CN108692095A - 高压阀门启闭装置及其高压阀门 - Google Patents

Abstract

本发明属于阀门技术领域，公开一种高压阀门启闭装置和高压阀门，包括手轮、与手轮固接的手轮轴、球阀体、锥阀体、与球阀体相连的球阀杆和与锥阀体相连的锥阀丝杆，手轮轴端部连有主动齿轮，锥阀丝杆上套设与主动齿轮处于同一高度的从动齿轮，从动齿轮内孔设有与锥阀丝杆适配的螺纹结构，锥阀丝杆在从动齿轮的带动下进行上下升降；球阀杆端部安装有槽轮，手轮轴在中段位置设有拨盘结构，拨盘结构包括可与槽轮的凹周边配合的拨盘锁止弧和可与槽轮的径向槽配合的圆柱销；高压阀门启闭装置还包括用于固定主动齿轮、从动齿轮及槽轮高度的安装座。本高压阀门启闭装置可实现球阀和锥阀的顺序启闭，避免锥阀受高压气流的冲蚀，确保高压阀门的密封可靠性。

Description

高压阀门启闭装置及其高压阀门

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，具体地，涉及一种高压阀门启闭装置及其高压阀门。

背景技术

高压阀门主要应用于电力、石油、化工、冶金等行业。目前我国企业生产的此类阀门普遍存在着泄漏、寿命比较短、阀门启闭装操作不灵活等缺点。

高压阀门的服役环境是相对复杂的，其工况都比较恶劣，极易发生泄漏，尤其是内漏，在高温高压的作用下，阀门内漏后很快造成失效。为了防止这种情况发生，国内外阀门生产企业，力求加强阀门的密封装置，如湖南鸿远高压阀门有限公司生产的活动式复合阀，就采取了锥阀和球阀双重密封，彻底解决了阀门泄漏的顽疾，真正实现了零泄漏。但此装置采用了凸轮作为传动机构，因此操作阀门启闭时非常费力，而且凸轮为高副接触，单位应力较大，凸轮容易损坏，更换较频繁。此外多层式复合齿条结构也可以实现高压阀的双重密封，但所需要结构庞大，不适合实际生产。

发明内容

本发明解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种可有效防止阀门受高压气流冲蚀、显著提高阀门寿命，从而确保阀门密封可靠的高压阀门启闭装置。

本发明同时提供一种设有所述高压阀门启闭装置的高压阀门。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种高压阀门启闭装置，包括手轮、与手轮固定连接的手轮轴、球阀体、锥阀体、与球阀体相连的球阀杆和与锥阀体相连的锥阀丝杆，手轮轴端部连接有主动齿轮，锥阀丝杆上套设有与主动齿轮处于同一高度的从动齿轮，主动齿轮和从动齿轮可啮合传动，从动齿轮内孔设有与锥阀丝杆适配的螺纹结构，锥阀丝杆可在从动齿轮的带动下进行上下升降。

球阀杆端部安装有槽轮，手轮轴在中段位置设有拨盘结构，拨盘结构包括可与槽轮的凹周边配合的拨盘锁止弧和可与槽轮的径向槽配合的圆柱销。

高压阀门启闭装置还包括用于固定主动齿轮、从动齿轮及槽轮高度的安装座。

进一步地，锥阀丝杆端部套设有锥阀防转机构，锥阀防转机构外周具有至少一个凸齿，安装座包括与锥阀防转机构配合的限位部，限位部在锥阀丝杆的轴向方向上设有可与凸齿嵌合并供凸齿作升降滑移的凹槽，安装座上设置凹槽的表面为锥阀防转机构的滑移表面。

更进一步地，锥阀防转机构外周为规整的曲平面或多个平直面相接的结构，滑移表面与锥阀防转机构的外周结构适配。

更进一步地，多个凸齿在锥阀防转机构外周对称设置。

再进一步地，凸齿为矩形结构凸齿。

进一步地，安装座包括顶板和底板，顶板上设有可供手轮轴穿过的通孔，底板上表面与主动齿轮及从动齿轮的下端面贴合接触。

更进一步地，顶板和底板之间设有用于固定槽轮高度的限位板，限位板上表面与拨盘锁止弧下端面紧贴，滑移表面及凹槽均贯通限位板，限位板上设有供球阀杆穿过的活动孔，限位板在活动孔朝向槽轮的端部周围设有与槽轮下表面接触的支撑垫块。

进一步地，锥阀丝杆与锥阀防转机构键连接。

进一步地，主动齿轮与手轮轴键连接。

进一步地，槽轮与球阀杆键连接。

一种高压阀门，设有如上所述的高压阀门启闭装置。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1）本高压阀门启闭装置采用球阀和锥阀双阀体设计，球阀体密封和锥阀体密封在工作时相互独立，又依靠手轮轴和槽轮等相互联系来实现球阀和锥阀的顺序启闭动作，最大限度地避免锥阀受高压气流的冲蚀，显著提高其使用寿命，从而持续确保设有本高压阀门启闭装置的高压阀门的密封可靠性；

2）锥阀防转机构上的凸齿与安装座上的凹槽嵌合可有效防止锥阀丝杆在从动齿轮的带动下发生旋转，锥阀丝杆仅能沿其轴向进行升降动作，从而顺利实现锥阀体的开启和关闭操作；

3）滑移表面与锥阀防转机构的外周结构适配，可使锥阀防转机构沿滑移表面的既定“轨道”升降，有效防止锥阀防转机构在升降过程中发生倾斜的可能，为从动齿轮的零障碍啮合传动提供有力保障；

4）拨盘锁止弧与槽轮的凹周边配合可控制球阀杆的锁死状态，满足球阀杆在动作后的锁死要求；

5）锥阀丝杆与锥阀防转机构之间、主动齿轮与手轮轴之间、槽轮与球阀杆之间装配时采取键连接的活动连接方式，使得锥阀体和球阀体更换方便、操作简单，可降低阀门维护成本；

6）锥阀体下降的行程较短，不会对在球阀完全关闭前的气流管路产生影响，即球阀从开始关闭到完全关闭的过程中，锥阀相当于一直没动，虽然事实上下降了一定行程，但其对管路内介质的流动不会产生影响；

7）本高压阀门启闭装置使用的齿轮为标准齿轮，制造成本低廉，利于后期维护，且装置结构简单，各零件在安装尺寸和配合精度上要求较高，零件之间的传动或转动等动作能灵活自如、快速省力地进行，保证了启闭顺序动作的顺利完成。

附图说明

图1为实施例1所述的高压阀门启闭装置的内部结构立体示意图；

图2为实施例1所述的安装座的剖面图；

图3为实施例1所述的锥阀防转机构与锥阀丝杆的连接示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

提供一种高压阀门，其设有如图1所示的高压阀门启闭装置，该启闭装置包括手轮11、与手轮11固定连接的手轮轴12、球阀体21、锥阀体31、与球阀体相连的球阀杆22和与锥阀体相连的锥阀丝杆32，手轮11位于手轮轴12的第一端部，手轮轴12的第二端部连接有一主动齿轮13，锥阀丝杆32上套设有与主动齿轮13处于同一高度的从动齿轮33，主动齿轮13和从动齿轮33可啮合传动，从动齿轮33内孔设有与锥阀丝杆32适配的螺纹结构，锥阀丝杆32穿设在从动齿轮33内孔内并可在从动齿轮33的带动下进行上下升降，锥阀体31即可在锥阀丝杆32的升降带动下对高压阀门中的锥阀进行开启和关闭。

锥阀丝杆32与从动齿轮33内孔的螺纹结构配合可使从动齿轮33在顺时针转动时带动锥阀丝杆32上升；从动齿轮32在逆时针转动时带动锥阀丝杆32下降。

球阀体21设于球阀杆22的第一端部，球阀杆22的第二端部安装有槽轮23，手轮轴12在位于手轮11与主动齿轮13之间的中段位置处设有拨盘结构，拨盘结构用于控制槽轮23的转动和锁死来实现对锥阀的开启和关闭动作，其中拨盘结构包括可与槽轮的凹周边231配合的拨盘锁止弧14和可与槽轮的径向槽232配合的圆柱销15，具体地，圆柱销15进入径向槽232即带动槽轮23进行回转运动，回转一定角度后，圆柱销15离开径向槽232，拨盘锁止弧14即开始与凹周边231配合来锁住槽轮23，防止球阀杆22继续转动，从而实现槽轮23对球阀的间歇控制。

拨盘锁止弧14具有一段凹弧形缺口141，圆柱销15通过一连接板16固接至该凹弧形缺口141上，当圆柱销15与槽轮的径向槽232发生接触动作时，槽轮23下表面与连接板16上表面处于接触状态。

本启闭装置是通过外力对手轮11按需作顺时针或逆时针旋转，其并不需要持续作单一方向的旋转，因此槽轮23上仅需设置两个凹周边231和一个径向槽232，凹周边和径向槽的结构需满足当拨盘结构与任一凹周边完全配合时，圆柱销随拨盘结构转动3/4周可与径向槽接触。

如图2所示，本启闭装置还包括用于固定主动齿轮13、从动齿轮33及槽轮23高度的安装座4，确保启闭装置各零件的安装精确性和工作位置稳定性。

本实施例的高压阀门采用球阀和锥阀双阀体设计，利用球阀体密封和锥阀体密封在工作时相互独立，又依靠手轮轴和槽轮等相互联系来实现球阀和锥阀的顺序启闭动作，最大限度地避免锥阀受高压气流的冲蚀，显著提高其使用寿命，从而持续确保本高压阀门的密封可靠性。

同时启闭装置采用主动齿轮和从动齿轮的啮合传动方式来将手轮的动作传递至锥阀处，这种啮合传动可增大手轮轴到锥阀丝杆的传动比，相当于增大了力矩，操作人员仅需对手轮施以较小的力即可快捷实现锥阀体的升降。

从动齿轮33在与主动齿轮13啮合传动时，其内孔的螺纹与锥阀丝杆32也是发生啮合传动，由于两者之间存在摩擦，从动齿轮33可能会带动锥阀丝杆32一起转动，如摩擦力足够大，则锥阀丝杆32将相当于与从动齿轮33成为一体作转速相同的回转运动，而无法控制锥阀体31的升降了，本实施例为限制锥阀丝杆32的转动，采取在锥阀丝杆32端部套设锥阀防转机构34的手段来控制锥阀丝杆32只进行升降动作，锥阀丝杆32与锥阀防转机构34之间稳定连接，不能发生相对移动或转动。

具体来说，锥阀防转机构34外周具有两个对称的凸齿341，安装座4上设有与锥阀防转机构34配合的限位部41，其中限位部41在锥阀丝杆32的轴向方向上设有可与凸齿341嵌合并供凸齿作升降滑移的凹槽414，安装座4上设置凹槽411的表面为锥阀防转机构的滑移表面412。

因凸齿341嵌合在凹槽411内，锥阀防转机构34将被限制不能发生旋转，锥阀丝杆32也将被锥阀防转机构34限制为不能发生旋转，从而确保了锥阀丝杆32不会被从动齿轮33带动作回转运动。

锥阀防转机构外周可以是圆柱形、长方体形甚至是球形等多种结构，只需保证滑移表面可供锥阀防转机构自由上下滑移即可。

为防止锥阀防转机构34在升降过程中发生倾斜，保障从动齿轮33的零障碍啮合传动，锥阀防转机构外周宜采用规整的曲平面或多个平直面相接的结构，本实施例中采用加工简单的圆柱形结构，滑移表面412设置为与锥阀防转机构34的外周结构适配，迫使锥阀防转机构34沿滑移表面412的既定“轨道”进行升降。

当然，在滑移表面与锥阀防转机构外周结构适配的基础上，如锥阀防转机构外周为多个平直面相接如长方体结构的话，则也可以不用在该长方体结构的锥阀防转机构外周设置凸齿，此时仅通过滑移表面与锥阀防转机构两者之间的转动自由度限制即可有效防止锥阀防转机构发生转动。

两个对称的凸齿341设计，增强了锥阀防转机构34的防转性能，同时也可提高任意单个凸齿的使用寿命。

凸齿341具体为矩形结构凸齿，这种凸齿构造可与凹槽形成紧密贴合，进一步提高锥阀防转机构的防转效果。

安装座4还包括顶板42和底板43，如图2所示，顶板42上设有可供手轮轴12穿过的通孔，底板43上表面则与主动齿轮13及从动齿轮33的下端面贴合接触，托住主动齿轮和从动齿轮的重量，保证主动齿轮和从动齿轮的安装和装配高度。

底板43上具有可供锥阀丝杆32上下升降的第一活动通孔，还具有供球阀杆22穿过的第二活动通孔，锥阀体31和球阀体21均位于底板43以下。

顶板42上设有可供手轮轴12穿过的通孔，手轮11位于顶板42以上，该通孔与手轮轴的直径适配，由于该通孔对手轮轴12、底板43对主动齿轮13的限制，当外力施加至手轮11上时，手轮轴12作轴向转动时不会发生倾斜，只能沿轴向转动。

顶板42和底板43之间的间距大于锥阀丝杆32的升降行程。

为进一步加强本启闭装置各零件的安装和配合精确性，安装座在顶板42和底板43之间设有用于固定槽轮23高度的限位板44，限位板44上表面与拨盘锁止弧14下端面紧贴，同时，滑移表面412及凹槽411均贯通限位板44，限位板44上设有供球阀杆22穿过的活动孔，限位板44在活动孔朝向槽轮23的端部周围设有与槽轮23下表面接触的支撑垫块441。

限位板可承载拨盘结构和槽轮的重量，为底板分担其对主动齿轮及其上部件的承重，从而确保主动齿轮、拨盘结构及槽轮的高度保持在精准位置。

为使本启闭装置各零件的安装和更换方便，锥阀丝杆32与锥阀防转机构34之间、主动齿轮13与手轮轴12之间、槽轮23与球阀杆22之间装配时均采取键连接的活动连接方式，具体为平键连接，其中锥阀丝杆32与锥阀防转机构34之间的连接键5如图3中所示，这种连接方式结构简单、装拆方便、对中性好、连接稳定性强，可显著降低高压阀门的安装和维护成本。

本高压阀门启闭装置的具体开启和关闭过程如下：

1）开启过程

启闭装置在开启的初始状态下，拨盘锁止弧14与槽轮凹周边231为配合状态（即球阀杆22为锁死状态），圆柱销15为需要跟随拨盘结构转动3/4周才能与径向槽232接触的状态。

a.锥阀开启

通过外力逆时针方向转动手轮11，带动手轮轴12及主动齿轮13转动，主动齿轮13与从动齿轮33啮合传动，从动齿轮33通过与锥阀丝杆32啮合驱动锥阀丝杆32上升，从而带动锥阀体31上升，手轮11继续转过一定角度，锥阀体继续上升。

在此过程中，其它零件不发生动作。

b.球阀杆解锁

手轮11继续逆时针转动，拨盘锁止弧14转动一定角度后脱离槽轮凹周边231，此时球阀杆22解锁。

c.球阀开启

手轮11继续逆时针转动，当拨盘锁止弧14解锁球阀杆22时，圆柱销15开始进入径向槽232，并带动球阀杆22顺时针转动，手轮11继续转动1/4周后，球阀体21旋转90度，球阀完全开启。

在此过程中，主动齿轮13一直与从动齿轮33啮合，从动齿轮33带动锥阀丝杆32和锥阀体31持续上升，直至锥阀完全开启。

2)关闭过程（与开启过程相反）

启闭装置的关闭初始状态即为开启过程的最终状态。

a.球阀关闭

通过外力使手轮11顺时针方向转动，带动拨盘结构和主动齿轮13顺时针转动，圆柱销15开始进入径向槽232并带动槽轮23逆时针转动，槽轮23即带动球阀杆22及球阀体21逆时针转动，同时从动齿轮33带动锥阀丝杆32和锥阀体31开始下降。

拨盘结构转动1/4周后，圆柱销15脱离槽轮的径向槽232，不再带动槽轮23转动，球阀杆22即停止转动，此时球阀体21已转动90度，球阀处于关闭状态。

球阀关闭后，拨盘结构继续转动，锥阀体31继续下降，但锥阀体整体下降的行程较短，不会对球阀在开始关闭至完全关闭前的管路产生影响（如果当球阀还没完全或大部分关闭前，锥阀体下降的行程较长的话，就相当于先关闭锥阀再关闭球阀或者是锥阀和球阀同时关闭，这样就失去了先关闭球阀再关闭锥阀，保护锥阀不受到冲击的保护意义。但因锥阀体本身下降的行程较短，可以理解为：球阀开始关闭到完全关闭的过程中，锥阀体一直没动，因为虽然下降了一定行程，可是对管路内介质的流动没有产生影响）。

b.球阀杆锁死

球阀关闭后，拨盘结构在继续顺时针转动的过程中，拨盘锁止弧14将与槽轮的凹周边231接触，球阀杆22即开始进入被锁死状态，并将在拨盘结构继续转动3/4周后完全被锁死（拨盘锁止弧14与凹周边231配合，使得槽轮23不能转动，同时球阀杆22以及球阀体21也不能转动，即球阀杆22被锁死）。

c.锥阀关闭

手轮11在球阀杆22开始进入被锁死状态后继续顺时针转动，主动齿轮13与从动齿轮33继续啮合，从动齿轮33逆时针转动并使锥阀丝杆32下降，手轮11继续转动3/4周后，锥阀丝杆32将下降到一定高度并使锥阀体31下降到最低处实现锥阀的完全关闭。

本高压阀门启闭装置使用的齿轮为标准齿轮，制造成本低廉，利于后期维护，且装置结构简单，各零件在安装尺寸和配合精度上要求较高，零件之间的传动或转动等动作能灵活自如、快速省力地进行，保证了启闭顺序动作的顺利完成。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高压阀门启闭装置，其特征在于，包括手轮、与手轮固定连接的手轮轴、球阀体、锥阀体、与球阀体相连的球阀杆和与锥阀体相连的锥阀丝杆，手轮轴端部连接有主动齿轮，锥阀丝杆上套设有与主动齿轮处于同一高度的从动齿轮，主动齿轮和从动齿轮可啮合传动，从动齿轮内孔设有与锥阀丝杆适配的螺纹结构，锥阀丝杆可在从动齿轮的带动下进行上下升降；

球阀杆端部安装有槽轮，手轮轴在中段位置设有拨盘结构，拨盘结构包括可与槽轮的凹周边配合的拨盘锁止弧和可与槽轮的径向槽配合的圆柱销；

高压阀门启闭装置还包括用于固定主动齿轮、从动齿轮及槽轮高度的安装座。

2.根据权利要1所述的高压阀门启闭装置，其特征在于，锥阀丝杆端部套设有锥阀防转机构，锥阀防转机构外周具有至少一个凸齿，安装座包括与锥阀防转机构配合的限位部，限位部在锥阀丝杆的轴向方向上设有可与凸齿嵌合并供凸齿作升降滑移的凹槽，安装座上设置凹槽的表面为锥阀防转机构的滑移表面。

3.根据权利要求2所述的高压阀门启闭装置，其特征在于，锥阀防转机构外周为规整的曲平面或多个平直面相接的结构，滑移表面与锥阀防转机构的外周结构适配。

4.根据权利要求2所述的高压阀门启闭装置，其特征在于，多个凸齿在锥阀防转机构外周对称设置。

5.根据权利要求4所述的高压阀门启闭装置，其特征在于，凸齿为矩形结构凸齿。

6.根据权利要求2所述的高压阀门启闭装置，其特征在于，安装座包括顶板和底板，顶板上设有可供手轮轴穿过的通孔，底板上表面与主动齿轮及从动齿轮的下端面贴合接触。

7.根据权利要求6所述的高压阀门启闭装置，其特征在于，顶板和底板之间设有用于固定槽轮高度的限位板，限位板上表面与拨盘锁止弧下端面紧贴，滑移表面及凹槽均贯通限位板，限位板上设有供球阀杆穿过的活动孔，限位板在活动孔朝向槽轮的端部周围设有与槽轮下表面接触的支撑垫块。

8.根据权利要求1所述的高压阀门启闭装置，其特征在于，锥阀丝杆与锥阀防转机构键连接。

9.根据权利要求1所述的高压阀门启闭装置，其特征在于，主动齿轮与手轮轴键连接。

10.一种高压阀门，其特征在于，设有如权利要求1～9任意一项所述的高压阀门启闭装置。