用于气体介质的高压截止阀的制作方法

本发明涉及截止阀技术领域，具体涉及用于气体介质的高压截止阀。

背景技术：

截止阀，也叫截门，是使用最广泛的一种阀门，它之所以广受欢迎，是由于开闭过程中密封面之间摩擦力小，比较耐用，开启高度不大，制造容易，维修方便，不仅适用于中低压，而且适用于高压。截止阀的闭合原理是，依靠阀杠压力，使阀瓣密封面与阀座密封面紧密贴合，阻止介质流通。阀门对其所在的管路中的介质起着切断和节流的重要作用,截止阀作为一种极其重要的截断类阀门,其密封是通过对阀杆施加扭矩，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。

现有的截止阀中，进气口与出气口的轴线平行并垂直于阀杆的移动方向，导致在开启阀门的过程中，高压流体先进入进气口，然后向上移动一段距离，与阀芯阀座接触，然后再进入出气口。这种结构的阀腔在工作时，高压的流体会对截止阀的阀芯产生向上的推力，由于阀门处于通路时，阀杆由执行机构进行轴向位置固定，而高压流体对阀芯向上的推力会损伤阀杆与执行机构之间的连接部位，对阀门的使用寿命产生消极影响。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供了用于气体介质的高压截止阀，解决了现有的截止阀中，高压流体对阀芯向上的推力会损伤阀杆与执行机构之间的连接部位，对阀门的使用寿命产生消极影响。

本发明采用的技术方案如下：

用于气体介质的高压截止阀，包括阀体、固定在阀体上的执行机构、位于阀体的阀腔中的阀座、一端与执行机构连接而另一端插入阀腔中并能与阀座密封配合的阀杆以及将阀杆和阀体之间配合部位密封的密封组件a，所述阀腔包括轴线与阀杆轴线重合的流道，流道的两端分别设置有进气口和出气口，且进气口位于出气口靠近执行机构的一侧；所述阀座为环形，其外环面与流道壁连接，在其内环面上安装有密封圈，所述阀杆为二级阶梯轴，其大径端与执行机构的驱动端连接，其小径端插入阀体中，在阀杆的大径轴和小径轴之间设置有密封部，所述密封部与密封圈配合时流道被截断，当小径轴与密封圈相对时，流道处于通路状态。

进一步地，在阀体的内部上设置有轴线与阀杆的轴线重合的环形槽，所述阀体包括依次连接的上阀体和下阀体，所述进气口、流道的上侧以及环形槽的上侧位于上阀体上，所述出气口、流道的下侧以及环形槽的下侧位于下阀体上；

所述阀座的外环面上外凸成与环形槽配合的固定环；

所述执行机构固定在上阀体上。

进一步地，所述阀座的内径从上阀体和下阀体之间的接触面向上、下两侧同步增大。

进一步地，所述阀座被阀体和下阀体之间的接触面分割为上阀座和下阀座，在上阀座上与下阀座相对的面上设置有环形的直角槽，所述下阀座上与直角槽相对的部位外凸成截面为直角三角形的环体，其一直角边所在的面与下阀座连接，其另一直角边所在的面为此环体的内环面，且其斜边为阶梯形；

所述密封圈的截面为直角梯形，其下底以及直角腰所在的面分别与直角槽的两个槽壁接触，其斜角腰为阶梯形，并与环体的斜边配合，其上底与直角腰之间的直角与密封部接触，所述密封部与密封圈之间为线性密封。

进一步地，在所述阀杆的小径端设置有导向杆，所述导向杆的轴线与阀杆的轴线重合，其一端与阀杆连接，其另一端穿出阀体，且导向杆通过密封组件b与阀体密封配合。

进一步地，在所述阀体上被导向杆穿出的部位上连接有封盖，所述封盖罩设住导向杆。

进一步地，所述执行机构通过连接组件固定在阀体上，所述连接组件包括支撑筒、螺钉b和连接板，所述连接板固定在阀体上，所述支撑筒的一端与连接板连接，其另一端与执行机构的外壳接触，所述螺钉b的杆部末端依次穿过连接板、支撑筒的中心孔后与执行机构的外壳螺纹连接。

进一步地，所述执行机构为单作用气缸，所述阀杆的大径端与单作用气缸的活塞杆末端连接。

由于采用了本技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明用于气体介质的高压截止阀，开启阀门时，通过执行机构上移阀杆，以使小径轴与密封圈处于同一轴向位置时，流道处于通路状态；接着进气口处的高压流体顺着流道进入出气口；在高压流体流经阀体的整个过程中，由于流体仅与阀杆侧壁接触，不会与阀杆上投影面落在其横截面中的任一部位产生推力，继而压力流体对阀杆不会产生上顶力，从而不会损伤到处于轴向固定位置的阀杆与执行机构之间连接部位，提高了阀门的使用寿命；

2.本发明用于气体介质的高压截止阀，通过密封部与密封圈之间的线性密封来实现流道的截断，即在密封部与密封圈之间形成线接触来达到密封，能减小密封压比，采用较小的驱动力即可完成阀门的关闭动作，便于采用体积更小的执行机构，利于本发明的安装。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，本说明书附图中的各个部件的比例关系不代表实际选材设计时的比例关系，其仅仅为结构或者位置的示意图，其中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的图1中的局部放大图。

附图中标号说明：

1-螺钉a，2-下阀体，3-o型圈a，4-下阀座，5-o型圈b，6-上阀体，7-o型圈c，8-o型圈d，9-压套，10-o型圈e，11-支撑筒，12-螺钉b，13-直线式驱动机构，14-螺母，15-螺钉c，16-连接板，17-阀杆，18-上阀座，19-密封圈，20-复合轴承，21-导向杆，22-螺钉d，23-o型圈f，24-封盖，25-阀体，26-阀座，27-流道，28-进气口，29-出气口，30-密封部，31-执行机构。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1、图2对本发明作详细说明。

实施例1

如图1-图2所示，本发明用于气体介质的高压截止阀，包括阀体25、固定在阀体25上的执行机构、位于阀体25的阀腔中的阀座26、一端与执行机构连接而另一端插入阀腔中并能与阀座26密封配合的阀杆17以及将阀杆和阀体25之间配合部位密封的密封组件a，所述阀腔包括轴线与阀杆17轴线重合的流道27，流道27的两端分别设置有进气口28和出气口29，且进气口28位于出气口29靠近执行机构的一侧；所述阀座26为环形，其外环面与流道壁连接，在其内环面上安装有密封圈19，所述阀杆17为二级阶梯轴，其大径端与执行机构的驱动端连接，其小径端插入阀体25中，在阀杆17的大径轴和小径轴之间设置有密封部30，所述密封部30与密封圈19配合时流道27被截断，当小径轴与密封圈19相对时，流道27处于通路状态。

密封组件a包括压套9、o型圈c7、o型圈d8和o型圈e10，在阀体25上与阀杆17密封配合的部位设置有三级阶梯孔，其孔径随着靠近流道27逐渐减小，随着孔径减小，各个孔依次为一级阶梯孔、二级阶梯孔和三级阶梯孔，所述压套9为具有中心孔的三级阶梯轴，随着其外径减小，各个轴段依次为一级阶梯轴、二级阶梯轴和三级阶梯轴，在压套9的内壁上设置有多个环形槽，在各个环形槽中分别各安装一个o型圈d8，且o型圈d8内圈与阀杆17的大径段过盈配合；所述o型圈c7安装在三级阶梯孔中；三级阶梯轴插入三级阶梯孔中，并压在o型圈c7上，二级阶梯轴与二级阶梯孔螺纹连接；在一级阶梯轴的外壁上设置有环形槽，所述o型圈e10安装在此环形槽中，o型圈e10的外圈与以及阶梯孔孔壁过盈配合。o型圈优选地为氢化丁晴橡胶。

在实际装配中，密封组件a还可以采用其他的结构，其具体结构形式不限，采用所有的本领域公知用于轴孔密封的结构都可以。

执行机构可以采用气压缸，例如单作用气压缸，或者气动薄膜式机构，或者螺杆与内螺纹筒配合这种通过旋转实现轴线移动的方式等。

本发明在使用中，开启阀门时，通过执行机构上移阀杆17，以使小径轴与密封圈19处于同一轴向位置时，流道27处于通路状态；接着进气口28处的高压流体顺着流道27进入出气口29。在高压流体流经阀体的整个过程中，由于流体仅与阀杆侧壁接触，不会与阀杆上投影面落在其横截面中的任一部位产生推力，继而压力流体对阀杆不会产生上顶力，从而不会损伤到处于轴向固定位置的阀杆与执行机构之间连接部位，提高了阀门的使用寿命。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上，对阀体25的结构做出进一步地实施说明。

如图1-图2所示，本发明中，在阀体25的内部上设置有轴线与阀杆17的轴线重合的环形槽，所述阀体25包括依次连接的上阀体6和下阀体2，所述进气口28、流道27的上侧以及环形槽的上侧位于上阀体6上，所述出气口29、流道27的下侧以及环形槽的下侧位于下阀体2上；

所述阀座26的外环面上外凸成与环形槽配合的固定环；

所述执行机构固定在上阀体6上，三级阶梯孔设置在上阀体6上。

阀座26与阀体一体成型时，不便于其阀座26以及流道表面加工以及密封圈19的安装部位的加工，且不便于密封圈19的安装；因此为了降低加工成本、提高加工质量，优选地将阀座从阀体上独立出来，并将阀体分割为上阀体6和下阀体2。上阀体6和下阀体2可以在装配好阀座26后采用环焊焊接、法兰螺栓连接等方式互相密封固定。这样既便于阀座26以及流道表面加工，提高表面质量，又便于阀座26的安装，是阀座26通过上阀体6和下阀体2夹紧在其之间。

实施例3

本实施例是在上述实施例的基础上，对阀座26的结构做出实施说明。

如图1-图2所示，本发明中，所述阀座26的内径从上阀体6和下阀体2之间的接触面向上、下两侧同步增大，以便于对压力流体的导向，并减少阀座的冲蚀，保证阀座与阀杆之间的配合部位。

进一步地，所述阀座26被阀体6和下阀体2之间的接触面分割为上阀座18和下阀座4，在上阀座18上与下阀座4相对的面上设置有环形的直角槽，所述下阀座4上与直角槽相对的部位外凸成截面为直角三角形的环体，其一直角边所在的面与下阀座4连接，其另一直角边所在的面为此环体的内环面，且其斜边为阶梯形；

所述密封圈19的截面为直角梯形，其下底以及直角腰所在的面分别与直角槽的两个槽壁接触，其斜角腰为阶梯形，并与环体的斜边配合，其上底与直角腰之间的直角与密封部30接触，以使密封部与密封圈19之间为线性密封。

密封部位可以优选地为锥面、球面、抛物面等曲面，且密封部位优选地其距离阀杆轴线的距离沿着流体在流道中的流动方向逐渐减小。

通过密封部与密封圈19之间的线性密封来实现流道的截断，即在密封部与密封圈19之间形成线接触来达到密封，能减小密封压比，采用较小的驱动力即可完成阀门的关闭动作，便于采用体积更小的执行机构，利于本发明的安装。

实施例4

本实施例是对阀杆17的支撑机构做出进一步地实施说明。

如图1所示，本发明中，在所述阀杆17的小径端设置有导向杆21，所述导向杆21的轴线与阀杆17的轴线重合，其一端与阀杆17连接，其另一端穿出阀体25，且导向杆21通过密封组件b与阀体25密封配合。

阀杆整体最多有阀座、密封组件a和执行机构进行支撑限位，而阀杆17的小径段的末端处于悬空状态，不便于保证阀杆处于径向固定，悬空端会承受来自流体的径向推力，不利于阀杆保证原本所需的同轴度。因此本发明中，通过导向杆21对阀杆的悬空端进行支撑限位，防止阀杆悬空端因径向受力而偏移预设位置，保证了阀杆与其各个支撑部的同轴度，提高了本发明的使用寿命和密封性能。

密封组件b结构与密封组件a结构一致，且互相对称，密封组件b中的o型圈d8的内圈与导向杆27过盈配合，同时与密封组件b配合的三级阶梯孔设置在下阀座2上。

阀杆17和导向杆27通过螺杆连接，螺杆的一端与阀杆连接，螺杆的另一端插入导向杆27中并与之螺纹连接。

当设置有导向杆27后，进气口28和出气口29的位置可互换，不受流体流向限制。

进一步地，在所述阀体25上被导向杆21穿出的部位上连接有封盖24，所述封盖24罩设住导向杆21。

封盖24的设置防止导向杆21外伸在阀体外侧的端部被外物撞伤。

实施例5

本实施例是对执行机构做出实施说明。

所述执行机构通过连接组件固定在阀体25上，所述连接组件包括支撑筒11、螺钉b12和连接板16，所述连接板16固定在阀体25上，所述支撑筒11的一端与连接板16连接，其另一端与执行机构的外壳接触，所述螺钉b12的杆部末端依次穿过连接板16、支撑筒11的中心孔后与执行机构的外壳螺纹连接。

进一步地，所述执行机构为单作用气缸，所述阀杆17的大径端与单作用气缸的活塞杆末端连接。

阀杆17和活塞杆通过螺杆连接，螺杆的一端与阀杆连接，螺杆的另一端插入活塞杆中并与之螺纹连接。

连接板16采用螺钉c固定在阀体上，图1中，螺钉c和螺钉b不是干涉，其是处于周向不同部位，图1仅仅是为了在不扩大径向尺寸的基础上，将螺钉c和螺钉b相对于轴线的位置清楚展示出来。

实施例6

本实施例是关于本发明中进气口28和出气口29进行实施说明。

进气口28和出气口29有多个，优选地均有两个，如图1所示，进气口28为a口和b口，出气口29为c口和d口，a和b同时进气或只有一个进气，另一个封死，c和d同时出气或只有一个出气，另一个封死。

当本发明用于输送氧气这种特殊气体时，优选地阀门采用铜材料，优选地为h62黄铜，以避免气体流动时与流道壁之间因摩擦产生火花的情况出现。黄铜材料的阀门能很好地防止氧气运输时摩擦出火花。阀杆和连接杆优选地采用qbe2材料。

以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。