CN108953623B - 高压气体控制阀 - Google Patents

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Abstract

本发明属于阀门技术领域，具体涉及一种高压气体控制阀，其主要包括：阀腔，阀腔下底对称设置有第一贯通口和第二贯通口；铰接座，铰接座固定设置在阀腔底部内侧，并位于第一贯通口与第二贯通口之间；第一阀片，第一阀片通过第一控制臂与铰接座铰接，并可活动的封闭第一贯通口；控制轴，控制轴同轴设置在阀腔内部，并经阀腔顶部的轴孔向上延伸至阀腔外部；第一连接杆，第一连接杆两端分别与控制轴的底部以及第一控制臂靠近第一阀片的一端铰接；推杆电机，推杆电机通过支架固定设置在阀腔上方，用于驱动控制轴上下运动。本发明的目的在于通过利用高压气体自身的压力一同参与阀门的密封工作，从而减低阀门控制机构的负荷，延长了阀门的使用寿命。

Description

高压气体控制阀
技术领域
本发明属于阀门技术领域，具体涉及一种高压气体控制阀。
背景技术
在气路管道控制系统中，传统蝴蝶阀，球阀均通过机器构件的控制力促使阀片封闭，而当管路内的气体压力增大时，势必增大阀片以及阀片控制机构的负载，从而影响整个阀门的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供的一种高压气体控制阀，其通过利用高压气体自身的压力一同参与阀门的密封工作，从而减低阀门控制机构的负荷，延长了阀门的使用寿命。
为实现上述目的，一种高压气体控制阀，其主要包括：阀腔，阀腔呈竖直设置的圆柱形腔体结构，阀腔下底对称设置有第一贯通口和第二贯通口；进出接口，进出接口包括设置在阀腔底部外侧与第一贯通口连通第一接口管，以及与第二贯通口连通第二接口管；铰接座，铰接座固定设置在阀腔底部内侧，并且铰接座的铰接轴于第一贯通口与第二贯通口之间横向水平延伸；第一阀片，第一阀片通过第一控制臂与铰接座铰接，并可活动的封闭第一贯通口；控制轴，控制轴同轴设置在阀腔内部，并经阀腔顶部的轴孔向上延伸至阀腔外部；控制轴可轴向上下滑动，并且轴孔设有与控制轴侧壁配合的密封圈；第一连接杆，第一连接杆两端分别与控制轴的底部以及第一控制臂靠近第一阀片的一端铰接；推杆电机，推杆电机通过支架固定设置在阀腔上方，并且推杆电机的伸缩端与控制轴顶部同轴连接，用于驱动控制轴上下运动；推杆电机设有控制开关。
优选的，还包括通过第二控制臂与铰接座铰接的第二阀片，第二阀片可活动的封闭第二贯通口；并且第二控制臂靠进第二阀片的一端通过第二连接杆与控制轴底部铰接。
优选的，第一连接杆以及第二连接杆为两根相同设置的弹簧杆，弹簧杆为两端封闭的空心管体，管体内嵌套设有杆芯，杆芯经管体任意一端同轴设置的贯通孔的伸缩孔向外延伸；杆芯位于管体内的一端连接设有与管体内侧壁滑动配合的弹簧架；管体内远离伸缩孔的一端同轴设有弹簧座；弹簧座与弹簧架之间连接设有柱簧；两个弹簧杆的杆芯远离弹簧架的一端与控制轴的底部铰接，两个弹簧杆的管体远离控制轴的一端分别与第一控制臂、第二控制臂远离铰接座的一端铰接。
优选的，控制轴位于阀腔内的中部区域同轴设有加压刮片，加压刮片外侧壁设有与阀腔内侧壁密封配合的密封圈。
优选的，第一阀片与第二阀片分别通过适应座与第一控制臂及第二控制臂连接；适应座包括设置在所以第一阀片与第二阀片上侧中心位置的球槽；还包括连接设置在第一控制臂以及第二控制臂远离铰接座一端的球头，球头与球槽配合。
优选的，设有手动锁，手动锁包括：控制轴位于阀腔外侧部分连接设有水平的压盘；压盘设有与阀腔外侧连接的锁架，锁架位于压盘上方连接设有水平的轴销；还包括通过轴销与锁架铰接的压杆，压杆靠近轴销的一端连接设有偏心轮，偏心轮与压盘配合，用根据压杆角度变化向下压压盘。
优选的，偏心轮通过轴套与压杆连接，轴套与轴销同轴设定；轴套通过卷簧与偏心轮轴孔内侧壁配合。
优选的，设有状态指示器，状态指示器包括：通过第一旁通管路与第一接口管内部以及阀腔内部连通的第一正负压差表；通过第二旁通管路与第二接口管内部以及阀腔内部连通的第二正负压差表。
优选的，设有压力监控器，阀腔底部内侧壁连接设有阀内压力传感器，第一接口管以及第二接口内分别设有第一压力传感器、第二压力传感器；阀内压力传感器与第一压力传感器、第二压力传感器分别与控制器电性连接；控制器与控制开关电性连接。
本发明的有益效果：阀门关闭后，气体在阀腔内部形成高压区，并利用压差原理辅助阀门控制机构对阀片施加关阀作用力，从而减轻控制机构的负载降低机件磨损。
通过在阀腔内的第一阀片及第二阀片实现阀门可进行双向工作。
通过弹簧杆可压缩、缓冲的特征，使得第一阀片、第二阀片关闭时更牢靠，不会发生一侧阀片关闭，另一侧阀片密封不严的状况。
阀腔内部通过加压挂片在关阀时提高阀腔内部压力，通过加大压差对第一阀片及第二阀片同时施加辅助关阀作用力。
阀片通过万向球头与控制结构连接，因此可保证阀片与阀口周向受力均匀提高密封的可靠性。
该阀门还设有辅助电控关阀机构的锁定阀门关闭状态的手柄，通过手柄以及偏心轮的配合对压盘施压，其施压过程均匀有力。
控制阀门锁定的手柄通过棘轮棘爪机构进行保持锁定，同时偏心轮通过卷簧的弹力对压盘进行施压。
阀门的进出接口管初均通过旁通管路连接压差表，维护人员可通过压差表的数值了解阀门健康状态。
阀门进出接口管及阀腔内部均设有压力传感器，电控系统可通过各个压力传感器的数值检测阀门状态，同时还可控制推杆电机的启动和停止，另外，还可驳接报警器，对阀门的故障进行报警提示。
附图说明
图1为本发明剖视图；
图2为本发明双阀片设置的剖视图；
图3为本发明弹簧杆示意图；
图4为本发明加压刮片部分示意图
图5为本发明压杆部分示意图；
图6为本发明偏心轮部分示意图；
图7为本发明压差表部分示意图；
图8为本发明压力传感器部分示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图进行详细描述。
请参阅图1，一种高压气体控制阀，其主要包括：阀腔1，阀腔1呈竖直设置的圆柱形腔体结构，阀腔1下底对称设置有第一贯通口2和第二贯通口3；进出接口，进出接口包括设置在阀腔1底部外侧与第一贯通口2连通第一接口管4，以及与第二贯通口3连通第二接口管5；铰接座6，铰接座6固定设置在阀腔1底部内侧，并且铰接座的铰接轴于第一贯通口2与第二贯通口3之间横向水平延伸；第一阀片7，第一阀片7通过第一控制臂37与铰接座6铰接，并可活动的封闭第一贯通口2；控制轴9，控制轴9同轴设置在阀腔1内部，并经阀腔1顶部的轴孔向上延伸至阀腔1外部；控制轴9可轴向上下滑动，并且轴孔设有与控制轴9侧壁配合的密封圈20；第一连接杆10，第一连接杆10两端分别与控制轴9的底部以及第一控制臂37靠近第一阀片7的一端铰接；推杆电机12，推杆电机12通过支架固定设置在阀腔1上方，并且推杆电机12的伸缩端与控制轴9顶部同轴连接，用于驱动控制轴9上下运动；推杆电机12设有控制开关。
在安装使用过程中，第二接口管5与供给高压气体的气源连接，第一接口管4与高压气体需求设备连接，高压气体经第一接口管4、第一贯通口2以通过铰接座6上掀打开的第一阀片7进入阀腔1内，并经开放的第二贯通口3、第二接口管5向外部输送。当需要截止高压气体输送时，通过控制开关启动推杆电机12，将控制轴9向下推送，在第一连接杆10力传导作用下，第一控制臂37带动第一阀片7向下扣封第一贯通口2，当第一贯通口2被封闭时，阀腔1内部压力开始升高并与高压气体的供气压力一致，此时第一阀片7位于阀腔1内部的一侧，受到来自阀腔1内部高压气体的压力，并在压力作用下对第一贯通口2进一步的施压加强第一阀片7的关阀力度。
根据图2，作为优选实施例，高压气体控制阀还包括通过第二控制臂38与铰接座6铰接的第二阀片8，第二阀片8可活动的封闭第二贯通口3；并且第二控制臂38靠进第二阀片8的一端通过第二连接杆11与控制轴9底部铰接。
因此高压气体控制阀可双向使用，第一接口管4或第二接口管5任意一端均可作为高压气体输入端的连接在高压供气管路中。当操作阀门关闭时，第一阀片7与第二阀片8同时封闭第一贯通口2以及第二贯通口3。例如将第一接口管4与高压供气管路连接，此时第一阀片7、第二阀片8均通过推杆电机12的下推力封闭第一贯通口2及第二贯通口3，由于第一阀片7受来自与高压供气内部气体压力的作用，很容易发生封闭不严的现象，或滞后于第二阀片8封闭第二贯通口3。此时，高压气体经第一贯通口2与第一阀片7间的缝隙进入阀腔1，并提升阀腔1内部压力，进而对第二阀片8的封闭作用产生阻力防止气体向第二接口管5内泄露。
根据图3，作为优选实施例，为了使第一阀片7及第二阀片8在关阀时能够实现先封低压在封高压的顺序，第一连接杆10以及第二连接杆11为两根相同设置的弹簧杆，弹簧杆为两端封闭的空心管体14，管体14内嵌套设有杆芯15，杆芯15经管体14任意一端同轴设置的贯通孔的伸缩孔向外延伸；杆芯15位于管体14内的一端连接设有与管体14内侧壁滑动配合的弹簧架16；管体14内远离伸缩孔的一端同轴设有弹簧座17；弹簧座17与弹簧架16之间连接设有柱簧18；两个弹簧杆的杆芯15远离弹簧架16的一端与控制轴9的底部铰接，两个弹簧杆的管体14远离控制轴的一端分别与第一控制臂37、第二控制臂38远离铰接座6的一端铰接。
在关阀时，推杆电机12通过控制轴9向下推进第一连接杆10、第二连接杆11，再由第一连接杆10、第二连接杆11将力传递给第一控制臂37、第二控制臂38，促使第一阀片7、第二阀片8进行关闭。由于推杆电机12与控制轴9属于刚性连接，因此在第一阀片7、第二阀片8关闭的瞬间，推杆电机12并不能立刻停止，在惯性作用下将继续向下推进一段距离，为此第一连接杆10、第二连接杆11通过内部设置的柱簧18对控制轴9的惯性下移起缓冲作用。
另外，由于第一连接杆10、第二连接杆11由弹性设置，在第一阀片7、第二阀片8关闭后，第一连接杆10、第二连接杆11被压缩，其内部的弹性势能对第一阀片7、第二阀片8起弹性支撑的作用，保证第一阀片7、第二阀片8保持横定不变的关阀压力。
再有，例如第一连接管与高压供气管连接，当第一阀片7、第二阀片8处于关闭临界时，第一连接管内的高压气体很容易克服第一连接杆10的弹性压力，涌入阀腔1内部，而作为出口的第二贯通口3被第二阀片8所封闭，并在阀腔1内高压气体的压力下立即关闭并压紧，从而使得阀腔1内部压力不会被泄出，保证高压气体辅助第一阀片7、第二阀片8牢靠密封的功能。
根据图4，作为优选实施例，控制轴9位于阀腔1内的中部区域同轴设有加压刮片19，加压刮片19外侧壁设有与阀腔1内侧壁密封配合的密封圈20。
当阀门关闭时，控制轴9向下移动，由于第一连接杆10及第二连接杆11具有弹性，当第一阀片7、第二阀片8关闭第一贯通口2、第二贯通口3后，控制轴9继续下行并带动加压刮片19对阀腔1下移，加压刮片19与阀腔1内侧壁间为密封设置，因此下移的加压刮片19对阀腔1下部进行气体压缩做功，从而使的阀腔1内部的压力逐渐高于高压供气管中的气体压力，从而对第一阀片7、第二阀片8进行辅助施加压力，为第一阀片7、第二阀片8的密封作用提供额外的作用力。
根据图1、2、4、5、7、8，作为优选实施例，第一阀片7与第二阀片8分别通过适应座与第一控制臂37及第二控制臂38连接；适应座包括设置在所以第一阀片7与第二阀片8上侧中心位置的球槽；还包括连接设置在第一控制臂37以及第二控制臂38远离铰接座6一端的球头22，球头22与球槽配合。
当阀门关闭时，第一阀控制臂、第二控制臂38分别通过球头22对第一阀片7、第二阀片8的中心位置施加压力，由于阀片通过球槽与球头22的配合，可自由的调整角度，因此在封闭第一贯通口2及第二贯通口3时，可保证结合面受力均匀，防止应力集中在某一点而导致的密封不沿的问题。
根据图5，6，作为优选实施例，为了防止阀腔1内部压力通过加压刮片19对推杆电机12施加作用力，高压气体控制阀设有手动锁，手动锁包括：控制轴9位于阀腔1外侧部分连接设有水平的压盘23；压盘23设有与阀腔1外侧连接的锁架24，锁架24位于压盘23上方连接设有水平的轴销25；还包括通过轴销25与锁架24铰接的压杆26，压杆26靠近轴销25的一端连接设有偏心轮27，偏心轮27与压盘23配合，用根据压杆26角度变化向下压压盘23。
当阀门关闭后，工作人员向下扳动压杆26，压杆26带动与偏心轮27旋转，偏心轮27旋转过程中，外凸的偏心轮27外侧壁对压盘23施加向下的挤压力，迫使压盘23被偏心轮27压紧，同时压杆26设有棘爪，对锁架24上的棘轮产生锁定作用防止压杆26被弹起，从而保证控制轴9不会因推杆电机12失效而释放阀腔1内的气体压力。
作为优选实施例，为防止压杆26过程中的用力过度对高压气体控制阀的控制轴9产生偏磨，偏心过度偏心轮27通过轴套与压杆26连接，轴套与轴销25同轴设定；轴套通过卷簧与偏心轮27轴孔内侧壁配合。
在压杆26过程中，偏心轮27对压盘23的压力达到设计值时，其内部的卷簧卷曲变形，此时压杆26即使继续向下扳动，偏心轮27将不在继续跟随压杆26一同旋转，并在卷簧的弹性势能下对压盘23进行施加锁定压力。
根据图7，作为优选实施例，设有状态指示器，状态指示器包括：通过第一旁通管路30与第一接口管4内部以及阀腔1内部连通的第一正负压差表32；通过第二旁通管路31与第二接口管5内部以及阀腔1内部连通的第二正负压差表33。
在使用过程中，例如将第一接口管4与高压供气源连接时，开阀状态下由于正条高压输气管路中的高压气体处于流动状态，压力几乎相等，因此第一正负压差表32与第二正负压差表33的指针居零位。当阀门关闭时的一刹那，第一压差表的指针位置不变，而第二正负压差表33的指针迅速向阀腔1方向偏移，表示阀腔1内部压力高于第二接口管5内部的压力。随者推杆电机12的继续运转，控制轴9带动加压刮片19向下移动，进一步的压缩阀腔1内的高压气体，此时第一正负压差指针向阀腔1方向偏转，其代表阀腔1内部的压力高于第一接口管4内的压力，因此阀腔1内拥有足够的压力辅助推杆电机12封闭第一阀片7以及第二阀片8，保证整个高压提起控制的气密性。维护人员可通过与高压气源连接的第一正负压差表32的读数判断阀门健康状态，并根据读数做记录，定制阀门维护时间。
根据图8，作为优选实施例，为了使阀腔1你具有适当的关阀助力，高压气体控制阀设有压力监控器，阀腔1底部内侧壁连接设有阀内压力传感器34，第一接口管4以及第二接口内分别设有第一压力传感器35、第二压力传感器36；阀内压力传感器34与第一压力传感器35、第二压力传感器36分别与控制器电性连接；控制器与控制开关电性连接。
由于阀门关闭后，推杆电机12继续下行，通过控制轴9带动加压刮片19对阀腔1内部高压气体进一步的压缩增压，此时阀内压力传感器34探测阀腔1内部的高压气体压力，第一接口管4内的第一压力传感器探测与其连通的高压供气管路内的高压气体压力，阀内压力传感器34以及第一压力传感器35将探测的竖直传递给控制器，控制对两组数值进行比较，并计算出差值，当差值达到控制器内预设的阀值后，控制器通过控制开关停止推杆电机12的运转。在关阀后的时间里，控制器按照固定的周期反复对阀内压力传感器34以及第一压力传感器35的探测数值做比较，当阀腔1内的高压气体压力小于预设阀值时，控制器通过控制开关启动推杆电机12继续向下推进，从而使加压刮片19继续提高阀腔1内的高压气体压力，为第一阀片7、第二阀片8提供关阀助力，另外控制器还能通过报警信号驱动报警机构，提示维护人员进行故障检查。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高压气体控制阀，其特征在于,包括：
阀腔(1)，所述阀腔(1)呈竖直设置的圆柱形腔体结构，所述阀腔(1)下底对称设置有第一贯通口(2)和第二贯通口(3)；
进出接口，所述进出接口包括设置在所述阀腔(1)底部外侧与所述第一贯通口(2)连通第一接口管(4)，以及与所述第二贯通口(3)连通第二接口管(5)；
铰接座(6)，所述铰接座(6)固定设置在所述阀腔(1)底部内侧，并且所述铰接座的铰接轴于所述第一贯通口(2)与所述第二贯通口(3)之间横向水平延伸；
第一阀片(7)，所述第一阀片(7)通过第一控制臂(37)与所述铰接座(6)铰接，并可活动的封闭所述第一贯通口(2)；
控制轴(9)，所述控制轴(9)同轴设置在所述阀腔(1)内部，并经所述阀腔(1)顶部的轴孔向上延伸至所述阀腔(1)外部；所述控制轴(9)可轴向上下滑动，并且所述轴孔设有与所述控制轴(9)侧壁配合的密封圈(20)；
第一连接杆(10)，所述第一连接杆(10)两端分别与所述控制轴(9)的底部以及所述第一控制臂(37)靠近所述第一阀片(7)的一端铰接；
推杆电机(12)，所述推杆电机(12)通过支架固定设置在所述阀腔(1)上方，并且所述推杆电机(12)的伸缩端与所述控制轴(9)顶部同轴连接，用于驱动所述控制轴(9)上下运动；所述推杆电机(12)设有控制开关；还包括通过第二控制臂(38)与所述铰接座(6)铰接的第二阀片(8)，所述第二阀片(8)可活动的封闭所述第二贯通口(3)；并且所述第二控制臂(38)靠进所述第二阀片(8)的一端通过第二连接杆(11)与所述控制轴(9)底部铰接；所述第一连接杆(10)以及所述第二连接杆(11)为两根相同设置的弹簧杆，所述弹簧杆为两端封闭的空心的管体(14)，所述管体(14)内嵌套设有杆芯(15)，所述杆芯(15)经所述管体(14)任意一端同轴设置的贯通孔的伸缩孔向外延伸；所述杆芯(15)位于所述管体(14)内的一端连接设有与所述管体(14)内侧壁滑动配合的弹簧架(16)；所述管体(14)内远离所述伸缩孔的一端同轴设有弹簧座(17)；所述弹簧座(17)与所述弹簧架(16)之间连接设有柱簧(18)；两个所述的弹簧杆的所述杆芯(15)远离所述弹簧架(16)的一端与所述控制轴(9)的底部铰接，两个所述的弹簧杆的所述管体(14)远离所述控制轴(9)的一端分别与所述的第一控制臂(37)、第二控制臂(38)远离所述铰接座(6)的一端铰接。
2.根据权利要求1所述的高压气体控制阀，其特征在于：所述控制轴(9)位于所述阀腔(1)内的中部区域同轴设有加压刮片(19)，所述加压刮片(19)外侧壁设有与所述阀腔(1)内侧壁密封配合的密封圈(20)。
3.根据权利要求2所述的高压气体控制阀，其特征在于：所述第一阀片(7)与所述第二阀片(8)分别通过适应座与所述的第一控制臂(37)及所述的第二控制臂(38)连接；所述适应座包括设置在所以第一阀片(7)与所述第二阀片(8)上侧中心位置的球槽；还包括连接设置在所述第一控制臂(37)以及所述第二控制臂(38)远离所述铰接座(6)一端的球头(22)，所述球头(22)与所述球槽配合。
4.根据权利要求1所述的高压气体控制阀，其特征在于设有手动锁，所述手动锁包括：所述控制轴(9)位于所述阀腔(1)外侧部分连接设有水平的压盘(23)；所述压盘(23)设有与所述阀腔(1)外侧连接的锁架(24)，所述锁架(24)位于所述压盘(23)上方连接设有水平的轴销(25)；还包括通过所述轴销(25)与所述锁架(24)铰接的压杆(26)，所述压杆(26)靠近所述轴销(25)的一端连接设有偏心轮(27)，所述偏心轮(27)与所述压盘(23)配合，用于 根据所述压杆(26)角度变化向下压所述压盘(23)。
5.根据权利要求4所述的高压气体控制阀，其特征在于：所述偏心轮(27)通过轴套与所述压杆(26)连接，所述轴套与所述轴销(25)同轴设定；所述轴套通过卷簧与所述偏心轮(27)轴孔内侧壁配合。
6.根据权利要求1所述的高压气体控制阀，其特征在于设有状态指示器，所述状态指示器包括：通过第一旁通管路(30)与所述第一接口管(4)内部以及所述阀腔(1)内部连通的第一正负压差表(32)；通过第二旁通管路(31)与所述第二接口管(5)内部以及所述阀腔(1)内部连通的第二正负压差表(33)。
7.根据权利要求1所述的高压气体控制阀，其特征在于设有压力监控器，所述阀腔(1)底部内侧壁连接设有阀内压力传感器(34)，所述第一接口管(4)以及所述第二接口管(5)内分别设有第一压力传感器(35)、第二压力传感器(36)；所述阀内压力传感器(34)与所述第一压力传感器(35)、所述第二压力传感器(36)分别与控制器电性连接；所述控制器与所述控制开关电性连接。
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