CN107327602A - 闸阀及管道系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种闸阀及管道系统，该闸阀包括阀体、阀盖、闸板和配重平衡装置；阀体上相对设有进口阀座和出口阀座，进口阀座和出口阀座分别与管道连通；阀体与阀盖相连接，并形成阀腔，进口阀座与出口阀座在阀腔内的部分之间具有间隔，阀盖上设置有开口，闸板上设有用于连通进口阀座和出口阀座的通孔，闸板设置在阀腔内，配重平衡装置的连接杆穿过开口与闸板相连接，当管道泄漏时，管道内介质压力降低，以使阀腔内介质压力降低，在配重平衡装置的重力作用下，使闸板下落并切断进口阀座与出口阀座的连通。本方案中，利用了管道系统的输送介质压力与闸板及配重平衡装置的重力，动力来源稳定可靠，结构简单、操作方便，运行可靠，投资较低。

Description

闸阀及管道系统

技术领域

本发明涉及管道系统及阀门技术领域，尤其是涉及一种闸阀及管道系统。

背景技术

目前，用于输送易燃、易爆、有毒、腐蚀性介质的管道工程输送距离一般从几十公里到几百公里，甚至几千公里。由于线路较长，为了避免管道破裂(自身缺陷或其他第三方施工破坏)后介质溢出的损失和对周围环境的破坏(燃烧、爆炸、毒气污染，水质污染)，都会沿着管道走向每隔一段距离设置一座截断阀站(室)，用于紧急情况下关闭阀门，将泄漏段管道与其他段管道相互隔离。

考虑到投资与维护量的问题，现有管道的阀站设置普遍间距比较大。拿输送石油或天然气的长输管道为例，处于人口密集地区(四级)阀站间距为8公里，人口稀少地区(一级地区)为32公里。随着近几十年国家经济高速发展对能源的巨大需求，石油天然气管道口径和输送压力也越来越大，口径最大达到1219毫米，压力达到12兆帕。每公里管道所存储的介质能量比早期小口径、低压力管道增加了几十倍；由于管道经过地理条件(山区、河谷、黄土区、地震带、人口密集区等)各种自然灾害、社会经济建设都极易对管道造成破坏，管道泄漏产生的爆炸、燃烧、河流污染等造成的安全风险剧增，影响群众生命财产和物资财产安全。近几年多次出现管道爆炸事故造成人员伤亡的重大安全事故，油气输送管道工程成为较大的影响社会安全稳定的因素。

现有技术中，用于隔断管道的截断阀阀体一般采用球阀、闸阀；执行机构采用就地手动(手轮、手柄、螺杆箱)、自动远程遥控开闭(电动、气动、电液联动执行机构)，就地手动结构简单，但是需要人工现场操作，由于阀站分布分散，在事故发生时，人员到达现场需要较长时间，介质的泄漏时间长，极大影响事故的处理效果；采用自动远程遥控开闭具有反应速度快，人工干预灵活的特点，但是需要配置阀门自动执行机构，同时为自动执行机构配置送电、供电、自动控制、远程通讯，设备防雷防静电、设备防护设施(场地、围墙、房屋)等，单座阀站投资较大，设备配置复杂。同时，一般由于管道出现事故概率较低，阀站往往几年不需要动作，容易导致关键时刻系统操作失效，可靠性较差，需要经常性维护才能保证功能，管理难度大，运行维护费用高。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种闸阀，能够自动关闭，具有结构简单、操作方便，运行可靠，投资较低，维护量小的特点，以至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

本发明的另一个目的在于提供一种具有上述闸阀的管道系统。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案；

本发明第一方面提供的闸阀，用于管道系统中，包括阀体、阀盖、闸板和配重平衡装置；

所述阀体上相对设置有进口阀座和出口阀座，所述进口阀座和出口阀座分别与管道相连通；

所述阀体与所述阀盖相连接，并形成阀腔，所述进口阀座与所述出口阀座在所述阀腔内的部分之间具有间隔，所述阀盖上设置有开口，所述闸板上设置有用于连通所述进口阀座和出口阀座的通孔，所述闸板设置在所述阀腔内，所述配重平衡装置的连接杆穿过所述开口与所述闸板相连接，当所述通孔连通所述进口阀座和出口阀座时，所述阀腔内的介质对所述闸板的压力大于等于所述配重平衡装置的重力；或，当管道泄漏时，管道内介质压力降低，以使阀腔内介质压力降低，在所述配重平衡装置的重力作用下，使所述闸板下落并切断所述进口阀座与出口阀座的连通。

在上述技术方案中，进一步的，所述配重平衡装置包括配重件、连接杆和密封部；

所述密封部与所述阀盖相密封连接，所述连接杆贯穿所述密封部，并能够在所述密封部内密封竖直滑动，所述连接杆的第一端与所述闸板相连接，所述连接杆的第二端与所述配重件相连接。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述密封部为缸体，所述缸体内设置有活塞，所述连接杆穿过所述活塞设置。

更进一步的，活塞上沿着周向设置有多个凹槽，所述凹槽内设置有弹性密封圈。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述活塞的上端面为锥形面，所述缸体与所述活塞的上端面的接触面的形状与其相匹配。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述上端面上设置有密封垫片；和/或，

所述接触面上设置有密封垫片。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述的闸阀还包括上行锁止器，所述上行锁止器设置在所述密封部的上端部，当所述闸板连通所述进口阀座和出口阀座时，所述上行锁止器限制所述闸板向上移动。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述上行锁止器为沿着所述密封部的周向设置的多个弹性卡条，所述连接杆上设置有与所述弹性卡条相配合的卡槽。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述密封部的上端设置有锁止卡扣和解锁装置，当所述闸板下行至切断所述进口阀座和出口阀座时，所述锁止卡扣将所述连接杆锁止，限制所述连接杆向上移动，当在管道系统中安装闸阀时，使所述闸阀处于常开状态，所述锁止卡扣将所述连接杆锁止，限制所述连接杆向下移动，所述解锁装置于所述锁止卡扣相连接，用于解除所述锁止卡扣对所述连接杆的锁止。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述进口阀座与所述出口阀座在所述阀腔内的端面上分别设置有多个导向轮，所述闸板的板面能够沿着所述导向轮上下移动。

本发明第二方面提供一种管道系统，包括上述任一技术方案中所述的闸阀。

本发明第二方面提供的管道系统，设置有第一方面提供的闸阀，因此具有第一方面提供的闸阀的全部有益效果，在此就不一一赘述。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的闸阀，阀体上相对设置有进口阀座和出口阀座，进口阀座和出口阀座分别与管道相连通，阀体与阀盖相连接，并形成阀腔，进口阀座与出口阀座在阀腔内的部分之间具有间隔，阀盖上设置有开口，闸板上设置有用于连通进口阀座和出口阀座的通孔，闸板设置在阀腔内，配重平衡装置的连接杆穿过开口与闸板相连接，当通孔连通进口阀座和出口阀座时，阀腔内的介质对闸板的压力大于等于配重平衡装置的重力；或，当管道泄漏时，管道内介质压力降低，以使阀腔内介质压力降低，在配重平衡装置的重力作用下，使闸板下落并切断进口阀座与出口阀座的连通，本方案中，利用了管道系统的输送介质压力与闸板及配重平衡装置的重力，动力来源稳定可靠，结构简单、操作方便，运行可靠，投资较低，维护量小的特点，便于成果的快速转化为工业应用，无需现有技术中闸阀的外界动力源，例如电机、气瓶等蓄能设施，减少电路和管路，避免系统复杂带来的维护要求和可靠性降低。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案。下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例提供的闸阀的一视角结构示意图；

图2为本发明的实施例提供的闸阀的另一视角结构示意图；

图3为图1中A-A向的剖视结构示意图；

图4为图2中B-B向的剖视结构示意图；

图5为图4中C部放大结构示意图。

附图标记：

10-阀体；101-阀腔；102-进口阀座；103-出口阀座；11-阀盖；12-闸板；121-通孔；20-配重平衡装置；21-配重件；22-连接杆；221-卡槽；23-缸体；24-活塞；30-上行锁止器；31-弹性卡条。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合具体的实施方式对本发明做进一步的解释说明。

图1为本发明的实施例提供的闸阀的一视角结构示意图；图2为本发明的实施例提供的闸阀的另一视角结构示意图；图3为图1中A-A向的剖视结构示意图；图4为图2中B-B向的剖视结构示意图；图5为图4中C部放大结构示意图。

实施例一

如图1-5所示，本实施例提供的闸阀，用于管道系统中，包括阀体10、阀盖11、闸板12和配重平衡装置20；

所述阀体10上相对设置有进口阀座102和出口阀座103，所述进口阀座102和出口阀座103分别与管道相连通；

所述阀体10与所述阀盖11相连接，并形成阀腔101，所述进口阀座102与所述出口阀座103在所述阀腔101内的部分之间具有间隔，所述阀盖11上设置有开口，所述闸板12上设置有用于连通所述进口阀座102和出口阀座103的通孔121，所述闸板12设置在所述阀腔101内，所述配重平衡装置20的连接杆22穿过所述开口与所述闸板12相连接，当所述通孔121连通所述进口阀座102和出口阀座103时，所述阀腔101内的介质对所述闸板12的压力大于等于所述配重平衡装置20的重力；或，当管道泄漏时，管道内介质压力降低，以使阀腔101内介质压力降低，在所述配重平衡装置20的重力作用下，使所述闸板12下落并切断所述进口阀座102与出口阀座103的连通。

在上述实施例的一个可选的实施方式中，具体地，如图3-4所示，所述配重平衡装置20包括配重件21、连接杆22和密封部；

所述密封部与所述阀盖11相密封连接，所述连接杆22贯穿所述密封部，并能够在所述密封部内密封竖直滑动，所述连接杆22的第一端与所述闸板12相连接，所述连接杆22的第二端与所述配重件21相连接。

在该实施方式中，上述设计结构简单，操作方便，运行可靠，利用设备部件自重和配重实现阀门关闭的动力，动力具有来源可靠，数值稳定，结构简单。同时，需要说明的是，配重件还可以是复位弹簧靠复位弹簧的压缩，产生向下的弹力来维持，当管道内介质压力下降时，靠闸板及复位弹簧的弹力使闸板下降关闭闸阀，对于本领域的技术人员来说，还可以使用其它的靠自身提供平衡力的部件，均在本方案的保护范围之内。

在上述实施方式的基础上，优选的，如图3-5所示，所述密封部为缸体23，所述缸体23内设置有活塞24，所述连接杆22穿过所述活塞24设置。

所述活塞24的上端面为锥形面，所述缸体23与所述活塞24的上端面的接触面的形状与其相匹配。

所述上端面上设置有密封垫片；和/或，

所述接触面上设置有密封垫片。

在该实施方式中，活塞24的设置增加了缸体23内的气密性，提高了产品的可靠性，同时，活塞24的上端面为锥形面，缸体23与其的接触面也为锥形面，形成锥形面密封，提高了密封效果，另外，活塞24的上端面和/或气缸与其接触面上设置有密封垫片，进一步的增加了密封效果，进而提高了产品的可靠性。在此需要说明的是，缸体23尺寸根据闸阀工作参数进行计算活塞24需要的承压面积，配重件21可以是配重块或配重环等，根据工作参数需要进行增减配重块或配重环的数量，方便现场生产灵活管理。

在所述实施例的另一个可选的实施方式中，具体地，如图4-5所示，所述的闸阀还包括上行锁止器30，所述上行锁止器30设置在所述密封部的上端部，当所述闸板12连通所述进口阀座102和出口阀座103时，所述上行锁止器30限制所述闸板12向上移动。

所述上行锁止器30为沿着所述密封部的周向设置的多个弹性卡条31，所述连接杆22上设置有与所述弹性卡条31相配合的卡槽221。

在该实施方式中，当闸阀处于打开连通的管道时，此时，配重件21和闸板12及连接杆22的重力等于管道内输送介质的压力，处于平衡状态，当管道内输送的介质压力过大时，弹性卡条31与卡槽221的配合限制了连接杆22带动配重块和闸板12上行。

在上述实施方式的基础上，所述密封部的上端设置有锁止卡扣和解锁装置，当所述闸板12下行至切断所述进口阀座102和出口阀座103时，所述锁止卡扣将所述连接杆22锁止，限制所述连接杆22向上移动，当在管道系统中安装闸阀时，使所述闸阀处于常开状态，所述锁止卡扣将所述连接杆22锁止，限制所述连接杆22向下移动，所述解锁装置于所述锁止卡扣相连接，用于解除所述锁止卡扣对所述连接杆22的锁止。

在该实施方式中，当管道内介质压力降低时，利用闸板12自身重量和连接杆22联通闸阀顶部配配重件21重量，实现活塞24向下压缩管道介质，闸板12下移，实现闸阀的关闭，同时达到关闭状态后，连接杆22被锁止卡扣锁止，避免管道介质升高后，导致活塞24推动闸板12上行，重新打开闸板12，造成阀门重新打开形成介质的继续泄漏。连接杆22与缸体23形成锁止关系，需要人工利用解锁装置解除锁止按钮，阀杆才能在管道介质压力下重新上升到阀门全开位置，直到破裂处经过抢修恢复完好后，人工重新解锁，阀门才会自动打开，确保管道安全运行。

需要说明的是，为了降低闸板12移动与阀座之间的摩擦力，将闸板12与阀座的滑动摩擦转变为滚动摩擦，确保闸板12下行平稳可靠，采用所述进口阀座102与所述出口阀座103在所述阀腔101内的端面上分别设置有多个导向轮，所述闸板12的板面能够沿着所述导向轮上下移动。

实施例二

本发明的实施例二提供一种管道系统，包括上述实施一中任一技术方案所述的闸阀。

本发明的实施例二提供的管道系统，设置有实施例一提供的闸阀，因此具有第一方面提供的闸阀的全部有益效果，在此就不一一赘述。

在此，需要说明的是，闸阀与管道系统中的管道连接方式可以与常规其它的阀门连接方式一致，例如法兰连接、焊接或螺纹连接等方式，对于本领域的技术人员来说，均在本方案的保护范围之内。

具体而言，现有技术采用自动远程遥控开闭具有反应速度快，人工干预灵活的特点，但是需要配置阀门自动执行机构，同时为自动执行机构配置送电、供电、自动控制、远程通讯，设备防雷防静电、设备防护设施(场地、围墙、房屋)等，单座阀站投资较大，设备配置复杂。同时，一般由于管道出现事故概率较低，阀站往往几年不需要动作，容易导致关键时刻系统操作失效，可靠性较差，需要经常性维护才能保证功能，管理难度大，运行维护费用高，而本发明提供的闸阀，当通孔连通进口阀座和出口阀座时，阀腔内的介质对闸板的压力大于等于配重平衡装置的重力；或，当管道泄漏时，当管道内介质压力降低时，利用闸板自身重量和连接杆联通闸阀顶部配配重件重量，实现活塞向下压缩管道介质，闸板下移，实现闸阀的关闭，闸板与低压侧形成压差，闸板贴紧低压侧管道，形成密封面，本方案中，利用了管道系统的输送介质压力与闸板及配重平衡装置的重力，动力来源稳定可靠，结构简单、操作方便，运行可靠，投资较低，维护量小的特点，便于成果的快速转化为工业应用，无需现有技术中闸阀的外界动力源，例如电机、气瓶等蓄能设施，减少电路和管路，避免系统复杂带来的维护要求和可靠性降低。

综上所述，本方案利用管道输送自身具有长期保持较高内压力的特点，研究出了一种不需要外部干预，可以根据管道发生泄漏时管道压力突然变化的特点，比如“距离泄漏点出压力急剧降低，而距离泄漏点较远处压力变化具有较大滞后，降低反应比较慢，这样最近泄漏点上下游的阀门快速关闭，而其他距离较远的阀门不一定关闭的特点，实现管道能够自动截断的闸阀，快速响应，确保了介质最少量的外泄，降低介质泄漏对管道附近造成的安全和环境风险，另外闸阀结合现有工业阀门的成熟技术加以改进，设计巧妙，具有结构简单、操作方便，运行可靠，投资较低，维护量小的特点，便于成果的快速转化为工业应用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种闸阀，用于管道系统中，其特征在于，包括阀体、阀盖、闸板和配重平衡装置；

所述阀体上相对设置有进口阀座和出口阀座，所述进口阀座和出口阀座分别与管道相连通；

所述阀体与所述阀盖相连接，并形成阀腔，所述进口阀座与所述出口阀座在所述阀腔内的部分之间具有间隔，所述阀盖上设置有开口，所述闸板上设置有用于连通所述进口阀座和出口阀座的通孔，所述闸板设置在所述阀腔内，所述配重平衡装置的连接杆穿过所述开口与所述闸板相连接，当所述通孔连通所述进口阀座和出口阀座时，所述阀腔内的介质对所述闸板的压力大于等于所述配重平衡装置的重力；或，当管道泄漏时，管道内介质压力降低，以使阀腔内介质压力降低，在所述配重平衡装置的重力作用下，使所述闸板下落并切断所述进口阀座与出口阀座的连通。

2.根据权利要求1所述的闸阀，其特征在于，

所述配重平衡装置包括配重件、连接杆和密封部；

所述密封部与所述阀盖相密封连接，所述连接杆贯穿所述密封部，并能够在所述密封部内密封竖直滑动，所述连接杆的第一端与所述闸板相连接，所述连接杆的第二端与所述配重件相连接。

3.根据权利要求2所述的闸阀，其特征在于，

所述密封部为缸体，所述缸体内设置有活塞，所述连接杆穿过所述活塞设置。

4.根据权利要求3所述的闸阀，其特征在于，

所述活塞的上端面为锥形面，所述缸体与所述活塞的上端面的接触面的形状与其相匹配。

5.根据权利要求4所述的闸阀，其特征在于，

所述上端面上设置有密封垫片；和/或，

所述接触面上设置有密封垫片。

6.根据权利要求2所述的闸阀，其特征在于，还包括上行锁止器，所述上行锁止器设置在所述密封部的上端部，当所述闸板连通所述进口阀座和出口阀座时，所述上行锁止器限制所述闸板向上移动。

7.根据权利要求6所述的闸阀，其特征在于，

所述上行锁止器为沿着所述密封部的周向设置的多个弹性卡条，所述连接杆上设置有与所述弹性卡条相配合的卡槽。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的闸阀，其特征在于，

所述密封部的上端设置有锁止卡扣和解锁装置，当所述闸板下行至切断所述进口阀座和出口阀座时，所述锁止卡扣将所述连接杆锁止，限制所述连接杆向上移动，当在管道系统中安装闸阀时，使所述闸阀处于常开状态，所述锁止卡扣将所述连接杆锁止，限制所述连接杆向下移动，所述解锁装置于所述锁止卡扣相连接，用于解除所述锁止卡扣对所述连接杆的锁止。

9.根据权利要求1所述的闸阀，其特征在于，

所述进口阀座与所述出口阀座在所述阀腔内的端面上分别设置有多个导向轮，所述闸板的板面能够沿着所述导向轮上下移动。

10.一种管道系统，其特征在于，包括有如权利要求1至9中任一项所述的闸阀。