專利名稱：積時式懸沙采樣器用開關(guān)閥閥芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型與積時式懸沙采樣器用開關(guān)閥閥芯有關(guān)。
背景技術(shù)：
積時式懸沙采樣器(以下簡稱采樣器)是用于在河流中對含有泥沙的河水進(jìn)行全斷面連續(xù)采樣的儀器。開關(guān)閥是采樣器的關(guān)鍵部件，它的基本功能是在調(diào)壓位置時，使采樣倉與調(diào)壓倉連通，保證兩艙壓力平衡，同時讓采樣器管嘴進(jìn)水通過開關(guān)閥和排水管路流出采樣器；在采樣位置時，管嘴進(jìn)水通過開關(guān)閥直通流進(jìn)采樣倉，同時采樣倉內(nèi)的空氣經(jīng)開關(guān)閥和排氣管路排出采樣器。
國內(nèi)積時式懸沙采樣器大都采用不銹鋼材料加工的圓柱滑閥。其特征是在圓柱閥芯上開有過水孔和通氣孔，用電磁鐵驅(qū)動滑閥芯左右移動，依靠滑閥上左右擋塊的定位作用，使閥芯上的過水孔和通氣孔與閥體上相應(yīng)的孔對準(zhǔn)，從而形成兩條相互獨立的通道，實現(xiàn)開關(guān)閥的功能。這種閥結(jié)構(gòu)存在缺點一是密封不可靠。由于閥芯與閥體之間是動配合，因此必然存在間隙，由于加工誤差，該間隙可能非常大，從而使開關(guān)閥的密封不可靠，而且閥芯或閥體的磨損會進(jìn)一步加大閥芯與閥體間的間隙，使密封性能加速惡化。二是閥芯容易卡死。由于間隙的存在，采樣器的進(jìn)水便會通過這些間隙泄漏出閥體或進(jìn)入氣路，一方面使采樣誤差增大，另一方面水樣中的泥沙微粒會沉降在縫隙中，導(dǎo)致閥芯卡死(即所謂卡沙)。三是閥芯運動阻力大。采用不銹鋼閥芯和閥體，不僅閥芯運動阻力大，而且沉降的泥沙微粒容易與金屬閥芯、閥體親和而發(fā)生粘結(jié)，使開關(guān)閥失效。四是閥芯的動作不可靠。由于電磁鐵的吸力較小，閥芯和閥體的加工誤差或泥沙的進(jìn)入都可能造成閥芯運動不到位，致使開關(guān)閥不能完全打開或關(guān)閉。
美國P61系列懸沙采樣器采用的旋轉(zhuǎn)開關(guān)閥結(jié)構(gòu)如圖9～圖11所示。其結(jié)構(gòu)特征為在圓錐閥芯的兩個截面上分別開有兩排直孔，閥體上有5個通口。用力矩馬達(dá)驅(qū)動圓錐閥芯轉(zhuǎn)動，可以使閥芯上的過水孔和通氣孔分別與閥體上的過水孔和通氣孔對正連通(或封閉)，從而實現(xiàn)水路和氣路的開(或閉)，達(dá)到采樣器調(diào)壓和采樣的目的。這種閥結(jié)構(gòu)的缺點是1).進(jìn)水管咀易堵塞。調(diào)壓時，開關(guān)閥切斷了水樣進(jìn)入采樣倉的通路，使采樣器進(jìn)水管咀至開關(guān)閥這一段流道中的水靜止不動，水中所含的泥沙會沉淀或粘結(jié)在進(jìn)水管道上，結(jié)果導(dǎo)致水道局部變窄甚至堵塞；2).閥芯容易卡沙。水樣中的泥沙微粒極易進(jìn)入閥芯的密封間隙致閥芯卡死；3).閥芯容易粘沙。因泥沙顆粒和金屬的親和力大，極易在金屬閥芯和閥體的表面發(fā)生粘結(jié)，使開關(guān)閥失效；4).加工精度要求高。由于采用帶錐度的圓柱閥芯，使得閥芯與閥體的孔沿軸向?qū)ξ槐容^困難，加工或裝配誤差可能造成閥芯對位不準(zhǔn)，致使開關(guān)閥流道不暢通，影響采樣準(zhǔn)確度。
從使用情況看，開關(guān)閥的上述問題普遍存在。其結(jié)果就是導(dǎo)致采樣器進(jìn)口流速與河流的天然流速不符或無法采樣，給水文水資源預(yù)報帶來不良后果。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是了克服以上不足，提供一種能徹底解決金屬圓柱(錐)轉(zhuǎn)(滑)閥因泥沙粘結(jié)而經(jīng)?？ㄋ赖膯栴}，防泄漏，使用壽命長的積時式懸沙采樣器用開關(guān)閥閥芯。
本實用新型的目的是這樣來現(xiàn)的本實用新型積時式懸沙采樣器用開關(guān)閥閥芯，包括心軸4，裝在心軸上的受動力傳動機(jī)構(gòu)帶動的陶瓷動片2，分別位于動片兩邊的套裝在心軸上且固定在閥體上的陶瓷靜片1、3，動片2上有過水孔14和通氣孔15，靜片1上有分別與動片上的過水孔14和通氣孔15對應(yīng)的過水孔8和通氣孔9、10，靜片3上有分別與動片2上的過水孔14和通氣孔15對應(yīng)的過水孔19、21和通氣孔20，靜片1相對動片2的工作密封面上有分別與過水孔8、通氣孔10連通的腰形槽11、12，靜片3相對動片2的工作密封面上有分別與過水孔21、通氣孔20連通的腰形槽22、23。閥芯裝配在閥體上后，靜片1、3、動片2沿軸向壓緊，使靜片1、3與動片2的接觸面形成平面硬密封。
上述的靜片1、3的工作密封面上分別有凹形槽13、24，動片2上有凹形槽17。
上述的靜片1、3的外圓周面上分別有至少二個與閥體上的鍵槽配合的鍵齒7、18。
上述的靜片1、3上的中心軸孔分別為通孔。
上述的靜片1、3上的中心軸孔分別為盲孔。
上述的動力傳動機(jī)構(gòu)為含大齒輪5的齒輪傳動機(jī)構(gòu)，大齒輪5套裝在動片2上且通過二者上的鍵槽和鍵齒16嵌合。
上述的動片2上有對大齒輪5軸向定位的臺肩25。
上述的大齒輪5上有位于閥體上的二限位銷間的定位銷7。
本實用新型大齒輪5由動力傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)并帶動動片2轉(zhuǎn)動，使動片2上的過水孔14、通氣孔15分別與靜片1上的過水孔8(或腰形槽11)、通氣孔9(或腰形槽12)和靜片3上的過水孔19(或腰形槽22)、通氣孔20(或腰形槽23)正對，形成兩條相互獨立的通路——即水路和氣路，從而實現(xiàn)開關(guān)閥的功能。大齒輪5上有定位銷6，閥體上有兩個限位銷，保證閥芯動片2的轉(zhuǎn)動角度，從而保證閥芯動片2上的過水孔和通氣孔在閥門的兩個工作位置與靜片1、3上相應(yīng)的孔對正連通。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有以下優(yōu)點1.采用陶瓷材料制作閥芯，水樣中的泥沙顆粒不會在陶瓷閥芯密封上發(fā)生粘結(jié)，造成開關(guān)閥卡沙。徹底解決了金屬圓柱(錐)轉(zhuǎn)(滑)閥因泥沙粘結(jié)而經(jīng)?？ㄋ赖膯栴}。
2.采用平面硬密封，閥芯陶瓷動片和陶瓷靜片之間的間隙可補(bǔ)償，密封更可靠，解決了圓柱滑閥閥芯與閥體之間的間隙無法補(bǔ)償?shù)谋锥?，避免了閥內(nèi)部通路之間、通路與閥體外界的串通和泄漏現(xiàn)象。
3.閥芯使用壽命大大延長。


圖1是閥芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為閥芯另一結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是閥芯靜片3工作面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是閥芯動片2工作面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是閥芯瓷片1工作面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是閥芯裝配結(jié)構(gòu)視圖。
圖7是閥芯裝配結(jié)構(gòu)右視圖。
圖8是閥芯裝配結(jié)構(gòu)左視圖。
圖9為P61轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10為圖9的A-A剖視圖。
圖11為圖9的B-B剖視圖。
具體實施方式
參見圖1，心軸4依次穿在閥芯瓷片(靜片)1、閥芯瓷片2(動片)、閥芯瓷片(靜片)3的中心軸孔上。靜片1、3的中心軸孔也可如圖2所示為盲孔。
如圖3、圖4、圖5所示，閥芯瓷片1上有過水孔8和通氣孔9、10，密封面上有腰形槽11、12和扇形凹槽13，圓周上有2個鍵齒7；閥芯瓷片3上有過水孔19、21和通氣孔20，密封面上有腰形槽22、23和扇形凹槽24，圓周上有2個鍵齒18；閥芯瓷片2上有過水孔14和通氣孔15，密封面上有腰形槽和扇形凹槽17，圓周上有3個鍵齒16。
如圖1、圖4所示，閥芯瓷片2的外圓周上嵌套有大齒輪5，二者通過鍵齒16和鍵槽周向定位和傳遞扭矩，臺肩25對大齒輪5進(jìn)行軸向定位，通過粘結(jié)技術(shù)將瓷片2與大齒輪5裝配成整體。大齒輪5上有定位銷6。通過閥體上的限位銷定位閥芯瓷片2的轉(zhuǎn)動角度和位置。。心軸4穿過瓷片1、2、3的中心孔，一起組成閥芯。
如圖6、7、8所示，當(dāng)閥芯裝入閥體中，瓷片1、3圓周上的鍵齒7、18分別插入閥體的鍵槽內(nèi)固定。當(dāng)大齒輪5驅(qū)動閥芯的動瓷片2繞心軸4轉(zhuǎn)動到圖示位置(采樣位置)時，閥芯動片2上的過水孔14分別與靜止瓷片1、3上的過水孔8、19同心，形成直通水路；而閥芯動片2上的通氣孔15分別與靜止瓷片1、3上的氣孔9、20同心，形成氣路。這樣就形成兩條相互獨立的通路——水路和氣路，采樣器管咀進(jìn)口經(jīng)水路流進(jìn)采樣倉，而采樣倉的空氣經(jīng)氣路排出采樣器，采樣器進(jìn)行采樣。
如圖5、7，當(dāng)大齒輪5驅(qū)動閥芯動片2沿順時針方向轉(zhuǎn)動45°(或90°)(調(diào)壓位置)，此時，閥芯動片2上的過水孔14分別與靜止瓷片1、3上的腰形槽11、22(或過水孔21)相對，而氣孔15分別與靜止瓷片1、3上的腰形槽12(或氣孔10)、23相對。采樣器管咀進(jìn)水經(jīng)閥體、閥芯靜片1上的水孔8、腰形槽11、動片2上的孔14、靜片3上的腰形槽22和孔21，流出閥芯形成旁通水路；而采樣倉的空氣通過閥體上的進(jìn)氣孔，經(jīng)閥芯靜片3上的氣孔20、腰形槽23、動片2上的氣孔15、靜片1上的腰形槽12和氣孔10，排出閥芯形成連通氣路。這樣就形成另外兩條相互獨立的通路——水路和氣路，采樣器管咀進(jìn)水經(jīng)水路流出采樣器，而采樣倉空氣經(jīng)氣路與連通倉連通，采樣器進(jìn)行調(diào)壓。
圖9～圖11為P61轉(zhuǎn)閥式開關(guān)閥結(jié)構(gòu)示意圖。
權(quán)利要求1.積時式懸沙采樣器用開關(guān)閥閥芯，其特征在于包括心軸(4)，裝在心軸上的受動力傳動機(jī)構(gòu)帶動的陶瓷動片(2)，分別位于動片兩邊的套裝上心軸上且固定在閥體上的陶瓷靜片(1、3)，動片(2)上有過水孔(14)和通氣孔(15)，靜片(1)上有分別與動片上的過水孔(14)和通氣孔(15)對應(yīng)的過水孔(8)和通氣孔(9、10)，靜片(3)上有分別與動片(2)上的過水孔(14)和通氣孔(15)對應(yīng)的過水孔(19、21)和通氣孔(20)，靜片(1)相對動片(2)的工作密封面上有分別與過水孔(8)、通氣孔(10)連通的腰形槽(11、12)，靜片(3)相對動片(2)的工作密封面上有分別與過水孔(21)、通氣孔(20)連通的腰形槽(22、23)。
2.如權(quán)利要求1所述的積時式懸沙采樣器用開關(guān)閥閥芯，其特征在于靜片(1、3)的工作密封面上分別有凹形槽(13、24)，動片(2)上有凹形槽(17)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的積時式懸沙采樣器用開關(guān)閥閥芯，其特征在于靜片(1、3)的外圓周面上分別有至少二個與閥體上的鍵槽配合的鍵齒(7、18)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的積時式懸沙采樣器用開關(guān)閥閥芯，其特征在于靜片(1、3)上的中心軸孔分別為通孔。
5.如權(quán)利要求1或2所述的積時式懸沙采樣器用于關(guān)閥閥芯，其特征在于靜片(1、3)上的中心軸孔分別為盲孔。
6.如權(quán)利要求1或2所述的積時式懸沙采樣器用開關(guān)閥閥芯，其特征在于動力傳動機(jī)構(gòu)為含大齒輪(5)的齒輪傳動機(jī)構(gòu)，大齒輪(5)套裝在動片(2)上且通過二者上的鍵槽和鍵齒(16)嵌合。
7.如權(quán)利要求6所述的積時式懸沙采樣器用開關(guān)閥閥芯，其特征在于動片(2)上有對大齒輪(5)軸向定位的臺肩(25)。
8.如權(quán)利要求6所述的積時式懸沙采樣器用開關(guān)閥閥芯，其特征在于大齒輪(5)上有定位銷(7)。
專利摘要本實用新型提供了一種積時式懸沙采樣器用開關(guān)閥閥芯。包括心軸(4)，裝在心軸上的受動力傳動機(jī)構(gòu)帶動的陶瓷動片(2)，分別位于動片兩邊的套裝在心軸上且固定在閥體、閥蓋上的陶瓷靜片(1、3)，動片(2)上有過水孔(14)和通氣孔(15)，靜片(1)上有過水孔(8)和通氣孔(9、10)，靜片(3)上有過水孔(19、21)和通氣孔(20)，靜片(1)的工作密封面上有分別與過水孔(8)，通氣孔(10)連通的腰形槽(11、12)，靜片(3)的工作密封面上有分別與過水孔(21)、通氣孔(20)連通的腰形槽(22、23)。徹底解決金屬圓柱轉(zhuǎn)(滑)閥閥芯因泥沙粘結(jié)而經(jīng)常卡死的問題，使用壽命長。
文檔編號G01N1/20GK2746383SQ20042010520
公開日2005年12月14日 申請日期2004年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月23日
發(fā)明者雷玉勇 申請人:西華大學(xué)