CN107131316A - 双阀座无摩擦电控球阀 - Google Patents

双阀座无摩擦电控球阀 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种双阀座无摩擦电控球阀，包括阀体、阀座、球体；主要是阀座由金属阀座与橡胶阀座组成，橡胶阀座嵌装在金属阀座密封面外侧的环形腔内，在橡胶阀座背面与金属阀座环形腔侧壁之间构成压力室；金属阀座外圆面具有两个不同直径的外圆柱面组成，两个外圆柱面分别与阀体通道内壁动密封配合，两个外圆柱面之间的径向台阶与阀体通道径向台阶之间构成压力控制腔，该压力控制腔通过压力管道与压力控制机构连接，压力控制腔与压力室之间制有通孔；开阀或关阀时将阀座收缩到压力控制腔内；开阀或关阀到位后，将阀座推出压力控制腔与球体压紧密封配合。具有启闭轻、密封面摩擦小、密封性能可靠等优点。适用于高危、有毒、有害介质工况。

Description

双阀座无摩擦电控球阀
技术领域
本发明属于阀门领域，尤其涉及一种球阀。本发明适用于高危、有毒、有害介质工况。
背景技术
球阀因结构简单、启闭方便、流阻小等优点，广泛应用于各领域的介质输送管道上，其结构包括阀体、阀座、球体，阀座具有与球体表面相互配合的密封面。其主要缺点是：在启闭过程中，球体与阀座密封面存在较大的摩擦力，导致启闭力矩和密封面磨损大，快速降低密封性能，产品使用寿命短。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的缺点，提供一种启闭过程球体与阀座无摩擦，启闭力矩小、密封性能可靠的双阀座无摩擦电控球阀。
本发明的技术方案包括阀体、阀座、球体，阀座安装在球体两侧的阀体进出口通道内，球体上端面通过阀杆与电动机构连接，电动机构由电机和传动机构组成，阀座由金属阀座与橡胶阀座组成，橡胶阀座嵌装在金属阀座密封面外侧的环形腔内；主要是在橡胶阀座背面与金属阀座环形腔侧壁之间构成压力室；金属阀座外圆面具有两个不同直径的外圆柱面组成，靠近金属阀座密封面侧的外圆柱面直径大于另一侧外圆柱面直径，两个外圆柱面分别与阀体通道内壁动密封配合，两个外圆柱面之间的径向台阶与阀体通道径向台阶之间构成压力控制腔，该压力控制腔通过压力管道与压力控制机构连接，压力控制腔与压力室之间制有通孔；所述压力控制机构由活塞控制机构和电气控制电路组成；活塞控制机构由活塞缸、活塞、活塞杆、电磁控制装置组成，活塞外圆面与活塞缸内腔壁动密封配合，活塞杆一端与活塞固定连接，另一端穿出活塞缸与电磁控制装置连接，活塞缸无杆腔内充满高压介质，并通过接头与压力管道连接，活塞缸有杆腔内安装弹簧，该弹簧安装在活塞杆外侧的活塞与活塞缸之间，弹簧的弹力大于活塞缸无杆腔内高压介质的压力；电气控制电路由一次电路和二次电路组成；一次电路的电机电源通过三联闸刀开关与三相电源连接；二次电路由关阀控制电路、开阀控制电路和阀座位移控制电路组成，二次电路通过变压器连接在三相电源中的两相上；关阀控制电路由关阀接触器和关阀按钮组成，关阀接触器线圈一端接电源公共端，另一端通过关阀按钮的常开触头和关阀极限开关与电源另一端连接，关阀接触器的一个常开触头与关阀按钮的常开触头并联，关阀接触器的三个常开触头串接在电机正转电源与三联闸刀开关之间的三相电源线路上；开阀控制电路由开阀接触器、中间继电器、时间继电器和开阀按钮组成，开阀接触器、中间继电器和时间继电器线圈一端共同接电源公共端，开阀接触器线圈另一端通过开阀按钮的常开触头、时间继电器的延时闭合触头、关阀接触器的常闭触头与电源端连接，在时间继电器的延时闭合触头与关阀接触器的常闭触头之间串接开阀极限开关，开阀接触器的一个常开触头与开阀按钮的常开触头和时间继电器的延时闭合触头组成的串联支路并联，中间继电器线圈另一端通过第一时间继电器的延时断开触头与开阀按钮常开触头和时间继电器延时闭合触头的节点连接，中间继电器一个常开触头与开阀按钮的常开触头并联，时间继电器线圈另一端通过中间继电器的一个常开触头连接在开阀按钮常开触头与时间继电器延时闭合触头之间的节点上，开阀接触器的三个常开触头串接在电机反转电源与三联闸刀开关之间的三相电源线路上；阀座位移控制电路由第一中间继电器电路组成，第一中间继电器线圈一端接电源公共端，另一端通过关阀接触器的一个常开触头、开阀接触器的一个常开触头和中间继电器的一个常开触头组成的并联支路与电源另一端连接，第一中间继电器的一个常开触头串接在电磁控制装置的电源线路上；第一时间继电器线圈与第一中间继电器线圈并联。
最好是，活塞缸无杆腔底面安装压力传感器和单向阀，单向阀进口通过增压泵与介质容器连通，压力传感器的输出信号与设定压力信号分别输入到比较器的两个输入端，比较器的输出信号连接在增压泵的电源控制电路中。
本发明的优点是：阀座与阀体之间的压力控制腔与压力控制机构连接，开阀或关阀时在压力控制腔和压力室内产生负压，将阀座收缩到压力控制腔内；开阀或关阀到位后，对压力控制腔注压，将阀座推出压力控制腔与球体压紧密封配合。启闭过程中密封面摩擦小、启闭轻便、密封性能可靠。
附图说明
图1是本发明阀体、阀座、球体之间的相互配合结构示意图。
图2是本发明活塞控制机构的结构示意图。
图3是本发明电气控制电路的电气原理图。
具体实施方式
如图1所述的双阀座无摩擦电控球阀，包括阀体11、阀座、球体17，阀座安装在球体17两侧的阀体11进出口通道内，球体17上端面通过阀杆与电动机构连接，电动机构由电机M和传动机构组成；阀座由金属阀座13与橡胶阀座16组成，橡胶阀座16嵌装在金属阀座13密封面外侧的环形腔内，在橡胶阀座16背面与金属阀座13环形腔侧壁之间构成压力室15，橡胶阀座16可以在金属阀座13的环形腔内轴向移动；金属阀座13外圆面具有两个不同直径的外圆柱面组成，靠近金属阀座13密封面侧的外圆柱面直径大于另一侧外圆柱面直径，两个外圆柱面分别与阀体11通道内壁动密封配合，使金属阀座13可以在阀体11通道内轴向移动，两个外圆柱面之间的径向台阶与阀体11通道径向台阶之间构成压力控制腔12，该压力控制腔12通过压力管道与压力控制机构连接，压力控制腔12与压力室15之间制有通孔14；所述压力控制机构由活塞控制机构和电气控制电路组成；活塞控制机构由活塞缸1、活塞2、活塞杆3、电磁控制装置5组成，如图2所示，活塞2外圆面与活塞缸1内腔壁动密封配合，活塞杆3一端与活塞2固定连接，另一端穿出活塞缸1与电磁控制装置5连接，活塞缸1无杆腔9内充满高压介质，并通过接头8与压力管道连接，将高压介质引入压力控制腔12内，高压介质可以为液体，也可以为气体，活塞缸1有杆腔10内安装弹簧4，该弹簧4安装在活塞杆3外侧的活塞2与活塞缸1之间，弹簧4的弹力大于活塞缸1无杆腔9内高压介质的压力，在电磁控制装置5失电时，弹簧4推动活塞2将高压介质推入压力控制腔12和内压力室15，推动金属阀座13和橡胶阀座16与球体17压紧密封配合；电气控制电路由一次电路和二次电路组成；一次电路的电机M电源通过三联闸刀开关QS与三相电源连接；二次电路由关阀控制电路、开阀控制电路和阀座位移控制电路组成，二次电路通过变压器B连接在三相电源中的两相上，如图3所示；关阀控制电路由关阀接触器KA2和关阀按钮SB3组成，关阀接触器KA2线圈一端接电源公共端，另一端通过关阀按钮SB3的常开触头和关阀极限开关SQ2与电源端连接，关阀接触器KA2的一个常开触头与关阀按钮SB3的常开触头并联，实现对关阀按钮SB3常开触头的自锁，关阀接触器KA2的三个常开触头分别串接在电机M与三联闸刀开关QS之间的三相电源线路上，为电机M的正转电源开关，关阀接触器KA2的每一个常开触头和常闭触头都是一个独立的开关，其线圈得电时所以常开触头同时闭合，所有常闭触头同时断开；开阀控制电路由开阀接触器KA1、中间继电器JZ、时间继电器JS和开阀按钮SB2组成，开阀接触器KA1、中间继电器JZ和时间继电器JS线圈的一端共同接电源公共端，开阀接触器KA1线圈另一端通过开阀按钮SB2的常开触头、时间继电器JS的延时闭合触头、关阀接触器KA2的常闭触头与电源端连接，在时间继电器JS的延时闭合触头与关阀接触器KA2的常闭触头之间串接开阀极限开关SQ1，在开阀按钮SB2常开触头与时间继电器JS延时闭合触头组成的串联支路的两端并接开阀接触器KA1的一个常开触头，即开阀按钮SB2常开触头的一端与时间继电器JS延时闭合触头的一端相连接，开阀接触器KA1常开触头的两端分别与开阀按钮SB2常开触头和时间继电器JS延时闭合触头的另一端相连接，在开阀接触器KA1线圈得电时，其常开触头对开阀按钮SB2常开触头和时间继电器JS延时闭合触头实现自锁，在电机M与三联闸刀开关QS之间的三相电源上串接开阀接触器KA1常开触头，为电机M的反转电源开关，在关阀接触器KA2线圈与关阀极限开关SQ2之间串接一个开阀接触器KA1常开触头，实现关阀接触器KA2和开阀接触器KA1之间的互锁，开阀接触器KA1的每个常开触头和常闭触头都是一个独立的开关，在开阀接触器KA1线圈得电时，其所有常开触头闭合，常闭触头断开；中间继电器JZ线圈另一端通过第一时间继电器JS1延时断开触头连接在开阀按钮SB2常开触头与时间继电器JS延时闭合触头之间的节点上，中间继电器JZ一个常开触头与开阀按钮SB2的常开触头并联，在中间继电器JZ线圈得电时对开阀按钮SB2常开触头自锁，时间继电器JS线圈另一端通过中间继电器JZ的一个常开触头连接在开阀按钮SB2常开触头与时间继电器JS延时闭合触头之间的节点上；阀座位移控制电路由第一中间继电器JZ1电路组成，第一中间继电器JZ1线圈一端接电源公共端，另一端通过关阀接触器KA2的一个常开触头、开阀接触器KA1的一个常开触头和中间继电器JZ的一个常开触头组成的并联支路与电源另一端连接，第一中间继电器JZ1的一个常开触头串接在电磁控制装置5的电源线路上，当第一中间继电器JZ1得电时，其常开触头闭合，电磁控制装置5得电，拉动活塞杆3使活塞2向活塞缸1的有杆腔10方向移动，使压力控制腔12和压力腔15内产生负压，将金属阀座13和橡胶阀座16移动离开球体17。第一时间继电器JS1线圈与第一中间继电器JZ1线圈并联，第一时间继电器JS1的延时时间大于时间继电器JS的延时时间，保证时间继电器JS延时闭合触头闭合并自锁后，第一时间继电器JS1的延时断开触头再断开，切断中间继电器JZ线圈电源。变压器B初级线圈通过双联闸刀开关QS1连接在三联闸刀开关QS静触头处的两相电源上，在变压器B次级线圈电源端串接常闭按钮开关SB1，按下常闭按钮开关SB1时，将二次电路断电。所述电源公共端为变压器B次级线圈的一端，电源端为变压器B次级线圈的另一端。
关阀极限开关SQ2和开阀极限开关SQ1安装在阀体11上，当阀门处于全开位置时，开阀极限开关SQ1断开，关阀极限开关SQ2闭合，当阀门处于全关位置时，关阀极限开关SQ2断开，开阀极限开关SQ1闭合；关阀按钮SB3和开阀按钮SB2采用互锁连接，即关阀按钮SB3常闭触头的一个触点与开阀按钮SB2的常开触头的一个触点连接，开阀按钮SB2常闭触头的一个触点与关阀按钮SB3的常开触头的一个触点连接，关阀按钮SB3常闭触头的另一个触点和开阀按钮SB2常闭触头的另一个触点同时与常闭按钮开关SB1的一个触点连接，常闭按钮开关SB1的另一个触点与电源端连接。
活塞缸1无杆腔9底面安装压力传感器6和单向阀7，单向阀7进口通过增压泵与介质容器连通，压力传感器6的输出信号与设定压力信号分别输入到比较器的两个输入端，比较器的输出信号连接在增压泵的电源控制电路中。设定压力信号值根据高压介质推动阀座与球体17密封配合所需的密封比压确定。当活塞缸1无杆腔9内高压介质压力在使用过程因压力损失而下降时，压力传感器6的输出信号低于设定压力信号，比较器输出高电平启动增压泵补充高压介质压力。
工作原理：合上三联闸刀开关QS和双联闸刀开关QS1，接通电机M电源总开关和变压器B初级电源。
关阀操作：按下关阀按钮SB3，关阀接触器KA2线圈得电，其常开触头闭合、常闭触头断开，关阀按钮SB3自锁，接通电机M正转电源，第一中间继电器JZ1线圈得电，其常开触头闭合，电磁控制装置5得电，使压力控制腔12和压力腔15内产生负压，将阀座移开球体17；当阀门关闭到位后，关阀极限开关SQ2断开，关阀接触器KA2线圈失电，其常开触头断开，第一中间继电器JZ1线圈失电，其常开触头断开，电磁控制装置5失电，弹簧4推动活塞2将高压介质推入压力控制腔12和压力腔15内，推动金属阀座13和橡胶阀座16与球体17压紧密封配合。
开阀操作：按下开阀按钮SB2，中间继电器JZ线圈得电，其常开触头闭合，自锁开阀按钮SB2，时间继电器JS线圈、第一中间继电器JZ1线圈和第一时间继电器JS1线圈得电，第一中间继电器JZ1常开触头闭合，电磁控制装置5得电，拉动活塞杆3使活塞2向活塞缸1的有杆腔10方向移动，使压力控制腔12和压力腔15内产生负压，将阀座移开球体17，此时，时间继电器JS延时闭合触头闭合，开阀接触器KA1线圈得电，其常开触头闭合、常开触头断开，接通电机M反转电源，同时自锁开阀按钮SB2和时间继电器JS延时闭合触头，此时，第一时间继电器JS1的延时断开触头断开，中间继电器JZ线圈失电，其常开触头断开；当开阀到位后，开阀极限开关SQ1断开，开阀接触器KA1线圈失电，其常开触头断开、常闭触头闭合，第一中间继电器JZ1线圈失电，其常开触头断开，电磁控制装置5失电，弹簧4推动活塞2将高压介质推入压力控制腔12和压力腔15内，推动金属阀座13和橡胶阀座16与球体17压紧密封配合。

Claims (2)

1.一种双阀座无摩擦电控球阀，包括阀体(11)、阀座、球体(17)，阀座安装在球体(17)两侧的阀体(11)进出口通道内，球体(17)上端面通过阀杆与电动机构连接，电动机构由电机(M)和传动机构组成，阀座由金属阀座(13)与橡胶阀座(16)组成，橡胶阀座(16)嵌装在金属阀座13密封面外侧的环形腔内；其特征是在橡胶阀座(16)背面与金属阀座(13)环形腔侧壁之间构成压力室(15)；金属阀座(13)外圆面具有两个不同直径的外圆柱面组成，靠近金属阀座(13)密封面侧的外圆柱面直径大于另一侧外圆柱面直径，两个外圆柱面分别与阀体(11)通道内壁动密封配合，两个外圆柱面之间的径向台阶与阀体(11)通道径向台阶之间构成压力控制腔(12)，该压力控制腔(12)通过压力管道与压力控制机构连接，压力控制腔(12)与压力室(15)之间制有通孔(14)；所述压力控制机构由活塞控制机构和电气控制电路组成；活塞控制机构由活塞缸(1)、活塞(2)、活塞杆(3)、电磁控制装置(5)组成，活塞(2)外圆面与活塞缸(1)内腔壁动密封配合，活塞杆(3)一端与活塞(2)固定连接，另一端穿出活塞缸(1)与电磁控制装置(5)连接，活塞缸(1)无杆腔(9)内充满高压介质，并通过接头(8)与压力管道连接，活塞缸(1)有杆腔(10)内安装弹簧(4)，该弹簧(4)安装在活塞杆(3)外侧的活塞(2)与活塞缸(1)之间，弹簧(4)的弹力大于活塞缸(1)无杆腔(9)内高压介质的压力；电气控制电路由一次电路和二次电路组成；一次电路的电机(M)电源通过三联闸刀开关(QS)与三相电源连接；二次电路由关阀控制电路、开阀控制电路和阀座位移控制电路组成，二次电路通过变压器(B)连接在三相电源中的两相上；关阀控制电路由关阀接触器(KA2)和关阀按钮(SB3)组成，关阀接触器(KA2)线圈一端接电源公共端，另一端通过关阀按钮(SB3)的常开触头和关阀极限开关(SQ2)与电源端连接，关阀接触器(KA2)的一个常开触头与关阀按钮(SB3)的常开触头并联，关阀接触器(KA2)的三个常开触头分别串接在电机(M)与三联闸刀开关(QS)之间的三相电源线路上；开阀控制电路由开阀接触器(KA1)、中间继电器(JZ)、时间继电器(JS)和开阀按钮(SB2)组成，开阀接触器(KA1)、中间继电器(JZ)和时间继电器(JS)线圈的一端共同接电源公共端，开阀接触器(KA1)线圈另一端通过开阀按钮(SB2)的常开触头、时间继电器(JS)的延时闭合触头、关阀接触器(KA2)的常闭触头与电源端连接，在时间继电器(JS)的延时闭合触头与关阀接触器(KA2)的常闭触头之间串接开阀极限开关(SQ1)，在开阀按钮(SB2)常开触头与时间继电器(JS)延时闭合触头组成的串联支路的两端并接开阀接触器(KA1)的一个常开触头，在电机(M)与三联闸刀开关(QS)之间的三相电源上串接开阀接触器(KA1)常开触头，在关阀接触器(KA2)线圈与关阀极限开关(SQ2)之间串接一个开阀接触器(KA1)常开触头，中间继电器(JZ)线圈另一端通过第一时间继电器(JS1)延时断开触头连接在开阀按钮(SB2)常开触头与时间继电器(JS)延时闭合触头之间的节点上，中间继电器(JZ)一个常开触头与开阀按钮(SB2)的常开触头并联，时间继电器(JS)线圈另一端通过中间继电器(JZ)的一个常开触头连接在开阀按钮(SB2)常开触头与时间继电器(JS)延时闭合触头之间的节点上；阀座位移控制电路由第一中间继电器(JZ1)电路组成，第一中间继电器(JZ1)线圈一端接电源公共端，另一端通过关阀接触器(KA2)的一个常开触头、开阀接触器(KA1)的一个常开触头和中间继电器(JZ)的一个常开触头组成的并联支路与电源另一端连接，第一中间继电器(JZ1)的一个常开触头串接在电磁控制装置(5)的电源线路上；第一时间继电器(JS1)线圈与第一中间继电器(JZ1)线圈并联，第一时间继电器(JS1)的延时时间大于时间继电器(JS)的延时时间。
2.根据权利要求1所述的双阀座无摩擦电控球阀，其特征是活塞缸(1)无杆腔(9)底面安装压力传感器(6)和单向阀(7)，单向阀(7)进口通过增压泵与介质容器连通，压力传感器(6)的输出信号与设定压力信号分别输入到比较器的两个输入端，比较器的输出信号连接在增压泵的电源控制电路中。
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