另一斜面带动启闭件水平移动，封闭副与启闭件不接触，始终存在适当的间隙，到达水平导槽时能90°达到全开。关闭则相反方向旋转。在此开\/关的过程中因为封闭副与启闭件有间隙，因此封闭副不可能产生擦伤现象，开\/关转动的力矩也是很小的，这就是无磨损的原因。

2、防止冲蚀

冲蚀多出现在开启瞬间或关闭终了的瞬间，此时间隙小，流速大，封闭副很容易受到水流冲击破坏，目前的通用阀门是无法避免此现象的产生，本实用新型可很好的防止冲蚀现象。

在开\/关转动小于20°时，输出口与主封闭之间只有很小间隙，属于迷宫式封闭，介质流动缓慢，对主封闭破坏是很小的，当转动大于20°时，输入口与副封闭之间有小间隙，但输出口与主封闭之间的流通面积很大，流速小，对封闭副的破坏降低。

3、操作力矩小

开\/关过程小力矩总是显而易见的。封闭加载和松开阀瓣的操作力较大，但大大小于闸阀，尤其小于硬封闭球阀。其原因是本实用新型经加载是单斜面，而闸阀两个封闭副都是斜面，要保持双面封闭效果则要加大轴向力。

附图说明

下面将结合附图中的实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但并不构成对本实用新型的任何限制。

图1是本实用新型阀门关闭状态的立体结构示意图；

图2是本实用新型阀门关闭状态的结构示意图；

图3是图2的A-A剖面结构示意图；

图4是图3的B-B剖面结构示意图；

图5是本实用新型阀门开启状态的立体结构示意图；

图6是本实用新型阀门开启状态的结构示意图；

图7是图6的C-C剖面结构示意图；

图8是图7的D-D剖面结构示意图；

图9是本实用新型升降闸板的立体结构示意图；

图10是本实用新型启闭件的立体结构示意图；

图11是本实用新型阀杆座的立体结构示意图；

图12是本实用新型阀门关闭状态的俯视剖面图；

图13是本实用新型阀门开启角度20°的俯视剖面图；

图14是本实用新型阀门开启角度25°的俯视剖面图；

图15是本实用新型阀门开启角度45°的俯视剖面图；

图16是本实用新型阀门全部开启状态的俯视剖面图。

具体实施方式

参阅图1至图16所示，本实用新型的一种无磨损防冲蚀离合阀，包括阀体1、转动阀芯2、阀杆3，阀体1设有输入口11和输出口12，转动阀芯2设有通道21，通道21一侧形成输入封闭面22和另一侧形成输出封闭面23，阀杆3连接转动阀芯2旋转切换，其中：输入封闭面22和输出封闭面23之间形成非同时开启\/封闭的旋转启闭错位角R2，旋转时先后错位封闭\/开启输入口11和输出口12。

转动阀芯2包括升降闸板4和连接在升降闸板4一侧的启闭件5，通道21水平设置在升降闸板4中，启闭件5外表面构成输出封闭面23，阀杆3连接升降闸板4，升降闸板4连接启闭件5伸出或收缩切换，输入封闭面22设置在与启闭件5对称的另一侧。

输出口12设有主封闭13，输入口11设有副封闭14，输入封闭面22和输出封闭面23先后封闭\/开启输入口11的副封闭14和输出口12的主封闭13。

输入封闭面22和输出封闭面23旋转启闭角相错位5～35度。

阀体1上设有阀杆座6，阀杆3穿设在阀杆座6的穿插孔中，阀杆座6的穿插孔上设有阀杆螺母63，阀杆3通过阀杆螺母63与阀杆座6连接，穿插孔壁设有相通的水平导槽61和垂直导槽62，阀杆3上设有滚动轴承52，阀杆3可带动滚动轴承52沿水平导槽61、垂直导槽62滚动。

阀杆3和转动阀芯2通过旋转卡块31转动连接。

通道21是矩形或圆形，通道21面积大于或等于管道流道面积。

升降闸板4设有T型槽42，阀杆3下端与T型槽42相配适连接。

升降闸板4设有斜度的燕尾榫41，启闭件5设有燕尾槽51，燕尾榫41与燕尾槽51相配适滑动连接。

燕尾榫41与燕尾槽51上端向外倾斜设置。

水平导槽61设置在垂直导槽62上方。

阀杆座6和阀体1通过螺栓相连接。

阀杆3上端设有手轮7。

本实用新型具体使用时，开启或关闭在输入封闭面22和输出封闭面23非相临的密封边之间切换，形成错位角R2。其中在开启时，输出封闭面23和输出口密封边之间形成错位角R2，而输入封闭面和输入口的密封边之间呈封闭状态时(开启的临界状态)，其间通过错位角构成输出口和输入口的先后开启或关闭。封闭时则与开启时相反向。

当设定旋转启闭的错位角R2为12°。转动阀芯的开启角度R1小于20°时，输出封闭面23与输出口12之间已有很小的间隙(即8°)与通道连通，输入封闭面22与输入口11封闭连接状态。如图13所示是本实用新型阀门开启角度20°，其中输出封闭面22已先开启输出口12，而输入封闭面22与输入口11尚处于封闭状态(处于临界开启状态)。如图14所示是本实用新型阀门开启角度25°时的状态，即开启角度从20°至25°时输入封闭面22与输入口11才逐步开启，其间构成开启间隙(即5°)。对应的输出封闭面22和输出口12开启同步继续增大开启，其间的间隙(即13°)与通道连通。如图15是本实用新型阀门开启角度45°时的状态，即开启角度从25°至45°时输入封闭面22与输入口11、输出封闭面23和输出口12开启同步继续增大开启；

开启阀门时，输出封闭面22先开启输出口11，输入封闭面23后开启输入口12，关闭阀门时，输入封闭面22先封闭输入口11，输出封闭面23后封闭输出口12。阀杆3连接转动阀芯2，开启或关闭阀门时，阀杆3带动转动阀芯2旋转切换。当设定开启角度小于20°时，转动阀芯的开启角度小于20°时，输出封闭面与输出口之间有很小的间隙与通道连通，输入封闭面与输入口封闭连接。当转动阀芯的开启角度大于20°时，输入封闭面与输入口之间有小间隙与通道连通，输出封闭面与输出口之间的流通面积很大，介质流速小，对输出口的封闭副的破坏降低，实现防磨损和冲蚀的目的。

如图16所示是本实用新型阀门全部开启状态。全部开启阀门时，阀杆3带动滚动轴承52在垂直导槽62中滚动，沿垂直导槽62上升，带动升降闸板4上升，升降闸板4通过燕尾榫41沿燕尾槽51上升，燕尾槽51有斜度，燕尾榫41与燕尾槽51相配适，升降闸板4上升时启闭件5逐渐向升降闸板4移动，使启闭件5向内收缩(水平位移)；阀杆3带动滚动轴承52在水平导槽61中滚动，沿水平导槽61转动，带动转动阀芯2、升降闸板4、启闭件5在阀体1中转动，转动阀芯2、升降闸板4、启闭件5在阀体1中转动90°至通道全通，阀门开启。

图12是本实用新型阀门完全关闭状态。完全关闭阀门时，阀杆3带动滚动轴承52在水平导槽61中滚动，沿水平导槽61反向转动，带动转动阀芯2、升降闸板4、启闭件5在阀体1中反向转动90°，启闭件5处于收缩状态，回转半径与主封闭13和\/副封闭14有间隙，使得启闭件5转动90°过程中，全程没有与主封闭13和\/副封闭14接触，不产生摩擦，然后阀杆3带动滚动轴承52在垂直导槽62中滚动，沿垂直导槽62下降，带动升降闸板4下降，升降闸板4下降带动启闭件5伸出紧贴主封闭13直至达到封闭。

综上所述，本实用新型已如说明书及图示内容，制成实际样品且经多次使用测试，从使用测试的效果看，可证明本实用新型能达到其所预期之目的，实用性价值乃无庸置疑。以上所举实施例仅用来方便举例说明本实用新型，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本实用新型所提技术特征的范围内，利用本实用新型所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本实用新型的技术特征内容，均仍属于本实用新型技术特征的范围内。

设计图

无磨损防冲蚀离合阀论文和设计

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