专利名称：前端封闭压力平衡式阀门及其工作方法
技术领域：
本发明涉及一种阀门，特别是涉及一种前端封闭压力平衡式阀门及其工作方法。
背景技术：
目前，通径较大的阀门一般包括有两类，一类为蝶阀、球阀、闸阀等阀门，另一类为排泥阀或截止阀。通径较大的蝶阀、球阀、闸阀等阀门，活动件与固定件之间的配合较紧密，致使开启或关闭阀门所需的驱动力大，且多次开闭易造成零部件之间磨损。排泥阀或截止阀，依靠阀片直线平移来覆盖流体通道达到启闭阀门的目的，这类阀门的阀片受流体单方向的压力较大，所需的开启或关闭阀门的驱动力也要较大，不利于快速、频繁地启动阀门。
发明内容
为了克服现有的阀门所存在的启动驱动力大的问题，本发明提供一种前端封闭压力平衡式阀门及其工作方法，其开启或关闭阀门所需的驱动力小。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是前端封闭压力平衡式阀门，它包括一个阀芯套，其至少具有一个进水口及一个出水口；一个滑动设于阀芯套内的阀芯，其包括一个基体、一个设于基体前端的前密封片、一个连通阀芯前后端面的泄流通道及一个可封闭泄流通道的密封垫，基体后端面与阀芯套之间形成一个可连通进水口或和阀芯套外部液体空间的第一空腔，泄流通道连通第一空腔及出水口，其中，前密封片和密封垫配合可封闭出水口；一个动力装置和一个传动装置，其配合使得阀芯在阀芯套内滑动或密封垫活动以密封或开通泄流通道；其中，封闭过程为先通过密封垫封闭泄流通道；然后阀芯向前滑动，并通过前密封片封闭出水口；连通过程先开通泄流通道；然后阀芯向后滑动以连通进水口和出水口。
所述阀芯套具有一个周侧壁，其中，阀芯滑动设于周侧壁内周面；所述进水口沿阀芯对应的周环均衡地开设于周侧壁，使得所封闭的进水口的液体对阀芯产生的所有垂直于轴向的压力相平衡。
所述阀芯套周侧壁的后部开有一个引流孔，其连通阀芯套外部入水液体的空间和第一空腔。
所述传动装置包括一个滑动设于阀芯的推拉杆及一个联动装置；推拉杆及联动装置之间相配合，使得推拉杆可带动密封垫开通或封闭泄流通道，或，推拉杆通过联动装置带动阀芯滑动以开通或封闭进、出水口。
所述的阀芯基体为一个内空的壳体，其内空腔形成一个作为泄流通道一部分的第二空腔；密封垫位于第二空腔内并固定于推拉杆上。
所述推拉杆上固定有一个牵引挡块及一个位于牵引挡块之前的盖板，牵引挡块和盖板都位于第二空腔内，其中，密封垫固定于盖板前表面，牵拉档块和盖板之间的轴向距离小于第二空腔的轴向前后止点的距离。
还包括一个固设于阀芯套外侧的阀壳；阀芯前部设有一个导流板，其中，阀芯套外侧、阀壳及导流板之间配合构成流体流动偏向角小的流线形通道，流体从阀壳外通过流线形通道流向进水口并从出水口出。
所述阀壳的入水口端处设有旋流空气缓冲罐，其包括一个位于低端的旋流室和一个位于高端的空气室，旋流室是截面为圆形的空腔，旋流室的入水口与阀壳的入水口相通。
所述阀芯基体达周侧壁相关的位置时，其周侧面能够完全遮掩所封闭的进水口。
本发明的又一技术方案是前端封闭压力平衡式阀门的工作方法，它包括一个阀芯套，其至少具有一个进水口及一个出水口；一个滑动设于阀芯套内的阀芯，其包括一个基体、一个设于基体前端的前密封片、一个连通阀芯前后端面的泄流通道及一个可封闭泄流通道的密封垫，阀芯后端面与阀芯套之间形成一个可连通进水口或和阀芯套外部液体空间的第一空腔，泄流通道连通第一空腔及出水口，其中，前密封片和密封垫配合可封闭出水口，所封闭的进水口的液体对阀芯产生的所有垂直于轴向的压力相平衡；一个动力装置和一个传动装置，其配合使得阀芯在阀芯套内滑动或密封垫活动以密封或开通泄流通道；其中，阀门关闭过程步骤包括(1)、动力装置带动密封垫封闭泄流通道，第一空腔增压；(2)、阀芯受到动力装置以及第一空腔水压的推动作用向前移动，阀芯的侧周遮堵进水口，构成第一次不完全封闭；(3)阀芯受到动力装置以及水压的推动作用，阀芯基体的前密封片向前压迫封闭出水口，构成第二次完全封闭；阀门开通过程步骤包括(1)、动力装置带动密封垫开通泄流通道，为第一空腔减压；(2)、阀芯受到动力装置以及水流冲击带动阀芯向后移动，连通进水口和出水口。
由上述对本发明的描述可知，和背景技术相比，本发明有如下的有益效果其一，进水口沿周环均衡地开设于阀芯套，阀芯的周侧面均衡地封闭进水口，封闭液体作用于阀芯的压力相互平衡，不造成阀芯单方向受压，减少部件之间的压力磨损，延长使用寿命长，且开启阻力小；其二，阀门封闭由阀芯周侧面所成的一次封闭与阀芯前端所成的二次封闭相结合，封闭效果好；其三，阀芯周侧面和周侧壁内周面之间非紧密接触，阀芯移动所受的滑动摩擦力小，无磨损，驱动阀芯省力；其四，控制阀芯泄流通道的开、闭以改变第一空腔的压力，利用第一空腔的高压推动阀芯前移，造成第一空腔低压后拉动阀芯后移，因此本发明的阀门，开启或关闭阀门所需的阀芯驱动力小；其五，流体的水道可以设计为偏向角小的流线型通道，减小了水流动阻力；其六，入水口端处设有旋流空气缓冲罐，在关闭阀门时，减弱流体对阀门的冲击力。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
图1是本发明的实施例一的阀门的剖面示意图。
图2是本发明的实施例二的阀门的剖面示意图。
图3是本发明的实施例三的阀门的剖面示意图。
图4是本发明的实施例四的阀门的剖面示意图。
图5是本发明的实施例五的阀门的剖面示意图。
具体实施例方式
实施例一前端封闭压力平衡式阀门，如图1所示，它包括阀体外壳1、阀芯套2、阀芯3、一个动力装置和一个传动装置。
阀体外壳1上设有一个入水口1.2，在该入水口1.2上设有滤网1.1。
阀芯套2置在阀体外壳1内，其为套筒状。阀芯套2具有一个底壁、一个由底壁周缘向前延伸而成的周侧壁及一个定位架2.4。周侧壁上对称开设有两个进水口2.2，两个进水口2.2均处在外壳体1包容的流体中。根据需要阀芯套2的周侧壁上也可开设一个或更多个进水口2.2，而且该多个进水口2.2最好均衡分布，使得当阀芯3移到对应于进水口2.2的位置时，流体通过进水口2.2作用于阀芯3的垂直于轴向的力相平衡。阀芯套进水口2.2偏前的位置设有密闭档环2.3，密闭档环2.3中央开口连通出水口4。
阀芯3滑动设于阀芯套2内，其包括一个基体、一个设于基体前端的密封环3.3、密封环压片3.4、一个连通阀芯前后端面的泄流通道及一个可封闭泄流通道的密封垫片3.5.3。阀芯3后端面与阀芯套空间之间形成一个可连通进水口2.2和阀芯套2外部的第一空腔，泄流通道连通第一空腔及出水口。密封环3.3与阀芯套上的密闭档环2.3相对应，与密封垫片3.5.3、密封环3.3及密封环压片3.4配合可封闭出水口4。
阀芯3周侧面和阀芯套2周侧壁内周面之间留有间隙，阀芯套2周侧壁的偏后位置上开有一个引流孔2.1，其连通阀芯套2外部空间与第一空腔。基体为一个空腔体，其内形成一个第二空腔，基体的前壁和后壁分别开有排液孔3.1和3.2。泄流通道由排液孔3.1、3.2和第二空腔构成，泄流通道连通第一空腔和出水口阀芯套内部空间。其中，引流孔2.1的孔口面积小于排液孔3.2的孔口面积。
阀芯套2、阀体外壳1及阀芯3之间配合构成了具有进水口2.2和出水口4的可开闭的流体通道。阀芯3的轴向长度大于阀芯套2上的进水口2.2的轴向宽度，阀芯基体达周侧壁相关的位置时，其周侧面能够完全遮掩所封闭的进水口；阀芯3和阀芯套2的相对位置变化，可改变了进水口2.2的开通面积，使得这个流体通道具有开通及局部阻断性。
动力装置可为液压系统，在现有技术中多种动力装置都可应用到本技术方案中，在此不作进一步描述。
传动装置包括一个滑动设于阀芯的推拉杆3.5及一个联动装置；推拉杆3.5前部滑动穿设于定位架2.4，后部滑动穿设于底壁；联动装置包括固定于推拉杆3.5上的一个牵拉档块3.5.1和一个位于牵引挡块3.5.1之前的盖板3.5.2。牵拉档块3.5.1和盖板3.5.2均置于阀芯3的第二空腔内。牵拉档块3.5.1和盖板3.5.2之间的轴向距离小于第二空腔前后止点之间的轴向距离。密封片3.5.3固定于盖板3.5.2前表面。牵拉档块和盖板随着推拉杆的前后移动分别作用于阀芯的前壁、后壁以促进阀芯向前或向后移动，盖板对应于空腔前壁排液孔，压迫前壁时密封片3.5.3封闭排液孔3.2。
动力装置和传动装置，其配合使得推动推拉杆3.5，则盖板3.5.2向前滑动带动阀芯3在阀芯套2内向前滑动，同时密封片3.5.3封闭泄流通道。或，拉动推拉杆3.5，牵拉档块3.5.1向后滑动带动阀芯3在阀芯套2内向后滑动，同时密封片3.5.3脱离空腔前壁开通泄流通道；或，推动推拉杆3.5，直接由密封片3.5.3密封或开通泄流通道。
阀门处于关闭状态时及关闭阀门过程中阀芯处于滑动状态时，密封垫3.5.3封闭泄流通道；阀门处于开通状态时及开通阀门过程中阀芯处于滑动状态时，泄流通道处于导通状态。
本实施例以水为流体描述的工作过程如下水从入水口1.2进入，经过滤网1.1后达阀体外壳1内，从阀芯套进水口2.2流入阀芯套2内，从出水口4排出。
阀门封闭过程向前推动推拉杆3.5，前盖板3.5.2前移压迫阀芯3的前壁，密封片3.5.3将前壁排液孔3.2封闭住，从引流孔2.1进入阀芯套2内的水有较大的压力，推动阀芯3向前移动，阀芯3的周侧面逐渐遮掩进水口2.2构成一次封闭。阀芯3受水压的作用，密封片3.5.3将前壁排液孔3.2封闭住，其阀芯前端的密封环3.3紧紧地压着密闭档环2.3，封闭出水口4，构成二次封闭，阻断了水流通路。
阀门开通过程向后拉动推拉杆3.5，前盖板3.5.2，移开阀芯3的前壁，前壁排液孔3.2开通，从引流孔2.1进入阀芯套2内的水排向出水口4，造成第一、第二空腔减压，推拉杆3.5上固定的牵拉档块3.5.1牵拉阀芯3向后移动，逐渐打开进水口2.2，水流通路开通，水从进水口2.2进入阀体排向出水口4。
实施例二本实施例和实施例一不同之处在于如图2所示，一种低流阻应用模式中，阀芯3的前端有导流板3.6。阀的外壳1、阀芯套2、阀芯套进水口2.2和阀芯前端的导流板3.6，构成流体流动偏向角小的流线形通道，其进水口是1.2，出水口是4。
实施例三本实施例和实施例一不同之处在于如图3所示，阀体外壳1的入水口1.2端处设有旋流空气缓冲罐5，其包括一个位于低端的旋流室5.2和一个位于高端的空气室5.3，旋流室是截面为圆形的圆柱空腔，其入水口5.1与阀壳的入水口1.2相通，入水口5.1指向沿旋流室圆柱空腔圆柱面的切线方向。当进水口2.2被阀芯3封闭时，水流从入水口5.1进入旋流室，水流产生旋转，水位上升压缩空气，减弱水击现象。
实施例四本实施例和实施例一不同之处在于如图4所示，本发明阀的一种入水口呈开放式的应用情况。阀体外壳1上的入水口1.2有两个，构成的入水口1.2总面积大，由此可认为阀体外壳1呈开放形态。
实施例五本实施例和实施例一不同之处在于如图5所示，阀体外壳1上的入水口1.2只有一个。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。
权利要求
1.前端封闭压力平衡式阀门，其特征是它包括一个阀芯套，其至少具有一个进水口及一个出水口；一个滑动设于阀芯套内的阀芯，其包括一个基体、一个设于基体前端的前密封片、一个连通阀芯前后端面的泄流通道及一个可封闭泄流通道的密封垫，基体后端面与阀芯套之间形成一个可连通进水口或和阀芯套外部液体空间的第一空腔，泄流通道连通第一空腔及出水口，其中，前密封片和密封垫配合可封闭出水口；一个动力装置和一个传动装置，其配合使得阀芯在阀芯套内滑动或密封垫活动以密封或开通泄流通道；其中，封闭过程为先通过密封垫封闭泄流通道；然后阀芯向前滑动，并通过前密封片封闭出水口；连通过程先开通泄流通道；然后阀芯向后滑动以连通进水口和出水口。
2.根据权利要求1所述的前端封闭压力平衡式阀门，其特征是所述阀芯套具有一个周侧壁，其中，阀芯滑动设于周侧壁内周面；所述进水口沿阀芯对应的周环均衡地开设于周侧壁，使得所封闭的进水口的液体对阀芯产生的所有垂直于轴向的压力相平衡。
3.根据权利要求2所述的前端封闭压力平衡式阀门，其特征是所述阀芯套周侧壁的后部开有一个引流孔，其连通阀芯套外部入水液体的空间和第一空腔。
4.根据权利要求1所述的前端封闭压力平衡式阀门，其特征是所述传动装置包括一个滑动设于阀芯的推拉杆及一个联动装置；推拉杆及联动装置之间相配合，使得推拉杆可带动密封垫开通或封闭泄流通道，或，推拉杆通过联动装置带动阀芯滑动以开通或封闭进、出水口。
5.根据权利要求4所述的前端封闭压力平衡式阀门，其特征是所述的阀芯基体为一个内空的壳体，其内空腔形成一个作为泄流通道一部分的第二空腔；密封垫位于第二空腔内并固定于推拉杆上。
6.根据权利要求5所述的前端封闭压力平衡式阀门，其特征是所述推拉杆上固定有一个牵引挡块及一个位于牵引挡块之前的盖板，牵引挡块和盖板都位于第二空腔内，其中，密封垫固定于盖板前表面，牵拉档块和盖板之间的轴向距离小于第二空腔的轴向前后止点的距离。
7.根据权利要求1所述的前端封闭压力平衡式阀门，其特征是还包括一个固设于阀芯套外侧的阀壳；阀芯前部设有一个导流板，其中，阀芯套外侧、阀壳及导流板之间配合构成流体流动偏向角小的流线形通道，流体从阀壳外通过流线形通道流向进水口并从出水口出。
8.根据权利要求7所述的前端封闭压力平衡式阀门，其特征是所述阀壳的入水口端处设有旋流空气缓冲罐，其包括一个位于低端的旋流室和一个位于高端的空气室，旋流室是截面为圆形的空腔，旋流室的入水口与阀壳的入水口相通。
9.根据权利要求1所述的前端封闭压力平衡式阀门，其特征是所述阀芯基体达周侧壁相关的位置时，其周侧面能够完全遮掩所封闭的进水口。
10.前端封闭压力平衡式阀门的工作方法，其特征是它包括一个阀芯套，其至少具有一个进水口及一个出水口；一个滑动设于阀芯套内的阀芯，其包括一个基体、一个设于基体前端的前密封片、一个连通阀芯前后端面的泄流通道及一个可封闭泄流通道的密封垫，阀芯后端面与阀芯套之间形成一个可连通进水口或和阀芯套外部液体空间的第一空腔，泄流通道连通第一空腔及出水口，其中，前密封片和密封垫配合可封闭出水口，所封闭的进水口的液体对阀芯产生的所有垂直于轴向的压力相平衡；一个动力装置和一个传动装置，其配合使得阀芯在阀芯套内滑动或密封垫活动以密封或开通泄流通道；其中，阀门关闭过程步骤包括(1)、动力装置带动密封垫封闭泄流通道，第一空腔增压；(2)、阀芯受到动力装置以及第一空腔水压的推动作用向前移动，阀芯的侧周遮堵进水口，构成第一次不完全封闭；(3)阀芯受到动力装置以及水压的推动作用，阀芯基体的前密封片向前压迫封闭出水口，构成第二次完全封闭；阀门开通过程步骤包括(1)、动力装置带动密封垫开通泄流通道，为第一空腔减压；(2)、阀芯受到动力装置以及水流冲击带动阀芯向后移动，连通进水口和出水口。
全文摘要
本发明公开了前端封闭压力平衡式阀门及其工作方法。阀门包括一个阀芯套，其具有进水口及出水口；一个滑动设于阀芯套内的阀芯，其包括基体、设于基体前端的前密封片、连通阀芯前后端面的泄流通道及可封闭泄流通道的密封垫，前密封片和密封垫配合可构成对出水口的封闭；一个动力装置和一个传动装置；封闭过程先封闭泄流通道然后阀芯向前滑动以封闭出水口；连通过程先开通泄流通道然后阀芯向后滑动以连通进水口和出水口。由此，本发明开启或关闭阀门所需的驱动力小。
文档编号F16K1/00GK1952448SQ20051004494
公开日2007年4月25日 申请日期2005年10月19日 优先权日2005年10月19日
发明者陆健 申请人:陆健