專利名稱：海水壓力平衡閥的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于控制閥類，具體涉及一種海水壓力平衡閥，可適用于以海水、淡水等為工作介質的水壓浮力調節系統。
背景技術：
海水液壓浮力調節系統已成功應用于載人深潛器中，其原理如圖I所示。據圖可知，系統中海水泵運轉，通過電磁閥控制工作介質流向，實現潛器中耐壓水艙的注、排水，以改變水艙中海水重量，實現潛器在水下的平衡。壓力平衡閥為該系統的關鍵元件，有如下作用(I)保證海水泵未啟動時，海水不會直接經過海水泵到達水艙，使系統處于失控狀態； (2)保證泵的出口壓力總是高于進口壓力，從而使泵不會出現反轉，也不會出現由于海深壓力直接將海水倒灌至水艙的現象中國船舶重工集團公司第702研究所公布了一種超高壓海水壓力平衡閥(申請號200810022671. 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圈，閥口處利用套在閥芯上彈簧產生的壓縮力將閥芯與閥座錐面配合密封。該閥解決了浮力調節特殊工況的海水腐蝕問題、密封問題，但同時也存在如下幾個不足(1)閥口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，且壓力損失較大，不適于中、淺海域；(3)該閥沒有配置減震裝置，振動大，容易導致入口壓力不穩定。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種能用于海水液壓浮力調節系統的壓力平衡閥，適用于中、淺海域，能夠保證系統注排水可控，并且振動較小，入口和出口壓力穩定，可以防止海水泵出口壓力比入口壓力高而出現反轉工況。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案如下一種海水壓力平衡閥，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口，該球座另一端套接在所述閥套內，其中，所述閥座包括閥座基體、內嵌套和壓緊套，該閥座基體內部設置有階梯孔，其一端作為入水口，另一端與閥體螺紋連接；所述內嵌套為中空環狀體，一端外側凸起形成凸肩，該內嵌套一端通過該凸肩與閥座基體內的階梯孔抵接，另一端與閥芯一起構成閥口 ；所述壓緊套套在內嵌套外周，其一端抵接到內嵌套的凸肩上，另一端通過密封圈與閥體配合形成靜密封。作為本實用新型的改進，所述閥套設置在閥體上與閥座端同軸線的另一端，該閥套內部設有階梯通孔，其一端設有溝槽，用于安裝密封圈，以與閥體配合形成靜密封，另一端作為平衡閥的平衡口。作為本實用新型的改進，所述球座為階梯軸，該球座一端伸入閥套的階梯孔內，與所述階梯孔配合，另一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。作為本實用新型的改進，所述球座與所述閥套套接的一端與所述閥套內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，用于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口相通，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。 作為本實用新型的改進，所述閥芯為陶瓷或耐蝕合金球，其與所述內嵌套軟硬配合，形成線密封。本實用新型中的閥座為組合形結構，由閥座基體、內嵌套、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口，與閥套連接端為平衡口，而閥體T形外螺紋端為出水口。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，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。閥口依靠彈簧力和液壓力將閥芯壓緊在內嵌套上，形成線密封。該閥與其他元件連接為管式連接。本實用新型的海水壓力平衡閥具有如下優點(I)閥座采用組合式結構，在金屬結構中內嵌工程塑料，與閥芯為軟硬配合，形成線密封，密封比壓小，保證良好密封，減小閥口的通流壓力損失。(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，另一方面限位閥芯；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口相通。空腔中的水由于進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力的穩定性。
圖I為海水液壓浮力調節系統原理圖；圖2為現有的超聞壓海水壓力平衡閥結構原理圖；圖3為本實用新型的海水壓力平衡閥的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。如圖3所示，本實施例的海水壓力平衡閥包括閥體1，及在閥體I內依次布置的閥座基體2、內嵌套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螺紋，另外的T型端加工外螺紋，為出水口 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，內部加工有階梯孔，一端作為入水口 I，另一端套裝在閥體I內，與閥體I螺紋連接。內嵌套3為中空環狀體，一端外側凸起，形成凸邊，整體呈階梯環狀，材料可以為工程塑料。內嵌套3通過該凸邊與閥座基體2的階梯孔抵接，內嵌套3另一端與閥芯10 —起構成閥口。該內嵌套3外周套有壓緊套4，壓緊套4為環形體，外圓上加工有溝槽安裝密封圈8，其一端抵接到內嵌套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，先將內嵌套3放入閥座基體2階梯孔內，再裝入壓緊套4壓緊內嵌套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整體為階梯環狀體，內部加·工有階梯孔，一端加工外螺紋，作為平衡閥的平衡口 B ;另一端外圓柱環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，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，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，另一端與閥套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，與內嵌套3軟硬配合，形成線密封，作為閥口。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，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，另一方面利用軸肩限位；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。使用狀態時，海水壓力平衡閥入口 I與海水泵入口連接，出口 O與水艙端元件連接，平衡口 B與海水泵入口并接。工作狀態分如下兩種情況( I)當海水泵從水艙向深海排水時，平衡口 B為水艙壓力，出口 O壓力為海深壓力。海水泵未啟動時，O 口壓力將閥芯10壓緊在內嵌套3上，將O 口處海水密封。而當海水泵啟動后，入口 I的海水壓力上升，當壓力超過O 口壓力時，海水從內嵌套3與閥芯10之間間隙流入閥體I中間腔，再從O 口流出進入管路，最后進入海洋。(2)當海水泵向水艙注水時，B 口為海深壓力，O 口為水艙壓力。海水泵未啟動時，I 口海水壓力與B 口相同，兩者在球座6上作用力差值加彈簧5的壓縮力將閥芯10壓緊在內嵌套3上，將I 口海水密封。當海水泵啟動后，I 口壓力逐漸上升，當上升到足以克服B 口壓力在球座6上的作用力、彈簧5的壓縮力、格來圈9摩擦力之和時，內嵌套3與閥芯10之間產生間隙，海水從間隙流入閥體I中間腔，再從O 口流出，通過 管路及其他元件進入水艙。
權利要求1.一種海水壓力平衡閥，其特征在于，包括閥體(I)、設置在閥體(I)一端的閥座、設置在閥體(I)另一端的閥套(7)和設置在閥體(I)內的閥芯部件，其中，該閥芯部件包括球座(6)和設置在該球座(6) —端端部的閥芯(10)，該閥芯(10)與閥座接觸形成閥口，該球座(6)另一端套接在所述閥套(7)內，其中， 所述閥座包括閥座基體(2)、內嵌套(3)和壓緊套(4)，該閥座基體(2)內部設置有階梯孔，其一端作為入水口，另一端與閥體(I)螺紋連接；所述內嵌套(3)為中空環狀體，一端外側凸起形成凸肩，該內嵌套(3)—端通過該凸肩與閥座基體(2)內的階梯孔抵接，另一端與閥芯(10)—起構成閥口 ；所述壓緊套(4)套在內嵌套(3)外周，其一端抵接到內嵌套(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.根據權利要求I所述的一種海水壓力平衡閥，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口。
3.根據權利要求I或2所述的一種海水壓力平衡閥，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，與所述階梯孔配合，另一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.根據權利要求I或2所述的一種海水壓力平衡閥，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 )，用于與所述閥套(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口相通，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.根據權利要求I或2所述的一種海水壓力平衡閥，其特征在于，所述閥芯(10)為陶瓷或耐蝕合金球，其與所述內嵌套(3 )軟硬配合，形成線密封。
專利摘要本實用新型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，閥座包括閥座基體、內嵌套和壓緊套，閥座基體內部設置有階梯孔，一端作為入水口，另一端與閥體螺紋連接；內嵌套為中空環狀體，一端外側凸起形成凸肩，內嵌套一端通過該凸肩與閥座基體內的階梯孔抵接，另一端與閥芯一起構成閥口，壓緊套套在內嵌套外周，一端抵接到內嵌套的凸肩上，另一端通過密封圈與閥體配合形成靜密封。本實用新型能夠保證系統注排水可控，并且振動較小，入口和出口壓力穩定，可以防止海水泵出口壓力比入口壓力高而出現反轉的工況。
文檔編號F16K1/36GK202733084SQ201220198319
公開日2013年2月13日 申請日期2012年5月4日 優先權日2012年5月4日
發明者劉銀水, 江濤, 吳德發, 李東林, 楊曙東, 李曉暉, 唐群國 申請人:華中科技大學