積時式懸沙採樣器用開關閥閥芯的製作方法

2023-04-24 02:34:21

專利名稱：積時式懸沙採樣器用開關閥閥芯的製作方法
技術領域：
本實用新型與積時式懸沙採樣器用開關閥閥芯有關。
背景技術：
積時式懸沙採樣器(以下簡稱採樣器)是用於在河流中對含有泥沙的河水進行全斷面連續採樣的儀器。開關閥是採樣器的關鍵部件，它的基本功能是在調壓位置時，使採樣倉與調壓倉連通，保證兩艙壓力平衡，同時讓採樣器管嘴進水通過開關閥和排水管路流出採樣器；在採樣位置時，管嘴進水通過開關閥直通流進採樣倉，同時採樣倉內的空氣經開關閥和排氣管路排出採樣器。
國內積時式懸沙採樣器大都採用不鏽鋼材料加工的圓柱滑閥。其特徵是在圓柱閥芯上開有過水孔和通氣孔，用電磁鐵驅動滑閥芯左右移動，依靠滑閥上左右擋塊的定位作用，使閥芯上的過水孔和通氣孔與閥體上相應的孔對準，從而形成兩條相互獨立的通道，實現開關閥的功能。這種閥結構存在缺點一是密封不可靠。由於閥芯與閥體之間是動配合，因此必然存在間隙，由於加工誤差，該間隙可能非常大，從而使開關閥的密封不可靠，而且閥芯或閥體的磨損會進一步加大閥芯與閥體間的間隙，使密封性能加速惡化。二是閥芯容易卡死。由於間隙的存在，採樣器的進水便會通過這些間隙洩漏出閥體或進入氣路，一方面使採樣誤差增大，另一方面水樣中的泥沙微粒會沉降在縫隙中，導致閥芯卡死(即所謂卡沙)。三是閥芯運動阻力大。採用不鏽鋼閥芯和閥體，不僅閥芯運動阻力大，而且沉降的泥沙微粒容易與金屬閥芯、閥體親和而發生粘結，使開關閥失效。四是閥芯的動作不可靠。由於電磁鐵的吸力較小，閥芯和閥體的加工誤差或泥沙的進入都可能造成閥芯運動不到位，致使開關閥不能完全打開或關閉。
美國P61系列懸沙採樣器採用的旋轉開關閥結構如圖9～圖11所示。其結構特徵為在圓錐閥芯的兩個截面上分別開有兩排直孔，閥體上有5個通口。用力矩馬達驅動圓錐閥芯轉動，可以使閥芯上的過水孔和通氣孔分別與閥體上的過水孔和通氣孔對正連通(或封閉)，從而實現水路和氣路的開(或閉)，達到採樣器調壓和採樣的目的。這種閥結構的缺點是1).進水管咀易堵塞。調壓時，開關閥切斷了水樣進入採樣倉的通路，使採樣器進水管咀至開關閥這一段流道中的水靜止不動，水中所含的泥沙會沉澱或粘結在進水管道上，結果導致水道局部變窄甚至堵塞；2).閥芯容易卡沙。水樣中的泥沙微粒極易進入閥芯的密封間隙致閥芯卡死；3).閥芯容易粘沙。因泥沙顆粒和金屬的親和力大，極易在金屬閥芯和閥體的表面發生粘結，使開關閥失效；4).加工精度要求高。由於採用帶錐度的圓柱閥芯，使得閥芯與閥體的孔沿軸向對位比較困難，加工或裝配誤差可能造成閥芯對位不準，致使開關閥流道不暢通，影響採樣準確度。
從使用情況看，開關閥的上述問題普遍存在。其結果就是導致採樣器進口流速與河流的天然流速不符或無法採樣，給水文水資源預報帶來不良後果。
實用新型內容本實用新型的目的是了克服以上不足，提供一種能徹底解決金屬圓柱(錐)轉(滑)閥因泥沙粘結而經常卡死的問題，防洩漏，使用壽命長的積時式懸沙採樣器用開關閥閥芯。
本實用新型的目的是這樣來現的本實用新型積時式懸沙採樣器用開關閥閥芯，包括心軸4，裝在心軸上的受動力傳動機構帶動的陶瓷動片2，分別位於動片兩邊的套裝在心軸上且固定在閥體上的陶瓷靜片1、3，動片2上有過水孔14和通氣孔15，靜片1上有分別與動片上的過水孔14和通氣孔15對應的過水孔8和通氣孔9、10，靜片3上有分別與動片2上的過水孔14和通氣孔15對應的過水孔19、21和通氣孔20，靜片1相對動片2的工作密封面上有分別與過水孔8、通氣孔10連通的腰形槽11、12，靜片3相對動片2的工作密封面上有分別與過水孔21、通氣孔20連通的腰形槽22、23。閥芯裝配在閥體上後，靜片1、3、動片2沿軸向壓緊，使靜片1、3與動片2的接觸面形成平面硬密封。
上述的靜片1、3的工作密封面上分別有凹形槽13、24，動片2上有凹形槽17。
上述的靜片1、3的外圓周面上分別有至少二個與閥體上的鍵槽配合的鍵齒7、18。
上述的靜片1、3上的中心軸孔分別為通孔。
上述的靜片1、3上的中心軸孔分別為盲孔。
上述的動力傳動機構為含大齒輪5的齒輪傳動機構，大齒輪5套裝在動片2上且通過二者上的鍵槽和鍵齒16嵌合。
上述的動片2上有對大齒輪5軸向定位的臺肩25。
上述的大齒輪5上有位於閥體上的二限位銷間的定位銷7。
本實用新型大齒輪5由動力傳動機構驅動旋轉並帶動動片2轉動，使動片2上的過水孔14、通氣孔15分別與靜片1上的過水孔8(或腰形槽11)、通氣孔9(或腰形槽12)和靜片3上的過水孔19(或腰形槽22)、通氣孔20(或腰形槽23)正對，形成兩條相互獨立的通路——即水路和氣路，從而實現開關閥的功能。大齒輪5上有定位銷6，閥體上有兩個限位銷，保證閥芯動片2的轉動角度，從而保證閥芯動片2上的過水孔和通氣孔在閥門的兩個工作位置與靜片1、3上相應的孔對正連通。
本實用新型與現有技術相比，有以下優點1.採用陶瓷材料製作閥芯，水樣中的泥沙顆粒不會在陶瓷閥芯密封上發生粘結，造成開關閥卡沙。徹底解決了金屬圓柱(錐)轉(滑)閥因泥沙粘結而經常卡死的問題。
2.採用平面硬密封，閥芯陶瓷動片和陶瓷靜片之間的間隙可補償，密封更可靠，解決了圓柱滑閥閥芯與閥體之間的間隙無法補償的弊端，避免了閥內部通路之間、通路與閥體外界的串通和洩漏現象。
3.閥芯使用壽命大大延長。


圖1是閥芯的結構示意圖。
圖2為閥芯另一結構示意圖。
圖3是閥芯靜片3工作面結構示意圖。
圖4是閥芯動片2工作面結構示意圖。
圖5是閥芯瓷片1工作面結構示意圖。
圖6是閥芯裝配結構視圖。
圖7是閥芯裝配結構右視圖。
圖8是閥芯裝配結構左視圖。
圖9為P61轉閥結構示意圖。
圖10為圖9的A-A剖視圖。
圖11為圖9的B-B剖視圖。
具體實施方式
參見圖1，心軸4依次穿在閥芯瓷片(靜片)1、閥芯瓷片2(動片)、閥芯瓷片(靜片)3的中心軸孔上。靜片1、3的中心軸孔也可如圖2所示為盲孔。
如圖3、圖4、圖5所示，閥芯瓷片1上有過水孔8和通氣孔9、10，密封面上有腰形槽11、12和扇形凹槽13，圓周上有2個鍵齒7；閥芯瓷片3上有過水孔19、21和通氣孔20，密封面上有腰形槽22、23和扇形凹槽24，圓周上有2個鍵齒18；閥芯瓷片2上有過水孔14和通氣孔15，密封面上有腰形槽和扇形凹槽17，圓周上有3個鍵齒16。
如圖1、圖4所示，閥芯瓷片2的外圓周上嵌套有大齒輪5，二者通過鍵齒16和鍵槽周向定位和傳遞扭矩，臺肩25對大齒輪5進行軸向定位，通過粘結技術將瓷片2與大齒輪5裝配成整體。大齒輪5上有定位銷6。通過閥體上的限位銷定位閥芯瓷片2的轉動角度和位置。。心軸4穿過瓷片1、2、3的中心孔，一起組成閥芯。
如圖6、7、8所示，當閥芯裝入閥體中，瓷片1、3圓周上的鍵齒7、18分別插入閥體的鍵槽內固定。當大齒輪5驅動閥芯的動瓷片2繞心軸4轉動到圖示位置(採樣位置)時，閥芯動片2上的過水孔14分別與靜止瓷片1、3上的過水孔8、19同心，形成直通水路；而閥芯動片2上的通氣孔15分別與靜止瓷片1、3上的氣孔9、20同心，形成氣路。這樣就形成兩條相互獨立的通路——水路和氣路，採樣器管咀進口經水路流進採樣倉，而採樣倉的空氣經氣路排出採樣器，採樣器進行採樣。
如圖5、7，當大齒輪5驅動閥芯動片2沿順時針方向轉動45°(或90°)(調壓位置)，此時，閥芯動片2上的過水孔14分別與靜止瓷片1、3上的腰形槽11、22(或過水孔21)相對，而氣孔15分別與靜止瓷片1、3上的腰形槽12(或氣孔10)、23相對。採樣器管咀進水經閥體、閥芯靜片1上的水孔8、腰形槽11、動片2上的孔14、靜片3上的腰形槽22和孔21，流出閥芯形成旁通水路；而採樣倉的空氣通過閥體上的進氣孔，經閥芯靜片3上的氣孔20、腰形槽23、動片2上的氣孔15、靜片1上的腰形槽12和氣孔10，排出閥芯形成連通氣路。這樣就形成另外兩條相互獨立的通路——水路和氣路，採樣器管咀進水經水路流出採樣器，而採樣倉空氣經氣路與連通倉連通，採樣器進行調壓。
圖9～圖11為P61轉閥式開關閥結構示意圖。
權利要求1.積時式懸沙採樣器用開關閥閥芯，其特徵在於包括心軸(4)，裝在心軸上的受動力傳動機構帶動的陶瓷動片(2)，分別位於動片兩邊的套裝上心軸上且固定在閥體上的陶瓷靜片(1、3)，動片(2)上有過水孔(14)和通氣孔(15)，靜片(1)上有分別與動片上的過水孔(14)和通氣孔(15)對應的過水孔(8)和通氣孔(9、10)，靜片(3)上有分別與動片(2)上的過水孔(14)和通氣孔(15)對應的過水孔(19、21)和通氣孔(20)，靜片(1)相對動片(2)的工作密封面上有分別與過水孔(8)、通氣孔(10)連通的腰形槽(11、12)，靜片(3)相對動片(2)的工作密封面上有分別與過水孔(21)、通氣孔(20)連通的腰形槽(22、23)。
2.如權利要求1所述的積時式懸沙採樣器用開關閥閥芯，其特徵在於靜片(1、3)的工作密封面上分別有凹形槽(13、24)，動片(2)上有凹形槽(17)。
3.如權利要求1或2所述的積時式懸沙採樣器用開關閥閥芯，其特徵在於靜片(1、3)的外圓周面上分別有至少二個與閥體上的鍵槽配合的鍵齒(7、18)。
4.如權利要求1或2所述的積時式懸沙採樣器用開關閥閥芯，其特徵在於靜片(1、3)上的中心軸孔分別為通孔。
5.如權利要求1或2所述的積時式懸沙採樣器用於關閥閥芯，其特徵在於靜片(1、3)上的中心軸孔分別為盲孔。
6.如權利要求1或2所述的積時式懸沙採樣器用開關閥閥芯，其特徵在於動力傳動機構為含大齒輪(5)的齒輪傳動機構，大齒輪(5)套裝在動片(2)上且通過二者上的鍵槽和鍵齒(16)嵌合。
7.如權利要求6所述的積時式懸沙採樣器用開關閥閥芯，其特徵在於動片(2)上有對大齒輪(5)軸向定位的臺肩(25)。
8.如權利要求6所述的積時式懸沙採樣器用開關閥閥芯，其特徵在於大齒輪(5)上有定位銷(7)。
專利摘要本實用新型提供了一種積時式懸沙採樣器用開關閥閥芯。包括心軸(4)，裝在心軸上的受動力傳動機構帶動的陶瓷動片(2)，分別位於動片兩邊的套裝在心軸上且固定在閥體、閥蓋上的陶瓷靜片(1、3)，動片(2)上有過水孔(14)和通氣孔(15)，靜片(1)上有過水孔(8)和通氣孔(9、10)，靜片(3)上有過水孔(19、21)和通氣孔(20)，靜片(1)的工作密封面上有分別與過水孔(8)，通氣孔(10)連通的腰形槽(11、12)，靜片(3)的工作密封面上有分別與過水孔(21)、通氣孔(20)連通的腰形槽(22、23)。徹底解決金屬圓柱轉(滑)閥閥芯因泥沙粘結而經常卡死的問題，使用壽命長。
文檔編號G01N1/20GK2746383SQ20042010520
公開日2005年12月14日 申請日期2004年11月23日 優先權日2004年11月23日
發明者雷玉勇 申請人:西華大學