滑筒式助力阀 本发明提出一种阀门，具体地说是一种能够使开关力不受管道流体压力约束，又能利用管道流体压力使阀门保持关闭趋势的滑筒式助力阀。
目前在高压、高温和高流体速度以及较大通径的环境条件下工作的阀门有闸阀、截止阀、套筒式调节阀，这三种阀门结构均为三法兰体，形状复杂，需铸造成形，铸造缺陷造成一定的废品率，机械加工也有较高难度，需保证各轴线之间的同心度和垂直度，往往需要专用机床设备加工，其中闸阀和截止阀在开启时阀板或阀瓣正承受巨大的流体压力，阀板或阀瓣与阀座之间相当高的接触应力引起它们之间不可避免的被拉伤、擦伤，从而破坏密封造成阀门内泄，闸阀和截止阀的开关力与阀门内流体介质压力成正比，流体压力越高，开关力就越大，当工作压力超过8kg/cm2时阀门的人工开关就出现了困难，不得不采用机械、液压或电力驱动机构，闸阀、截止阀是不允许进行调节的，在半开状态高速流体会严重冲蚀阀座、阀瓣，套筒式调节阀多为角阀，影响到管路安装和阀门流体阻力的大小，关闭密封性能多不理想。
本发明目的是提出一种能够在高压、高温、高流体速度以及较大通径的环境条件下工作的阀门，其结构简单，以轧制管材或锻件取代铸件为原材料，容易加工，在流体压力下开关件滑筒受力可完全平衡，密封面关闭力的大小可任意设计，操作方便省力，流体阻力系数较小，即可以当开关阀也可以作调节阀使用。
本发明目的是这样实现的：它主要包括入口法兰、出口法兰、阀芯、前滑筒、后滑筒、阀体、金属密封涨圈、滑筒驱动机构，由于滑筒与阀芯形成的环腔结构，可以使环腔内流体压力对开关件滑筒产生压力平衡，这样就可以在不受管道压力影响的条件下控制滑筒轴向滑动，完成阀门的开关动作。下面结合图1、图2详细阐述本发明地原理结构：阀芯3是由隔断、入口管、出口管和密封环焊接组成，其中隔断由两个流线形半球壳对焊在中间的金属密封环上，入口管出口管均为圆筒形，入口管套在一个半球壳外焊接密封环一端上，出口管套在另一个半球壳外焊接密封环的另一端上，近隔断处入口管开有流体通道窗口，近隔断处出口管开有流体流量调节窗口，密封环为圆环形状，密封锥面在相对后滑筒4一侧，前滑筒5为一段细一段粗的变径圆筒形状，变径处为圆锥筒形，前滑筒5细径段圆筒的内圆上车有涨圈槽，金属密封涨圈8放入涨圈糟内，前滑筒5细径段套装阀芯3的入口管外，前滑筒5粗径段圆筒中部对称处有两个螺孔，用于安装两个滑筒推力销轮7，前滑筒5粗径段圆筒端部一周均布为连接后滑筒用的螺孔，后滑筒4为圆筒形状，后滑筒一端为平面，另一端为圆锥形密封面，后滑筒4外凸圆一周均布为连接前滑筒用的圆孔，阀芯3的出口管外圆上车有涨圈槽，金属密封涨圈8放入涨圈糟内，后滑筒4套装在阀芯3的出口管外，前滑筒5的圆筒较粗端与后滑筒4用圆台阶搭接，定位销固定，用密封垫及螺栓加以密封，这样前滑筒5与后滑筒4形成统一体的滑筒，前滑筒5、后滑筒4与阀芯3形成的环腔与外界密封隔开，阀门工作时，流体自阀芯3入口管上的窗口进入环腔，再由环腔从阀芯3出口管上的调节窗流出，前滑筒5始终不遮盖阀芯3上入口管的入口窗口，滑筒在阀芯3能自由滑动，滑筒作轴向滑动时，后滑筒4遮盖或打开出口调节窗口，这样就起到调节流量和压力的功能，后滑筒4向前滑动其内圆锥壁接触到阀芯3隔断外缘上的密封环时，出口通道窗口被完全关闭，如在设计时使环腔内前滑筒5内端面面积大于后滑筒4内端面面积，那么流体压力作用在两端面上的压力差会使阀门保持关闭趋势，滑筒驱动机构是蜗轮加凸轮转筒机构，是由限位滚轮、滑筒推力销钉、蜗轮转筒、蜗杆、蜗杆箱、密封盒、手柄组成，蜗轮转筒9为圆筒形状，其一端有凸起外圆台与限位滚轮6相接触起限位作用，紧靠外圆台外圆上对称铣有两个切向凸轮槽，两个切向凸轮槽的中心轴线与转筒9圆筒外圆的切线成一定角度，蜗轮直接加工在转筒9的另一端外圆上，转筒9套装在前滑筒5的外圆上，入口法兰12和出口法兰1均为法兰盘形状，它们内侧中孔处为台阶圆孔，用来使阀芯3的入口管另一端插进入口法兰12内侧的圆孔内焊接一体，阀芯3的出口管另一端插进出口法兰1内侧的圆孔内焊接一体，阀体2为圆筒形，阀体2中部对称铣有两个轴向1槽，阀体2套装在入口法兰12和出口法兰1外缘之外，并焊接密封，将前滑筒5、后滑筒4、阀芯3、蜗轮转筒9密封在阀体2内，入口法兰内侧还有一环状突台，用来径向支撑蜗轮转筒9，限位滚轮6是由轴座、限位轴、滚轮和卡环组成，两个限位滚轮6对称安装在阀体外圆中部，滚轮的侧面接触蜗轮转筒9的一端以限制蜗轮转筒9轴向运动，蜗轮转筒9的另一端受入口法兰的轴向限制，两个滑筒推力销钉7为光滑圆柱体，其一端车有螺纹，阀体2外圆中部对称铣有两个两头半圆的轴向长槽且与限位滚轮6位置相隔均布，安装时分别将两个滑筒推力销钉7有螺纹的一端穿过阀体2上的两个轴向长槽，再穿过蜗轮转筒9对称的两个切向凸轮槽，拧入前滑筒5的两个螺孔内，再用螺栓、密封垫和盖板将阀体2上的两个轴向长槽密封，其中一个盖板带长槽内镶高温高压玻璃作为观测窗，两个滑筒推力销钉7同时受到蜗轮转筒9两个对称的切向凸轮槽和阀体2中部两个对称的轴向长槽的双重约束，由于阀体2是固定的，当蜗轮转筒9在前滑筒5外转动时，滑筒受两个滑筒推力销7推动只能作轴向滑动，阀体2近入口端部开一方孔焊接蜗杆箱11，蜗杆箱11为半圆筒体，左端盖内有沉孔用作蜗杆10轴端座，右端盖开有圆孔、蜗杆10自圆孔装入蜗杆箱11内与蜗轮9啮合，密封盒13由填料箱、填料、压盖组成，填料箱本体用作蜗杆箱11右端盖的圆孔密封和蜗杆10的支撑轴座作用，蜗杆自密封盒13中透出并连接手柄14，阀门的入口法兰12和出口法兰1连接外管道系统，工作时，转动手柄14带动蜗杆10转动，使与其啮合的蜗轮转筒9转动，蜗轮转筒9通过其凸轮槽推动两个滑筒推力销钉7轴向滑动，两个滑筒推力销钉7受阀体2轴向长槽的约束不能转动，两个滑筒推力销钉7带动滑筒作轴向滑动，从而实现阀门开关的功能。
本发明的第二种实施方案是采用管路自身流体控制系统作为滑筒驱动机构来实现，结合图3、图4可以看到，用压力腔管接15、前腔管接16、后腔管接17、观测窗18、先导控制阀19来替代限位滚轮6、滑筒推力销钉7、蜗轮转筒9、蜗杆10、蜗杆箱11、密封盒13、手柄14，在后滑筒4、前滑筒5的外圆车出两个金属密封涨圈槽，分别将两个金属密封涨圈放入槽内，与阀体2内壁之间形成金属涨圈密封结构，前滑筒5、入口法兰12与阀体2形成密闭的前腔，后滑筒4、出口法兰1与阀体2形成密闭的后腔，也就是说，滑筒密封套装在阀芯3的外部和阀体2的内部，滑筒体在阀芯3的外部和阀体2内壁里能自由滑动，滑筒作轴向滑动时，后滑筒4遮盖和打开调节窗口，这样就起到开关和调节流量压力的功能，后滑筒4向前接触到阀芯3上的密封环时，通道窗口被完全关闭，压力腔管接15、前腔管接16、后腔管接17均为小通径圆管，其一端为高压管接，另一端为光管，在入口法兰12上适当位置开一深孔连通入口法兰12的入口端，压力腔管接15光管一端插在入口法兰12上的深孔口，并焊接固定，在阀体2靠近入口法兰12的前腔部位开一孔，前腔管接16光管一端插进孔口，并焊接固定，在阀体2靠近出口法兰1的后腔部位开一孔，后腔管接17光管一端插进孔口，并焊接固定，阀体2中间部位开两头半圆的轴向长槽，观测窗18由底座、高压高温观测玻璃、密封盒盖组成，观测窗18底座焊接在阀体2的轴向长槽上，观测窗安装在底座上，通过观测窗可看到滑筒的位置变化。流体控制方式是这样实现的，参照图4所示前腔管接16连接三位四通先导控制阀19的A端，后腔管接17连接控制阀19的B端，压力腔管接15连接控制阀19的C端，控制阀19的D端接通另外的低压力管路，或者当流体为无害介质时，控制阀19的D端也可直接通大气排放。完导控制阀19动作可对前腔和后腔进行压力改变，使滑筒做轴向滑动。阀门正常工作时，三位四通先导控制阀19常置于中间关闭位置，这时阀门环腔、前腔和后腔压方均与管路压力一致，滑筒4、5受到前腔和后腔轴向压力处于平衡静止状态，欲调大出口流量或压力时，先使控制阀19的A端接通C端，B端接通D端，这时前腔接通压力腔管路，后腔接通低压管路或通大气，由于前腔压力大于后腔压力，阀门打开。欲调小出口流量或压力时，使控制阀19的A端接通D端，B端接通C端，这时前腔接通低压管路或大气，后腔接通压力腔管路，由于前腔压力小于后腔压力，阀门被关小直至关闭。全关闭时，滑筒遮盖调节窗并接触密封环，此时密封面的接触应力迅速增加，阀门关闭严密，不泄漏，滑筒保持关闭趋势。
本发明的第三个实施方案，是采用二次密封片结构替代金属密封涨圈结构，采用平面凸轮机构作为滑筒驱动方式来实现，如图5、图6所示，凸轮开关机构是由凸轮21、凸轮轴22来替代图1、图2中的限位滚轮6、滑筒推力销钉7、蜗轮转筒9、蜗杆10，后滑筒4较小径端部有一圆环挡，凸轮横放在圆环挡与后滑简4较大口径圆筒端部侧壁之间槽内，凸轮中心开有方孔，阀体2上开的一圆孔，孔外安装的密封盒，凸轮轴两端都铣方，一端透过密封盒插接凸轮轴方孔内，另一端连接开关手柄，转动手柄使凸轮转动，槽内的凸轮推动滑筒轴向前后滑动，从而实现阀门开关的功能。使用二次密封片结构替代金属密封涨圈结构，前滑筒5与阀芯3入口管之间，后滑筒4与阀芯3的出口管之间，均采用滑动配合不使用金属涨圈密封，但在后滑筒4的后端部圆环面上车出圆环槽，二次密封环片20为环形薄片内径处为锥筒形，二次密封片20套装在阀芯3出口管外且装入并焊接在后滑筒4的后端部圆环槽内，当阀门关闭时，后滑筒4向前滑动其内圆锥壁接触到阀芯3上的密封环时，环腔与出口管的通道窗口被关闭，二次密封片20内径处的圆锥筒部位与阀芯3出口管上的凸台相接触，使滑筒外腔与出口通道的之间密封，泄漏到滑筒外的流体也被密封在出口管之外。
本发明可广泛替代现有在电站、锅炉、石油、化工、水利、核电行业中使用的高温、高压、大中通径等高参数阀门，具有良好的开关和调节功能。本发明所提出的阀门简单可靠，零件受力合理，工人操作方便，节约能源，具有广泛的应用领域。
图1为本发明的主视图。
图2为图1的A-A左剖视图。
图3为本发明实施例2的主视图。
图4为本发明实施例2的工作原理图。
图5为本发明实施例3的主视图。
图6为本发明实施例3的俯视图。
实施例1：本实施例原理结构图如图1、图2所示，是工作在高温高压条件下的调节和开关两用阀，全部零件包括涨圈材料均为不锈钢，阀体2、阀芯3、后滑筒4、转筒9直接采用轧制厚壁钢管，前滑筒5采用锻件成形，两处锥形密封面均作高硬度焊条堆焊处理，并进行研磨精细加工。
实施例2：如图3、图4所示，是适合选用在大通径条件下或能够集中进行群控几个或几十个阀门的情况，先导控制阀19要根据流体温度条件来进行选用，高温气体可用通径为5-20MM的旋塞阀结构，常温条件可选用电磁阀更为方便，材料选用与机加工艺与实施例1相同。
实施例3：如图5、图6所示，是高温高压条件下工作的开关阀，采用了二次密封片结构和平面凸轮开关机构，材料选用与机加工艺与实施例1相同，二次密封片的厚度可根据工作压力来确定，一般为0.3-2MM。