CN101769395B - 六氟化硫气体多通针阀组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及输变电行业和/或高压电器产品类专门用于六氟化硫气体的多通针阀组。目前行业内通过一个三通块将高压电器上仅有的一个接口转换成两个接口；或在该三通块之间增加一个截止阀。这些都存在不同的缺点，增加了气体泄漏的环节和整个设备工作的不确定性。本发明的目的是研制一种六氟化硫气体多通针阀组。结构是阀体(1)为带有针阀的一体化结构，组成有四个接口三通阀结构，接口为带有自封的进气接口(21)、带有自封的充气接口(20)、仪表接口(19)和控制接口(22)。优点和用途是阀体结合面少、自封好、泄漏小、监测准确、安装操作方便、延长使用寿命的目的，实现SF6气体补气和在线压力监测同一体化结构及功能。

Description

六氟化硫气体多通针阀组

一、技术领域

本发明涉及输变电行业和/或高压电器产品类专门用于六氟化硫(SF6)气体的多通阀组，专指六氟化硫气体多通针阀组。

二、现有技术

目前，高压电气产品通常指服务于输变电行业中电压等级为10kv及10kv以上的电器设备。当线路中高压电器产品因工作需要分、合闸时，在正常空气介质中，高电压产生的强烈电弧会烧坏电器产品的内部元件，因此，六氟化硫SF6气体作为具有一种绝缘和灭弧性能良好的惰性气体，在输变电和高压电器行业内得到了广泛的应用。由于它能充分的、安全的熄灭分、合闸时产生的电弧，所以高压电器产品内充满了一定压力的SF6气体。随着工业和生产的发展，从维护高压电器设备安全稳定(正常)运行的角度出发，要求实时的对高压电器气室内的SF6气体状态进行准确的监测，在气室内SF6状态改变时要进行相应的处理如补气、水份处理等，同时其监测相应的仪器仪表也要进行定期校验。

目前行业内对高压电器内SF6进行回收或补气以及状态监测是通过高压电器上仅有的一个接口进行的。为了在同一接口上同时实现对内部SF6进行回收、充气和状态监测，可采用以下几种解决方案：

方案1、通过一个三通块将高压电器上仅有的一个接口转换成两个接口。这种现有技术的优点：能实现将一个接口转换成两个接口、可同时进行回收充气和仪表监测、气密性好，通用性强。缺点：①仅能用于高压电器气室的自封和补气，无法对检测仪表进行校验或更换。②三通块上的接头“O”型圈要定期更换，在更换“O”型圈或因其它因素需要将接头拆下时，便会造成SF6气体泄漏，所以，在高压电器气室内充有SF6气体时，三通块上接头不能被随意更换，只能将高压电器内的SF6气体回收完，才能更换零件。③为了使高压电器设备安全稳定的运行，其一个主要的指标就是确保设备气室内的SF6气体状态达到指定的标准，那么，对气室必须实时的进行监测。通常，监测仪表直接安装在三通块的仪表连接口上。根据国家对于仪表的校验要求，这些仪表要定期进行检验。但是现有技术不能实现对仪表进行在线校验，a.即校验时必须将仪表卸下，然后校验完必后再装上去。但是在高压电器气室内有SF6气体时无法拆卸仪表进行校验或更换。b.多次拆卸仪表易使仪表的接头螺纹和密封紫铜垫受损，最终形成泄漏，降低使用寿命。c.用螺纹安装仪表时，表盘方向不确定，每次表盘的面向都不能确保面向操作者最佳的观察方向。这种表盘方向的不可调给操作者的读数带来了极大的不便。

方案2、在高压电器接口和上述方案1三通块之间再增加一个截止阀。这种解决方案通过关闭截止阀来切断高压电器与三通块的管路来解决方案1的不足。通常将截止阀打开可以实现将一个接口转换成两个接口、也可同时进行回收充气和仪表监测。关闭截止阀可对仪表进行校验也可对部件进行更换。但同时带来以下问题：①由于增加了截止阀同时也就增加了两个密封面，增加了气体泄漏的环节。②安装更复杂，增加了安装时间。③安装难度增加，人为因素可能造成更多的失误和漏气。④增加了截止阀造成检验环节增加而且一旦有泄漏要花费大量的时间去处理，会耽误设备生产工期同时SF6的泄漏会产生经济和环境污染的问题。

综上所述，在行业现有技术中，方案1有泄漏小，监测准确的优点外，又有着不能在线更换内部零件，在线校表，表盘无法随意定向，难以及时发现工作不正常等诸多的弊端。方案2虽解决了在线更换内部零件、在线校表的问题，但增加了气体泄漏的环节，使安装、检验更加困难，需要花费更多的时间，最终增加了整个设备质量的不确定性。

在国家知识产权局网上2003年9月3日公开了一种“六氟化硫气体专用阀”，专利号02262260.8，内容是专用阀主要分为两大类：仪表连接阀和设备充气阀。仪表连接阀由设备用自封接头(法兰)和仪表连接接头组成，设备充气阀由设备用自封接头(法兰)和气瓶用自封接头组成。设备用自封接头(法兰)及气瓶用自封接头基本由挡圈、弹簧座、弹簧、阀体、阀芯、O型密封圈构成，仪表连接接头由O型密封圈、六方螺母、衬套、顶芯、接头构成。2009年7月22日又公开一种“六氟化硫气体专用免拆卸阀”，内容是具有阀座，阀座内开有气体通道，在气体通道中与阀座密封的装有中间具有贯通孔的钢珠作为球阀体，钢珠上连接有调节杆，调节杆周围与阀座密封并安装在钢珠旁的调节杆孔内，调节杆被压紧螺母定位且外端连接有旋转手柄。上述两种结构也都有一定的各自特点，但是从结构和功能上分析，第一种“六氟化硫气体专用阀”仅是两个部件组成的转接头，并不能成为在六氟化硫气体使用过程中的专业阀体。并且此转接头在市场上已经完全使用十多年。第二种“六氟化硫气体专用免拆卸阀”从结构上分析仅仅是一个使用球体控制开关的阀座，如果需要使用在六氟化硫行业中，则需要组合其它的部件来达到某些功能，这样从密封上来说，就会直接造成不可靠因素的产生。以上两种与现申请的六氟化硫气体多通针阀组是完全不同功能的产品。

三、发明内容

本发明的目的是研制一种六氟化硫气体多通针阀组，达到阀体结合面少、自封好、泄漏小、监测准确、安装操作方便、延长使用寿命的目的，实现SF6气体补气和在线压力监测同一体化结构及功能；阀组本身包含了仪表自封阀接头、补气自封接头、仪表接头，并且阀组本身完全实现三通的功能。

本发明的技术方案是(为了方便理解请同时参看附图)：六氟化硫气体多通针阀组，包括阀体(1)内有弹簧和密封圈，其特征是：阀体(1)为带有针阀的一体化结构，组成有四个接口三通阀结构，其中第一个接口是阀体(1)右边接口为客户进气接口阀体(21)；第二个是充气接口(20)，该接口内装有可左右运动的阀芯(14)，带有阀杆的阀芯(14)上依次套接弹簧(15)、十字导向盘(16)、限位卡簧(17)，这一套组件组成阀体内置充气自封接头，限位卡簧(17)固定在壳体(13)内凹槽中；第三个接口是阀体阀体(1)上端是自封阀结构的仪表接口(19)，在阀体1上端仪表接口(19)管口内依次装配弹簧(2)、密封圈(3)、自封堵头(4)、密封圈(5)、自封头导向套(6)和卡簧(7)，组成阀体内置仪表自封接头，其中卡簧(7)固定在管接口内凹槽中；以上三个接口组成三通阀结构；第四个接口是位于阀体(1)通向上端仪表接口(19)通道的侧面，该接口为控制接口(22)，该控制接口22内依次连接装配密封圈(8)、金属波纹管针阀(9)、销钉(10)和螺帽(11)。

本发明的技术方案还包括：

所述的六氟化硫气体多通针阀组，其特征是：充气自封接头和仪表自封接头之间能够互换替代。

所述的六氟化硫气体多通针阀组，其特征是：充气自封接头或者仪表自封接头能够采用普通的自封接头，普通的自封接头结构是：在壳体(25)内装有可上下运动的阀芯(23)，带有阀杆的阀芯(23)下面依次套接弹簧(24)、导向叉(26)、铝环(27)和限位环(28)，壳体(25)下部法兰端面凹槽内固定密封“O”型圈(29)。

本发明的优点和效果：

1、根据国家的有关规范和高压电器有关部件的结构特点和要求，该阀组的功能打破了传统的技术解决方案，将多通块，仪表自封接头，仪表接头，补气自封接头集成于一体，实现三通的功能。并使用金属波纹管针阀结构精密控制一路的通断，完全实现了对高压电器设备内六氟化硫(SF6)进行补气和在线压力监测的功能。

2、六氟化硫气体多通针阀组涉及输变电行业和/或高压电器产品类，专门用于六氟化硫(SF6)气体多通阀组，本产品采用精密锻造和/或精密铸造，外观一次成型，避免了传统的多通块或者称作多通阀座上增加分体仪表自封接头和分体补气自封接头而带来缺点，如由于分体式的结构，部件之间的连接和密封需要付出大量的组装和检漏试验的工时和费用，即使在联结面处有密封橡胶圈，但是在长时间的使用情况下，必然需要更换密封橡胶圈，所以此结构下就会给终端客户增加无形中的安全隐患和维护操作上的极大不便。本发明从根本上改革了原结构的弊病采用一次成型加工的方法减少了两个联结面。既保证了多通阀组在运行中的良好气密性又能为终端客户的安装，维护操作上给予了很大的方便。

3、本发明采用金属波纹管针阀，这是市场上有的买来用的，物料编号或者型号是BW01，有效的控制其中仪表接头一路的通断；金属波纹管针阀能够达到微量精密的调控该通路的通断。

4、本发明各接口连接尺寸均可以接受客户的特殊要求定制，具有不同型号的多种同一类型结构的产品，并不会影响到阀组的工作性能及安全性能。

5、本发明的其他技术指标：使用温度范围：-40℃～80℃；使用压力：12bar；使用寿命：1X104次。

6、能够实现大规模化生产，具有结构完全一体化、操作方便、延长使用寿命、能够及时发现问题及时解决问题等效果。

四、附图说明

图1：多通针阀组(TN3-01)零部件装配顺序结构示意图；图2：多通针阀组部件立体结构组装示意图，也是图1的立体结构示意图；图3：本发明的整体工作原理结构示意图；图4：一种仪表自封接头剖视图。

上述图中标号说明如下：1.阀体，2.弹簧，3.密封圈，4.自封堵头，5.密封圈，6.自封头导向套，7.卡簧，8.密封圈，9.金属波纹管针阀，10.销钉，11.螺帽，12.止动螺钉，13.外六方铆钉，14.阀芯，15.弹簧，16.自封头导向盘，17.卡簧，18.密封圈；19.仪表接口，20.充气接口，21.客户进气接口，22.控制接口；图4中的标号：23、阀芯，24、弹簧，25、壳体，26、铝叉，27、铝环，28、限位环，29、密封“O”型圈。

五、具体实施方式

参看图1和图2，壳体13从右向左内装有可左右运动的阀芯14，带有阀杆的阀芯14下面套接弹簧15、十字导向盘16、限位卡簧17；这一套组件为内置充气自封接头，其中开口限位卡簧17固定在壳体13内凹槽中，弹簧15预紧，阀芯14前端自密封充气接口，处于常自闭状态。阀体1右侧与客户端联结的法兰面上有密封圈槽，安装时可以配备密封圈18来密封。阀体1呈现四个接口三通阀结构，第一个接口是右边接口是客户进气接口21。第二个接口是阀体1左边接口是自封充气接口20，依次在阀体1内装入带有阀杆的自封阀芯14、阀杆上套接弹簧15、自封头导向盘16、卡簧17、密封圈18，充气接口20连通带有压力表的充气储罐装置，其充气接口20结构同阀体1上端仪表接口19结构，处于常自闭状态。第三个接口是阀体1上端是自封阀结构的仪表接口19，依次在阀体1上端管口内装配弹簧2、密封圈3、自封堵头4、密封圈5、自封头导向套6和卡簧7，组成内置仪表自封接头，其中卡簧7固定在阀体1上端接口凹槽内，使弹簧2预紧，带有通气孔的自封堵头4密封仪表接口19。以上三个接口组成三通阀结构。第四个接口是位于阀体1通向上端仪表接口19通道的侧面，该接口为控制接口22，控制着仪表接口19的通断，该控制接口22组件依次连接转配密封圈8、外购的金属波纹管针阀9、销钉10和带有止动螺钉12的螺帽11。

参看图3，为整体式三通阀组气体流通工作原理图，主要的接口包括客户进气接口21端用法兰安装客户输出管；包括标准校验测量仪表接口19，连接仪表自封阀；包括充气接口20，连接充气自封阀，其仪表自封阀、充气自封阀均可采用同样结构的自封式装置，也可采用不同结构的自封式装置；如果未安装任何测量表，也不会产生气体的泄露事故。

工作原理：本发明三通阀组客户进气接口21与客户端气室使用法兰连接，结合面采用了“O”型密封圈，保证了阀组在连通时的完好气密性，SF6气体进入到阀体1气室之中后气体的流动线路如图3所示，其中客户端总进气口SF6气体分成两路，一路向上走，经过波纹管针阀处9到达仪表接口19处；另外一路直接到达充气接口20处。在气体向上前进至波纹管针阀处9时，可以手动控制气体是否需要通向仪表接口19端出口，波纹管针阀9与阀体1过盈连接并且使用密封圈8防止泄露。当波纹管针阀9的开关置于关闭的位置时，波纹管针阀9前进，它的工作位移正好可以使其针阀的前端将阀体1的进气端口完全封闭；当针阀的开关置于打开位置时，波纹管针阀9后退，露出阀体1中通向仪表接口19端的通气孔，气体就进入到仪表自封阀的气室，在自封堵头4和自封头导向套6的作用下，不会有气体泄露出去。在仪表接口19端安装校验测量仪表时，该端的自封堵头4在仪表的作用下回缩进气室特定的距离，正好露出设置在自封堵头4侧面的气孔，该端气室就会与仪表之间形成通路。当需要校验该仪表时，可以通过关闭波纹管针阀9以阻止气体进入到该端气室。需要拆卸该仪表时，自封堵头4在弹簧的作用之下会随着仪表的后退而前进，直至密封圈完全作用达到自封效果。

充气接口20端自封接头在六氟化硫气体的高压电器设备中应用较为广泛。客户进气接口21自封接头的工作原理是通过十字导向盘16、限位卡簧17使弹簧15预紧，经受力弹簧15将特制的阀芯14压在壳体13的密封面上实现自封。补气时，将补气设备所带橡胶管上同类结构的另一个自封接头与高压电器上自封接头上部的螺纹连接，旋入螺母时产生的力使两自封接头的阀芯14克服弹簧15压力而轴向移动，使阀芯14密封面与壳体13密封面分开而实现气体的导通。该原理自封接头能实现良好的自封，与软管连接可很方便的实现补气。与仪表接头连接可实现仪表的拆装、更换而不会产生气体泄漏。

以上连接中的密封圈3，6，8均采用轴向密封，密封可靠并且(压缩量)压力设计合理，保证了密封圈的使用寿命；定位销钉10保证了金属波纹管针阀9的开关调节位置准确无误。

参看图4，这是一种普通自封接头，壳体25内装有可上下运动的阀芯23，带有阀杆的阀芯23下面套接弹簧24、导向叉26、铝环27和限位环28，壳体25下部法兰端面凹槽内固定密封“O”型圈29。该自封接头的工作原理是：开口限位环28固定在壳体25内，通过导向叉26、铝环27和限位环28使弹簧24预紧，经受力弹簧24将特制的阀芯23压实在壳体25内的密封面上实现自封。壳体25下面端面与高压电器的连接法兰板底面用“O”型圈7密封，补气时，将补气设备所带橡胶管上同类结构的另一个自封接头与高压电器上自封接头上部的螺纹连接，旋入螺母时产生的力使两自封接头的阀芯23克服弹簧24压力而轴向移动，使阀芯23密封面与壳体25密封面分开而实现气体的导通。该原理自封接头能实现良好的自封，与软管连接可很方便的实现补气。与仪表接头连接可实现仪表的拆装、更换而不会产生气体泄漏。

Claims (2)

1.六氟化硫气体多通针阀组，包括阀体（1），阀体（1）内有弹簧和密封圈，其特征是：阀体（1）为带有针阀的一体化结构，组成有四个接口三通阀结构，其中第一个接口是阀体（1）右边接口，为客户进气接口阀体（21）；第二个是充气接口（20），该接口内装有可左右运动的阀芯（14），带有阀杆的阀芯（14）上依次套接弹簧（15）、十字导向盘（16）、限位卡簧（17），这一套组件组成阀体内置充气自封接头，限位卡簧（17）固定在壳体（13）内凹槽中；第三个接口是阀体（1）上端接口，为自封阀结构的仪表接口（19），在阀体（1）上端仪表接口（19）管口内依次装配弹簧（2）、第一密封圈（3）、自封堵头（4）、第二密封圈（5）、自封头导向套（6）和卡簧（7），组成阀体内置仪表自封接头，其中卡簧（7）固定在管接口内凹槽中；以上三个接口组成三通阀结构；第四个接口是位于阀体（1）通向上端仪表接口（19）通道的侧面，该接口为控制接口（22），该控制接口（22）内依次连接装配密封圈（8）、金属波纹管针阀（9）、销钉（10）和螺帽（11）。

2.根据权利要求1所述的六氟化硫气体多通针阀组，其特征是：充气自封接头和仪表自封接头之间互换替代。

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