具有自鎖功能的低流阻高壓氣動阻尼球閥的製作方法
2023-10-08 20:27:49
專利名稱：具有自鎖功能的低流阻高壓氣動阻尼球閥的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種控制流體介質流通與關斷的裝置，特別是針對現代航空、航天、石化、能源、動力等領域的大流量低流阻的流體管道的控制系統。
背景技術：
在現代航空、航天、石化、能源、動力等領域的液體控制系統中，球閥是一種廣泛使用的閥類產品，用於控制流體介質的流通與關斷。目前，氣動控制球閥打開後需要外部能源的維持，並對控制壓力和使用場合有一定的要求，不適應大振動場合。為此，需要研製一種氣動控制，可自動維持在打開和關閉狀態，可實現遠距離控制，打開後不需外部能源即可長期維持在打開或關閉狀態，適應工作壓力較低、控制壓力變化範圍寬、振動較大的流體介質的工作場合的球閥。
發明內容
為了解決現有的氣動控制球閥打開後需要外部能源維持、並對控制壓力和使用場合要求的技術問題，本發明提供一種具有自鎖功能的小低縮徑比低流阻高壓氣動阻尼球閥，其在液體管道控制系統中，採用高壓氣動驅動的具用鎖位功能的氣動阻尼球閥控制流體管道的流通與關斷。本發明的技術解決方案是一種具有自鎖功能的小低縮徑比低流阻高壓氣動阻尼球閥，包括入口殼體1、導流套3、球體7和出口殼體2，所述入口殼體套在導流套外，所述入口殼體和出口殼體相連，所述球體7設置在導流套3和出口殼體2之間，其特殊之處在於還包括高壓氣源、氣動轉軸組件、氣動鎖銷組件和氣動閥組件；所述氣動轉軸組件包括打開活塞腔17、閉合活塞腔15、並行設置在活塞腔中的打開活塞9和閉合活塞19、與球體軸同軸固連的齒輪軸8、與打開活塞9輸出杆同軸連接的打開齒條18、與閉合活塞輸出杆同軸連接的閉合齒條12、控制打開活塞腔中氣體出入的球體打開控制口、控制閉合活塞腔中氣體出入的球體閉合控制口 ；所述打開齒條和閉合齒條分別從相對位置與齒輪軸嚙合且打開活塞和閉合活塞分別位於各自活塞腔的相對兩端；所述打開活塞的側面設置有分別對應活塞兩個極限運動位置的銷孔；所述氣動鎖銷組件包括與打開活塞腔固連的密封鎖銷殼體20、設置在鎖銷殼體內的鎖銷6、設置在鎖銷殼體內且頂住鎖銷一端的彈簧24、開口在鎖銷殼體上的鎖銷控制口， 所述鎖銷的另一端伸到打開活塞腔內且對準打開活塞的任意一個銷孔； 所述導流套和球體間設置有間隙21，所述氣動閥組件包括設置在入口殼體和導流套之間的閥座5、設置在入口殼體和導流套之間且頂在閥座一端的彈簧4、位於閥座和入口殼體間的閥座控制腔、開口在入口殼體上且與閥座控制腔相通的閥座控制口，所述閥座的另一端在彈簧的彈力下與球體外表面密封接觸；
所述球體打開控制口、球體閉合控制口、閥座控制口分別與高壓氣源相通。還包括氣動阻尼組件，所述氣動阻尼組件包括套在齒輪軸外的密封阻尼腔、套在齒輪軸外的阻尼套11、開口於阻尼腔上的阻尼控制口 ；所述阻尼控制口與高壓氣源相通。還包括位置指示裝置，所述位置指示裝置與球體軸聯動。還包括設置在述球體打開控制口和球體閉合控制口內的限流孔板16。上述齒條與活塞杆採用關節球軸承聯結。本發明的優點I、本發明具有多種功能設置有小流量狀態，在打開時閥座先抬起，使球閥先處於小流量打開狀態；設置有位置指示裝置，可以判斷閥的位置，便於遠距離控制和監測；設置有阻尼結構，可適應的氣體工作壓力範圍寬，可以減輕對球的衝擊；設置有鎖位裝置，可實現球閥打開或關閉後對其位置進行限位。2、本發明採用了雙活塞齒條、齒輪軸結構作為氣動驅動機構；採用了氣動摩擦阻尼和限流孔板相結合的結構，實現緩慢打開/關閉，避免了對球體的衝擊；採用了氣動活塞式的抬閥座結構，通氣時閥座抬起，撤氣後閥座落下，實現了打開時不引起水擊的要求；採用了氣動鎖位/解鎖結構，滿足了打開/關閉的限位要求；採用了導流套結構，閥門打開後閥芯/閥座的流道呈漸縮-漸擴結構，保證了閥門的流阻小的要求。3、本發明採用了位置指示元件用於確定閥門狀態，可便於實現遠程控制與監測。
圖I是本發明(球體打開後)的結構原理示意圖；圖2是圖I中的A-A方向剖視結構原理示意圖(球體打開後)；圖3是鎖銷鎖住活塞的位置示意圖；圖4是球體閉合時的活塞位置示意圖。其中1-入口殼體，2-出口殼體，3-導流套，4-彈簧，5-閥座，6_鎖銷，7_球體， 8-齒輪軸，81-球體軸，9-打開活塞，10-位置指示裝置，11-襯套，12-閉合齒條，13-滾針軸承，14-彈簧，15-活塞腔，16-限流孔板，17-打開活塞腔，18-打開齒條，19-閉合活塞， 20-鎖銷殼體，21-間隙，22-阻尼腔，23-閥座控制腔，24-彈簧。
具體實施例方式如圖I所示，一種具有自鎖功能的小低縮徑比低流阻高壓氣動阻尼球閥，包括入口殼體I、導流套3、球體7和出口殼體2，入口殼體套在導流套外，入口殼體和出口殼體相連，球體7設置在導流套3和出口殼體2之間，還包括高壓氣源、氣動轉軸組件、氣動鎖銷組件和氣動閥組件；氣動轉軸組件包括打開活塞腔17、閉合活塞腔15、並行設置在活塞腔中的打開活塞9和閉合活塞19、與球體軸同軸固連的齒輪軸8、與打開活塞9輸出杆同軸連接的打開齒條18、與閉合活塞輸出杆同軸連接的閉合齒條12、控制打開活塞腔中氣體出入的球體打開控制口、控制閉合活塞腔中氣體出入的球體閉合控制口 ；所述打開齒條和閉合齒條分別從相對位置與齒輪軸嚙合且打開活塞和閉合活塞分別位於各自活塞腔的相對兩端； 打開活塞的側面設置有分別對應活塞兩個極限運動位置的銷孔；氣動鎖銷組件包括與打開活塞腔固連的密封鎖銷殼體20、設置在鎖銷殼體內的鎖銷6、設置在鎖銷殼體內且頂住鎖銷一端的彈簧24、開口在鎖銷殼體上的鎖銷控制口，鎖銷的另一端伸到打開活塞腔內且對準打開活塞的任意一個銷孔；導流套和球體間設置有間隙21，氣動閥組件包括設置在入口殼體和導流套之間的閥座5、設置在入口殼體和導流套之間且頂在閥座一端的彈簧4、位於閥座和入口殼體間的閥座控制腔、開口在入口殼體上且與閥座控制腔相通的閥座控制口， 閥座的另一端在彈簧的彈力下與球體外表面密封接觸；球體打開控制口、球體閉合控制口、 閥座控制口分別與高壓氣源相通。還包括氣動阻尼組件，氣動阻尼組件包括套在齒輪軸外的密封阻尼腔、套在齒輪軸外的阻尼套11、開口於阻尼腔上的阻尼控制口 ；所述阻尼控制口與高壓氣源相通。還包括位置指示裝置，所述位置指示裝置與球體軸聯動。還包括設置在述球體打開控制口和球體閉合控制口內的限流孔板16。齒條與活塞杆採用關節球軸承聯結。本發明具體工作過程為打開時，阻尼控制口、閥座控制口、鎖銷控制口同時通氣，鎖銷6解鎖，閥座5脫離球體7並抬起，處於小流量打開狀態，同時齒輪軸8與襯套11之間形成阻尼；然後球體打開控制口通氣，活塞9推動齒條12、齒條12帶動齒輪軸8轉動，齒輪軸8帶動球體7打開，使球體7與導流套3、出口殼體2形成如圖I所示流道，位置指示裝置10指示為打開狀態，然後阻尼控制口、閥座控制口、鎖銷控制口撤氣、球體打開控制口撤氣、鎖銷6落入活塞9中， 對球體7進行限位；關閉時，阻尼控制口、閥座控制口、鎖銷控制口同時通氣，鎖銷6解鎖，閥座5脫離球體7並抬起，同時齒輪軸8與襯套11之間形成阻尼，然後球體關閉控制口通氣，活塞9推動齒條12、齒條12帶動齒輪軸8轉動,齒輪軸8帶動球體7關閉,位置指示裝置10指示為關閉狀態，然後阻尼控制口、閥座控制口、鎖銷控制口撤氣、球體關閉控制口撤氣、鎖銷6落入活塞9中，對球體7進行限位。該球閥的新穎之處體現在以下幾個方面I)採用了導流套，球體採用擴張形結構，閥門打開後閥芯/閥座的流道呈漸縮-漸擴結構，保證了球閥的流阻小；2)採用氣動摩擦阻尼和多層限流孔板相結合的結構設計，保證閥門打開/關閉過程較為緩慢、平穩，防止打開/關閉過程產生衝擊。3)為保證大振動、過載條件下，閥門具有自維持狀態的能力，採用通氣解鎖，撤氣鎖位的氣動活塞-彈簧式鎖位結構，閥門打開後可撤除控制氣，閥門具備可靠維持在打開或關閉狀態，同時可滿足多次重複工作的能力；5)為滿足小開度要求，採用氣動活塞式的抬閥座結構，通氣時閥座抬起，撤氣後閥座落下，可避免發動機充填時引起水擊。6)採用了雙活塞齒條/齒輪軸驅動結構，齒條與活塞採用分體式結構，並採用關節球軸承聯結，齒條具有自動調整能力，可避免活塞、齒條的運動出現故障，有利於提高齒輪軸的受力均勻性；7)採用位置指示元件用於確定閥門狀態，可便於遠程控制和位置監測與識別。
權利要求
1.一種具有自鎖功能的小低縮徑比低流阻高壓氣動阻尼球閥，包括入口殼體(1)、導流套(3)、球體(7)和出口殼體O)，所述入口殼體套在導流套外，所述入口殼體和出口殼體相連，所述球體(7)設置在導流套C3)和出口殼體( 之間，其特徵在於還包括高壓氣源、氣動轉軸組件、氣動鎖銷組件和氣動閥組件；所述氣動轉軸組件包括打開活塞腔(17)、閉合活塞腔(15)、並行設置在活塞腔中的打開活塞(9)和閉合活塞(19)、與球體軸同軸固連的齒輪軸(8)、與打開活塞(9)輸出杆同軸連接的打開齒條(18)、與閉合活塞輸出杆同軸連接的閉合齒條(12)、控制打開活塞腔中氣體出入的球體打開控制口、控制閉合活塞腔中氣體出入的球體閉合控制口 ；所述打開齒條和閉合齒條分別從相對位置與齒輪軸嚙合且打開活塞和閉合活塞分別位於各自活塞腔的相對兩端；所述打開活塞的側面設置有分別對應活塞兩個極限運動位置的銷孔；所述氣動鎖銷組件包括與打開活塞腔固連的密封鎖銷殼體00)、設置在鎖銷殼體內的鎖銷(6)、設置在鎖銷殼體內且頂住鎖銷一端的彈簧(24)、開口在鎖銷殼體上的鎖銷控制口，所述鎖銷的另一端伸到打開活塞腔內且對準打開活塞的任意一個銷孔；所述導流套和球體間設置有間隙(21)，所述氣動閥組件包括設置在入口殼體和導流套之間的閥座(5)、設置在入口殼體和導流套之間且頂在閥座一端的彈簧0)、位於閥座和入口殼體間的閥座控制腔、開口在入口殼體上且與閥座控制腔相通的閥座控制口，所述閥座的另一端在彈簧的彈力下與球體外表面密封接觸；所述球體打開控制口、球體閉合控制口、閥座控制口分別與高壓氣源相通。
2.根據權利要求1所述的具有自鎖功能的小低縮徑比低流阻高壓氣動阻尼球閥，其特徵在於還包括氣動阻尼組件，所述氣動阻尼組件包括套在齒輪軸外的密封阻尼腔、套在齒輪軸外的阻尼套(11)、開口於阻尼腔上的阻尼控制口 ；所述阻尼控制口與高壓氣源相通。
3.根據權利要求1或2所述的具有自鎖功能的小低縮徑比低流阻高壓氣動阻尼球閥， 其特徵在於還包括位置指示裝置，所述位置指示裝置與球體軸聯動。
4.根據權利要求3所述的具有自鎖功能的小低縮徑比低流阻高壓氣動阻尼球閥，其特徵在於還包括設置在述球體打開控制口和球體閉合控制口內的限流孔板(16)。
5.根據權利要求4所述的具有自鎖功能的小低縮徑比低流阻高壓氣動阻尼球閥，其特徵在於所述齒條與活塞杆採用關節球軸承聯結。
全文摘要
本發明涉及一種具有自鎖功能的低流阻高壓氣動阻尼球閥，包括入口殼體、導流套、球體和出口殼體，入口殼體套在導流套外，入口殼體和出口殼體相連，球體設置在導流套和出口殼體之間，還包括高壓氣源、氣動轉軸組件、氣動鎖銷組件和氣動閥組件。本發明解決了現有的氣動控制球閥打開後需要外部能源維持、並對控制壓力和使用場合要求的技術問題，提供一種具有自鎖功能的小低縮徑比低流阻高壓氣動阻尼球閥，其在液體管道控制系統中，採用高壓氣動驅動的具用鎖位功能的氣動阻尼球閥控制流體管道的流通與關斷。
文檔編號F16K35/10GK102537402SQ201110455009
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月23日 優先權日2011年12月23日
發明者劉站國, 張赤民, 程亞威, 謝寧, 賈景衛, 陳維宇, 雷恆 申請人:中國航天科技集團公司第六研究院第十一研究所