CN102301165A - 双盘闸板阀门 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种双盘闸板阀门,闸板(8,9)在壳体(1)中可移动,通过闸板操作结构,其能改变至少一个阀闸板的方向相对于中心平面(5)远离初始方向,通过外闸板载体(11)相对于内闸板载体(10)的运动。闸板载体间的相对运动在开启和闭合阀的过程中被自动启动。方向的改变有利于通过在闸板和座之间逐渐建立的接触密封闸板(8,9)和阀座(3,4),所需要的开启和闭合的力也因此被减少。
Description
技术领域
本发明涉及一种阀,包括具有流体通道的壳体,入口和出口座,以及闭合元件,该闭合元件在为了得到阀的闭合构造的向内方向和相反的为了得到阀的开启构造的向外方向上可相对于通道沿着中心平面移动。这种阀有时被称作“闸板阀门”。
在这种阀中,闭合元件可以包括两个阀盘,形成了所述的双盘闸板阀门。
背景技术
闸板阀门典型地被用作在管道系统中控制流体流,诸如供水或者排水系统。双盘闸板阀门典型地包括壳体在两个阀端口之间形成流体通道的壳体,和两个在进入流体通道的向内方向和离开流体通道的向外方向上可移动的两个平行的阀盘。
流体管道,如,水管,被连接到每一个阀端口。典型地,阀端口布置成使得两个管道沿轴方向对齐。每个阀端口由壳体中的阀座所包围。
在阀的闭合构造中,每个阀盘沿着其外周邻接相应一个阀座,由此,流体地将对应管道从阀壳体的内部分离开,并因此阻挡了流体流。为了切换至阀的开启结构,使阀盘向外移动。实践中,盘相对于流体通道基本上沿径向收缩,并且因此垂直于流体方向。在这个过程中,盘移动进入径向设置在通道外部的壳体的静止室。为了再次转换至阀的闭合位置,阀盘沿相反方向移动,从静止室向内进入流体通道。
在流体系统中,闸门阀板通常被定向为使得在开启阀过程中,当它们竖直地向上运动时阀门闸板移动进入流体通道中,在闭合阀的过程中,当它们向下运动时移动到流体通道内。为了使阅读更容易,下文中,向外意味着离开流体通道,即,典型地竖直向上,下文中,向内意味着进入流体通道,即,典型地竖直向下,除非特别说明外。
为了确保阀的出口与入口实现完全的流体分离,即使在大的流体压力下,阀通常包括用于在闭合运动的至少最后部分期间按压阀盘分离开的装置,因而推动阀盘的外周抵靠阀座。此外,壳体典型地设置有平行的竖直轨道或凹口,其啮合阀盘的外周的一部分,或者盘载体的侧向外端,其容置阀盘。采用这种方式,阀盘在进入或者离开流体通道的竖直运动期间中被引导。阀盘的竖直运动通常受到螺纹杆或者心轴的影响,其可以连接到手柄或者手轮以用于手动操作,或者连接到致动器,用于例如,液压或者电子操作。
双盘闸板阀门的一个重要优点是它们能够容易地被设计提供-在开启的构造中-穿过阀的通道,其允许任何足够小的物体穿过管道从而也可以无限制地穿过阀。因此,例如,检测,维护或者清洁管道系统可以通过远距离操作步行机器人(vehicle)(ROV)执行。
各种设备已经被发明用于推动阀盘在闭合运动的最后一部分期间分离开。美国专利2,502,689公开了一种如上所述的双盘闸板阀门。具有手轮的螺纹杆用于沿竖直方向移动阀盘。该杆在阀壳体的顶部啮合内螺纹。在阀壳体内部,杆可旋转地固定到部分楔形盘载体,其通过横向的螺栓连接至每个阀盘的背面上的吊耳,即,面向其它阀盘的侧部。吊耳中的螺栓孔大于螺栓的直径,因此被允许在螺栓孔中移动。在闭合阀的过程中,阀盘通过吊耳悬挂在螺栓上直至阀盘邻接阀壳体的底部或者采用其它方式被阻止进一步向下运动。在盘载体的进一步向下运动期间,其楔形部分沿着每个阀盘的背面上的倾斜表面滑动,由此促使它们分开。在开启运动的第一部分期间,螺栓将沿着螺栓孔内部的倾斜表面滑动,因此朝向彼此推动阀盘,以利于它们随后的向外运动进入静止室中。
FR2.180.655,JP63-225768和JP5-99348分别公开了双盘闸板阀门,其中,阀盘通过大量连杆连接到盘载体,其每个可旋转地一端部连接到阀盘背面上的吊耳,另一端连接到盘载体。连杆机构设置成保持阀盘总是平行。在关闭阀的过程中,阀盘通过盘载体上的连杆机构悬挂,直至阀盘被阻止进一步向下运动,例如,通过壳体的底部。在盘载体的进一步向下运动中,连杆装置旋转并促动阀盘分离。在开启运动第一部分中,连杆机构对应地朝向彼此推动阀盘,同时闸板保持平行。
所有上述闸板阀门有如下缺陷,在闭合运动的最后一部分和开启运动的第一部分中,需要相对大的力来移动阀盘,其中,盘移动彼此分离或彼此相向。采用手动操作的闸板阀门,对于操作者来说,难于闭合和打开闸阀。使用自动操作的闸板阀门,致动器的尺寸必须适于运动的这一部分,虽然移动的其它部分需要明显少的力,因此,致动器的重量,尺寸和成本相对高。
发明内容
本发明的目的之一是通过提供一种易于打开和关闭的阀来克服上述提到的缺陷。进一步的目的是提供一种具有简单和可靠结构的阀,以及提供一种易于保持在良好的机械条件从而进行清洁、检测和维修的阀。
根据本发明的阀包括具有外和内盘载体的盘操作结构,该盘操作结构适于通过外盘载体相对于内盘载体的移动来改变至少一个阀盘的导向离开初始导向,其中,在闭合元件沿向外和向内方向运动的过程中,盘载体之间的相对运动被启动作为打开和闭合过程的集成部分。
因为盘沿向内方向的运动转化为至少一个盘相对于中心平面的重新定向,在至少一个闸板相对于中心平面的方向的改变的过程中,盘相对于入口和出口座的最终密封可以高效地执行。方向的改变通过逐渐形成的盘与座之间的接触而有利于盘和阀座之间的密封,因此,可以减小所需要的开启和闭合力。同时,较软的打开和闭合可以在打开和闭合过程中减少磨损和噪音,并且其可以保护管道系统的其它元件。
在一项实施例中,通过阻碍其中一个盘载体的运动而允许其中另一个盘载体沿向内方向继续运动,阀结合一布置成在闭合元件向内运动的过程中初始化盘载体之间的相对运动的障碍件。
实际上,在闭合元件沿向内方向的运动期间,要求保护的盘载体之间的相对运动可以通过移动装置得到,该移动装置通过外盘载体向内或者向外的移动使所述阀在打开和闭合结构之间移动。
实际上,阀盘可既连接外盘载体也连接至内盘载体,使得外盘载体沿向内方向的运动引起阀盘和内盘载体沿向内方向的同步运动。
阀盘和内盘载体可跟随这一运动直至内盘载体到达障碍件,例如,通道的壁。当外盘载体进一步向内运动时,外盘载体相对于内盘载体的运动可致使所述至少一个盘相对于中心平面的导向离开那一盘相对于中心平面的初始方向的改变。
当所述阀盘被阻止离开其初始导向进一步改变其导向时,该盘操作结构可通过外盘载体相对于内盘载体的进一步移动而将阀盘相对于中心平面的导向向回改变为阀盘的初始导向。
这一沿重新导向方向的改变,例如,从移动离开初始导向改变为移动回到朝向初始导向是可以发生的,例如,作为阀盘外周的向内部分接触入口或出口阀座的相应部分的结果。
尤其地,该盘操作结构可以适于通过外盘载体相对于内盘载体的移动而将两个阀盘相对于中心平面和相对于彼此的导向改变为离开所述阀盘的初始导向以及改变为朝向阀盘的初始导向向回。在下述说明中,阀盘操作结构的这一实施例将被称为一种双盘操作结构。
该双盘操作结构可以尤其地移动所述盘离开以及朝向阀盘为平行的结构。但是,该阀盘可以并不一定曾实现这一平行结构。
该盘操作结构可以例如定位在阀盘之间,并且其可设置为使得在阀打开期间其可以移动完全离开所述通道并且进入静止室。
尤其地,盘操作结构可以包括通过连杆结构连接至两个阀盘的外和内盘载体。该连杆结构可以包括外杆和内杆,外杆包括第一和第二外部元件,第一外部元件旋转地固定至外盘载体和其中一个阀盘,第二外部元件旋转地固定至外盘载体和其他阀盘,内杆包括第一和第二内部元件,第一内部元件旋转地固定至其中一个阀盘和内盘载体,第二内部元件旋转地固定至其他阀盘和内部盘载体。
第一和第二外部元件可延伸自相应阀盘的向外部分并且沿着向外和朝向中心平面的方向,在那里,它们旋转地固定至外部盘载体。
第一和第二外部元件可延伸自相应的阀盘的向内部分并且沿着向内和朝向中心平面的方向,在那里,它们旋转地固定至内盘载体。
该闭合元件可通过例如包括阀操作手柄或包括电动或液压致动器的移动装置而沿向外和向内的方向移动。
有利的是,将移动装置直接地连接到外盘载体,使得当阀被操作时,外盘载体通过其连接至所述盘而将所述盘和内盘载体沿向内和向外的方向移动。
所述障碍件可通过通道的壁部构成。在一项实施例中,通过外盘载体连接至所述盘,所述外盘载体沿着向内的方向移动所述盘和内盘载体从而关闭所述阀。当内盘载体到达所述通道的壁部时,所述壁部构成该障碍件并且阻止所述内盘载体的进一步运动。在这一点,在所述外盘载体沿向内方向的进一步运动期间,至少一个盘开始重新定向。
在打开过程中,该移动装置沿向外方向拉动所述外盘载体,首先在外盘载体已经移动特定距离以后,该连杆结构沿着向外方向拉动内盘载体。虽然外盘在内盘载体没有移动的情况下进行移动,但是所述至少一个盘朝向初始导向移动,可能在首先已经移动离开初始导向以后,使得其达到相对于中心平面的导向,在那里,易于沿向外的方向移动离开所述通道并且进入静止室。
为了支持盘和盘载体的运动,在所述阀的关闭和打开期间,壳体可形成一轨道从而沿向内和向外的方向导引所述盘载体。在一项实施例中,该障碍件沿着这一轨道形成,或者其形成轨道的集成部分。
该阀可以相对于重力导向,使得重力的冲击克服对所述阀进行操作的移动装置的力而沿向内的方向移动所述盘和盘载体。为了能够更自由地选择阀的方向,所述阀可包含弹簧-力结构,沿着向内的方向促动所述阀盘和/或至少一个盘载体从而代替或者实现重力的作用。
由于阀盘相对于中心平面或者相对于彼此进行重新定向,所以可在在阀座与盘之间建立逐渐密封的新方式。例如,入口和出口座的每个可具有沿着通道的与静止室的位置相对的那一部分的内密封表面部分,和沿着通道的静止室通向所述通道的那一部分的外密封表面部分。所述密封表面部分的内和外部分可以是非平行的或者在通道的方向上相对彼此偏移。采用这种方式,内密封表面部分可以变成与中心平面垂直,外密封表面部分可以形成相对于中心平面的一个角度,该角度小于90度。
在第二方面,本发明提供根据上述说明的结合阀的流体系统。该阀可尤其地相对于重力布置,这样重力沿向内方向影响所述闭合元件。
在第三方面,本发明提供一种有利于闸板阀门更容易打开和关闭的方法,所述方法包括:
-提供具有流体通道的壳体,入口和出口座,以及闭合元件,该闭合元件可沿着中心平面在向内方向上相对于通道移动从而获得阀的关闭构造以及在相反的向外方向上移动从而获得阀的打开构造,
-提供具有两个阀盘和一个盘操作控制结构的闭合元件,
-设置阀闸板关于中心平面基本对称,
-为所述每个阀盘设置周向边缘部分,,匹配入口和出口阀座其中的对应一个,从而在阀的关闭构造中在外周边缘部分与阀座之间实现接触,
-为所述操作结构设置外和内盘载体,两个盘载体通过连杆结构与两个阀盘连接,使得所述盘操作结构通过外盘载体相对于内盘载体的移动而将阀盘其中的至少一个相对于中心平面的导向改变为离开初始导向,以及
-设置障碍件,该障碍件布置成在闭合元件沿向内方向运动期间初始化所述盘载体之间的相对运动。
附图说明
接下来,本发明将参照附图进一步详细地说明,其中:
图1以横截面剖视图示出处于关闭构造的闸板阀门;
图2示出处于部分打开构造的闸板阀门的横截面的透视图;以及
图3示出处于关闭构造的闸板阀门的横截面剖视图
具体实施方式
根据本发明的闸阀如图1-3所示。阀包括具有流体通道2的壳体1,入口座3和出口座4。该阀进一步包括闭合元件,其可相对于流体通道2沿着由点线5所表示的中心平面移动。通过闭合元件在由箭头6所示的向内方向的移动,阀被朝向闭合构造移动,通过沿如箭头7所示的相反、向外的方向移动,该阀朝向打开构造移动。
该闭合元件包括两个阀盘8,9和具有内盘载体10和外盘载体11的盘操控结构。该盘载体经由可旋转的连杆12,13,14,15(图1中最清楚地示出)固定至盘8,9,使得至少一个外部连杆元件12和优选两个外部连杆元件12,13从每个阀盘的向外部分向外延伸以及沿着朝向中心平面5的方向延伸至外闸板载体11,在那里,其受到旋转地固定。至少一个内连杆元件14和优选两个内连杆元件14,15从每个阀盘的向内部分向内延伸以及沿朝向中心平面的方向延伸至内部盘载体10。在下文中,连杆元件12,13,14,15将被称作“连杆”。
阀壳体1形成导轨25,参见图2,从而在分别关闭和打开闸板阀门期间在关闭和打开方向上引导闸板载体10,11。
导轨25具有形成障碍件的端止部16,其在闸板阀门的打开结构中防止内盘载体10沿向内的方向进一步地移动。端止部16可以包括在其预定位置处邻接内盘载体10和/或至少一个阀盘8,9的结构。
该阀包含用于在打开和关闭构造之间移动阀的移动装置17。该移动装置17可以包括手动操作的柄部,或者伺服操作机构,例如,在心轴上操作。该移动装置17布置成经由与外盘载体11的接触来移动该闭合元件。
第一偏置力促动内盘载体10向内,第二偏置力促动阀盘8,9向内。如果闸板阀门导向为使得向内也是相对于作用在该阀上的重力向下,第一和第二偏置力可以通过作用在内盘载体10和/或阀盘8、9上的重力引起。
可选择地或者额外地,第一和第二偏置力可以通过弹簧装置(未示出)而直接地或者间接地被引起,所述弹簧装置布置在,例如:内、外盘载体10、11之间,在内盘载体10和壳体1之间,阀盘8,9和外盘载体11之间,在阀盘8,9和内盘载体10之间和/或在阀盘8,9之间。
闸板阀门还包括停止装置16,用于防止阀盘8、9比所需要的紧密邻接阀座的位置还进一步向内移动。停止装置16可以经由例如连杆14、15直接或间接地作用在阀盘8,9上。
阀盘可包括密封装置,通过橡胶型材(profile)或者垫圈18或者相似的弹性结构被促进。当阀处于关闭构造,该密封装置邻接阀座3,4的密封表面。
每一密封表面包括位于相应阀端口的向内侧上的内密封表面部和位于向外侧上的外密封表面部分,内和外封表面部分沿周向方向被分离开,每个占密封表面的大概一半。
内密封表面部分导向为基本上与中心平面垂直,然而外密封表面部分以基本上较小的角度定向,如相对于其为大约30°或者在45°和15°之间。外密封表面部分也可以,如图1所示,进行圆整从而形成在表面上变化的角度。
在闸板阀门关闭期间,移动装置17移动外盘载体11向内。由于偏置力,阀盘8,9和内盘载体10跟随该运动直到内盘载体10到达端止部16。
当外盘载体进一步向内移动时,使得内连杆14,15旋转,由此促使阀盘8,9的向内部分分开。
连杆和偏置力的尺寸设置为使得外连杆12、13无法旋转,使得阀盘继续向内移动。内连杆14、15继续旋转直至停止装置16阻止阀盘8、9进一步向内移动。
在这个位置,每个阀盘的外周的向内部分,即,在图1中的外周的下部,邻接或者几乎邻接密封表面部的对应部分,在下文被称作“内密封表面”。当外盘载体11进一步向内移动,导致外连杆12,13旋转,由此促动阀盘的向外部分开,直至每个阀盘8,9的外周的向外的部分邻接相应的外密封表面部(在图1中附图标记3和4所示位置处)。
在这一移动过程中,阀盘8、9的最向内部分彼此相向移动,可能是沿着内密封表面滑动。
每个阀盘8、9的枢转轴相对于阀盘8、9的位置致使每个阀盘8、9的一部分沿相对于通道2的一个方向运动,阀盘8、9的另一部分沿相对于通道2的相反方向运动。
外盘载体11的进一步向内移动致使阀盘8,9的向外部分进一步分开,由此,外周的向外部分沿着外密封表面部分滑动,并且由于外密封表面部分的定向,压制阀盘的外周的向内部分朝向内密封表面部分。
因此,该外周的向内和向外部分(图1中的向下和向上部分)被压靠阀座,其确保闸板阀门的压力紧密关闭。
通过选择连杆12-15的不同角度,所述连杆可以将外盘载体11的相对大的运动转换成阀盘8、9相对小的运动,使得闸板阀门能够通过施加相对小的力到移动装置17而被关闭。
密封表面和/或阀盘8、9可以包括垫圈,例如,O型环密封件,用于改善闸板阀门的紧密度。
所述连杆12-15可以连接至阀盘8、9背侧上的吊耳19,以及旋转铰接20允许连杆12-15相对于盘载体10、11以及相对于盘8、9转动。
移动装置17可以包括螺纹杆,可旋转地固定至壳体1的顶部,并且啮合外盘载体11中的内螺纹。
阀端口之间的壳体1的内密封表面和内部表面部分可以与开口齐平(flush),其构成阀的端口,使得闸板阀门的向内表面形成用于流体的齐平表面,因此降低流体流中的湍流。此外,如果闸板阀门被导向为向内方向向下,那么无益的粒子,如小圆石或沙子,将不会聚集在闸板阀门底部,但是将会被流体冲洗。
阀盘8、9和阀端口优选为圆形,但是也可以采用任何切合实际的形状,例如,具有圆整边缘的矩形。
每个位置处的平行连杆的数量可以是例如,两个、四个或者六个。更大的数量使得阀盘8、9上能够分布更平均的力。
垫圈18可以通过固定至阀盘8、9上的环形垫圈固定器而保持定位。额外的垫圈可以布置为在垫圈固定器和阀盘8、9之间密封。
闸板阀门和其部件可以由黄铜、铸铁、不锈钢、铝、塑料和/或其它适合的材料制成。所述垫圈可以由例如橡胶制成。闸板阀门可包含用于将管道连接到阀端口的凸缘。
Claims (18)
1.一种双盘闸板阀门,包括形成流体通道(2)的壳体(1),入口和出口座(3,4),和闭合元件,所述闭合元件可沿着中心平面(5)相对于所述通道移动,其移动的方向为用于获得所述阀的关闭构造的向内方向和用于获得所述阀的打开构造的相反的向外方向,所述闭合元件包括两个阀盘(8,9)和具有内和外盘载体(10,11)的盘操作结构,所述盘操作结构适于通过外盘载体(11)相对于内盘载体(10)的移动而改变至少一个所述阀盘(8、9)的导向离开初始导向,其中,在所述闭合元件沿向内和向外方向的移动期间,所述盘载体(10、11)之间的相对运动被启动作为关闭和打开过程的集成部分。
2.根据权利要求1所述的阀,其中,在打开和关闭的整个过程中,阀盘(8、9)布置成关于中心平面(5)基本上对称。
3.根据权利要求1或2所述的阀,其中,每个阀盘(8、9)具有外周边缘部分,所述外周边缘部分匹配入口座和出口座(3,4)其中的对应一个,从而在所述阀的关闭构造中在外周边缘部分与阀座之间实现接触。
4.根据前述任一权利要求所述的阀,其中,当到达预规定导向时,所述阀盘(8、9)被阻止改变导向进一步离开所述初始导向。
5.根据权利要求4所述的阀,其中,所述盘操作结构适于在所述阀盘(8、9)已经到达预规定导向之后,通过外盘载体(11)相对于内盘载体(10)的进一步运动,将所述阀闸板(8、9)的导向改变回朝向所述阀盘的初始导向。
6.根据前述任一权利要求所述的阀,其中,所述盘操作结构适于通过所述外盘载体(11)相对于所述内盘载体(10)的运动而将两个阀盘(8、9)的导向改变为离开两个阀盘(8、9)的初始导向以及改变回朝向所述阀盘(8、9)的初始导向。
7.根据前述任一权利要求所述的阀,其中,所述盘操作结构位于所述阀盘(8、9)之间。
8.根据前述任一权利要求所述的阀,其中,两个盘载体(10、11)通过包括外部连杆和内部连杆的连杆结构连接至两个阀盘(8、9),所述外部连杆包括第一和第二外部元件(12、13),第一外部元件(12)旋转地固定至外盘载体(11)和其中一个阀盘(9),所述第二外部元件(13)旋转地固定至外盘载体(11)和其他阀盘(8),所述内部连杆包括第一和第二内部元件(14、15),第一内部元件(14)旋转地固定至其中一个阀盘(8)和内盘载体(10),第二内部元件(15)旋转地固定至其他阀盘(9)和内盘载体(10)。
9.根据权利要求8所述的阀,其中,所述第一和第二外部元件(12、13)延伸自对应阀盘的向外部分并且沿着向外和朝向中心平面(5)的方向延伸,在那里,它们旋转地固定至外盘载体(11)。
10.根据权利要求8或9所述的阀,其中,第一和第二内部元件(14、15)延伸自对应阀盘的向内部分并且沿着向内和朝向中心平面(5)的方向延伸,在那里,它们旋转地固定至内盘载体(10)。
11.根据前述任一权利要求所述的阀,其中,所述闭合元件可通过固定至外盘载体(11)的移动装置(17)而沿向外或向内的方向移动。
12.根据前述任一权利要求所述的阀,其中,所述阀包括障碍件(16),所述障碍件布置成通过在闭合元件沿着向内方向移动期间阻碍其中一个盘载体(10)的运动而启动所述盘载体(10、11)之间的相对运动。
13.根据权利要求12所述的阀,其中,所述障碍件(16)由通道(2)的壁部构成。
14.根据前述任一权利要求所述的阀,其中,所述壳体(2)形成轨道(25),所述轨道用于在阀的关闭和打开期间沿向内和向外方向引导所述盘载体(10、11)。
15.根据前述任一权利要求所述的阀,还包括沿向内方向促动所述闭合元件的弹簧-力结构。
16.根据前述任一权利要求所述的阀,其中,所述入口和出口座(3、4)每个包括内部密封表面部分和外部密封表面部分,所述密封表面部分在关闭构造中面向阀盘(8、9),所述内部密封表面部分基本垂直于所述中心平面,所述外部密封表面部分形成相对于中心平面(5)小于90度的角度。
17.一种结合根据权利要求1-16任一项所述的阀的流体系统,所述阀定位成使得重力沿向内方向压制所述闭合元件。
18.一种有利于更容易地打开和关闭闸板阀门的方法,所述方法包括:
-设置具有流体通道的壳体,入口和出口座,以及闭合元件,所述闭合元件可沿着中心平面相对于所述通道移动,其移动的方向为用于获得所述阀的关闭构造的向内方向和用于获得所述阀的打开构造的相反的向外方向,
-使所述闭合元件设置两个阀盘和一个盘操作结构,
-将所述阀盘布置成关于中心平面基本上对称,
-为每个阀盘设置外周边缘部分,所述外周边缘部分匹配所述入口或出口座的对应一个,从而在所述阀的关闭构造中在外周边缘部分与所述座之间实现接触,
-为所述操作结构设置外和内盘载体,两个盘载体通过连杆结构而连接至两个阀盘,使得所述盘操作适于通过外盘载体相对于内盘载体的移动而将至少一个阀盘相对于中心平面的导向改变为离开初始方向,以及
-设置障碍件,所述障碍件布置成在所述闭合元件沿向内方向的移动期间启动所述盘载体之间的这种相对移动。
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