一種深海采集用兩位三通電磁換向閥的制作方法
【專利摘要】一種深海采集用兩位三通電磁換向閥，包括端蓋、閥體、左閥座、雙端錐閥閥芯、右閥座、電磁鐵等，閥體上開有A、B、C口，端蓋、閥體、電磁鐵依次相連，左閥座、雙端錐閥閥芯和右閥座從左至右依次置于閥體內(nèi)部，左右閥座內(nèi)均設(shè)有錐閥孔，且側(cè)向圓柱面上均開有環(huán)形槽，每個(gè)環(huán)形槽內(nèi)均開有數(shù)個(gè)均勻分布的連接孔，連接孔與各自閥座內(nèi)部的錐閥孔相通，雙端錐閥閥芯上的連接槽將左閥座和雙端錐閥閥芯之間的左側(cè)內(nèi)腔，以及雙端錐閥閥芯和右閥座之間的右側(cè)內(nèi)腔連通，雙端錐閥閥芯與貫穿右閥座的銜鐵推桿相連接，通過(guò)線圈的通斷電控制實(shí)現(xiàn)雙端錐閥閥芯的左右移動(dòng)；所述的A口和B口外接深海高壓，且A口外接進(jìn)水單向閥，C口與低壓相通。
【專利說(shuō)明】一種深海采集用兩位三通電磁換向閥
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種深海海水采集裝置中的方向控制元件，屬于閥類，主要適用于海水，同時(shí)也適用于淡水、高水基等為工作介質(zhì)的中高壓水深度采集裝置的方向控制閥，用于深海海水采集過(guò)程中對(duì)采集瓶的保壓、海水采集以及降壓。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著古海洋學(xué)、海洋生態(tài)學(xué)、海洋地質(zhì)學(xué)等學(xué)科的迅速發(fā)展，進(jìn)行深海海水樣品采集工作越來(lái)越重要，同時(shí)對(duì)于采集海水樣品也提出了越來(lái)越多的要求。深海海水采集主要用于采集海洋柱面上不同深度的海水樣品，然后在實(shí)驗(yàn)室對(duì)其進(jìn)行研究分析，為海洋探索和開發(fā)奠定基礎(chǔ)。以往的深海海水采集裝置是機(jī)械觸發(fā)式的，采樣時(shí)需要其他裝置進(jìn)行觸發(fā)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)位置對(duì)不上的情況，導(dǎo)致采樣失敗，而采用閥控采樣器進(jìn)行深海海水采集具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制精度高、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，尤其是采用電磁換向閥控制的采樣器還具有響應(yīng)時(shí)間快的優(yōu)點(diǎn)，但是考慮到深海高壓環(huán)境和海水腐蝕問(wèn)題，傳統(tǒng)的電磁換向閥在深海工作時(shí)往往難以克服這些問(wèn)題，因此，需要根據(jù)采樣器的具體工作情況對(duì)電磁換向閥進(jìn)行特別設(shè)計(jì)?，F(xiàn)有一種深海海水采集裝置用兩位三通電磁換向閥，要求三個(gè)連接口的A 口與末端帶有單向閥的采集瓶相通，B 口與末端帶有開孔的平衡瓶相通，C 口與密封低壓瓶相通，針對(duì)這種進(jìn)出口壓力相差較大的換向閥結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的電磁換向閥難以滿足其工作要求，需要進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)新型的電磁換向閥，來(lái)滿足其工況需求。
[0003]此外兩位三通換向閥是液壓系統(tǒng)中常用的方向控制元件，主要用于控制液壓系統(tǒng)中液體的接通或切斷，相當(dāng)于一個(gè)開關(guān)的作用。傳統(tǒng)的換向閥只適用于壓力比較小的工作環(huán)境，當(dāng)在深海4500m下的高壓環(huán)境中作業(yè)時(shí)，傳統(tǒng)的換向閥就無(wú)法正常工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種深海采集用兩位三通電磁換向閥，目的在于克服現(xiàn)有兩位三通電磁換向閥不適用于深海環(huán)境和上述工況的要求。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種深海采集用兩位三通電磁換向閥，包括端蓋(I)、閥體(2 )、左閥座(3 )、雙端錐閥閥芯(4)、右閥座(5)、電磁鐵(6)、擋板(7)、復(fù)位彈簧(8)、可調(diào)彈簧座(9)，所述的閥體(2)上開有A 口、B 口、和C 口，所述的電磁鐵(6)包括銜鐵推桿(10)、線圈骨架(11)、線圈(12)、電磁鐵殼體(13)，銜鐵推桿(10)貫穿電磁鐵殼體(13)，線圈骨架(11)、線圈(12)置于電磁鐵殼體(13)內(nèi)部，線圈(12)纏繞于線圈骨架(11)上，端蓋(I)與閥體(2)的左端相連，電磁鐵(6 )與閥體(2 )的右端相連，左閥座(3 )、雙端錐閥閥芯(4)和右閥座(5 )從左至右依次置于閥體(2)內(nèi)部，左閥座(3)和右閥座(5)內(nèi)均設(shè)有錐閥孔，左閥座(3)和右閥座
(5)的側(cè)向圓柱面上均開有環(huán)形槽，每個(gè)環(huán)形槽內(nèi)均開有數(shù)個(gè)均勻分布的連接孔，這些連接孔分別與各自閥座內(nèi)部的錐閥孔相通，雙端錐閥閥芯(4)的圓柱面上沿軸向開有數(shù)個(gè)均勻分布的連接槽，連接槽將左閥座(3)和雙端錐閥閥芯(4)之間形成的左側(cè)內(nèi)腔，以及雙端錐閥閥芯(4)和右閥座(5)之間形成的右側(cè)內(nèi)腔相連通，雙端錐閥閥芯(4)與貫穿右閥座(5)的銜鐵推桿(10)的左側(cè)連接在一起，通過(guò)線圈(12)的通斷電控制銜鐵推桿(10)的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)雙端錐閥閥芯(4)的左右移動(dòng)；所述的A 口和B 口外接深海高壓，且A 口處接有進(jìn)水單向閥，C 口與低壓相通；線圈(12)不通電時(shí)，雙端錐閥閥芯(4)位于右側(cè)，A、B 口相通，A、C 口不通，高壓水通過(guò)B 口進(jìn)入左側(cè)內(nèi)腔，并通過(guò)連接槽進(jìn)入右側(cè)內(nèi)腔，A 口在進(jìn)水單向閥作用下關(guān)閉；線圈(12)通電時(shí)，雙端錐閥閥芯(4)位于左側(cè)，A、B 口不通，A、C 口相通，高壓水通過(guò)A 口進(jìn)入左側(cè)內(nèi)腔，并通過(guò)連接槽進(jìn)入右側(cè)內(nèi)腔，再經(jīng)過(guò)右閥座上的環(huán)形槽從C 口流出；擋板(7)連接于電磁鐵(6)右端，復(fù)位彈簧(8)位于擋板(7)和可調(diào)彈簧座(9)之間，可調(diào)彈簧座(9)與銜鐵推桿(10)的右側(cè)連接。
[0007]雙端錐閥閥芯(4)分別與左閥座(3)和右閥座(5)內(nèi)的錐閥孔之間構(gòu)成錐閥密封形式。
[0008]閥體(2)采用不銹鋼lCrl8Ni9T1、閥座(3、5)采用鋁青銅QAL9-4、雙端錐閥閥芯
(4)為等離子滲氮和低溫鹽浴滲氮強(qiáng)化的沉淀硬化不銹鋼17-4PH。
[0009]電磁鐵(6)的銜鐵推桿(10)與右閥座(5)之間采用組合密封裝置格萊圈進(jìn)行密封。
[0010]電磁鐵(6)的銜鐵推桿(10)左側(cè)與雙端錐閥閥芯(4)通過(guò)螺紋緊密連接在一起，銜鐵推桿(10)右側(cè)與可調(diào)彈簧座(9)通過(guò)螺紋連接，并與外界海水壓力相接觸。
[0011]所述的B 口外接末端帶有開孔的平衡瓶，與深海相通，所述的A 口與末端帶有單向閥的采集瓶相通，采集瓶置于深海中，所述的C 口與密封低壓瓶相通。
[0012]本發(fā)明在對(duì)換向閥電磁部分的設(shè)計(jì)選用帶有壓力補(bǔ)償?shù)耐评诫姶盆F(6)，充分利用電磁鐵(6)的銜鐵推桿(10)的特性。在未通電的情況下，B 口處于深海高壓環(huán)境，電磁鐵(6)的銜鐵推桿(10)的右側(cè)處于外界海水高壓環(huán)境，電磁鐵(6)的銜鐵推桿(10)相連接的雙端錐閥閥芯(4)左側(cè)與電磁鐵(6)的銜鐵推桿(10)的右側(cè)由于面積相差不大可視為壓力平衡，在復(fù)位彈簧(8)的作用下，雙端錐閥閥芯(4)處于右位，C 口與右側(cè)空腔不通，連接口 A 口和B 口相通，由于A 口帶有單向進(jìn)水閥，A 口只能進(jìn)水，因此，此時(shí)B對(duì)A進(jìn)行保壓；在線圈(12)通電的情況下，電磁鐵(6)的銜鐵推桿(10)在激勵(lì)磁場(chǎng)的作用下，由于雙端錐閥閥芯(4)左側(cè)與銜鐵推桿(10)右側(cè)的壓力平衡，電磁力只需克服彈簧力和摩擦力即可帶動(dòng)雙端錐閥閥芯(4)向左移動(dòng)，使A 口、C 口相通，A 口、B 口不相通。由于設(shè)置了 B 口和銜鐵推桿(10)的右側(cè)均處于深海環(huán)境，使得雙端錐閥閥芯(4)移動(dòng)過(guò)程中所需克服的壓力大大降低，并且使用時(shí)不受海水深度影響。
[0013]有益效果
[0014]本發(fā)明滿足了深海采集情況下，兩位三通電磁換向閥能夠克服深海高壓環(huán)境和耐海水腐蝕的要求，同時(shí)解決了傳統(tǒng)換向閥受工作環(huán)境壓力的限制，本發(fā)明在不上電時(shí)，電磁鐵推桿在彈簧力的作用下始終保持外界海水環(huán)境壓力與采集瓶中的壓力相等，起到保壓作用；得電時(shí)，電磁鐵電磁力克服彈簧力、摩擦力等使采集瓶與低壓瓶相通，由于存在壓力差，使米集瓶下端部的單向閥打開，完成海水米集；當(dāng)完成海水米集后，電磁鐵斷電，在米集裝置上升的工程中，采集瓶?jī)?nèi)部壓力與外界海水環(huán)境壓力相等，完成降壓。本換向閥體積小，響應(yīng)快，工作可靠性高，壽命長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)性好，適用于不同水深環(huán)境下的海水采集?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明一種深海海水采集用兩位三通電磁換向閥的工作原理圖
[0016]圖2是深海海水采集用兩位三通電磁換向閥的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3是帶有壓力補(bǔ)償?shù)碾姶盆F示意圖。
[0018]圖4是雙端錐閥閥芯示意圖。
[0019]圖中:1、端蓋，2、閥體，3、左閥座，4、雙端錐閥閥芯，5、右閥座，6、電磁鐵，7、擋板，
8、復(fù)位彈簧，9、可調(diào)彈簧座，10、銜鐵推桿，11、線圈骨架，12、線圈，13、電磁鐵殼體。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1至圖4所示，本發(fā)明一種實(shí)施例包括:端蓋1、閥體2、左閥座3、雙端錐閥閥芯4、右閥座5、電磁鐵6、擋板7、復(fù)位彈簧8、可調(diào)彈簧座9、銜鐵推桿10、線圈骨架11、線圈12、電磁鐵殼體13等。閥芯為雙端帶錐形的錐閥結(jié)構(gòu)。復(fù)位彈簧8靠擋板7的內(nèi)孔和可調(diào)彈簧座9來(lái)定位。在安裝時(shí)，先將雙端錐閥閥芯4的右側(cè)連接桿穿過(guò)右閥座5的內(nèi)孔，電磁鐵6的銜鐵推桿10通過(guò)格萊圈進(jìn)行密封后，與雙端錐閥閥芯4的右側(cè)連接桿通過(guò)螺紋緊密連接，A 口與末端帶有單向閥的采集瓶相通，采集瓶與深海相通B 口與末端帶有開孔的平衡瓶相通，平衡瓶與深海相通，C 口與密封低壓瓶相通。
[0021]圖1是深海海水采集用二位三通電磁換向閥的工作原理圖，圖2是深海海水采集用兩位三通電磁換向閥的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，圖1 (a)是海水采集裝置下降到目標(biāo)水深的過(guò)程，在此過(guò)程中，電磁鐵6不上電，此時(shí)在復(fù)位彈簧8的作用下，雙端錐閥閥芯4始終處于右位，右側(cè)錐閥關(guān)閉，閥口 A、C不通，閥口 A、B始終相通，B中的液體通過(guò)左閥座3上的環(huán)形槽、連接孔、內(nèi)錐閥孔、左閥座3與雙端錐閥閥芯4之間的空腔、雙端錐閥閥芯4上均勻分布的連接槽，分別流到A和右閥座5與雙端錐閥閥芯4之間的空腔中，使A保持與外界環(huán)境壓力相等，對(duì)A起到保壓的作用，此時(shí)A下端的單向閥關(guān)閉，海水采集裝置不工作；圖1 (b)是海水采集裝置下降到目標(biāo)水深時(shí)，電磁鐵6上電，由于雙端錐閥閥芯4左側(cè)的有效作用面積和銜鐵推桿10的右側(cè)作用面積相差很小，兩邊壓力近似平衡，在電磁力的作用下，雙端錐閥閥芯4克服彈簧力和摩擦力向左運(yùn)動(dòng)，左側(cè)錐閥關(guān)閉，此時(shí)A、B不通，A、C相通，由于C 口與密封低壓瓶相通，A、C之間存在壓力差，在壓力差的作用下，與A 口相通的采集瓶下端的單向閥打開，海水采集裝置開始工作，這時(shí)海水進(jìn)入采集瓶中，同時(shí)液體經(jīng)A 口、左閥座3與雙端錐閥閥芯4之間的空腔、雙端錐閥閥芯4上均勻分布的連接槽、右閥座5與雙端錐閥閥芯4之間的空腔、雙端錐閥閥芯4右側(cè)的連接桿與右閥座5之間的環(huán)形縫隙、右閥座5上的連接孔、環(huán)形槽進(jìn)入C中，完成海水采集工作；圖1 (c)是完成海水采集后，電磁鐵6斷電，在復(fù)位彈簧8的作用下，雙端錐閥閥芯4向右運(yùn)動(dòng)，右側(cè)錐閥關(guān)閉，此時(shí)A、C不通，A、B相通，在海水采集裝置上升過(guò)程中，B中的液體通過(guò)左閥座3上的環(huán)形槽、連接孔、內(nèi)錐閥孔、左閥座3與雙端錐閥閥芯4之間的空腔、雙端錐閥閥芯4上均勻分布的連接槽，分別流到A和右閥座5與雙端錐閥閥芯4之間的空腔中，使A始終與外界環(huán)境壓力相等，對(duì)A起到降壓的作用，在此過(guò)程中，與A相通的采集瓶下端的單向閥始終關(guān)閉。
[0022]圖3是帶有壓力補(bǔ)償?shù)碾姶盆F結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施狀態(tài)，電磁鐵的銜鐵與推桿加工為一整體，推桿左側(cè)與雙端錐閥閥芯的連接桿通過(guò)螺紋緊密連接，推桿右側(cè)與可調(diào)彈簧座通過(guò)螺紋連接，并與外界海水壓力相接觸，與內(nèi)部高壓環(huán)境構(gòu)成壓力平衡，電磁鐵上電時(shí)電磁力只需克服復(fù)位彈簧對(duì)雙端錐閥閥芯的彈簧力。
[0023]圖4是雙端錐閥閥芯的示意圖，采用錐閥形式可以提高換向閥的密封性、減小換向閥的氣蝕等，可以提高閥的響應(yīng)時(shí)間。
【權(quán)利要求】
1.一種深海采集用兩位三通電磁換向閥，包括端蓋(I)、閥體(2)、左閥座(3)、雙端錐閥閥芯(4)、右閥座(5)、電磁鐵(6)、擋板(7)、復(fù)位彈簧(8)、可調(diào)彈簧座(9)，所述的閥體(2)上開有A 口、B 口、和C 口，所述的電磁鐵(6)包括銜鐵推桿(10)、線圈骨架(11)、線圈(12)、電磁鐵殼體(13)，銜鐵推桿(10)貫穿電磁鐵殼體(13)，線圈骨架(11)、線圈(12)置于電磁鐵殼體(13)內(nèi)部，線圈(12)纏繞于線圈骨架(11)上，其特征在于:端蓋(I)與閥體(2)的左端相連，電磁鐵(6)與閥體(2)的右端相連，左閥座(3)、雙端錐閥閥芯(4)和右閥座(5)從左至右依次置于閥體(2)內(nèi)部，左閥座(3)和右閥座(5)內(nèi)均設(shè)有錐閥孔，左閥座(3)和右閥座(5)的側(cè)向圓柱面上均開有環(huán)形槽，每個(gè)環(huán)形槽內(nèi)均開有數(shù)個(gè)均勻分布的連接孔，這些連接孔分別與各自閥座內(nèi)部的錐閥孔相通，雙端錐閥閥芯(4)的圓柱面上沿軸向開有數(shù)個(gè)均勻分布的連接槽，連接槽將左閥座(3)和雙端錐閥閥芯(4)之間形成的左側(cè)內(nèi)腔，以及雙端錐閥閥芯(4)和右閥座(5)之間形成的右側(cè)內(nèi)腔相連通，雙端錐閥閥芯(4)與貫穿右閥座(5 )的銜鐵推桿(10 )的左側(cè)連接在一起，通過(guò)線圈(12 )的通斷電控制銜鐵推桿(10 )的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)雙端錐閥閥芯(4)的左右移動(dòng)；所述的A 口和B 口外接深海高壓，且A 口外接進(jìn)水單向閥，C 口與低壓相通；線圈(12)不通電時(shí)，雙端錐閥閥芯(4)位于右側(cè)，A、B 口相通，AX 口不通，高壓水通過(guò)B 口進(jìn)入左側(cè)內(nèi)腔，并通過(guò)連接槽進(jìn)入右側(cè)內(nèi)腔，A 口在進(jìn)水單向閥作用下關(guān)閉；線圈(12)通電時(shí)，雙端錐閥閥芯(4)位于左側(cè)，A、B 口不通，A、C 口相通，高壓水通過(guò)A 口進(jìn)入左側(cè)內(nèi)腔，并通過(guò)連接槽進(jìn)入右側(cè)內(nèi)腔，再經(jīng)過(guò)右閥座上的環(huán)形槽從C 口流出；擋板(7 )連接于電磁鐵(6 )右端，復(fù)位彈簧(8 )位于擋板(7 )和可調(diào)彈簧座(9 )之間，可調(diào)彈簧座(9)與銜鐵推桿(10)的右側(cè)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深海采集用兩位三通電磁換向閥，其特征在于:雙端錐閥閥芯(4)分別與左閥座(3)和右閥座(5)內(nèi)的錐閥孔之間構(gòu)成錐閥密封形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深海采集用兩位三通電磁換向閥，其特征在于:閥體(2)采用不銹鋼lCrl8Ni9T1、閥座(3、5)采用鋁青銅QAL9-4、雙端錐閥閥芯(4)為等離子滲氮和低溫鹽浴滲氮強(qiáng)化的沉淀硬化不銹鋼17-4PH。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深海采集用兩位三通電磁換向閥，其特征在于:電磁鐵(6)的銜鐵推桿(10)與右閥座(5)之間采用組合密封裝置格萊圈進(jìn)行密封。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深海采集用兩位三通電磁換向閥，其特征在于:電磁鐵(6)的銜鐵推桿(10)左側(cè)與雙端錐閥閥芯(4)通過(guò)螺紋緊密連接在一起，銜鐵推桿(10)右側(cè)與可調(diào)彈簧座(9 )通過(guò)螺紋連接，并與外界海水壓力相接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深海采集用兩位三通電磁換向閥，其特征在于:所述的B口外接末端帶有開孔的平衡瓶，與深海相通，所述的A 口與末端帶有單向閥的采集瓶相通，采集瓶置于深海中，所述的C 口與密封低壓瓶相通。
【文檔編號(hào)】F16K31/06GK103615570SQ201310591442
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】聶松林, 劉向陽(yáng), 尹帥, 陳明輝, 張小軍 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)