CN106641314A - 具有自动密封功能的气动球阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有自动密封功能的气动球阀，包括阀体、阀芯、阀杆、驱动阀杆转动的驱动装置、阀座密封机构以及密封控制装置，阀体的两侧分别设有高压端取压口和低压端取压口，密封控制装置包括可对增压和卸压相互切换的换向机构以及驱动换向机构运行的控制回路，控制回路包括控制电源通断的电源开关和控制开关，电源开关、控制开关和换向机构形成串联回路，阀杆上设有在阀门完全关闭位置触动控制开关实现其闭合的执行件，当串联回路通电时，阀座腔通过换向机构与高压端取压口联通；当串联回路断电时，阀座腔通过换向机构与低压端取压口联通。上述方案中，换向机构通电换向，实现密封操作；断电换向，实现低扭矩开启。

Description

具有自动密封功能的气动球阀
技术领域
本发明涉及一种阀门，尤其是一种具有自动密封功能的气动球阀。
背景技术
球阀被广泛的应用在石油炼制、长输管线、化工、造纸、制药、水利、电力、市政、钢铁等行业，球阀根据驱动方式的不同可分为：具有自动密封功能的气动球阀、电动球阀和液动球阀等，其中具有自动密封功能的气动球阀应用较为广泛，具有自动密封功能的气动球阀的旋塞体为球体或是半球体，有圆形通孔或者通道通过其轴线，使用过程中，只需要旋转90 度和使用很小的力矩就能使其关闭严密，其主要是由气动装置驱动运行，从而控制球阀的开闭，具有操作简单，密封性能好等优点。
中国专利号为201210410089.X的专利，其公布了一种密封可靠启闭扭矩小的具有自动密封功能的气动球阀，包括具有阀腔的球阀体、置于阀腔内部的球体、与球体联动连接的阀杆以及置于球阀体与球体之间的阀座密封机构，阀腔两侧分别与进口通道和出口通道联通，阀杆部分露置于球阀体外部，球阀体外部设有驱动阀杆旋转的气动装置，阀座密封机构包括环状阀座组件和三通换向阀，球阀体内腔壁设有开口朝向球体的环状阀座组件腔，阀座组件相对球体可滑动地设置在环状阀座组件腔中，阀座组件与环状阀座组件腔气密配合构成类似活塞结构，球阀体背向球体的一侧设有预紧弹性件，球阀体上设有与阀座组件背向球体一侧的环状阀座组件腔导通连接的阀座腔通道，所述三通换向阀的三个接口分别与阀座腔通道、进口通道及出口通道联通，在具有自动密封功能的气动球阀关闭状态下，进口通道经过三通换向阀与阀座腔通道联通，在具有自动密封功能的气动球阀开启时，阀座腔通道经过三通换向阀与出口通道联通；具有自动密封功能的气动球阀还设有压力控制换向阀，压力控制换向阀串接在气动装置的供气气源管路中，压力控制换向阀为常闭状态，当出口通道的压力与环状阀座组件腔的压力差达到设定值，压力控制换向阀开通。上述技术存在的问题:阀体在密封状态时，压力控制换向阀检测阀座腔通道和出口通道的压力差大于设定值时，压力控制换向阀关闭；阀体打开时，需要操纵三通换向阀使得阀座腔通道和出口通道联通，进行卸压操作，压力控制换向阀检测阀座腔通道和出口通道的压力差小于设定值时，压力控制换向阀打开，通气源，驱动气动装置运行，这样需要手动控制三通换向阀进行换向，操作繁琐，不够便捷。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种具有自动密封功能的气动球阀，其具有较好的控制回路，控制换向机构进行换向对阀座腔进行增压或卸压，自动进行密封操作或是卸压操作，密封性能好，启闭低扭矩。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种具有自动密封功能的气动球阀，包括阀体、阀芯、阀杆、驱动阀杆转动的驱动装置、阀座密封机构以及密封控制装置，所述阀座密封机构包括阀座组件以及放置阀座组件的阀座腔，所述阀体的两侧分别设有高压端取压口和低压端取压口，高压端取压口与阀座腔联通实现对阀座腔的增压，低压端取压口与阀座腔联通实现对阀座腔的卸压，所述密封控制装置包括可对阀座腔增压或卸压进行切换的换向机构，驱动换向机构运行的控制回路，所述控制回路包括控制电源通断的电源开关和控制开关，所述的电源开关、控制开关和换向机构形成串联回路，所述阀杆上设有在阀体完全关闭位置触动控制开关闭合的执行件，当串联回路通电时，阀座腔通过换向机构与高压端取压口联通；当串联回路断电时，阀座腔通过换向机构与低压端取压口联通。
通过上述方案可知，当电源开关闭合，驱动装置带动阀门开始关闭动作时，此时控制开关处于断开状态，经过换向机构的换向卸压操作，高压端取压口与阀座腔隔离而低压端取压口与阀座腔联通，阀座腔的压力与管道的压力基本平衡，阀门扭矩力较小，可使驱动装置轻松关闭阀门，当阀门完全关闭时，阀杆上的执行件触动控制开关，使其闭合，此时换向机构得电换向增压操作，高压端取压口与阀座腔联通而低压端取压口与阀座腔隔离，高压介质进入阀座腔，推动阀座组件贴近球体，形成严密的密封；当电源开关断开，驱动装置带动阀门开启时，换向机构失电换向减压操作，高压端取压口与阀座腔隔离而低压端取压口与阀座腔联通，阀座腔内的高压介质快速排出至低压端取压口，阀座腔内的压力与出口通道保持平衡，球体所受压力减小，摩擦扭矩减小，驱动装置可轻松开启球阀，实现低扭矩开启。
本发明的进一步设置是：所述换向机构包括第一电磁阀、副气缸以及三通换向阀，所述第一电磁阀连接有气源,所述电源开关、控制开关和第一电磁阀形成串联回路，通电后实现气源与副气缸的导通，所述三通换向阀的三个接口分别与阀座腔、高压端取压口及低压端取压口联通，副气缸驱动三通换向阀的阀瓣转动，实现高压端取压口与阀座腔联通或低压端取压口与阀座腔联通。
通过上述方案可知，当驱动装置带动球阀开始关闭动作时，此时电源开关闭合，控制开关处于断开状态，第一电磁阀处于常闭状态，副气缸保持原状不运行，三通换向阀的高压端取压口的接口与阀座腔的接口隔离而低压端取压口的接口与阀座腔的接口导通，阀座腔的压力与管道的压力基本平衡，球阀扭矩力较小，可使驱动装置轻松关闭球阀，当球阀完全关闭时，阀杆上的执行件触动控制开关，使其闭合，此时第一电磁阀得电换向通气，副气缸通气，驱动三通换向阀的阀瓣转动，三通换向阀的高压端取压口接口与阀座腔的接口导通而低压端取压口与阀座腔隔离，高压介质进入阀座腔，推动阀座组件贴近球体，形成严密的密封，当电源开关断开，第一电磁阀断电后不导通，副气缸断气，副气缸复位操作，驱动三通换向阀的阀瓣反向转动，使得三通换向阀的高压端取压口的接口与阀座腔的接口隔离而低压端取压口的接口与阀座腔的接口导通。
本发明的进一步设置是：所述副气缸包括壳体、驱动三通换向阀的阀瓣转动的转轴、驱动转轴转动的活塞以及驱动活塞复位的复位弹簧，所述壳体内设有腔体，所述转轴定位转动设置在腔体内，并与三通换向阀的阀瓣联动，所述活塞沿腔体内壁滑移在转轴的一侧，所述复位弹簧一端抵触在远离转轴的活塞侧面上，另一端抵触在壳体内壁上，所述转轴上设有外齿轮，所述活塞靠近转轴的一侧设有与外齿轮啮合的齿条，所述齿条沿活塞滑移方向设置。
通过上述方案可知，当副气缸通气时，活塞在气压的作用下，压缩复位弹簧，沿壳体内壁移动，活塞上设有齿条，转轴上设有外齿轮，齿条与外齿轮相互啮合，带动转轴转动，从而带动三通换向阀的阀瓣转动，使得高压端取压口与阀座腔联通而低压端取压口与阀座腔隔离，当副气缸断气时，在复位弹簧需要恢复变形，在弹性力的作用下，带动活塞复位，于是带动转轴转动，从而带动三通换向阀的阀瓣，使得高压端取压口与阀座腔隔离而低压端取压口与阀座腔联通。
本发明的进一步设置是：所述执行件为与阀杆联动的凸轮，所述控制开关为顺控开关，所述凸轮与顺控开关的机械触头触动配合实现顺控开关的闭合或断开。
通过上述方案可知，阀杆转动至球阀完全关闭状态时，凸轮触动顺控开关的机械触头，顺控开关闭合，实现通电操作；凸轮未触动顺控开关的机械触头，顺控开关断开。
本发明的进一步设置是：所述驱动装置包括驱动阀杆转动的主气缸以及调节主气缸进行换向转动的调节组件，所述调节组件包括第二电磁阀和二位五通气控阀，所述二位五通气控阀包括第一输入口、第二输入口、第一输出口和第二输出口，所述第二电磁阀与气源连接，所述二位五通气控阀的第一输入口与气源连接，所述第二电磁阀与二位五通气控阀的第二输入口连接，所述第二电磁阀与电源开关形成串联回路，通电后实现气源与二位五通气控阀的第二输入口的导通，所述第一输出口和第二输出口分别与主气缸的连接，气源与第一输出口导通或气源与第二输出口导通实现主气缸的正转或反转。
通过上述方案可知，二位五通气控阀的第一输入口与气源连接，电源开关闭合，第二电磁阀通电导通，气源的气体通过第二电磁阀由第二输入口进入二位五通气控阀，二位五通气控阀进行换向，主气缸带动阀杆转动，实现球阀的闭合操作，电源开关断开，第二电磁阀未导通，气源的气体直接由第一输入口进入二位五通气控阀，二位五通气控阀未进行换向，主气缸带动阀杆反向转动，实现球阀的打开操作。
本发明的更进一步设置是：所述气源的管口还设有过滤减压阀。
通过上述方案可知，在气源的管口设置过滤减压阀，用于减少气源的压力，减小扭矩。
下面结合附图对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为本发明实施例中具有自动密封功能的气动球阀关闭状态示意图；
图2为本发明实施例中具有自动密封功能的气动球阀打开状态示意图；
图3为副气缸结构示意图；
图4为调节组件连接示意图。
具体实施方式
如图1-4所示，一种具有自动密封功能的气动球阀，包括阀体1、阀芯2、阀杆3、驱动阀杆3转动的驱动装置4、阀座密封机构5以及密封控制装置6，阀座密封机构5包括阀座组件51以及放置阀座组件51的阀座腔52，阀体1的两侧分别设有高压端取压口11和低压端取压口12，阀体1上还设有与阀座腔52导通连接的阀座腔通道53，高压端取压口11与阀座腔52联通实现对阀座腔52的增压，低压端取压口12与阀座腔52联通实现对阀座腔52的卸压，密封控制装置6包括可对阀座腔52增压或卸压进行切换的换向机构61,驱动换向机构61运行的控制回路62，控制回路62包括控制电源通断的电源开关621和控制开关622，输出电源为24VDC/220DC,控制开关622为一种顺位开关，可以是一个普通的防爆开关，设置防护箱加以保护，电源开关621、控制开关622和换向机构61形成串联回路，阀杆3上设有在阀体完全关闭位置触动控制开关622闭合的执行件7，当串联回路通电时，阀座腔52通过换向机构61与高压端取压口11联通；当串联回路断电时，阀座腔52通过换向机构61与低压端取压口12联通。
本发明技术方案，该换向机构可以采用一个高压二位四通电磁阀来实现同样的控制。换向机构61包括第一电磁阀611、副气缸8以及三通换向阀612，第一电磁阀611连接有气源9,电源开关621、控制开关622和第一电磁阀611形成串联回路，通电后实现气源9与副气缸8的导通，三通换向阀612的三个接口分别与阀座腔52、高压端取压口11及低压端取压口12联通，副气缸8驱动三通换向阀612的阀瓣6121转动，实现高压端取压口11与阀座腔52联通或低压端取压口12与阀座腔52联通。
在本实施例中，副气缸8包括驱动三通换向阀612的阀瓣6121转动的转轴81、驱动转轴81转动的活塞82、驱动活塞82复位的复位弹簧83以及壳体84，壳体84内设有腔体85，转轴81定位转动设置在腔体85的中部位置，并能带动三通换向阀612的阀瓣6121转动，活塞82为两个，其分别沿腔体85内壁滑移在转轴81的两侧，复位弹簧83为两个，复位弹簧83一端抵触在远离转轴81的活塞82侧面上，另一端抵触在壳体84内壁上，转轴81上设有外齿轮86，活塞82靠近转轴81的一侧设有与外齿轮86啮合的齿条87，齿条87沿活塞82滑移方向设置。该活塞82也可以设置为一个，以及一个复位弹簧83，也能带动转轴81转动。
本发明技术方案，该执行件7与开关配合，可以是：开关设置在电路板上，采用光电感应执行件的转动位置，从而实现开关的闭合。在本实施例中，执行件7为与阀杆3联动的凸轮，控制开关622为顺控开关，凸轮与顺控开关的机械触头6221触动配合实现顺控开关的闭合或断开。
在本实施例中，驱动装置4包括驱动阀杆3转动的主气缸41以及调节主气缸41进行换向转动的调节组件42，调节组件42包括第二电磁阀421和二位五通气控阀422，二位五通气控阀422包括第一输入口4221、第二输入口4222、第一输出口4223和第二输出口4224，第二电磁阀421与气源9连接，二位五通气控阀422的第一输入口4221与气源9连接，第二电磁阀421与二位五通气控阀422的第二输入口4222连接，第二电磁阀421与电源开关621形成串联回路，通电后实现气源9与二位五通气控阀422的第二输入口4222的导通，第一输出口4223和第二输出口4224分别与主气缸41的连接，气源9与第一输出口4223导通或气源9与第二输出口4224导通实现主气缸41的正转或反转。
在本实施例中，气源9为一个总的通气气源，其通过管路与各部件连接，实线为管路，虚实线为电路连接，气源9的管口处还设有过滤减压阀43。气源也可以是多个分离开的气源。

Claims (6)

1.一种具有自动密封功能的气动球阀，包括阀体、阀芯、阀杆、驱动阀杆转动的驱动装置、阀座密封机构以及密封控制装置，所述阀座密封机构包括阀座组件以及放置阀座组件的阀座腔，所述阀体的两侧分别设有高压端取压口和低压端取压口，高压端取压口与阀座腔联通实现对阀座腔的增压，低压端取压口与阀座腔联通实现对阀座腔的卸压，所述密封控制装置包括可对阀座腔增压或卸压进行切换的换向机构，驱动换向机构运行的控制回路，其特征在于：所述控制回路包括控制电源通断的电源开关和控制开关，所述的电源开关、控制开关和换向机构形成串联回路，所述阀杆上设有在阀体完全关闭位置触动控制开关闭合的执行件，当串联回路通电时，阀座腔通过换向机构与高压端取压口联通；当串联回路断电时，阀座腔通过换向机构与低压端取压口联通。
2.根据权利要求1所述的具有自动密封功能的气动球阀，其特征在于：所述换向机构包括第一电磁阀、副气缸以及三通换向阀，所述第一电磁阀连接有气源,所述电源开关、控制开关和第一电磁阀形成串联回路，通电后实现气源与副气缸的导通，所述三通换向阀的三个接口分别与阀座腔、高压端取压口及低压端取压口联通，副气缸驱动三通换向阀的阀瓣转动，实现高压端取压口与阀座腔联通或低压端取压口与阀座腔联通。
3.根据权利要求2所述的具有自动密封功能的气动球阀，其特征在于：所述副气缸包括壳体、驱动三通换向阀的阀瓣转动的转轴、驱动转轴转动的活塞以及驱动活塞复位的复位弹簧，所述壳体内设有腔体，所述转轴定位转动设置在腔体内，并与三通换向阀的阀瓣联动，所述活塞沿腔体内壁滑移在转轴的一侧，所述复位弹簧一端抵触在远离转轴的活塞侧面上，另一端抵触在壳体内壁上，所述转轴上设有外齿轮，所述活塞靠近转轴的一侧设有与外齿轮啮合的齿条，所述齿条沿活塞滑移方向设置。
4.根据权利要求1或2或3所述的具有自动密封功能的气动球阀，其特征在于：所述执行件为与阀杆联动的凸轮，所述控制开关为顺控开关，所述凸轮与顺控开关的机械触头触动配合实现顺控开关的闭合或断开。
5.根据权利要求2或3所述的具有自动密封功能的气动球阀，其特征在于：所述驱动装置包括驱动阀杆转动的主气缸以及调节主气缸进行换向转动的调节组件，所述调节组件包括第二电磁阀和二位五通气控阀，所述二位五通气控阀包括第一输入口、第二输入口、第一输出口和第二输出口，所述第二电磁阀与气源连接，所述二位五通气控阀的第一输入口与气源连接，所述第二电磁阀与二位五通气控阀的第二输入口连接，所述第二电磁阀与电源开关形成串联回路，通电后实现气源与二位五通气控阀的第二输入口的导通，所述第一输出口和第二输出口分别与主气缸的连接，气源与第一输出口导通或气源与第二输出口导通实现主气缸的正转或反转。
6.根据权利要求1所述的具有自动密封功能的气动球阀，其特征在于：所述气源的管口还设有过滤减压阀。
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