一种多重密封、低噪音的高压空气止回阀

技术领域

本发明涉及流体机械领域，更具体地说，涉及一种多重密封、低噪音的高压空气止回阀。

背景技术

随着我国海军装备技术的高速发展，舰艇对其管系附件的要求越来越高。目前，管系中常应用止回阀来实现阻断介质倒流，但当工作介质为高压气体时，原有采用单端面机械密封的阀件，其阀芯在高压气体介质的作用下会发生变形，致使密封失效，从而导致介质泄漏。而且高压气体介质对阀件的密封性能要求较高，长期工作后，单密封阀件很容易因磨损、气蚀等原因，致使密封面破坏，导致介质泄漏，最终影响管系设备的正常运行。

除阀件的密封性能外，低噪声也是高压阀件的设计重点。当工作介质为高压气体时，由于阀件的流道复杂，介质在流道内，尤其在阀芯处湍流程度剧烈，导致阀内的噪声和振动非常剧烈，影响管系设备的安全性和整船的声隐身性。

目前，在舰艇管系中所采用的高压空气止回阀，研究人员虽然对其阀芯和流道有所改进，但仍出现以下问题：一、密封形式单一。目前常规的高压空气止回阀常采用单一形式的带压自紧密封，如带压紧弹簧式、旋启式、无磨损球形等大多为单端面机械密封。常规密封形式对结构尺寸精度要求很高，尤其是密封面处的平面度和粗糙度、阀芯与阀体的配合尺寸，稍有偏差，在高压空气的作用下，阀芯的受载面很容易出现偏载情况，致使密封面变形，从而导致密封失效。二、噪声大。低噪声高压阀件的核心部件是低噪声节流元件，而对低噪声节流元件的设计，高压空气止回阀目前集中于阀芯的结构改进，这就需要阀芯要同时具备高密封、低噪声特性，设计难度大且性能未有显著提升，往往是在原有常规阀芯的基础上稍加改进，适应性差。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种多重密封、低噪音的高压空气止回阀，解决了传统空气止回阀在高压气体介质的作用下容易密封失效，导致介质泄漏的问题，以及传统空气止回阀在高压介质作用下噪声大的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种多重密封、低噪音的高压空气止回阀，包括阀体以及阀盖，阀体内部为直通式结构，阀体内靠近流道出口处安装导向套，阀盖旋入阀体中，阀盖的端部与阀体内的接触面设有紫铜垫片，阀盖的侧表面与阀体内表面接触部位设有O型圈。

阀体内部设有阀芯，阀芯包括阀盘以及安装在阀盘朝向阀体一侧的导向杆，导向杆插接在阀体内的导向套中，阀芯上安装弹簧，弹簧套接在导向套外侧，弹簧一端抵在阀盘上，另一端固定在导向套靠近流道出口一侧的端部，阀盘呈圆台状，阀盖的流道与阀盘接触的端部呈向内倒角形成倒角斜面，倒角的角度与阀盘的圆台斜面的角度相适应，阀盘的圆台斜面抵在阀盖内流道口端部的倒角斜面上，形成硬密封结构。

阀盖内的流道向外扩张，形成喇叭口状流道壁，阀盘的另一侧设置环形的密封垫，密封垫抵在喇叭口状流道壁上，形成软密封结构。

阀体内的流道出口处为多孔结构。

上述多重密封、低噪音的高压空气止回阀，优选方式下，O型圈一侧设有O型圈挡圈，O型圈挡圈套接在阀盖上，并设置在靠近阀盖一侧。

上述多重密封、低噪音的高压空气止回阀，优选方式下，阀体内部设有可容纳O型圈以及O型圈挡圈的凹槽。

上述多重密封、低噪音的高压空气止回阀，优选方式下，阀芯上的导向杆与阀盘之间还包括螺纹段。

上述多重密封、低噪音的高压空气止回阀，优选方式下，密封垫套接在阀芯上的导向杆与阀盘之间的螺纹段上，密封垫通过锁紧垫片压紧在阀盘朝向阀体的一侧，锁紧垫片与密封垫之间设有压紧垫片。

上述多重密封、低噪音的高压空气止回阀，优选方式下，多孔结构包括设置在阀体内流道的出口处的多个通孔，通孔以阀体内的流道几何中心为圆心，呈环形均匀分布在阀体的流道出口处。

本发明的有益效果是：

1.阀盘与阀体密封采用软密封加硬密封双重密封结构，保证止回的密封性。当阀前阀后压差较小时，软密封可以起到很好的密封效果；当压差较大时，阀后气体将阀盘紧紧压在本体上，此时硬密封与软密封同时发挥作用，保证气体不会倒流。同时软密封可以减小阀盘与本体之间的冲击，起到减振降噪效果。

2.阀体与阀盖之间通过阀体端面与阀盖之间的紫铜垫片和阀体外圆面与阀盖内圆面之间的O型圈实现双重密封。其中，紫铜垫片避免了阀体端面与阀盖之间的硬接触，将硬密封改为软密封，不仅显著提升了阀门的密封性能，而且保护了接触面。当紫铜垫片受介质冲蚀而导致破损时，O型圈起到了补充密封的作用。双重密封软密封相较于阀体端面与阀盖之间直接接触产生的金属硬密封来说，显著提升了阀门的密封性能。

3.阀腔流道从原有的全通径流道改为多孔流道，在孔口处流道局部收缩，流速增加，在其上、下游两侧产生静力差，由于多孔流道产生的局部阻力，使得孔出口处的介质压力下降，能量损耗，从而起到节流作用，且消除了腔体内的大尺度涡流并使流体流动均匀流场、降低了出流速度，实现低噪声。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图。

图2是图1中a处的局部放大图。

图3是本发明中阀体的结构示意图。

图4是本发明中多孔结构示意图。

图中：1、阀体，2、紫铜垫片，3、O型圈，4、O型圈挡圈，5、弹簧，6、压紧垫片，7、密封垫，8、阀盘，9、阀盖，10、锁紧垫片，11、通孔，12、倒角斜面，13、圆台斜面，14、喇叭口状流道壁，15、导向套，16、导向杆。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种多重密封、低噪音的高压空气止回阀，包括阀体1以及阀盖9，阀体1内部为直通式结构，阀体1内靠近流道出口处安装导向套15，阀盖9旋入阀体1中，阀盖9的端部与阀体1内的接触面设有紫铜垫片2，阀盖9的侧表面与阀体1内表面接触部位设有O型圈3。

阀体1内部设有阀芯，阀芯包括阀盘8以及安装在阀盘8朝向阀体1一侧的导向杆16，导向杆16滑动插接在阀体1内的导向套15中，阀芯上安装弹簧5，弹簧5套接在导向套15外侧，弹簧5一端抵在阀盘上，另一端固定在导向套15靠近流道出口一侧的端部，阀盘8呈圆台状，阀盖9的流道与阀盘8接触的端部向内倒角形成倒角斜面12，倒角的角度与阀盘8的圆台斜面13的角度相适应，阀盘8的圆台斜面13抵在阀盖9内流道口端部的倒角斜面12上，形成硬密封结构。

阀盖9内的流道向外扩张，形成喇叭口状的流道壁14，阀盘8的另一侧设置环形的密封垫7，密封垫7抵在喇叭口状流道壁14上，形成软密封结构。

阀体1内的流道出口处为多孔结构。

O型圈3一侧设有O型圈挡圈4，O型圈挡圈4套接在阀盖9上，并设置在靠近阀盖9一侧。

阀体1内部设有可容纳O型圈3以及O型圈挡圈4的凹槽。

阀芯上的导向杆16与阀盘8之间还包括螺纹段。

密封垫7套接在阀芯上的导向杆16与阀盘8之间的螺纹段上，密封垫7通过锁紧垫片10压紧在阀盘8朝向阀体1的一侧，锁紧垫片10与密封垫7之间设有压紧垫片6。

如图3、图4所示，多孔结构包括设置在阀体1内流道的出口处的多个通孔11，通孔以阀体1内的流道几何中心为圆心，呈环形均匀分布在阀体1的流道出口处。

阀盘8与阀盖9之间的硬密封和密封垫7与阀盖9之间的带压自紧软密封实现双重密封，阀体1与阀盖9之间通过阀盖9端面与阀体1之间的紫铜垫片2和阀盖9外圆面与阀体1内圆面之间的O型圈3实现双重密封，阀体1内部流道采用多孔结构，通过改变流道结构而产生局部流阻，损耗流体的能量来实现压降，从而降低噪声水平。

阀盘8与阀盖9之间的硬密封实现方式为：阀盖9与阀盘8均为金属材质，当阀盘8关闭时，阀盖9的阀座面(即倒角斜面12)与阀盘8的密封面(即圆台斜面13)之间面接触，实现阀盘8与阀盖9之间的硬密封。

密封垫7与阀盖9之间的带压自紧软密封实现方式为：密封垫7为橡胶材质，当阀盘8关闭时，密封垫7与阀盖9之间面接触，即密封垫7与喇叭口状流道壁14接触，在工作介质的作用下，实现密封垫7与阀盖9之间的带压自紧软密封。

阀盖9端面与阀体1之间的密封实现方式为：在阀盖9端面与阀体1之间加装紫铜垫片2。在阀盖9旋入阀体1中时，在预紧力的作用下，紫铜垫片2发生塑性变形，实现阀盖9端面与阀体1之间的密封。

阀体1内圆面与阀盖9外圆面之间的密封实现方式为：在阀体1内圆面与阀盖9外圆面之间加装O型圈3。在阀盖9旋入阀体1中时，阀体1内圆面与阀盖9外圆面挤压O型圈3使其发生弹性变形，在密封接触面上造成接触压力，接触压力大于密封介质的内压，实现阀体1内圆面与阀盖9外圆面之间的密封。

阀体1内部流道采用多孔结构实现低噪声的实现方式为：将全通流道改为多孔流道，通过改变流道结构，消除阀腔内大尺度的漩涡并均匀流场、降低出流速度，实现低噪声。阀腔流道从原有的全通径流道改为多孔流道，在孔口处流道局部收缩，流速增加，在其上、下游两侧产生静力差，由于多孔流道产生的局部阻力，使得孔出口处的介质压力下降，能量损耗，从而起到节流作用，且消除了腔体内的大尺度涡流并均匀流场、降低了流体出流速度，实现低噪声。

工作原理：

当阀件进口端空气对阀盘8的作用力大于出口端空气对阀盘8的作用力与弹簧5压力之和时，阀盘8开启，气体流通。当阀件进口端空气对阀盘8的作用力小于出口端空气对阀盘8的作用力与弹簧5压力之和时，阀盘8关闭，气体被截断。

阀盘8关闭，通过阀盘8与阀盖9之间的硬密封和密封垫7与阀盖9之间的带压自紧软密封实现双重密封，当阀前阀后压差较小时，软密封可以起到很好的密封效果；当压差较大时，阀后气体将阀盘8紧紧压在阀盖9的倒角斜面12上，此时硬密封与软密封同时发挥作用，保证气体不会倒流。同时软密封可以减小阀盘8与阀盖9之间的冲击，起到减振降噪效果。阀盖9与阀体1采用紫铜垫片2加O型圈3双重密封，防止气体外泄。

阀腔流道从原有的全通径流道改为多孔流道，消除了腔体内的大尺度涡流并均匀流场、降低了出流速度，实现低噪声。多孔结构通过其节流作用，消除了原有流场中的大尺度涡流，使得流场更加平稳。基于此，针对本发明的多孔结构相比于直通流道在噪声方面，性能更好。

本发明密封面采用双重密封结构设计，阀体1与阀盖9同样采用双重密封结构，阀体1内部流道采用多孔结构降低噪声。本发明已应用于高参工况、前沿管路系统中，无同型式产品，属重要产品。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。