CN105090602A - 阀门液压手轮 - Google Patents

Abstract

本发明提供了阀门液压手轮，包括主动阀杆、从动阀杆和壳体；主动阀杆的一端设置在壳体的内部，另一端伸出壳体，主动阀杆设置在壳体内部的一端设置主动阀杆活塞；从动阀杆的一端设置在壳体的内部，另一端伸出壳体并与阀门的阀芯连接，从动阀杆设置在壳体内部的一端设置从动阀杆活塞；主动阀杆活塞和从动阀杆活塞之间密封液态介质，主动阀杆通过液态介质的液压作用驱动从动阀杆运动，从动阀杆带动阀芯运动实现阀门的开启/关闭。本发明的阀门液压手轮采用液压的方式，利用帕斯卡定律，通过驱动主动阀杆运动，主动阀杆活塞推动液态介质使其内部产生压强从而推动从动阀杆活塞，从动阀杆带动阀芯运动，实现阀门的开启/关闭。

Description

阀门液压手轮

技术领域

本发明涉及阀门开启装置领域，具体地，涉及阀门液压手轮。

背景技术

在手动阀门使用过程中，由于大口径阀门和高压阀门需要的密封和开启力矩较大，目前解决方法是：1、采用较大手轮(或者采用小螺距螺纹传动)；2、采用蜗轮蜗杆机构；3、采用电机、气动等自动化系统。

以上方式存在的缺点有：

1、采用较大手轮时，首先，不方便一个人操作，根据阀门的有关计算，当手轮直径达到一定程度的时候，一个人所产生的力矩是不在增加的，可能需要两人及多人操作；再者，有些地方高压阀门的安装空间较小，但是需要的手轮直径较大，造成无法安装或者手动繁琐的问题；最后，大直径手轮显的阀门头部较大，外观不美观。

而采用小螺距螺纹时，受力情况不好，需要采用较粗螺杆，而且转动手轮圈数较多，设计和使用都不方便。

2、采用涡轮蜗杆机构，该机构是采用蜗轮蜗杆传动比较大，用较小力驱动涡轮机构产生较大的力，该机构成本较高且现在一半都是铸造产品，较沉重，不仅增加了阀门的重量，而且增加阀门的整体成本，给阀门的安装和维护造成困难，而且维护保养成本较高。

3、采用电动、气动等自动化系统，需要一定的基础投资，比如电和气等，成本较高，尤其在偏远地区显得尤为困难，而且存在一定的使用风险。

4、有的阀门需要手动快速关闭。

为了解决上述问题，特提出本发明。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了阀门液压手轮，具体地，采用了如下的技术方案：

阀门液压手轮，包括主动阀杆、从动阀杆和壳体；所述主动阀杆的一端设置在壳体的内部，另一端伸出壳体，主动阀杆设置在壳体内部的一端设置主动阀杆活塞；所述从动阀杆的一端设置在壳体的内部，另一端伸出壳体并与阀门的阀芯连接，从动阀杆设置在壳体内部的一端设置从动阀杆活塞；所述的主动阀杆活塞和从动阀杆活塞之间密封液态介质，主动阀杆通过液态介质的液压作用驱动从动阀杆运动，从动阀杆带动阀芯运动实现阀门的开启/关闭。

进一步地，所述的主动阀杆活塞的受力面积小于或者等于从动阀杆活塞的受力面积。

进一步地，所述的主动阀杆包括大阀杆，所述的主动阀杆活塞为设置在大阀杆端部的大阀杆活塞。

进一步地，所述的主动阀杆还包括小阀杆；所述的大阀杆为中空结构，大阀杆套装在小阀杆上；所述的小阀杆和大阀杆之间可实现同步转动和相对转动。

进一步地，所述的小阀杆的一端设置在大阀杆的内部，其端部设置小阀杆活塞，小阀杆活塞的受力面积小于大阀杆活塞的受力面积；小阀杆的另一端的端部伸出大阀杆。

进一步地，所述的小阀杆活塞与大阀杆的内部之间密封。

进一步地，所述的大阀杆上安装有松紧机构，所述的松紧机构具有受力极限值，在受力极限值内，松紧机构产生压力使小阀杆和大阀杆同步转动，所述的主动阀杆活塞由小阀杆活塞和大阀杆活塞共同形成；在受力极限值外，松紧机构出现打滑，只有小阀杆转动，所述的主动阀杆活塞为小阀杆活塞。

进一步地，所述的大阀杆与壳体之间为螺纹连接，所述的小阀杆与大阀杆之间为螺纹连接。

进一步地，所述主动阀杆伸出壳体的一端连接手柄。

进一步地，所述的壳体固定安装在阀体上，所述阀体上设置通气孔，通气孔设置在阀体与壳体的连接处；所述的通气孔连通从动阀杆活塞与阀体之间的区域和外界环境。

本发明的阀门液压手轮采用螺纹和液压相结合的方式，基本原理是利用帕斯卡定律：液体内部的压强一样，受力面积大的面受力也大。本发明通过驱动主动阀杆运动，主动阀杆活塞推动液态介质使其内部产生压强，从而推动从动阀杆活塞，从动阀杆活塞带动阀瓣运动，实现阀门的开启和关闭。本发明可根据具体的工作状态和使用要求进行设计主动阀杆活塞和从动阀杆活塞的受力面积，具体地，可分为以下三种情况：

一、主动阀杆活塞的受力面积小于从动阀杆活塞的受力面积，这样关闭阀门的时候比较省力，但是阀门刚开始关闭时比较缓慢。

二、主动阀杆活塞的受力面积等于于从动阀杆活塞的受力面积，这样的话主动阀杆和从动阀杆同步运动，实现阀门的同步关闭。

三、主动阀杆活塞的受力面积大于从动阀杆活塞的受力面积，这样的话刚开始操作主动阀杆比较吃力，但是阀门关闭较为迅速。

因此，本发明的阀门液压手轮可适用于各种工作场合，以满足不同的工作要求。而且，本发明的结构简单，操作方便，成本较低，具有广阔的市场前景。

附图说明

图1本发明的结构示意图。

附图中标号说明：1-手柄2-松紧机构3-小阀杆4-小阀杆活塞5-大阀杆6-大阀杆活塞7-液态介质8-密封圈9-从动阀杆活塞10-壳体11-阀体12-从动阀杆13-通气孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的阀门液压手轮进行详细描述：

如图1所示，本发明提供的阀门液压手轮，包括主动阀杆、从动阀杆12和壳体10；所述主动阀杆的一端设置在壳体10的内部，另一端伸出壳体10，主动阀杆设置在壳体10内部的一端设置主动阀杆活塞；所述从动阀杆12的一端设置在壳体10的内部，另一端伸出壳体10并与阀门的阀芯连接，从动阀杆12设置在壳体10内部的一端设置从动阀杆活塞9；所述的主动阀杆活塞和从动阀杆活塞9之间密封液态介质7，主动阀杆通过液态介质7的液压作用驱动从动阀杆12运动，从动阀杆12带动阀芯运动实现阀门的开启/关闭。

本发明的阀门液压手轮安装在阀体11上，阀体11是阀门的主体，具体地所述的壳体10通过螺钉或者其它装置固定安装在阀体11上，所述的从动阀杆12连接阀体11内部的阀芯，所述的阀芯具体的可为阀瓣。

本发明的主动阀杆用于承受驱动力，具体地，为承受手动施加的作用力运动。主动阀杆通过液压作用使从动阀杆12运动，从动阀杆12带动阀瓣运动，实现阀门的开启和关闭。

本发明中的液态介质7优选地采用液压油。本发明的从动阀杆12伸出壳体10的一端与阀体11内的阀瓣相连，用来给阀瓣施力，用来关闭阀门，设置在壳体10内部的另一端与从动阀杆活塞9相连，用来接受壳体的液压力。应该被本领域技术人员所理解的是，本发明的从动阀杆12与从动阀杆活塞9可以是两个构件，通过螺钉或者其它的方式连接到一起，这样方便拆卸进行单独构件的更换；也可以是一体成型的，方便安装。

本发明的阀门液压手轮采用螺纹和液压相结合的方式，基本原理是利用帕斯卡定律：液体内部的压强一样，受力面积大的面受力也大。本发明通过驱动主动阀杆运动，主动阀杆活塞推动液态介质使其内部产生压强，从而推动从动阀杆活塞，从动阀杆活塞带动阀瓣运动，实现阀门的开启和关闭。本发明可根据具体的工作状态和使用要求进行设计主动阀杆活塞和从动阀杆活塞的受力面积，具体地，可分为以下三种情况：

一、主动阀杆活塞的受力面积小于从动阀杆活塞的受力面积，这样关闭阀门的时候比较省力，但是阀门刚开始关闭时比较缓慢。

二、主动阀杆活塞的受力面积等于于从动阀杆活塞的受力面积，这样的话主动阀杆和从动阀杆同步运动，实现阀门的同步关闭。

三、主动阀杆活塞的受力面积大于从动阀杆活塞的受力面积，这样的话刚开始操作主动阀杆比较吃力，但是阀门关闭较为迅速。

作为本发明的一种优选的实施方式，所述的主动阀杆活塞的受力面积小于或者等于从动阀杆活塞9的受力面积，可以实现同步关闭阀门或者省力的效果。

与之相适应的，本发明中的壳体10是主要的液压油的容器，其内部设置有主动阀杆活塞和从动阀杆活塞9，因此，壳体10可以设计成台阶状：当设置有主动阀杆活塞的壳体部分的直径小于设置有从动阀杆活塞9的壳体部分的直径时，关闭阀门的初始阶段比较省力，但是阀门刚开始关闭较为缓慢；当设置有主动阀杆活塞的壳体部分的直径大于设置有从动阀杆活塞9的壳体部分的直径时，关闭阀门的初始阶段比较废力，但是阀门刚开始关闭较为迅速。另外，应该被本领域技术人员所理解的是壳体10也可以设计成同一直径型，这样即不省力也不费力，可以实现同步运动。具体地，壳体10可根据实际的工作要求及阀门的特性进行选择设计。

本发明的进一步改进点在于，本发明的主动阀杆活塞包括两部分，通过设计可使两部分的受力面积不同，以满足阀门关闭的不同阶段的受力要求。

作为本发明的一种优选的实施方式，本发明所述的主动阀杆包括大阀杆5，大阀杆5的端部设置大阀杆活塞6，大阀杆活塞6安装在壳体10的内部。同样，应该被本领域技术人员所理解的是，本发明的大阀杆5与大阀杆活塞6可以是两个构件，通过螺钉或者其它的方式连接到一起，这样方便拆卸进行单独构件的更换；也可以是一体成型的，方便安装。应该本本领域技术人员所理解的是，本发明的大阀杆5与大阀杆活塞6可以通过轴承装置连接，这样在转动大阀杆5时，大阀杆活塞6不与大阀杆5同步转动，只上下运动，更加的省力。作为本发明的一种优选的实施方式，，所述的主动阀杆还包括小阀杆3；所述的大阀杆5为中空结构，大阀杆5套装在小阀杆3上；所述的小阀杆3和大阀杆5之间可实现同步转动和相对转动。

本发明的小阀杆3的一端设置在大阀杆5的内部，其端部设置小阀杆活塞4，小阀杆活塞4通过安装螺钉固定安装，同理，应该本本领域技术人员所理解的是，本发明的小阀杆3与小阀杆活塞4可以通过轴承装置连接，这样在转动小阀杆3时，小阀杆活塞4不与小阀杆3同步转动，只上下运动，更加的省力。小阀杆活塞4的受力面积小于大阀杆活塞6的受力面积；小阀杆3的另一端的端部伸出大阀杆5，其端部连接有手柄1。所述的手柄1为用户操作使用，用户通过转动手柄1带动小阀杆3转动。

本发明所述的小阀杆活塞4与大阀杆5的内部之间密封，具体地，可在小阀杆活塞4上设置密封圈8。

应该被本领域技术人员所理解的是，本发明的大阀杆活塞6的受力面积可以大于、小于或者等于从动阀杆活塞9的受力面积，当大阀杆活塞6的受力面积大于从动阀杆活塞9的受力面积时，刚开始操作大阀杆5关闭阀门时比较吃力，但是阀门关闭较为迅速；当大阀杆活塞6的受力面积等于从动阀杆活塞9的受力面积时，不省力也不费力，可实现同步关闭阀门；当大阀杆活塞6的受力面积小于从动阀杆活塞9的受力面积时，刚开始操作大阀杆5关闭阀门时比较省力，但是阀门刚开始关闭时比较缓慢。

而本发明的小阀杆活塞4的受力面积是小于从动阀杆活塞9的受力面积的，这主要是因为阀门关闭后期需要较大的驱动力，松紧机构2出现打滑现象，只有小阀杆3转动带动小阀杆活塞4向下运动，将小阀杆活塞4的受力面积设计的小于从动阀杆活塞9的受力面积时，更加的省力，关闭阀门更加方便。

能够实现本发明小阀杆3和大阀杆5之间可实现同步转动和相对转动的方式有很多种，作为本发明的一种优选的实施方式，本发明所述的大阀杆5上安装有松紧机构2，所述的松紧机构2受力极限值，在受力极限值内，松紧机构2产生压力使小阀杆3和大阀杆5同步转动，，所述的主动阀杆活塞由小阀杆活塞4和大阀杆活塞6共同形成；在受力极限值外，松紧机构2出现打滑，只有小阀杆3转动，所述的主动阀杆活塞为小阀杆活塞4。

作为本发明的一种优选实施方式，所述的松紧机构2主要包括壳体、弹性装置和限位装置，所述的壳体安装在大阀杆5上，所述的弹性装置和限位装置设置在壳体内，所述的弹性装置挤压限位装置。优选地，所述的弹性装置为弹簧，所述的限位装置为钢球。为了安装松紧机构2的需要，所述的小阀杆3上设置凹槽，所述的凹槽装配松紧机构2的限位装置。本发明的松紧机构2的弹簧处于压缩状态，因此钢球受到弹簧的压力与小阀杆3的凹槽牢牢的配合，当施加的外力小于松紧机构2所能承受的极限力时，松紧机构2可将大阀杆5和小阀杆3连为一体同步转动；当施加外力大于松紧机构2所能承受的极限力时，小阀杆3在转动过程中，钢球将从凹槽中滑出，不能带动大阀杆5一起转动。

本发明的大阀杆5和小阀杆3可以为表面平滑的管状结构，这样大阀杆5与壳体10之间是可滑动的，小阀杆3与大阀杆5之间也是可滑动的，与之相适应的需要动力机构或者限位机构限定大阀杆5和小阀杆3的位移。作为本发明的一种优选的实施方式，所述的大阀杆5与壳体10之间为螺纹连接，所述的小阀杆3与大阀杆5之间为螺纹连接。采用螺纹连接的方式，一方面方便操作，可直接通过手动旋转手柄1带动小阀杆3运动，同时，当大阀杆5或者小阀杆6运动到特定的位置后，螺纹结构可直接限定大阀杆5和小阀杆6，防止它们回退，采用螺纹结构连接，结构简单，操作方便，安全稳定。作为本发明的一种优选实施方式，所述的大阀杆5的螺纹的螺距大于小阀杆3的螺纹的螺距，这样可使得大阀杆5的运动更加快速，小阀杆3的运动较慢，但是大阀杆5的操作费力，小阀杆3的操作较省力，这与阀门关闭的特点相适应。

本发明创造性的将大阀杆5和小阀杆3通过螺纹连接的方式组合，同时，将主动阀杆活塞分成了大阀杆活塞6和小阀杆活塞4两个部分，这主要是由阀门关闭时受力特点所决定的。

关闭阀门的初始阶段，需要的驱动力较小，此时，施加在手柄1上的外力较小，该力在松紧机构2的受力范围内，因此小阀杆3带动大阀杆5同步转动，大阀杆活塞6和小阀杆活塞4形成主动阀杆活塞共同作用液压油，此时的受主动阀杆活塞和从动阀杆活塞9的受力面积相差较少，施加在手柄1上的外力和从动阀杆上获得的驱动力相差不大，但是由于大阀杆5的螺距较大，可以实现阀门的快速移动，这样可以在满足受力要求的前提下减少手动转动手柄1的圈数。

关闭阀门的后期，需要的驱动力增大，因此，施加在手柄1上的外力相应的增大，当增大到松紧结构受力范围外的时候，小阀杆3发生打滑现象，手柄1只带动小阀杆3转动，此时小阀杆活塞4成为主动阀杆活塞，由于小阀杆活塞4的受力面积比从动阀杆活塞9的受力面积小很多，根据帕斯卡定律，从动阀杆12上受到的驱动力将会增大很多，以满足阀门关闭后期的受力要求，这样，用户可以施加相对小的力来实现阀门关闭。

综上所述，本发明采用大阀杆5和小阀杆3相结合的方式不仅可以满足阀门关闭的受力要求，而且可以减少用户的施力大小，使用户更容易操作。

另外，如果有阀门需要手动快速关闭的话，只要将大阀杆活塞6的受力面积大于从动活塞9的受力面积，在阀门关闭的初期，施加在手柄1上的力较大，但是阀门初期关闭迅速，在阀门关闭后期时，小阀杆活塞4起密封作用，也就是说大阀杆活塞6负责阀门的关闭运动特性，小阀杆活塞4负责密封。

作为本发明的一种优选实施方式，为了保证壳体10内部主动阀杆活塞和从动阀杆活塞9之间的密封性，在大阀杆活塞6、小阀杆活塞4以及从动阀杆活塞9上均设置密封圈8。

作为本发明的一种优选实施方式，所述阀体11上设置通气孔13，通气孔13设置在阀体11与壳体10的连接处；所述的通气孔13连通从动阀杆活塞9与阀体11之间的区域和外界环境。本发明的通气孔13的主要作用是防止从动阀杆活塞9下端憋压，造成关闭困难，同时在阀门开启的时候可以利用大气压提升阀杆，可以用其他方式代替，其实壳体10的下端与阀体相连并不是很密封，也可以达到相同的效果。

需要被本领域技术人员所理解的是，本发明具有以下三种使用状态：

1.当阀门关闭初期需要快速关闭时，A>A2；

2.当阀门关闭初期需要要同步关闭时，A＝A2；

3.当阀门关闭初期需要慢速关闭(或者初期关闭力较大时)，A<A2。

本发明以第三种情况进行举例说明：在关闭阀门时，首先转动手柄1，手柄1带动小阀杆3转动，此时由于受松紧机构2的作用，使得小阀杆3与大阀杆5一起转动，此时大阀杆5与壳体10上部是螺纹连接，所以在螺纹作用下向下移动，用大阀杆活塞6推动液压油向下，使内部产生压强，从而推动从动阀杆12迅速关闭阀门，此时由于大阀杆5的螺距较大，和大阀杆活塞6的受力面积较大，根据做功原理(忽略摩擦力等力作用)：

FL＝F2L2

F:大阀杆活塞向下力；

L:大阀杆活塞移动距离；

F2从动阀杆活塞受力；

L2从动阀杆移动距离。

同样，根据液体内部压强相同的原理得：

F/A＝F2/A2

A：大阀杆活塞的面积；

A2：从动阀杆活塞的受力面积。

由于A和A2较接近(相比小阀杆活塞4的受力面积A1与A2比较)，所以F与F2比较接近(相对而言)，所以L与L2接近。所以关闭的快慢很大程度上取决于螺距的大小，由于大阀杆5的螺距较大，所以移动快速。

但当阀门将要密封时候，此时由于受力较大，当大到一定程度时候，大阀杆5受到螺纹摩擦力作用扭矩较大，当松紧机构2的扭矩小于此时螺纹摩擦力时候，松紧机构2会打滑，此时小阀杆3转动，大阀杆5保持不动，小阀杆3带动小小阀杆活塞4向下移动，此时由于小小阀杆活塞4的受力面积较小，推动时手柄1只需很小的力，但是传到从动阀杆12的力就很大了。这时正好是阀门密封时候需要很大的力，所以能够实现快速省力的关闭阀门。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (10)

1.阀门液压手轮，其特征在于，包括主动阀杆、从动阀杆(12)和壳体(10)；所述主动阀杆的一端设置在壳体(10)的内部，另一端伸出壳体(10)，主动阀杆设置在壳体(10)内部的一端设置主动阀杆活塞；所述从动阀杆(12)的一端设置在壳体(10)的内部，另一端伸出壳体(10)并与阀门的阀芯连接，从动阀杆(12)设置在壳体(10)内部的一端设置从动阀杆活塞(9)；所述的主动阀杆活塞和从动阀杆活塞(9)之间密封液态介质(7)，主动阀杆通过液态介质(7)的液压作用驱动从动阀杆(12)运动，从动阀杆(12)带动阀芯运动实现阀门的开启/关闭。

2.根据权利要求1所述的阀门液压手轮，其特征在于，所述的主动阀杆活塞的受力面积小于或者等于从动阀杆活塞(9)的受力面积。

3.根据权利要求1或2所述的阀门液压手轮，其特征在于，所述的主动阀杆包括大阀杆(5)，所述的主动阀杆活塞为设置在大阀杆(5)端部的大阀杆活塞(6)。

4.根据权利要求3所述的阀门液压手轮，其特征在于，所述的主动阀杆还包括小阀杆(3)；所述的大阀杆(5)为中空结构，大阀杆(5)套装在小阀杆(3)上；所述的小阀杆(3)和大阀杆(5)之间可实现同步转动和相对转动。

5.根据权利要求4所述的阀门液压手轮，其特征在于，所述的小阀杆(3)的一端设置在大阀杆(5)的内部，其端部设置小阀杆活塞(4)，小阀杆活塞(4)的受力面积小于大阀杆活塞(6)的受力面积；小阀杆(3)的另一端的端部伸出大阀杆(5)。

6.根据权利要求5所述的阀门液压手轮，其特征在于，所述的小阀杆活塞(4)与大阀杆(5)的内部之间密封。

7.根据权利要求5所述的阀门液压手轮，其特征在于，所述的大阀杆(5)上安装有松紧机构(2)，所述的松紧机构(2)具有受力极限值，在受力极限值内，松紧机构(2)产生压力使小阀杆(3)和大阀杆(5)同步转动，所述的主动阀杆活塞由小阀杆活塞(4)和大阀杆活塞(6)共同形成；在受力极限值外，松紧机构(2)出现打滑，只有小阀杆(3)转动，所述的主动阀杆活塞为小阀杆活塞(4)。

8.根据权利要求4-7任何一项所述的阀门液压手轮，其特征在于，所述的大阀杆(5)与壳体(10)之间为螺纹连接，所述的小阀杆(3)与大阀杆(5)之间为螺纹连接。

9.根据权利要求1所述的阀门液压手轮，其特征在于，所述主动阀杆伸出壳体(10)的一端连接手柄(1)。

10.根据权利要求1所述的阀门液压手轮，其特征在于，所述的壳体(10)固定安装在阀体(11)上，所述阀体(11)上设置通气孔(13)，通气孔(13)设置在阀体(11)与壳体(10)的连接处；所述的通气孔(13)连通从动阀杆活塞(9)与阀体(11)之间的区域和外界环境。