CN114198521A - 一种先导型自力式双阻塞排放正装衬套旋塞阀及其工作方法 - Google Patents

一种先导型自力式双阻塞排放正装衬套旋塞阀及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种先导型自力式双阻塞排放正装衬套旋塞阀及其开关工作方法，包括阀体、阀盖、旁通装置、操作装置，通过设计旁通装置，将介质压力引入阀体与密封套间形成的密封腔室，实现自力式将赛体推向衬套密封，在开阀时又可通过旁通结构先自行释放腔内介质压力，急剧减少密封付间的摩擦力，有助于轻便打开阀门。本发明通过借助传感器和旁通装置的设计实现自力式的补偿密封比压代替传统的手动补偿，提高了阀的使用寿命，降低了用阀成本。

Description

一种先导型自力式双阻塞排放正装衬套旋塞阀及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种旋塞阀，特别涉及一种先导型自力式双阻塞排放正装衬套旋塞阀及其工作方法。
背景技术
旋塞阀是关闭件或柱塞形的旋转阀，通过旋转90度使阀塞上的通道口与阀体上的通道口相通或分开，实现开启或关闭的一种阀门。它的阀塞的形状可成圆柱形或圆锥形，通道成梯形。
现有衬套旋塞阀在应用于海水淡化、石油化工行业时，为了满足更大的市场需求，所投项目的产能成倍的增加，需要旋塞阀既要能承受高压或超高压的公称压力，又需具备良好的密封性、快速操作性和便利的维护性要求。
但是，传统衬套旋塞阀因设计结构的局限，一般都只能通过手动密封力补偿困难，无法解决高压下操作力矩过大导致的衬套使用寿命短等问题，其经长期使用后，各因素带来的磨损严重影响阀的密封性能，还会因磨损后固体颗粒物的存在影响阀塞体的关闭操作力矩，快速操作性能降低将直接导致事故的频发，为此，急待进一步的改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种先导型自力式双阻塞排放正装衬套旋塞阀及其工作方法，这种旋塞阀解决现有技术中因频繁开关阀与密封付摩擦出现的密封性问题以及大大降低开关阀动力机构需要的开关阀扭矩。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种先导型自力式双阻塞排放正装衬套旋塞阀，包括阀体、阀盖、旁通装置、操作装置，所述阀体内部设置有与进入端和排出端相连通的阀腔，所述阀腔内设置有塞体，塞体内设有通道，所述塞体横截面积大的一端设置有阀杆，所述阀杆远离塞体的一端穿过阀盖，所述阀杆远离塞体的末端为方形并连接有可驱动阀杆进行转动的联轴器，所述阀体外部固定有旁通装置，所述阀盖与阀杆间隙配合，所述联轴器内设于所述操作装置，所述操作装置固定在阀盖上，所述阀盖固定在阀体上，所述塞体与阀体之间设置有衬套，所述塞体远离阀杆的端面中心设有圆形槽，所述阀体底部设有从阀体外穿至圆形槽的固定轴，所述固定轴与所述圆形槽间隙配合并通过螺栓固定在阀体底部，所述固定轴沿轴线方向开设有通孔，所述通孔内装有排放阀，所述固定轴沿径向开设有与排放阀相通的左流道和右流道。
本发明的进一步设置为：所述阀盖、阀体、衬套、塞体所围成的区域内部设有与阀杆外表面和阀体内表面配合的飞轮式密封套，所述飞轮式密封套与阀杆外表面之间设有第一O型密封圈，所述飞轮式密封套与阀体内表面之间设有第二O型密封圈，所述飞轮式密封套、第一O型密封圈、第二O型密封圈和阀体、衬套、塞体共同形成密封腔室。
本发明的进一步设置为：所述旁通装置分为左右对称的上游旁通和下游旁通，上游旁通和下游旁通均由依次连接的针形阀、管路、直角接管、弯头、单向阀和感应电磁阀组成，所述感应电磁阀与所述密封腔室相通断，所述上游旁通的针型阀固定在阀体上且可与阀体的进入端相通断，下游旁通的针型阀固定在阀体上且可与阀体的排出端相通断，所述上游旁通设置的单向阀流向为弯头流向感应电磁阀，所述下游旁通的单向阀流向为感应电磁阀流向弯头。
本发明的进一步设置为：所述操作装置在靠近阀盖处设有的支架，支架与阀盖、阀杆围成填料区，填料区由下而上设有填料环、填料、填料压套，所述填料压套还接触填料压板，所述填料压板与螺栓螺母面接触，填料压板通过拧紧的螺栓螺母始终压在填料压套上。
本发明的进一步设置为：所述阀杆上还设有卡入的对开环，与所述对开环面接触的还有压板，所述压板通过调节螺柱与支架连接，所述压板和调节螺柱之间还设有蝶形弹簧。
本发明的进一步设置为：所述操作装置内还设有蜗轮机构，所述蜗轮机构中的蜗轮(图中未表示)为不完全扇形结构，所述蜗轮机构的蜗轮与联轴器通过花键(图中未表示)连接且存在间隙。
本发明的进一步设置为：所述蜗轮机构所在区间还设有调节螺钉和位置传感器，所述位置传感器内置于调节螺钉，所述位置传感器检测蜗轮机构中蜗轮与调节螺钉的距离并与感应电磁阀通信。
本发明的进一步设置为：当需要从关闭状态开启时，蜗杆机构的蜗轮在操作装置的作用下需要离开调节螺钉，等到蜗轮一离开位置传感器的传感范围时，位置传感器将蜗轮离开的信号传给下游旁通的感应电磁阀，感应电磁阀连通排出端的下游旁通，下游旁通打开，在阀杆旋转之前，由于蜗轮与联轴器通过花键连接且存在间隙，这一过程蜗轮的旋转还未带动花键，密封腔室内的介质压力在蜗轮与花键接触前先释放到排出端，此时蜗轮继续转动带动花键使联轴器和阀杆旋转90度，阀实现开启；
当需要从开启状态关闭时，蜗杆机构的蜗轮在操作装置的作用下将蜗轮反向旋转，待蜗轮另一侧接触花键时，联轴器和阀杆反向旋转90度，阀实现关闭，此时，蜗轮顶到调节螺钉，位置传感器将信号传给上游旁通的感应电磁阀，感应电磁阀连通进入端的上游旁通，将压力介质引入密封腔室，随着密封腔室压力的升高，塞体的轴向面积差形成向下的压力，将塞体推向衬套来补偿高压下密封付所需要的密封比压，形成压力动平衡密封。
本发明的进一步设置为：当阀在关闭状态时，若密封腔室的腔室压力受环境或其它因素影响而异常升高且超过25PSI时，其内部压力可冲开进入端一侧的上游旁通中的单向阀向上游泄压，确保阀门的安全性能。
综上所述，本发明具有以下有益效果：这种旋塞阀通过传感器在关阀时利用旁通结构将介质压力引入阀体与密封套间形成的密封腔室，实现自力式将塞体推向衬套密封，在开阀时又可通过旁通结构先自行释放腔内介质压力，急剧减少密封付间的摩擦力，有助于轻便打开阀门，以解决现有技术中因频繁开关阀与密封付摩擦出现的密封性问题以及大大降低开关阀动力机构需要的开关阀扭矩。当密封腔室内的压力过大时，也可通过旁通装置就行泄压，保证阀的使用安全。
附图说明
图1是一种先导型自力式双阻塞排放正装衬套旋塞阀内部结构图；
图2是图1中阀体底部局部结构示意图；
图3是图1中密封腔室局部结构示意图；
图4是图1中旁通装置结构示意图；
图5是图1中操作装置和阀盖连接处局部结构示意图；
图6是图1中操作装置的结构示意图；
附图标记：1、阀体；2、阀盖；3、旁通装置；4、操作装置；5、塞体；6、阀杆；7、联轴器；8、衬套；9、固定轴；10、螺栓；11、进入端；12、排出端；13、阀腔；20、飞轮式密封套；30、密封腔室；31、上游旁通；32、下游旁通；40、填料区；41、支架；42、蜗轮机构；43、调节螺钉；44、位置传感器；50、对开环；51、圆形槽；60、压板；70、调节螺柱；80、蝶形弹簧；91、通孔；92排放阀；93、左流道；94、右流道；201、第一O型密封圈；202、第二O型密封圈；311、针形阀；312、管路；313、直角接管；314、弯头；315、单向阀；316、感应电磁阀；401、填料环；402、填料；403、填料压套；404、填料压板；405、螺栓螺母；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-6所示，一种先导型自力式双阻塞排放正装衬套旋塞阀，包括阀体1、阀盖2、旁通装置3、操作装置4，阀体1内部设置有与进入端11和排出端12相连通的阀腔13，阀腔13内设置有塞体5，塞体5内设有通道，塞体5横截面积大的一端设置有阀杆6，阀杆6远离塞体5的一端穿过阀盖2，阀杆6远离塞体5的末端为方形并连接有可驱动阀杆6进行转动的联轴器7，阀体1外部固定有旁通装置3，阀盖2与阀杆6间隙配合，联轴器7内设于操作装置4，操作装置4固定在阀盖2上，阀盖2固定在阀体1上，塞体5与阀体1之间设置有衬套8，塞体5远离阀杆6的端面中心设有圆形槽51，阀体1底部设有从阀体1外穿至圆形槽51的固定轴9，固定轴9与圆形槽51间隙配合并通过螺栓10固定在阀体1底部，固定轴9沿轴线方向开设有通孔91，通孔91内装有排放阀92，固定轴9沿径向开设有与排放阀92相通的左流道93和右流道94。
进一步的，阀盖2、阀体1、衬套8、塞体5所围成的区域内部设有与阀杆6外表面和阀体1内表面配合的飞轮式密封套20，飞轮式密封套20与阀杆6外表面之间设有第一O型密封圈201，飞轮式密封套20与阀体1内表面之间设有第二O型密封圈202，飞轮式密封套20、第一O型密封圈201、第二O型密封圈202和阀体1、衬套8、塞体5共同形成密封腔室30。
进一步的，所述旁通装置3分为左右对称的上游旁通31和下游旁通32，上游旁通31和下游旁通32均由依次连接的针形阀311、管路312、直角接管313、弯头314、单向阀315和感应电磁阀316组成，所述感应电磁阀316与所述密封腔室30相通断，所述上游旁通31的针型阀311固定在阀体1上且可与阀体1的进入端11相通断，下游旁通32的针型阀311固定在阀体1上且可与阀体1的排出端12相通断，所述上游旁通31设置的单向阀315流向为弯头314流向感应电磁阀316，所述下游旁通32的单向阀315流向为感应电磁阀316流向弯头314。
当阀到达关位时，旁通装置将介质压力引入阀体1与飞轮式密封套20间形成的密封腔室30.随着上游介质压力的升高，塞体1锥度的轴向面积差所形成的向下介质力，将塞体1推向衬套8，来补偿高压下密封付所需要的密封比压，形成压力动平衡密封。
当经长时间实用，密封比压不足时，除了直接增大密封腔室30的压力来增加向下的压力差，还有一种方法是可以通过排放阀92泄掉介质压力，与密封腔室30形成更大的压力差，使得塞体5有足够力推向衬套8密封。
进一步的，操作装置4在靠近阀盖2处设有的支架41，支架41与阀盖2、阀杆6围成填料区40，填料区40内由下而上设有填料环401、填料402、填料压套403，填料压套403还接触填料压板404，填料压板404与螺栓螺母405面接触，填料压板404通过拧紧的螺栓螺母405始终压在填料压套403上。
进一步的，阀杆6上还设有卡入的对开环50，与对开环50面接触的还有压板60，压板60通过调节螺柱70与支架41连接，压板60和调节螺柱70之间还设有蝶形弹簧80。
当处于低压下时，只需通过调节螺柱70旋转下压蝶形弹簧80后将压板60下压到对开环50上，对开环带动阀杆6及阀杆6所在的塞体1推向衬套8形成低压密封。
进一步的，操作装置4内还设有蜗轮机构42，蜗轮机构42中的蜗轮(图中未表示)为不完全扇形结构，蜗轮机构42的蜗轮与联轴器7通过花键(图中未表示)连接且存在间隙。
由于间隙的存在，在蜗轮开始旋转的时候不会马上带动联轴器7和阀杆6旋转，避免在密封腔室30的介质压力泄完之前进行旋转90度的操作。待介质压力泄完，蜗轮刚好转过间隙与花键接触，开始使联轴器7和阀杆6旋转90度。
进一步的，蜗轮机构4所在区间还设有调节螺钉43和位置传感器44，位置传感器44内置于调节螺钉43，位置传感器44检测蜗轮机构4中蜗轮与调节螺钉43的距离并与感应电磁阀316通信。
当蜗轮离开调节螺钉43超出位置传感器44的传感范围，位置传感器44将蜗轮离开的信号传给感应电磁阀316，反之亦然。
进一步的，当需要从关闭状态开启时，蜗杆机构42的蜗轮在操作装置4的作用下需要离开调节螺钉43，等到蜗轮一离开位置传感器44的传感范围时，位置传感器44将蜗轮离开的信号传给下游旁通32的感应电磁阀316，感应电磁阀316连通排出端12的下游旁通32，下游旁通32打开，在阀杆6旋转之前，由于蜗轮与联轴器7通过花键连接且存在间隙，这一过程蜗轮的旋转还未带动花键，密封腔室30内的介质压力在蜗轮与花键接触前先释放到排出端12，此时蜗轮继续转动带动花键使联轴器7和阀杆6旋转90度，阀实现开启；
当需要从开启状态关闭时，蜗杆机构42的蜗轮在操作装置4的作用下将蜗轮反向旋转，待蜗轮另一侧接触花键时，联轴器7和阀杆6反向旋转90度，阀实现关闭，此时，蜗轮顶到调节螺钉43，位置传感器44将信号传给上游旁通31的感应电磁阀316，感应电磁阀316连通进入端11的上游旁通31，将压力介质引入密封腔室30，随着密封腔室30压力的升高，塞体5的轴向面积差形成向下的压力，将塞体5推向衬套8来补偿高压下密封付所需要的密封比压，形成压力动平衡密封。
进一步的，当阀在关闭状态时，若密封腔室30的腔室压力受环境或其它因素影响而异常升高且超过25PSI时，其内部压力可冲开进入端11一侧的上游旁通31中的单向阀315向上游泄压，确保阀门的安全性能。
具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种先导型自力式双阻塞排放正装衬套旋塞阀，包括阀体(1)、阀盖(2)、旁通装置(3)、操作装置(4)，其特征在于，所述阀体(1)内部设置有与进入端(11)和排出端(12)相连通的阀腔(13)，所述阀腔(13)内设置有塞体(5)，塞体(5)内设有通道，所述塞体(5)横截面积大的一端设置有阀杆(6)，所述阀杆(6)远离塞体(5)的一端穿过阀盖(2)，所述阀杆(6)远离塞体(5)的末端为方形并连接有可驱动阀杆(6)进行转动的联轴器(7)，所述阀体(1)外部固定有旁通装置(3)，所述阀盖(2)与阀杆(6)间隙配合，所述联轴器(7)内设于所述操作装置(4)，所述操作装置(4)固定在阀盖(2)上，所述阀盖(2)固定在阀体(1)上，所述塞体(5)与阀体(1)之间设置有衬套(8)，所述塞体(5)远离阀杆(6)的端面中心设有圆形槽(51)，所述阀体(1)底部设有从阀体(1)外穿至圆形槽(51)的固定轴(9)，所述固定轴(9)与所述圆形槽(51)间隙配合并通过螺栓(10)固定在阀体(1)底部，所述固定轴(9)沿轴线方向开设有通孔(91)，所述通孔(91)内装有排放阀(92)，所述固定轴(9)沿径向开设有与排放阀(92)相通的左流道(93)和右流道(94)。
2.根据权利要求1所述的一种先导型自力式双阻塞排放正装衬套旋塞阀，其特征在于：所述阀盖(2)、阀体(1)、衬套(8)、塞体(5)所围成的区域内部设有与阀杆(6)外表面和阀体(1)内表面配合的飞轮式密封套(20)，所述飞轮式密封套(20)与阀杆(6)外表面之间设有第一O型密封圈(201)，所述飞轮式密封套(20)与阀体(1)内表面之间设有第二O型密封圈(202)，所述飞轮式密封套(20)、第一O型密封圈(201)、第二O型密封圈(202)和阀体(1)、衬套(8)、塞体(5)共同形成密封腔室(30)。
3.根据权利要求2所述的一种先导型自力式双阻塞排放正装衬套旋塞阀，其特征在于：所述旁通装置(3)分为左右对称的上游旁通(31)和下游旁通(32)，上游旁通(31)和下游旁通(32)均由依次连接的针形阀(311)、管路(312)、直角接管(313)、弯头(314)、单向阀(315)和感应电磁阀(316)组成，所述感应电磁阀(316)与所述密封腔室(30)相通断，所述上游旁通(31)的针型阀(311)固定在阀体(1)上且可与阀体(1)的进入端(11)相通断，下游旁通(32)的针型阀(311)固定在阀体(1)上且可与阀体(1)的排出端(12)相通断，所述上游旁通(31)设置的单向阀(315)流向为弯头(314)流向感应电磁阀(316)，所述下游旁通(32)的单向阀(315)流向为感应电磁阀(316)流向弯头(314)。
4.根据权利要求3所述的一种先导型自力式双阻塞排放正装衬套旋塞阀，其特征在于：所述操作装置(4)在靠近阀盖(2)处设有的支架(41)，支架(41)与阀盖(2)、阀杆(6)围成填料区(40)，填料区(40)内由下而上设有填料环(401)、填料(402)、填料压套(403)，所述填料压套(403)还接触填料压板(404)，所述填料压板(404)与螺栓螺母(405)面接触，填料压板(404)通过拧紧的螺栓螺母(405)始终压在填料压套(403)上。
5.根据权利要求4所述的一种先导型自力式双阻塞排放正装衬套旋塞阀，其特征在于：所述阀杆(6)上还设有卡入的对开环(50)，与所述对开环(50)面接触的还有压板(60)，所述压板(60)通过调节螺柱(70)与支架(41)连接，所述压板(60)和调节螺柱(70)之间还设有蝶形弹簧(80)。
6.根据权利要求3所述的一种先导型自力式双阻塞排放正装衬套旋塞阀，其特征在于：所述操作装置(4)内还设有蜗轮机构(42)，所述蜗轮机构(42)中的蜗轮为不完全扇形结构，所述蜗轮机构(42)的蜗轮与联轴器(7)通过花键连接且存在间隙。
7.根据权利要求6所述的一种先导型自力式双阻塞排放正装衬套旋塞阀，其特征在于：所述蜗轮机构(4)所在区间还设有调节螺钉(43)和位置传感器(44)，所述位置传感器(44)内置于调节螺钉(43)，所述位置传感器(44)检测蜗轮机构(4)中蜗轮与调节螺钉(43)的距离并与感应电磁阀(316)通信。
8.一种权利要求7所述先导型自力式双阻塞排放正装衬套旋塞阀的工作方法，其特征在于：当需要从关闭状态开启时，蜗杆机构(42)的蜗轮在操作装置(4)的作用下需要离开调节螺钉(43)，等到蜗轮一离开位置传感器(44)的传感范围时，位置传感器(44)将蜗轮离开的信号传给下游旁通(32)的感应电磁阀(316)，感应电磁阀(316)连通排出端(12)的下游旁通(32)，下游旁通(32)打开，在阀杆(6)旋转之前，由于蜗轮与联轴器(7)通过花键连接且存在间隙，这一过程蜗轮的旋转还未带动花键，密封腔室(30)内的介质压力在蜗轮与花键接触前先释放到排出端(12)，此时蜗轮继续转动带动花键使联轴器(7)和阀杆(6)旋转90度，阀实现开启；
当需要从开启状态关闭时，蜗杆机构(42)的蜗轮在操作装置(4)的作用下将蜗轮反向旋转，待蜗轮另一侧接触花键时，联轴器(7)和阀杆(6)反向旋转90度，阀实现关闭，此时，蜗轮顶到调节螺钉(43)，位置传感器(44)将信号传给上游旁通(31)的感应电磁阀(316)，感应电磁阀(316)连通进入端(11)的上游旁通(31)，将压力介质引入密封腔室(30)，随着密封腔室(30)压力的升高，塞体(5)的轴向面积差形成向下的压力，将塞体(5)推向衬套(8)来补偿高压下密封付所需要的密封比压，形成压力动平衡密封。
9.根据权利要求8所述的工作方法，其特征在于：当阀在关闭状态时，若密封腔室(30)的腔室压力受环境或其它因素影响而异常升高且超过25PSI时，其内部压力可冲开进入端(11)一侧的上游旁通(31)中的单向阀(315)向上游泄压，确保阀门的安全性能。
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