專利名稱：海水壓力平衡閥的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于控制閥類，具體涉及ー種海水壓カ平衡閥，可適用于以海水、淡水等為工作介質(zhì)的水壓浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
背景技術：
海水液壓浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)已成功應用于載人深潛器中，其原理如圖I所示。據(jù)圖可知，系統(tǒng)中海水泵運轉，通過電磁閥控制工作介質(zhì)流向，實現(xiàn)潛器中耐壓水艙的注、排水，以改變水艙中海水重量，實現(xiàn)潛器在水下的平衡。壓カ平衡閥為該系統(tǒng)的關鍵元件，有如下作用
(I)保證海水泵未啟動時，海水不會直接經(jīng)過海水泵到達水艙，使系統(tǒng)處于失控狀態(tài)；(2)保證泵的出口壓カ總是高于進ロ壓力，從而使泵不會出現(xiàn)反轉，也不會出現(xiàn)由于海深壓カ直接將海水倒灌至水艙的現(xiàn)象中國船舶重工集団公司第702研究所公布了ー種超高壓海水壓カ平衡閥(申請?zhí)?00810022671. 2)，其結構如圖2所示，該閥主要由閥體、閥座、閥套、彈簧、閥芯、密封圈組成，閥芯為錐閥結構，閥芯錐面上加工有溝槽安裝密封圏，閥ロ處利用套在閥芯上彈簧產(chǎn)生的壓縮カ將閥芯與閥座錐面配合密封。該閥解決了浮力調(diào)節(jié)特殊エ況的海水腐蝕問題、密封問題，但同時也存在如下幾個不足(I)閥ロ利用閥芯錐面上密封圈密封，密封圈有被高壓水沖出的危險；(2)錐閥密封對于加工精度要求較高，且壓カ損失較大，不適于中、淺海域；(3)該閥沒有配置減震裝置，振動大，容易導致入口壓カ不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種能用于海水液壓浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的壓力平衡閥，適用于中、淺海域，能夠保證系統(tǒng)注排水可控，并且振動較小，入口和出口壓カ穩(wěn)定，可以防止海水泵出口壓カ比入口壓カ高而出現(xiàn)反轉エ況。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案如下ー種海水壓カ平衡閥，其特征在于，包括閥體、設置在閥體一端的閥座、設置在閥體另一端的閥套和設置在閥體內(nèi)的閥芯部件，其中，該閥芯部件包括球座和設置在該球座一端端部的閥芯，該閥芯與閥座接觸形成閥ロ，該球座另一端套接在所述閥套內(nèi)，其中，所述閥座包括閥座基體、內(nèi)嵌套和壓緊套，該閥座基體內(nèi)部設置有階梯孔，其一端作為入水ロ，另一端與閥體螺紋連接；所述內(nèi)嵌套為中空環(huán)狀體，一端外側凸起形成凸肩，該內(nèi)嵌套一端通過該凸肩與閥座基體內(nèi)的階梯孔抵接，另一端與閥芯一起構成閥ロ ；所述壓緊套套在內(nèi)嵌套外周，其一端抵接到內(nèi)嵌套的凸肩上，另一端通過密封圈與閥體配合形成靜密封。作為本發(fā)明的改進，所述閥套設置在閥體上與閥座端同軸線的另一端，該閥套內(nèi)部設有階梯通孔，其一端設有溝槽，用于安裝密封圏，以與閥體配合形成靜密封，另一端作為平衡閥的平衡ロ。作為本發(fā)明的改進，所述球座為階梯軸，該球座一端伸入閥套的階梯孔內(nèi)，與所述階梯孔配合，另ー端的端面上加工有球窩，用于安裝所述閥芯，且該球窩所在的階梯軸段與閥套之間套有彈簧，該彈簧一端抵接在球窩所在的階梯軸段的軸肩上，另一端與所述閥套端面抵接。作為本發(fā)明的改進，所述 球座與所述閥套套接的一端與所述閥套內(nèi)的兩級階梯孔均配合接觸，其中與較大孔配合的球座的軸段上設有溝槽以安裝格來圈，用干與所述閥套形成動密封，球座的尾部軸段與較小孔間隙配合，球座與閥套之間形成的空腔通過該間隙與所述平衡ロ相通，所述球座的運動通過該間隙進行減震，以減輕閥芯受到的沖擊振動。作為本發(fā)明的改進，所述閥芯為陶瓷或耐蝕合金球，其與所述內(nèi)嵌套軟硬配合，形成線密封。本發(fā)明中的閥座為組合形結構，由閥座基體、內(nèi)嵌套、壓緊套組成，壓緊套與閥座基體焊接固定。閥體為T形三通體，同一軸線兩端分別連接閥座和閥套，與閥座連接端為入水ロ，與閥套連接端為平衡ロ，而閥體T形外螺紋端為出水ロ。其中閥芯為球體，球座為四段階梯軸，一端的兩段伸入閥套孔內(nèi)，直徑較大段開有溝槽安裝格來圈，與閥套配合形成動密封，尾部段與閥套較小孔間隙配合，與閥套之間形成空腔。球座另一端端面加工有球窩，安裝球閥芯，彈簧套裝在球窩段與閥套之間。閥ロ依靠彈簧力和液壓カ將閥芯壓緊在內(nèi)嵌套上，形成線密封。該閥與其他元件連接為管式連接。本發(fā)明的海水壓カ平衡閥具有如下優(yōu)點(I)閥座采用組合式結構，在金屬結構中內(nèi)嵌工程塑料，與閥芯為軟硬配合，形成線密封，密封比壓小，保證良好密封，減小閥ロ的通流壓カ損失。(2)閥芯采用成型加工的球體，容易保證其加工精度要求，閥芯材料為陶瓷或耐蝕合金，提高了閥芯的耐氣蝕和抗拉絲侵蝕能力(3)球座一方面為彈簧定位導向，另ー方面限位閥芯；球座上球窩直徑稍大于球，保證陶瓷球和閥座的自定位能力，密封更可靠。(4)該閥設有減振裝置，減振裝置由球座、閥套組成，兩者之間形成的空腔通過球閥座尾部桿與閥套的間隙與平衡ロ相通?？涨恢械乃捎谶M出要通過很小的縫隙，對球座的運動具有阻尼作用，減小了采用球閥形式以及水的物理特性帶來的閥芯沖擊振動，從而保證閥入口海水壓カ的穩(wěn)定性。


圖I為海水液壓浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理圖；圖2為現(xiàn)有的超聞壓海水壓カ平衡閥結構原通圖；圖3為本發(fā)明的海水壓カ平衡閥的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進ー步詳細說明。如圖3所示，本實施例的海水壓カ平衡閥包括閥體1，及在閥體I內(nèi)依次布置的閥座基體2、內(nèi)嵌套3、壓緊套4、閥芯10、彈簧5、球座6、閥套7。
閥體I為T型三通體，同一軸線的兩端均加工有內(nèi)螺紋，另外的T型端加工外螺紋，為出水ロ O。 閥座設置在閥體同軸線的兩端中的一端，作為進水口。該閥座為組合式閥座，包括閥座基體2、內(nèi)嵌套3和壓緊套4。其中閥座基體2兩端均加工有外螺紋，內(nèi)部加工有階梯孔，一端作為入水ロ I，另一端套裝在閥體I內(nèi)，與閥體I螺紋連接。內(nèi)嵌套3為中空環(huán)狀體，一端外側凸起，形成凸邊，整體呈階梯環(huán)狀，材料可以為工程塑料。內(nèi)嵌套3通過該凸邊與閥座基體2的階梯孔抵接，內(nèi)嵌套3另一端與閥芯10 —起構成閥ロ。該內(nèi)嵌套3外周套有壓緊套4，壓緊套4為環(huán)形體，外圓上加工有溝槽安裝密封圈8，其一端抵接到內(nèi)嵌套3的凸邊上，另一端通過密封圈8與閥體I配合形成靜密封。制造閥座時，先將內(nèi)嵌套3放入閥座基體2階梯孔內(nèi)，再裝入壓緊套4壓緊內(nèi)嵌套3的階梯面，最后將閥座基體2與壓緊套4焊接固定。閥套7設置在閥體同軸線的兩端中的另一端，該閥套7整體為階梯環(huán)狀體，內(nèi)部加エ有階梯孔，一端加工外螺紋，作為平衡閥的平衡ロ B ;另一端外圓柱環(huán)形體上加工有溝槽安裝密封圈8，與閥體I配合形成靜密封；溝槽后階梯軸段加工有螺紋，閥套7利用該螺紋與閥體I連接。壓緊套4、閥套7上與閥體接觸處均裝有密封圈8，球座6上裝有格來圈9。球座6為階梯軸，本實施例中為四段階梯軸。球座6 —端伸入閥套7的階梯孔內(nèi)，與閥套7上兩階梯孔均有配合，其中與較大孔配合的軸段加工有溝槽以安裝格來圈9，形成動密封。尾部軸段與閥套較小孔間隙配合，利用閥套7與球座6之間的空腔形成減震裝置；球座6另一端伸入閥體I內(nèi)，該端面階梯軸上加工有球窩，用于安裝閥芯10，球窩所在的階梯軸段與閥套7之間套有彈簧5，該彈簧5 —端抵接在球窩所在的階梯軸段的臺階上，另ー端與閥套7端面抵接，球座6可為彈簧5定位導向。閥芯10為陶瓷或耐蝕合金球，與內(nèi)嵌套3軟硬配合，形成線密封，作為閥ロ。裝配時，先將密封圈8分別裝入壓緊套4和閥套7上溝槽，再將格來圈9裝入球座6上溝槽，接著將組合式閥座裝入閥體I、然后將閥芯10、球座6、彈簧5、裝入閥套7內(nèi)，最后將閥套7整體安裝到閥體I上。球座(6)—方面為彈簧(5)定位導向，另ー方面利用軸肩限位；球座(6)上球窩直徑稍大于閥芯(10)，保證閥芯(10)和閥座的自定位能力，密封更可靠。使用狀態(tài)時，海水壓カ平衡閥入口 I與海水泵入口連接，出口 O與水艙端元件連接，平衡ロ B與海水泵入口并接。工作狀態(tài)分如下兩種情況( I)當海水泵從水艙向深海排水吋，平衡ロ B為水艙壓カ，出口 O壓カ為海深壓カ。海水泵未啟動時，O ロ壓カ將閥芯10壓緊在內(nèi)嵌套3上，將O ロ處海水密封。而當海水泵啟動后，入口 I的海水壓カ上升，當壓カ超過O ロ壓カ時，海水從內(nèi)嵌套3與閥芯10之間間隙流入閥體I中間腔，再從O ロ流出進入管路，最后進入海洋。(2)當海水泵向水艙注水吋，B ロ為海深壓力，O ロ為水艙壓力。海水泵未啟動時，I ロ海水壓カ與B ロ相同，兩者在球座6上作用カ差值加彈簧5的壓縮カ將閥芯10壓緊在內(nèi)嵌套3上，將I ロ海水密封。當海水泵啟動后，I ロ壓カ逐漸上升，當上升到足以克服B ロ壓カ在球座6上的作用力、彈簧5的壓縮力、格來圈9摩擦力之和吋，內(nèi)嵌套3與閥芯10之間產(chǎn)生間隙，海水從間隙流入閥體I中間腔，再從O ロ流出，通過管路及其他元件進入水艙。
權利要求
1.ー種海水壓カ平衡閥，其特征在于，包括閥體(I)、設置在閥體(I) 一端的閥座(2，3，4)、設置在閥體(I)另ー端的閥套(7)和設置在閥體(I)內(nèi)的閥芯部件(6，9)，其中，該閥芯部件包括球座(6)和設置在該球座(6) 一端端部的閥芯(10)，該閥芯(10)與閥座(2，3，4)接觸形成閥ロ，該球座(6)另一端套接在所述閥套(7)內(nèi)，其中， 所述閥座(2，3，4)包括閥座基體(2)、內(nèi)嵌套(3)和壓緊套(4)，該閥座基體(2)內(nèi)部設置有階梯孔，其一端作為入水ロ，另一端與閥體(I)螺紋連接；所述內(nèi)嵌套(3)為中空環(huán)狀體，一端外側凸起形成凸肩，該內(nèi)嵌套(3)—端通過該凸肩與閥座基體(2)內(nèi)的階梯孔抵接，另一端與閥芯(10)—起構成閥ロ ；所述壓緊套(4)套在內(nèi)嵌套(3)外周，其一端抵接到內(nèi)嵌套(3)的凸肩上，另一端通過密封圈(8)與閥體(I)配合形成靜密封。
2.根據(jù)權利要求I所述的ー種海水壓カ平衡閥，其特征在于，所述閥套(7)設置在閥體(I)上與閥座端同軸線的另一端，該閥套(7)內(nèi)部設有階梯通孔，其一端設有溝槽，用于安裝密封圈(8)，以與閥體(I)配合形成靜密封，另一端作為平衡閥的平衡ロ。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的ー種海水壓カ平衡閥，其特征在于，所述球座(6)為階梯軸，該球座(6)—端伸入閥套(7)的階梯孔內(nèi)，與所述階梯孔配合，另ー端的端面上加工有球窩，用于安裝所述閥芯(10)，且該球窩所在的階梯軸段與閥套(7)之間套有彈簧(5)，該彈簧(5)—端抵接在球窩所在的階梯軸段的軸肩上，另一端與所述閥套(7)端面抵接。
4.根據(jù)權利要求1-3之一所述的ー種海水壓カ平衡閥，其特征在于，所述球座(6)與所述閥套(7)套接的一端與所述閥套(7)內(nèi)的兩級階梯孔均配合接觸，其中與較大孔配合的球座(6)的軸段上設有溝槽以安裝格來圈(9)，用干與所述閥套(7)形成動密封，球座(6)的尾部軸段與較小孔間隙配合，球座(6)與閥套(7)之間形成的空腔通過該間隙與所述平衡ロ相通，所述球座(6)的運動通過該間隙進行阻尼減震，以減輕閥芯(10)受到的沖擊振動。
5.根據(jù)權利要求1-5之一所述的ー種海水壓カ平衡閥，其特征在于，所述閥芯(10)為陶瓷或耐蝕合金球，其與所述內(nèi)嵌套(3)軟硬配合，形成線密封。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種海水壓力平衡閥，包括閥體、設置在閥體一端的閥座、設置在另一端的閥套和閥芯部件，閥芯部件包括球座和設置在球座一端的閥芯，閥芯與閥座接觸形成閥口，球座另一端套接在閥套內(nèi)，閥座包括閥座基體、內(nèi)嵌套和壓緊套，閥座基體內(nèi)部設置有階梯孔，一端作為入水口，另一端與閥體螺紋連接；內(nèi)嵌套為中空環(huán)狀體，一端外側凸起形成凸肩，內(nèi)嵌套一端通過該凸肩與閥座基體內(nèi)的階梯孔抵接，另一端與閥芯一起構成閥口，壓緊套套在內(nèi)嵌套外周，一端抵接到內(nèi)嵌套的凸肩上，另一端通過密封圈與閥體配合形成靜密封。本發(fā)明能夠保證系統(tǒng)注排水可控，并且振動較小，入口和出口壓力穩(wěn)定，可以防止海水泵出口壓力比入口壓力高而出現(xiàn)反轉的工況。
文檔編號F16K47/00GK102678985SQ20121013667
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月4日 優(yōu)先權日2012年5月4日
發(fā)明者劉銀水, 吳德發(fā), 唐群國, 李東林, 李曉暉, 楊曙東, 江濤 申請人:華中科技大學