磁耦合內驅動閥門的製作方法

2023-05-29 01:33:16

專利名稱：磁耦合內驅動閥門的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用磁耦合驅動機構開、閉的閥門。
眾所周知，在工業生產中閥門是管道輸送不可缺少的設備之一。其中使用最廣泛的是截止閥、旋塞閥、球閥、閘板閥、蝶閥等。在閥門使用中，由於大部分閥門和閥體用填料進行密封，所以使用一定時間後，就會洩漏，特別是在壓差大、溫度高或條件要求苛刻時，問題就很嚴重，而且閥門開、閉費力，在輸送壓力大、真空度高、有腐蝕、有毒流體時閥門的洩漏更是必須解決的重要問題。為此有過多種技術解決方案。其中中國專利＂96201382.x＂發明人提出利用磁耦合來解決截止閥洩漏的全密封技術，它的閥體、閥蓋全封閉，消除了動密封，即消除閥杆與閥體的填料密封，閥杆上部採用內磁塊或磁片，閥蓋外閥帽上相應內磁塊或磁塊處裝置外磁塊或磁片，利用磁吸引原理旋轉閥杆進而開、閉閥門。此項技術確實解決了閥門洩漏問題，然而其技術方案僅限於用在提升螺杆來開、閉的閥門如截止閥、閘板閥等，對靠旋轉開、閉的閥門如旋塞閥等沒有提供可行方案，而且在其方案中，閥桿頭部直徑小的通孔應先開啟，利用具有近似封閉的波紋管的工字型閥瓣壓差作用，最後徹底打開口徑大的閥門通道，所以結構較為複雜，且閥體內各空腔連接處間隙小，不易均衡壓力，開啟閥門時仍有較大阻力。此外，內磁塊或磁片不耐高溫，因而限制了閥門使用範圍。
本發明在於克服現有技術的缺欠而提供一種裝置內增力驅動機構，開啟力矩小，檢修方便，結構簡單，可以遠距離控制而且適合多種類型閥門的全密封磁耦合內驅動機構的閥門。
本發明可以用如下方法來實現，本發明閥門由閥體、閥蓋、閥帽、閥杆、手輪所組成，閥體、密封蓋與閥蓋之間形成全封閉缸體，內設內增力驅動機構，在增力傳動杆右端鑲嵌有內磁體，在閥帽上相對內磁體處設置外磁體，增力傳動杆以傳動機構與閥杆連接，閥杆上部設置有限位件，閥帽上連接有外驅動裝置。
本發明還可以進一步說明如下縱觀閥門的開、閉過程，除少數外基本上以上、下提升閥杆開啟閥口，和以旋轉運動連通閥門進、出口二種形式為主。前一種如截止閥、閘板閥，後一種如旋塞閥、蝶閥。本發明即為該兩種運動形式的閥門而設計。由於本閥門的閥體、密封蓋和閥蓋之間為全密封缸體，沒有動密封存在，從根本上解決了閥門的洩漏問題，也擴大了閥門的使用壓力，本發明閥門使用壓力範圍為0.001託～600大氣壓。以圖1所示方向為準，增力傳動杆(8)右端鑲嵌有內磁體(9)，至少裝有二塊，內磁體使用硬磁體或軟磁體製造，磁性體相互作用要防止磁短路和磁幹擾，為此內磁體(9)與閥杆之間採用安裝架(10)結構，完全隔開內磁體(9)與閥杆(2)，安裝架用非磁通材料製成。在閥門輸送高溫流體時，磁性材料將損失其磁性結構特性，為此，在用於高溫流體時，選用軟磁體製造，從而擴展了閥門的高溫使用局限。經測定，本發明可用溫度範圍為-50℃～600℃。為適應多種傳動結構，閥蓋可設計成多種結構，如圖1為密封蓋(3)和閥蓋(4)組成。內增力驅動機構裝置於全密封缸體(7)內，可以採用如圖1的蝸輪(15)蝸杆(16)傳動機構，齒輪組合傳動結構，如圖3的蝸杆(16)齒條(20)傳動結構。
內增力驅動機構主要是用可靠的齒輪、齒條的嚙合比來增加提升或旋轉閥杆的力矩，使磁耦合得以實現，齒輪嚙合比與力矩的增大成比例，根據摩擦力、流體的壓差設計內增力驅動機構的齒輪嚙合比。如圖1為嚙合比例較大、最省力的一種增力傳動機構，而圖3內增力驅動機構類型則用於閥門開啟力矩較小的場合，如果使用齒輪組合或齒輪箱式結構，可以再增加開啟力矩，以適應開、閉閥門的需求力矩。此外，由於使用全密封結構，內部不必用填料強行密封，客觀上也減少了開啟閥門所需的力矩。
對於用磁耦合旋轉傳動杆的外驅動裝置，可用手輪(6)固定連接於閥帽(5)上，手動操作，也可以用電動、氣動或液壓傳動等多種形式帶動閥帽(5)的旋轉，電力驅動與閥帽可採用齒輪連接，也可以採用皮帶、摩擦輪形式或用電機帶動減速裝置來驅動閥帽轉動。另有一種驅動形式為設置磁交變旋轉電磁鐵(21)，可以用或不用閥帽(5)，在閥蓋(4)內或外表面纏有線圈，通電產生交變磁場，驅動內磁體(9)旋轉。除手輪(6)轉動外，其它驅動裝置都可以實施遠距離控制，這有利於工業自動化。
為了對閥杆(2)進行限位，在蝸輪蝸杆傳動機構中，蝸輪上、下配有滾動或滑動的圓環或軸承結構的承壓件(14)，上部承壓件靠在閥蓋(4)上，下部承壓件靠在止退環(13)上，止退環為一同心環結構，置於密封蓋(3)中間的凹圓臺上。內增力驅動機構中的蝸輪(15)、蝸杆(16)、限位件(12)使用鋼製或用銅合金製造，在閥門輸送流體溫度較低時，也可選用塑料材料製造，塑料材料可選用四氟乙烯、聚甲醛、聚醯胺、聚乙烯或聚酯材料，根據流體溫度來選用塑料品種，使用溫度範圍為-180℃～250℃。
本發明相比現有技術有如下優點由於採用了全密封磁耦合驅動結構，可以使閥門做到無洩漏。其內增力驅動機構位於封閉缸內，所以開、閉閥門省力、方便。採用不同的齒輪嚙合形式及與閥杆的結合方式，適用於上、下提升和左右旋轉開、閉的多種類型閥門。該結構閥門可靠，檢修方便，可以遠距離控制閥門。適用溫度和壓力範圍大，壓力0.001託～600大氣壓；溫度-250℃～600℃。
附面說明如下圖1為本發明磁耦合蝸輪蝸杆傳動機構旋塞閥結構示意圖，1-閥體，2-閥杆，3-密封蓋，4-閥蓋，5-閥帽，6-手輪，7-全密封缸體，8-增力傳動杆，9-內磁體，10-安裝架，11-外磁體，12-限位件，13-止退環，14-承壓件，15-蝸輪，16-蝸杆，17-栓塞頭，18-螺栓。圖2為圖1的A-A橫截面俯視圖，忽略下部閥體結構。圖3與圖2相似，蝸輪(15)上的齒有齒部分佔圓周邊小於180度，大於90度，也是圖1所示閥門的A-A俯視圖。圖4為本發明磁耦合全密封蝸杆齒條傳動機構截止閥結構示意圖，19-為上端是齒條結構的閥杆，20-齒條結構。圖5為磁交變旋轉電磁鐵驅動閘板閥斷面結構示意圖，21-磁交變旋轉電磁鐵。
下面結合


實施例，圖1為磁耦合全密封具有蝸輪蝸杆內增力驅動機構的旋塞閥實施例，圖2是其A-A截面俯視圖，閥門處於全開位置，旋動手輪(6)，由於外磁體(11)的磁力吸引，內磁體(9)旋轉，從而使蝸杆(2)轉動，與蝸杆嚙合的蝸輪(15)與閥杆(2)固定連接在一起，使閥杆下端栓塞頭(17)旋轉，每轉180度為一次開閉，閥體(1)、密封蓋(、閥蓋(4)組成全密封缸體(7)，由限位件(12)固定閥杆(2)上、下位置，使閥杆下栓塞頭(17)與閥體(1)靠緊封閉管道。閥杆(2)採用二段結構，下部栓塞頭與閥杆以螺栓(18)連接，可以在檢修閥門時迅速更換栓塞頭，方便、經濟。該結構栓塞頭(17)設計成梯柱形、球形或蝶形，以適用於球閥、蝶閥等只靠旋轉開、閉的閥門採用。如果蝸輪(15)與閥杆(2)採螺紋配合連接，則適用於上、下提升螺杆開、閉閥門的類型，閥杆上部予設計有一定高度的空間，隨著蝸輪旋轉，閥杆提升，反向旋轉則閥杆下降；下面栓塞頭(17)設計成圓錐狀、平面盤狀或楔形，適用於截止閥、閘板閥採用。對於旋塞閥、蝶閥等以旋轉180度為開閉周期的閥而言，其蝸輪上的齒佔圓周邊小於180度，大於90度，可有效地防止閥門開、閉不停轉換的弊病，如圖3。
圖4為本發明磁耦合蝸杆齒條傳動的一種截止閥結構實例，手輪(6)轉動帶動蝸杆(16)轉動，使具有齒條結構的閥杆(19)上、下運動，藉此開閉閥門，因為齒輪嚙合比相對於圖1結構的內增力驅動機構為小，所以此閥適用於輸送壓力較小的流體。據此結構，也可以改設成在閥杆(19)中心軸內設計成陰螺紋，而將蝸杆(16)換成陽螺紋，螺杆旋入閥杆陰螺紋中，從而帶動閥杆(19)上、下運動。正因為壓力阻力小，所以不再設置較為複雜的限位件結構，內增力傳動杆的限位是靠蝸杆(16)頂端與閥蓋(4)頂面滑動摩擦實現的。
圖5為用於閘板閥的另一種磁耦合蝸輪蝸杆內增力驅動機構實施例，其蝸輪(15)與閥杆(2)靠螺紋連接，代替閥帽(5)而使用磁交變旋轉電磁鐵(21)，線圈纏繞於閥蓋(4)內或外表面，線圈內通以交變電壓，藉以產生交變磁場，帶動內磁體(9)旋轉，其他原理及操作與上述同，因為通電電源可以遠距離輸送，因此該閥門操作可以遠距離控制，有利於工業自動化。
本發明所述的外動力驅動裝置，必須使用可以正反轉的驅動動力。
權利要求
1.一種磁耦合內驅動閥門，由閥體(1)、閥蓋(4)、閥帽(5)、閥杆(2)、手輪(6)所組成，其特徵在於閥體和閥蓋內安有內增力驅動機構，內增力驅動機構中的增力傳動杆(8)右端鑲嵌有內磁體(9)，在閥帽(5)上相對內磁體(9)處設置外磁體(11)，增力傳動杆(8)以傳動機構與閥杆(2)連接，閥杆上部設置有限位件(12)，閥帽(5)上連接有外驅動裝置。
2.如權利要求1所述之磁耦合內驅動閥門，其特徵在於增力傳動杆(8)所安裝的內磁體(9)，內磁體使用硬磁體或軟磁體，至少裝有兩塊，閥帽(5)上外磁體(11)應使用硬磁體，數量與內磁體(9)數相同。
3.如權利要求1所述之磁耦合驅動閥門，其特徵在於內磁體(9)通過安裝架(10)固定連接於閥杆(2)上。
4.如權利要求1所述之磁耦合內驅動閥門，其特徵在於內增力驅動機構為蝸輪(15)蝸杆(16)、蝸杆(16)齒條(20)或齒輪組的一種。
5.如權利要求1、4所述之磁耦合內驅動閥門，其蝸輪(15)蝸杆(16)傳動的特徵在於與蝸杆(16)配合的蝸輪(15)上的齒佔圓周邊小於180度，大於90度。
6.如權利要求1所述之磁耦合內驅動閥門，其特徵在於外驅動裝置是手動、電動、液壓傳動或氣動的一種；與閥帽(5)連接方式可以是手輪、摩擦、皮帶或齒輪。
7.如權利要求1所述之磁耦合內驅動閥門，其特徵在於代替外磁體(11)使用磁交變旋轉電磁鐵(21)，磁交變旋轉電磁鐵裝置線圈設在閥蓋(4)內或外表面。
8.如權利要求1所述之磁耦合內驅動閥門，其特徵在於閥杆(2)下部栓塞頭(17)與閥杆體以螺栓(18)連接。
9.如權利要求1、8所述之磁耦合內驅動閥門，其特徵在於閥杆(2)下部栓塞頭(17)對於截止閥、閘板閥，設計成圓錐體狀、平面盤狀或楔狀；對於旋塞閥、蝶閥、球閥，栓塞頭(17)可設計成梯形、球形或蝶形。
10.如權利要求1、4所述之磁耦合內驅動閥門，內增力驅動機構由蝸輪(15)蝸杆(16)組成，其特徵在於對於旋轉開、閉閥門的蝸輪(15)與閥杆(2)應固定為一體；對於提升開、閉閥門的蝸輪(15)與閥杆(2)應為螺紋配合連接。
11.如權利要求1所述之磁耦合內驅動閥門，其特徵在於限定件(12)由止退環(13)和滾動或滑動的承壓件(14)組成，承壓件(14)用金屬或塑料製成，塑料選用四氟乙烯、聚甲醛、聚醯胺、聚乙烯或聚酯材料。
全文摘要
本發明為一種具有磁耦合內驅動的閥門,採用磁耦合,全密封,免去了閥門填料動密封導至無洩漏。在全密封缸體內設計內增力驅動機構,採用蝸輪蝸杆、蝸杆齒條或齒輪組等傳動機構,適用於上、下提升和旋轉開閉的多種類型閥門的設計,減小了開、閉閥門的力矩,使用範圍廣。其閥杆採用二段設計,更換或檢修栓塞頭方便、在設置外磁體的閥帽上,可採手動、電動、氣動、液壓等多種外驅動形式,以及磁交變旋轉電磁鐵結構進行外驅動。除手動外,都可以遠距離控制閥門操作,有利於自動化。
文檔編號F16K31/06GK1176358SQ96102388
公開日1998年3月18日 申請日期1996年6月18日 優先權日1996年6月18日
發明者孫平 申請人:孫平