一种直行程复合型截断阀

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，具体而言，涉及一种直行程复合型截断阀。

背景技术

截止阀依靠阀杠压力使阀瓣密封面与阀座密封面紧密贴合以阻止介质流通，其在开闭过程中密封面之间摩擦力小，制造容易且维修方便，已广泛应用于中低压、高压流体。

根据阀杆的运动升降形式分为多回转和直行程两种，其中多回转截止阀阀杆是通过阀杆螺母和阀杆之间的螺纹传动实现升降，见图1，直行程截止阀是通过对阀杆施加推拉力实现阀杆的升降，见图2。上述两种截止阀均通过对阀杆施加扭矩或轴向力，阀杆在轴向方向上向阀瓣施加压力，使阀瓣密封面与阀座密封面紧密贴合，阻止介质沿密封面之间的缝隙泄漏，由于流道结构复杂，其流阻较大。

而球阀则是由阀杆带动球体绕球阀轴线作旋转运动以切断或接通管道中的流体通道，通常为闭路阀；按照球体流道的结构分为直通球和角式球两种，阀杆通过在某一个固定平面内90°旋转可实现全开和全关，流阻较小，但密封性能较差。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明解决的问题是现有截止阀无法兼顾流阻大小与密封性能。

为解决上述问题，本发明提供一种直行程复合型截断阀，包括阀体，所述阀体的底部设置进液口，所述阀体内设置阀杆，所述阀杆的一端设置驱动装置，用于驱动所述阀杆往复移动以打开或封闭所述进液口，所述阀体的一侧设置出液口，所述阀体内设置球体，所述球体套设在所述阀杆上，所述球体与所述阀杆之间设置装配结构，用于驱动所述球体随所述阀杆的移动而同步转动以以打开或封闭所述出液口。

该设置可同时融合球阀和截止阀的产品结构特点，有效降低阀门的尺寸，同时利用驱动装置带动阀杆升降运动的同时，利用装配结构来同步驱动球体转动从而实现双重密封，同时避免了同时采用一个球阀和一个截止阀安装尺寸大、重量重、驱动组件多、密封外漏点多等问题。所述进液口与出液口通过阀杆与球体配合能够选择性连通或断开。

优选的，所述装配结构包括销轴和螺旋槽，所述球体设置通孔，用于限位装配所述阀杆，所述销轴设置在所述通孔的内壁或阀杆中的一个上，所述螺旋槽设置在所述通孔的内壁或阀杆中的另一个上，所述销轴可沿所述螺旋槽滑动。

该设置结构简单，通过销轴与螺旋槽的配合可使阀杆移动的同时驱动球体转动。优选的，所述通孔的内壁上设置所述螺旋槽，位于所述阀杆上与所述螺旋槽相对应位置设置所述销轴，所述销轴限位装配至所述螺旋槽内。该设置使所述阀杆在上下往复运动过程中带动销轴进行上下往复运动，销轴沿着球体上的螺旋槽升降运动过程中带动球体做旋转运动，结构简单，传动稳定可靠。

优选的，所述螺旋槽包括相连的第一竖向槽、连接槽、第二竖向槽，所述连接槽呈弧形设置，所述第一竖向槽与所述通孔的中心轴所在平面与所述第二竖向槽与所述通孔的中心轴所在平面之间形成夹角β，其中β为85-135°。

该设置可确保球体对截止阀的流量影响小，同时可使阀杆对进液口进行部分封堵此时销轴沿第二竖向槽移动，之后销轴沿连接槽滑动以驱动球体转动，此时的运动阻力小；而在球体运动至指定位置后阀杆继续沿第一竖向槽向上运动，阀杆对球体具有锁止效果，密封效果好。

优选的，所述销轴有两个且对称的设在所述阀杆的左右两侧。该设置可确保球体的两侧受力平衡，避免在使用中受力不均，使用寿命长。

优选的，所述阀杆靠近所述进液口的一端设置阀瓣，所述阀瓣的截面积大于所述阀杆，用于封堵所述进液口，所述球体与所述出液口之间设置呈竖向放置的密封圈。

该设置可使阀瓣与阀体配合形成独立的第一道介质密封结构，使球体与密封圈配合已形成独立的第二道密封结构，整体密封效果好。优选的，所述阀瓣在远离所述阀杆的端部设置阀瓣盖。该设置结构简单，便于生产加工。

优选的，所述直行程复合型截断阀还包括阀盖，所述阀盖位于所述阀体远离所述出液口的一侧，所述阀盖与所述球体之间设置呈竖向放置的支撑圈，所述支撑圈设置压力平衡槽。该设置能够确保球体与支撑圈紧密贴合时区域和区域的介质互通、压力平衡，可确保球体进行定向转动，运动稳定可靠。优选的，所述压力平衡槽通过支撑圈的内沿凹凸不平或存在缺口形成，用于将所述支撑圈的两侧连通。

优选的，所述阀盖与所述阀体之间设置第一密封垫，所述第一密封垫套设在所述阀盖的外周侧，所述阀盖通过第一紧固件与所述阀体连接。该设置结构简单，密封效果好且便于生产加工。

优选的，所述直行程复合型截断阀还包括压盖，所述阀体靠近所述驱动装置的一端设置装配孔，所述压盖部分限位装配至所述装配孔内，所述阀杆依次穿过所述装配孔、压盖后与所述驱动装置连接。优选的，所述压盖与所述阀体之间设置第二密封垫，所述第二密封垫位于所述装配孔的外周侧且二者同轴设置。该设置结构简单，便于生产加工。

优选的，所述装配孔与所述阀杆、压盖之间间隙设置填料，所述阀杆的外周侧套设有O型圈，所述O型圈位于所述填料的下方。

该设置可确保阀体的密封性良好且传动可靠。所述填料与所述O型圈配合以确保阀体与阀杆之间密封良好，填料与第二密封垫配合以确保压盖与阀体之间密封良好。优选的，所述O型圈有两个，间隔设置在所述填料的下方。该设置可确保阀杆的运动阻力小，密封性良好。

相对于现有技术，本发明所述直行程复合型截断阀具有下述有益效果：1)采用球阀和截止阀结构相融合的结构形式，实现了产品的双重密封，提高产品密封可靠性，同时有效降低了驱动阀门开关所需的启闭力矩；2)采用阀杆销轴与球体的联动可实现了阀杆直行程运动带动球体的旋转运动，实现了两种类型阀门的复合运动，整个过程只需要一个驱动装置即可满足产品的功能和性能要求；3)采用球阀和截止阀融合的结构形式，替代了一个球阀和一个截止阀共同应用的弊端，降低了加工制造成本，整体结构尺寸和重量更小。

附图说明

图1为现有技术中多回转结构截止阀的结构示意图；

图2为现有技术中直行程结构截止阀的结构示意图；

图3为本发明实施例所述直行程复合型截断阀的结构示意图；

图4为本发明实施例所述球体的局部结构示意图；

图5为本发明实施例所述螺旋槽的结构示意图；

图6为本发明实施例所述支撑圈的结构示意图；

图7为本发明实施例所述直行程复合型截断阀处于闭合状态的结构示意图。

附图标记说明：

1-阀体；101-进液口；102-出液口；103-装配孔；2-阀盖；3-球体；301-通孔；302-螺旋槽；3021-第一竖向槽；3022-连接槽；3023-第二竖向槽；4-阀杆；5-阀瓣；501-阀瓣盖；6-密封圈；7-支撑圈；701-压力平衡槽；8-第一密封垫；9-销轴；10-O型圈；11-驱动装置；12-填料；13-第二密封垫；14-压盖；15-第一紧固件；16-第二紧固件。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。需要说明的是，本发明各实施例中的技术特征可以相互组合。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

截止阀作为最重要的截断类阀门之一,在航空航天领域发挥着重要的作用。作为航天设备的重要元件,截止阀实现了介质输送、截止、调节等功能,其密封性能直接影响到航天设备的安全可靠运行。为此，申请人提出如下技术方案：

如图3-7所示，一种直行程复合型截断阀，包括阀体1，所述阀体1的底部设置进液口101，所述阀体1内设置阀杆4，所述阀杆4的一端设置驱动装置11，用于驱动所述阀杆4往复移动以打开或封闭所述进液口101；所述阀体1的一侧设置与所述进液口101连通的出液口102，所述阀体1内设置球体3，所述球体3套设在所述阀杆4上，所述球体3与所述阀杆4之间设置装配结构，用于驱动所述球体3随所述阀杆4的移动而同步转动以以打开或封闭所述出液口102。

该设置可同时融合球阀和截止阀的产品结构特点，有效降低阀门的尺寸，同时利用驱动装置11带动阀杆4升降运动的同时，利用装配结构来同步驱动球体3转动从而实现双重密封，同时避免了同时采用一个球阀和一个截止阀安装尺寸大、重量重、驱动组件多、密封外漏点多等问题。

作为本发明的一个示例，所述装配结构包括销轴9和螺旋槽302，所述球体3设置通孔301，用于限位装配所述阀杆4，所述销轴9设置在所述通孔301的内壁或阀杆4中的一个上，所述螺旋槽302设置在所述通孔301的内壁或阀杆4中的另一个上，所述销轴9可沿所述螺旋槽302滑动。该设置结构简单，通过销轴9与螺旋槽302的配合可使阀杆4移动的同时驱动球体3转动。

优选的，所述通孔301的内壁上设置所述螺旋槽302，位于所述阀杆4上与所述螺旋槽302相对应位置设置所述销轴9，所述销轴9限位装配至所述螺旋槽302内。该设置使所述阀杆4在上下往复运动过程中带动销轴9进行上下往复运动，销轴9沿着球体3上的螺旋槽302升降运动过程中带动球体3做旋转运动，结构简单，传动稳定可靠。

作为本发明的一个示例，所述螺旋槽302包括相连的第一竖向槽3021、连接槽3022，所述连接槽3022呈弧形设置，所述连接槽3022所在平面与所述第一竖向槽3021之间形成夹角α，且15°＜α＜75°。该设置可兼顾球体3的转动角度与阻力。

优选的，所述螺旋槽302还包括第二竖向槽3023，所述第二竖向槽3023位于所述连接槽3022远离所述第一竖向槽3021的一端，所述第一竖向槽3021、第二竖向槽3023分别与所述通孔301的中心形成夹角β，其中β为85-135°。该设置可确保球体3对截止阀的流量影响小，同时可使阀杆4对进液口101进行部分封堵此时销轴9沿第二竖向槽3023移动，之后销轴9沿连接槽3022滑动以驱动球体3转动，此时的运动阻力小；而在球体3运动至指定位置后阀杆4继续沿第一竖向槽3021向上运动，阀杆4对球体3具有锁止效果，密封效果好。

优选的，所述β为90°。所述的球体3为直角流道，球体3转动到关位/开位和阀杆4转动到关位/开位置的时间一致，即阀杆4的运动行程S恰好为销轴9在螺旋槽302中从入口到出口位置的高度。优选的，所述销轴9有两个且对称的设在所述阀杆4的左右两侧。该设置可确保球体3的两侧受力平衡，避免在使用中受力不均，使用寿命长。

优选的，所述阀杆4靠近所述进液口101的一端设置阀瓣5，所述阀瓣5的截面积大于所述阀杆4，用于封堵所述进液口101，所述球体3与所述出液口102之间设置呈竖向放置的密封圈6。该设置可使阀瓣5与阀体1配合形成独立的第一道介质密封结构，使球体3与密封圈6配合已形成独立的第二道密封结构，整体密封效果好。优选的，所述阀瓣5在远离所述阀杆4的端部设置阀瓣盖501。该设置结构简单，便于生产加工。

作为本发明的一个示例，所述直行程复合型截断阀还包括阀盖2，所述阀盖2位于所述阀体1远离所述出液口102的一侧，所述阀盖2与所述球体3之间设置呈竖向放置的支撑圈7，所述支撑圈7设置压力平衡槽701，所述压力平衡槽701通过支撑圈7的内沿凹凸不平或存在缺口形成，用于将所述支撑圈7的两侧连通。该设置能够确保球体3与支撑圈7紧密贴合时区域1和区域2的介质互通、压力平衡，可确保球体3进行定向转动，运动稳定可靠。

优选的，所述阀盖2与所述阀体1之间设置第一密封垫8，所述第一密封垫8套设在所述阀盖2的外周侧，所述阀盖2通过第一紧固件15与所述阀体1连接。该设置结构简单，便于生产加工。所述第一紧固件15为螺栓、螺钉等部件。

优选的，所述直行程复合型截断阀还包括压盖14，所述阀体1靠近所述驱动装置11的一端设置装配孔103，所述压盖14部分限位装配至所述装配孔103内，所述阀杆4依次穿过所述装配孔103、压盖14后与所述驱动装置11连接。

优选的，所述压盖14与所述阀体1之间设置第二密封垫13，所述第二密封垫13位于所述装配孔103的外周侧且二者同轴设置。该设置结构简单，便于生产加工。优选的，所述装配孔103与所述阀杆4、压盖14之间间隙设置填料12，所述阀杆4的外周侧套设有O型圈10，所述O型圈10位于所述填料12的下方。该设置可确保阀体1的密封性良好且传动可靠。所述填料12与所述O型圈10配合以确保阀体1与阀杆4之间密封良好，填料12与第二密封垫13配合以确保压盖14与阀体1之间密封良好。

优选的，所述O型圈10有两个，间隔设置在所述填料12的下方。该设置可确保阀杆4的运动阻力小，密封性良好。作为本发明的一个示例，所述压盖14与阀体1之间通过第二紧固件16连接，所述第二紧固件16可以是螺栓或者卡接件等。该设置结构简单，便于生产。

本发明所述的直行程复合型截断阀门采用一体式阀体结构，内部由设角通球体结构球阀型式和角式截止阀结构符合而成，形成两道密封可有效减少外漏点，具有整体结构紧凑、尺寸小且重量轻等特点。当利用驱动装置11使阀杆4带动阀瓣5向上移动时，进液口101打开并利用螺旋槽302驱动球体3转动以同步打开出液口102，此时进液口101、出液口102连通形成封闭流道结构；而当驱动装置11使阀杆4带动阀瓣5向下移动时，阀杆4带动阀瓣5向下以封堵进液口101，同时球体3转动以同步封堵出液口102，整体流阻较小且能实现双重密封效果；整个过程利用一个驱动装置11可实现对两种运动形式阀门类型的驱动，完成球体3转动和阀杆4升降运动，降低制造成本低且节省安装空间。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。