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截止阀

阅读：1043发布：2020-05-12

IPRDB可以提供截止阀专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且截止阀包括：阀体；永磁操作机构，包括安装于阀体的壳体、安装于壳体内的线圈和永磁体以及活动套装于线圈和永磁体内的动铁芯；阀杆，包括伸入阀体内的第一端以及伸出阀体后穿过动铁芯的第二端；第一传力结构，设置于阀杆；弹性装置，将阀杆、动铁芯连接，用于阻碍动铁芯向第二端方向移动并储能，且在阻碍动铁芯向第二端方向移动过程中施加作用力于阀杆以使阀杆向远离阀体方向移动，以及其储能后施加作用力于动铁芯以产生动铁芯向第一传力结构方向移动的初始速度；动铁芯能沿阀杆往复移动；当动铁芯抵靠于第一传力结构时，动铁芯施加推动阀杆向阀体方向移动的作用力于第一传力结构。它无需持续通电就能维持工作状态、动作响应迅捷且结构简单。，下面是截止阀专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种截止阀，其特征在于，包括：

阀体；

永磁操作机构，其包括安装于所述阀体的壳体、安装于该壳体内的线圈和永磁体以及活动套装于所述线圈和永磁体内的动铁芯；

阀杆，其包括伸入所述阀体内的第一端以及伸出该阀体后穿过所述动铁芯的第二端；

第一传力结构，其设置于所述阀杆；

弹性装置，其将所述阀杆、动铁芯连接，其用于阻碍所述动铁芯向所述第二端方向移动并储能，且在阻碍所述动铁芯向所述第二端方向移动过程中施加作用力于该阀杆以使该阀杆向远离所述阀体方向移动，以及其储能后施加作用力于该动铁芯以产生该动铁芯向所述第一传力结构方向移动的初始速度；

其中，所述动铁芯能沿所述阀杆往复移动；当所述动铁芯抵靠于所述第一传力结构时，该动铁芯施加推动所述阀杆向所述阀体方向移动的作用力于该第一传力结构。

2.根据权利要求1所述的截止阀，其特征在于，还包括手动操作机构以及设置于所述第二端的第二传力结构，该手动操作机构包括：支撑件，其安装于所述壳体，其包括导向孔；

转换器，其设置于所述导向孔内与该导向孔构成直线导轨副，其朝向所述阀体的面具有内凹的转换空间，该转换空间侧壁具有凸起部，所述第二传力结构位于由该凸起部以及该转换空间的侧壁、底面围成的空间内并与该凸起部勾连，该第二传力结构与所围成的空间活动配合；

螺杆，其设置于所述支撑件并能以自身轴线为轴往复旋转，其与所述转换器构成丝杠螺母副。

3.根据权利要求2所述的截止阀，其特征在于，所述弹性装置为设置于所述第二传力结构与所述动铁芯之间的压簧。

4.根据权利要求2所述的截止阀，其特征在于，所述导向孔的横截面为多边形。

5.根据权利要求2所述的截止阀，其特征在于，所述壳体与所述支撑件一体制成。

6.根据权利要求1所述的截止阀，其特征在于，还包括波纹管组件，该波纹管组件包括：外套，其安装于所述阀体与所述壳体之间，其包括活动套装于所述阀杆的通孔；

波纹管，其套装于所述阀杆，其一端与该阀杆密封固定连接，其另一端与所述外套环绕该通孔周向的部分密封连接。

7.根据权利要求6所述的截止阀，其特征在于，所述外套还包括开口朝向所述阀体的凹腔，所述波纹管设置于所述凹腔内。

8.根据权利要求6所述的截止阀，其特征在于，所述外套与所述壳体一体制成。

9.根据权利要求1、2、4-8任一项所述的截止阀，其特征在于，所述弹性装置为一端与所述阀杆连接且另一端与所述动铁芯连接的拉簧。

10.根据权利要求1-8任一项所述的截止阀，其特征在于，所述第一传力结构为轴向台阶。

说明书全文

截止阀

技术领域

[0001] 本发明涉及阀门，具体涉及截止阀。

背景技术

[0002] 截止阀作为压力管道领域的控制部件广泛应用于流体输送系统中，起到了改变通路断面和流体流动方向的作用，具有导流、截止、节流、止回、分流或溢流泄压等功能，是不可替代的执行器。随着工业控制技术的发展，压力管道的远程控制和管理更加智能化，对截止阀可靠性、安全性、操作性、节能以及对流体的温度影响提出了更高的要求。目前用于执行压力管道远程控制的电磁截止阀仍存在一些问题。

[0003] ①电磁截止阀由于通电动作后仍需较小的电流维持工作状态或以较复杂的方式实现自保持，故电磁截止阀的电磁驱动机构工作后即成为一个显著的热源，而复杂的自保持结构又会使得故障点增加。如果截止阀成为热源的话会对温度变化较为敏感的流体产生不可控的影响，比如化工、低温等领域。

[0004] ②传统常闭型电磁截止阀通过线圈通电励磁产生对动铁芯的吸力，在克服复位弹簧的弹力后使动铁芯向上移动而开启截止阀，失电后在复位弹簧释放的弹力与动铁芯自重的作用下动铁芯下行关闭截止阀，常开型则反之。由于电磁线圈励磁时间长截止阀动作响应也相应较慢，通常可达100ms，对于远程控制来说响应不够迅捷。

[0005] ③电磁截止阀的动铁芯由于动作于隔磁管内因而电磁线圈将隔磁管包围其中，当用于控制低温深冷（≤-100℃）流体时，受流体低温的长期影响将会冻坏电磁线圈构件。通常深冷电磁截止阀均做成长颈阀以增加热交换的距离保证电磁系统正常工作。由于截止阀颈部增长电磁线圈构件安装在最上端使得截止阀重心过高，这种结构会影响到管路的应力平衡，特别是应用于有振动的工况时。

[0006] ④电磁截止阀持续的供电也会增加截止阀易燃易爆的风险，同时不利于节能的时代要求。

[0007] ⑤传统电磁截止阀其电磁驱动机构的设计原理使手动操作机构必须进入截止阀内部直接操作阀芯才能实现手动操作。这样一来为防止流体从手动操作机构在阀体上的装配间隙溢出，其采取的密封措施是否可靠已成为决定截止阀质量与寿命的关键。在现有电磁截止阀原理基础上目前尚未出现更有效的，从根本上解决手动操作机构与流体隔绝并实现操作的解决方案。

[0008] 通常带手动操作机构的电磁截止阀其手动操作机构安装在阀体上，机构横向穿过阀体通过调整阀芯工作位置实现手动启闭截止阀。手动操作机构位于阀体外侧的部分与阀体的连接通过密封件实现阻隔流体的泄漏，但是密封件的密封性能与寿命取决于构件加工精度、装配质量、密封件材质、操作合理性、流体压力、环境等因素的影响长期使用往往会出现密封失效的状况。

[0009] 此外，手动操作机构位于阀体一侧也使得截止阀的安装位置受限不利于管路的优化设计。

[0010] 如何解决好这些问题使得截止阀能够满足智能时代的工控要求已成为亟待解决的事情。

发明内容

[0011] 本发明要解决的技术问题是，提供一种无需持续通电就能维持工作状态、动作响应迅捷且结构简单的截止阀。

[0012] 为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案。

[0013] 一种截止阀，包括：阀体；
永磁操作机构，其包括安装于所述阀体的壳体、安装于该壳体内的线圈和永磁体以及活动套装于所述线圈和永磁体内的动铁芯；
阀杆，其包括伸入所述阀体内的第一端以及伸出该阀体后穿过所述动铁芯的第二端；
第一传力结构，其设置于所述阀杆；
弹性装置，其将所述阀杆、动铁芯连接，其用于阻碍所述动铁芯向所述第二端方向移动并储能，且在阻碍所述动铁芯向所述第二端方向移动过程中施加作用力于该阀杆以使该阀杆向远离所述阀体方向移动，以及其储能后施加作用力于该动铁芯以产生该动铁芯向所述第一传力结构方向移动的初始速度；
其中，所述动铁芯能沿所述阀杆往复移动；当所述动铁芯抵靠于所述第一传力结构时，该动铁芯施加推动所述阀杆向所述阀体方向移动的作用力于该第一传力结构。

[0014] 还包括手动操作机构以及设置于所述第二端的第二传力结构，该手动操作机构包括：支撑件，其安装于所述壳体，其包括导向孔；
转换器，其设置于所述导向孔内与该导向孔构成直线导轨副，其朝向所述阀体的面具有内凹的转换空间，该转换空间侧壁具有凸起部，所述第二传力结构位于由该凸起部以及该转换空间的侧壁、底面围成的空间内并与该凸起部勾连，该第二传力结构与所围成的空间活动配合；
螺杆，其设置于所述支撑件并能以自身轴线为轴往复旋转，其与所述转换器构成丝杠螺母副。

[0015] 所述弹性装置为设置于所述第二传力结构与所述动铁芯之间的压簧。

[0016] 所述导向孔的横截面为多边形。

[0017] 所述壳体与所述支撑件一体制成。

[0018] 还包括波纹管组件，该波纹管组件包括：外套，其安装于所述阀体与所述壳体之间，其包括活动套装于所述阀杆的通孔；
波纹管，其套装于所述阀杆，其一端与该阀杆密封固定连接，其另一端与所述外套环绕该通孔周向的部分密封连接。

[0019] 所述外套还包括开口朝向所述阀体的凹腔，所述波纹管设置于所述凹腔内。

[0020] 所述外套与所述壳体一体制成。

[0021] 所述弹性装置为一端与所述阀杆连接且另一端与所述动铁芯连接的拉簧。

[0022] 所述第一传力结构为轴向台阶。

[0023] 本发明具有下述有益技术效果。

[0024] 本发明阀杆的第一端伸入阀体内，其第二端伸出阀体后穿过动铁芯，且动铁芯能沿阀杆往复移动；弹性装置将阀杆、动铁芯连接，其用于阻碍动铁芯向第二端方向移动并储能，且在阻碍动铁芯向所述第二端方向移动过程中施加作用力于阀杆以使阀杆向远离阀体方向移动，以及其储能后施加作用力于动铁芯以产生动铁芯向第一传力结构方向移动的初始速度；当动铁芯抵靠于第一传力结构时，动铁芯施加推动阀杆向阀体方向移动的作用力于第一传力结构。以常开型为例，说明本发明的关闭、开启过程：需要关闭时，通入脉冲电信号，线圈产生磁力驱动动铁芯向阀杆的第二端方向移动，动铁芯施加作用力于弹性装置，同时，弹性装置阻碍动铁芯向第二端方向移动并储能，在阻碍动铁芯向第二端方向移动过程中，弹性装置施加作用力于阀杆带动阀杆向远离阀体方向移动，当动铁芯移动到第一极限位置时，本发明彻底关闭，停止通入脉冲电信号，永磁体使动铁芯保持在第一极限位置。需要开启时，通入脉冲电信号，线圈产生的磁力克服永磁体的磁力，前述关闭时弹性装置所储的能释放施加作用力于动铁芯以产生动铁芯向第一传力结构方向移动的初始速度，动铁芯快速离开第一极限位置，动铁芯向阀体方向移动，然后，在复位弹簧释放的弹力、阀杆自重以及动铁芯离开第一极限位置后第二极限位置磁力吸引动铁芯推动第一传力结构所产生的力的共同作用下，阀杆向阀体方向移动，最终开启截止阀。前述复位弹簧释放的弹力、阀杆自重以及第二极限位置磁力吸引动铁芯推动第一传力结构所产生的力的叠加结构，有别于现有截止阀开启时仅依靠复位弹簧释放的弹力与阀杆自重实现阀门开启的结构，使得本阀门开启动作响应更加迅捷，开启动作更加可靠。本发明的永磁操作机构脉冲通电动作响应时间短（≤50ms），瞬时通电能耗极小，永磁体能保持可靠持久且无需持续通电就能维持工作状态，高效节能还降低了易燃易爆风险。本发明无需持续通电就能维持工作状态、动作响应迅捷且结构简单。

附图说明

[0025] 图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

[0026] 为能详细说明本发明的技术特征及功效，并可依照本说明书的内容来实现，下面对本发明的实施方式进一步说明。

[0027] 本文以常开型截止阀为例，对本发明进行描述。这不能理解为是对本发明保护范围的限制。显然，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。

[0028] 除非特别说明，本文中术语“第一”、“第二”不代表顺序，也不代表与之搭配的术语的重要性。

[0029] 图1示意性示出了本发明众多实施例中的一种截止阀的结构图。该截止阀包括阀体1、永磁操作机构、阀杆5、弹性装置11以及第一传力结构20。

[0030] 阀体1内安装有阀座3。

[0031] 永磁操作机构包括分磁环6、动铁芯12、永磁体13、磁轭14、线圈15、壳体17。

[0032] 壳体17安装于阀体1（在不包括后文描述的波纹管组件时），比如，壳体17与阀体1之间通过螺纹连接。

[0033] 本实施例中，永磁体13、线圈15由上至下（为方便描述，以图1所呈现的上下方向）依次布置，永磁体13、线圈15产生的磁场叠加且吻合。线圈15、永磁体13装配在磁轭14内后，再将磁轭14、线圈15和永磁体13安装于壳体1内，磁轭14的作用在于约束线圈15、永磁体13产生的磁力线向外散放,使磁力线更加集中传到动铁芯12。动铁芯12活动套装于线圈15和永磁体13内。

[0034] 阀杆5的第一端伸入阀体1内，与阀瓣2固定连接。阀杆5的第二端伸出阀体1后穿过动铁芯12，动铁芯12能沿阀杆5往复移动。比如，阀杆5活动套装于动铁芯12内，实现阀杆5与动铁芯12活动配合，以使动铁芯12能沿阀杆5往复移动。

[0035] 为防止磁场外泄造成能量损耗，在永磁体13朝向阀杆5第二端的那端端面与磁轭14之间设置分磁环6。

[0036] 第一传力结构20设置于阀杆5。图1所呈现的实施例中，第一传力结构20为一体形成在阀杆5上的台阶，可以理解的是，第一传力结构20不限于台阶这种结构，还可以是其他能够挡住动铁芯12时受到动铁芯12的作用力推动阀杆5向阀体1方向移动的结构，比如径向穿装固定在阀杆5的销钉或套装固定在阀杆5的圆环等等。

[0037] 图1所呈现的实施例中，阀杆5的第二端设有第二传力结构5-1。弹性装置11采用压簧，其安装于第二传力结构5-1与动铁芯12之间，具体的，该压簧装于阀杆5较佳，并安装于动铁芯12与第二传力结构5-1相向的端面之间，将阀杆5、动铁芯12连接。

[0038] 截止阀关闭时，动铁芯12向阀杆5的第二端方向移动，压缩压簧，压簧推动第二传力结构5-1带动阀杆5向远离阀体1方向移动。当阀瓣2到达闭合位置时，阀杆5即完成闭合动作停止向远离阀体1方向移动，而动铁芯12仍会继续向阀杆5的第二端方向移动一定距离，到达第一极限位置与磁轭14接触后由永磁体13保持其位置状态。截止阀关闭过程中，压簧被压缩并储能。动铁芯12继续运动的这段距离即为超程，通过压缩这段距离的弹簧获得的过盈压力作用于第二传力结构5-1，给阀瓣2在闭合位置提供了除流体的压力之外的适当的闭合力，从而保证了阀瓣2闭合的紧密度。

[0039] 截止阀开启时，被压缩储能的压簧伸展，给动铁芯12施加作用力，产生动铁芯12向第一传力结构20方向移动的初始速度。动铁芯12向阀体1方向移动，当动铁芯12抵靠于第一传力结构20时，动铁芯12施加推动阀杆5向阀体1方向移动的作用力于第一传力结构20。

[0040] 可以理解的是，弹性装置11不限于压簧，还可以是其他弹性件，比如一端与阀杆5连接且另一端与动铁芯12连接的拉簧，实现将阀杆5、动铁芯12连接。

[0041] 阀杆5与第二传力结构5-1一体制成较佳。例如，图1所呈现的实施例中，第二传力结构5-1为一体形成在阀杆5第二端的凸台。可以理解的是，第二传力结构5-1不限于凸台这种结构，还可以是其他能够挡住弹性装置11的结构，比如径向穿装固定在阀杆5第二端的销钉或套装固定在阀杆5第二端的圆环等等。

[0042] 可见，弹性装置11用于阻碍动铁芯12向阀杆5的第二端方向移动并储能，且在阻碍动铁芯12向阀杆5的第二端方向移动过程中施加作用力于阀杆5以使阀杆5向远离阀体1方向移动。弹性装置11还用于储能后施加作用力于动铁芯12以产生动铁芯12向第一传力结构20方向移动的初始速度。

[0043] 电磁操作方式下，截止阀启闭状态无需线圈通电保持，由永磁体13利用动铁芯12、磁轭14所建立的低磁阻抗通道将动铁芯12可靠地保持在第一、二极限位置（动铁芯12位于第一极限位置时，施例中的截止阀彻底关闭，动铁芯12位于第二极限位置时，施例中的截止阀完全开启），与动铁芯12联动的阀杆5则带动阀瓣2实现截止阀启闭并保持其状态。当截止阀进行启闭状态转换时，对线圈15通以瞬时脉冲电流即可产生与永磁体13保持位置磁力方向相反的磁力，该磁力一方面克服永磁体13一端对动铁芯12在该位置比如第一极限位置的保持力，另一方面也产生促使动铁芯12向另一位置比如第二极限位置移动的吸力，在线圈15产生的磁场与永磁体13另一端磁场的合力下促使动铁芯12运动至另一位置并由永磁体
13另一端继续保持其状态，截止阀完成启闭转换。

[0044] 在上述实施例中，复位弹簧的设置是公知的，在此不再累述。

[0045] 在一些实施例中，本发明还包括波纹管组件，该波纹管组件包括波纹管4及外套16。

[0046] 外套16安装于阀体1与壳体17之间，比如，外套16分别通过螺纹与阀体1、壳体17连接。外套16与壳体17一体制成较佳。显然，外套16也可与阀体1一体制成。

[0047] 外套16包括活动套装于阀杆5的通孔以及开口朝向阀体1的凹腔。

[0048] 波纹管4套装于阀杆5，其设置于凹腔内。

[0049] 波纹管4的一端与阀杆5密封固定连接，比如，波纹管4的该端与阀杆5密封固定连接方式可以是，在阀杆5靠近第一端的部位设置轴向台阶5-2，波纹管4的该端与轴向台阶5-2朝向壳体17方向的端面焊接密封连接。波纹管4的另一端与外套16环绕阀杆5的通孔周向的部分密封连接，比如，通过焊接密封连接。当阀杆5作启闭动作时，波纹管4压缩或伸展，波纹管4成为一个既可隔离流体并承受其压力又可联动阀杆5带动阀瓣2完成启闭动作的运动执行器，比如，开启时，波纹管4能够提供施加于阀杆5的复位弹力。

[0050] 基于上述，具有上述波纹管4时，可以取消采用现有技术中的复位弹簧。

[0051] 在一些实施例中，还包括手动操作机构，该手动操作机构包括支撑件18、转换器10以及螺杆9。

[0052] 支撑件18安装于壳体17，其包括导向孔7。在本实施例中，导向孔7为内六方孔。显然，导向孔7不限于内六方孔，还可以是其他孔，比如，内五方孔，只要能限制转换器10周向旋转的孔都可以，例如，横截面为多边形的孔。

[0053] 转换器10设置于导向孔7内，与导向孔7构成直线导轨副。转换器10朝向阀体1的面具有内凹的转换空间10-1，转换空间10-1侧壁具有凸起部10-2，阀杆5的第二传力结构5-1位于由凸起部10-2以及转换空间10-1的侧壁、底面围成的空间内，第二传力结构5-1与凸起部10-2勾连，并且第二传力结构5-1与所围成的空间活动配合。

[0054] 螺杆9设置于支撑件18并能以自身轴线为轴往复旋转，其与转换器10构成丝杠螺母副。

[0055] 本实施例中，支撑件18为盖合于壳体17的壳盖，以盖住壳体17开口。显然，支撑件18不限于壳盖这种结构，只要是能够支承螺杆9的结构均可。可以理解的是，壳体17与支撑件18一体制成较佳。

[0056] 手动操作时，由于螺杆9与转换器10构成丝杠螺母副且转换器10与导向孔7构成直线导轨副，从而将螺杆9的往复旋转运动转换为转换器10沿导向孔7轴向的往复直线运动。转换器10朝向阀体1的面具有内凹的转换空间10-1及转换空间10-1侧壁具有凸起部10-2，第二传力结构5-1位于由凸起部10-2以及转换空间10-1的侧壁、底面围成的空间内，第二传力结构5-1与凸起部10-2勾连，并且第二传力结构5-1与所围成的空间活动配合。旋转螺杆
9，转换器10在导向孔7的导向下作直线运动，当转换器10向阀体1方向移动到转换空间10-1的底面推压阀杆5第二端端面时，阀杆5向阀体1方向移动带动阀瓣2开启截止阀，当转换器
10向远离阀体1方向移动到凸起部10-2勾住第二传力结构5-1时，转换器10带动阀杆5向远离阀体1方向移动，进而带动阀瓣2关闭截止阀，实现手动启闭截止阀的操作。

[0057] 需将手动操作方式转换为电磁操作方式时，旋转螺杆9，使转换器10能够移动至阀杆5启闭行程的中位19即可。转换器10至中位19后，此时，预留的阀杆5启闭行程与动铁芯12的运动行程相等较佳，该预留的阀杆5启闭行程即为转换空间10-1的底面与凸起部10-2之间的距离，以免阀杆5在电磁操作方式下的启闭动作受转换器10限位影响，实现手动操作方式和电磁操作方式的合理转换。

[0058] 为方便手动操作，手动操作机构还包括固定连接于螺杆9与转换器10相对那端的手轮8。

[0059] 本发明设计结构紧凑、重心低、永磁保持、安装方便，永磁操作机构灵敏可靠、永磁保持不产生热源且节能、手动操作安全简便，实现了可靠性、安全性、操作性、节能以及减小截止阀温度对的流体影响的技术性能要求。

[0060] 需要说明的是，上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何适合的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再进行描述。

[0061] 上面参照实施例对本发明进行了详细描述，是说明性的而不是限制性的，在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，均在本发明的保护范围之内。

标题	发布/更新时间	阅读量
截止阀-专利编号CN107965580A	2020-05-11	256
截止阀-专利编号CN106795977A	2020-05-13	154
截止阀-专利编号CN107620801A	2020-05-12	871
截止阀-专利编号CN107869608A	2020-05-12	836
截止阀-专利编号CN106795977B	2020-05-11	160
截止阀-专利编号CN106989182A	2020-05-13	415
截止阀-专利编号CN107965599A	2020-05-11	313
截止阀-专利编号CN106545663A	2020-05-13	727
截止阀-专利编号CN107191661A	2020-05-12	1043
截止阀-专利编号CN110792787A	2020-05-11	333

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