CN109114232B - 双向隔断阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双向隔断阀，属于阀门技术领域。一种双向隔断阀，包括阀芯和两端设置有接口的阀体，所述阀芯主要由两个能够相对伸缩移动的并且能与阀体内壁相对位置密封的阀板组成，阀芯上连接有使阀芯的两个阀板相对伸缩移动的水平移动控制机构和使阀芯整体旋转接通阀体两个接口的旋转控制机构。本发明的阀门通过设置具有两个阀板的阀芯能够安全可靠的切断输送管道，严密地隔断流通介质，利用两个阀板之间的空腔填充惰性气体或液体隔绝流通介质，使工作人员能够放心安全地对管网和设备进行检修改造，保证人的生命安全。本发明安全性高，环保性好，工作可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种双向隔断阀，属于阀门技术领域。
背景技术
可燃气体是人类生活不可缺失的物质，这种物质未被人们认识之前尘封于自然界，当被人们认识后服务于人们的生产和生活，同时在社会化的生产中人们利用可燃物质从事某种产品的生产，在出产品的同时也会产生副产品，如煤制焦在出焦碳的同时会副产焦油和焦炉煤气，炼铁炼钢时会产生煤气……。这些可燃气体未被人们认识之前当做废物抛弃，当认识到这些东西可以变废为宝能够当做热源为人所用时，才知道弃之可惜！才开始进行科学的收集、净化、加压、储存，利用煤气管网传输到各个用户。煤气是如此，天然气、页岩气、煤制气同样也是这种章法，当走近这些气体的生产制备区远远地就看到了白骨警示牌及醒目的大字“煤气区禁止入内”，这里确实很危险，煤气渗漏会伤及人们的生命，尽管在这个区域工作有很多守则和安全规程，但伤亡事故没有杜绝。煤气渗漏的真实原因是阀门的缺陷或者是操作的失误。
可燃气体的采集、净化、储存、加压、输送是一个庞大的系统工程，各个环节互相关联，每个环节既独立又互通，一处发生故障会影响一批用户，所以管理要科学，设备要可靠，自动化运作及时、精准，遇有非常事件首先切断气源，防止事态扩大。该系统的设备需要定期的检修和维护，有时需要人员进入设备内部，这种时候就需切断气源，吹扫干净残余气体，工作人员才被准许进入设备的腹腔操作，这时如果管网阀门切断不彻底，会危及工作人员的生命。
目前，常用的阀门是眼镜阀、盲板阀、插板阀(直线运动)，这三种阀门有两种形式，一种是敞开式，一种是密闭式。敞开式阀门没有外壳，阀门开启和关闭的瞬间煤气对空排放。密闭式阀门外部有一个壳体，在壳体内安装有将阀门的流体通道切断的阀芯。密闭式阀门开启和关闭时要做均压处理，煤气通过放散阀对空排放，仍会对空气造成污染。
我国现在使用的阀门还有很多缺陷，就眼镜阀、盲板阀、插板阀来说就存在很多不足：
一是结构笨重复杂，操作不灵活。这种阀门在管网中属常开状态，只有切断气源时才使用，长期不动作，有的甚至几年都不动作，需要动作时要提前做准备，防止使用时不灵活、不听使唤。
二是积灰。管道内灰尘杂物在死角处存积，积灰能积存管径的1/3，产生流阻，特别是密闭型插板阀、盲板阀，积灰会影响阀门的开关动作。
三是密封副是橡胶制品，耐温低，易老化，需及时更换密封圈。
四是体积大，重量重，造价高，配套系统复杂。
由于存在上述缺陷及不足，90年代中期，某大型钢铁企业引进了荷兰的水封阀，想用这种阀门替换盲板型的切断阀，但使用中发现该阀耐压低，流体压力稍微一高就会把水击穿，煤气向外泄漏。另外该阀受地域影响大，只能在长江以南使用，北方的冬季不能使用，因水结冰就失去功能。
发明内容
本发明的目的是提供一种密封性能好、安全性高的双向隔断阀。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种双向隔断阀，包括阀芯和两端设置有接口的阀体，所述阀芯主要由能够相对伸缩移动的并且能与阀体内壁相对位置密封的两个阀板组成，阀芯上连接有使阀芯的两个阀板相对伸缩移动的水平移动控制机构和使阀芯整体旋转接通阀体两个接口的旋转控制机构。
本发明技术方案的进一步改进在于：两个阀板的内侧分别设置若干支撑辐；所述支撑辐一端与阀板内侧连接，另一端连接在一支撑架上；水平移动控制机构驱动两个支撑架相对伸缩移动。
本发明上述技术方案的进一步改进在于：两个阀板之间还包括支撑两个阀板的能将两个阀板撑开的弹性支撑杆，在弹性支撑杆侧面固定连接有垂直于阀板旋转轴线的支撑加固板。
本发明上述技术方案的进一步改进在于：在支撑辐与支撑架的连接处设置有调节支撑辐长度使阀板与阀体内侧密封面严密接触的调节螺栓。
本发明上述技术方案的进一步改进在于：水平移动控制机构为丝杠螺母机构；在两个支撑架之间设置有驱动两个支撑架靠近或远离移动的丝杠；水平移动控制机构还包括驱动丝杠转动的阀板松紧驱动装置。
本发明上述技术方案的进一步改进在于：丝杠为两端设置螺纹方向相反的螺纹段的双向丝杠。
本发明上述技术方案的进一步改进在于：与丝杠配合的两个支撑架上的螺纹方向相反。
本发明上述技术方案的进一步改进在于：阀板松紧驱动装置包括与丝杠连接的摆臂、连杆以及松紧阀杆；摆臂固定连接在丝杠上，连杆一端与摆臂铰接另一端通过万向节与松紧阀杆连接。
本发明上述技术方案的进一步改进在于：所述摆臂为盘形凸轮，连杆为类C字形。
本发明技术方案的进一步改进在于：旋转控制机构包括由阀板旋转驱动装置驱动转动的旋转阀杆；所述旋转阀杆一端伸出阀体外与阀板旋转驱动装置的动力输出端连接另一端与支撑加固板固定连接。
本发明技术方案的进一步改进在于：阀体上部设置由上人孔盖密封的上人孔，阀体下部设置由下人孔盖密封的下人孔，阀体包括圆筒段和对称连接在圆筒段两端的锥形段；其中一个锥形段与圆筒段一体成型，另一个锥形段通过法兰与圆筒段连接；还包括用于向两个阀板之间的密封腔内加注介质的介质加注口和用于排出介质的排放口。
本发明技术方案的进一步改进在于：阀板与阀体内侧面之间的密封面为球面密封副或锥面密封副。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术效果有：
本发明设置两个能够相对移动并且旋转转动的阀板，两个阀板通过相对移动以及旋转能够实现阀门的打开和关闭，两个阀板与阀体之间的密封性更好，安全性更高。
本发明中的支撑架与支撑辐之间通过调节螺栓连接，能够方便进行阀板与阀体之间密封的调节，保证阀体与阀板之间紧密贴合，严密密封。
本发明使用丝杠螺母机构作为水平移动控制机构，丝杠与支撑架配合能够实现两个阀板的相对移动，操作方便，工作过程稳定可靠。
本发明使用旋转阀杆作为旋转机构，旋转阀杆与支撑固定板固定连接实现阀板的旋转转动。水平移动控制机构设置有万向节，使旋转机构和水平移动控制机构的动作相互之间不受影响。
本发明中在上人孔盖设置介质加注口，能够实现向阀板之间的空腔加注惰性气体或者液体，进一步的保证了阀板的密封可靠性；通过在下人孔盖设置排放口，能够实现惰性气或者液体的排放。本发明两个阀板与阀体之间能够形成两个密封面，两个阀体之前的空腔通过加注密封介质，进一步的提高了密封性，加注密封介质还能够提高阀板的抗压能力，防止其被高压击穿。本发明的三重密封保护能够大大提高该阀门的密封性。
本发明的阀门在运行动作时，全部在阀体的内腔完成，不对外排放，没有煤气等有毒气体的排放，不影响空气质量，不会发生回火造成火灾。本发明安全性高，环保性好，工作可靠。
附图说明
图1是本发明的双向隔断阀主视剖视图；
图2是本发明阀板及相应部件部分的主视图；
图3是本发明支撑架与丝杠和支撑辐连接关系示意图；
图4是本发明水平移动控制机构在阀板处于关闭状态时的示意图；
图5是本发明水平移动控制机构在阀板处于开启状态时的示意图；
图6是本发明未设置阀板时的侧视图；
其中，1、阀体，1-1、圆筒段，1-2、锥形段，2、阀板，3、密封面，4、支撑辐，5、支撑架，6、弹性支撑杆，7、支撑加固板，8、调节螺栓，9、丝杠，10、摆臂，11、连杆，12、松紧阀杆，13、万向节，14、旋转阀杆，15、上人孔，16、上人孔盖，17、下人孔，18、下人孔盖，19、排放口，20、支腿，21、介质加注口。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明：
本发明公开了一种双向隔断阀，是一种输送管道上使用的阀门，具有安全可靠、密封性好的特点。下面是具体的实施例：
本发明的双向隔断阀是结合了球阀和蝶阀的特点。球阀是一种常用的阀门，球阀主要包括阀体和设置在阀体内的阀芯，在阀体两端设置接口。阀芯一般为球体由阀杆带动并绕阀杆的轴线作旋转运动，阀芯有圆形通孔或通道通过其轴线，阀芯通过转动能够使阀体的两端的接口连通实现阀门的开启，球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向。蝶阀也是一种常用的阀门，蝶阀又叫翻板阀，是一种结构简单的调节阀，可用于低压管道介质的开关控制。蝶阀是指关闭件(阀瓣或蝶板)为圆盘，围绕阀轴旋转来达到开启与关闭的一种阀。蝶阀启闭件是一个圆盘形的蝶板，在阀体内绕其自身的轴线旋转，从而达到启闭或调节的目的。本发明的双向隔断阀将球阀和蝶阀进行结合并且改进设计了密封性能更好的阀芯。
本发明的双向隔断阀包括阀芯和设置在阀体1内的阀芯，阀体1的两端设置有用于连通管道的接口，阀芯用于控制该双向隔断阀的开闭。阀芯主要由两个能够相对伸缩移动的并且能与阀体1内壁相对位置密封的阀板2组成。阀芯对于阀体的开闭主要是通过阀板2的伸缩移动以及阀芯整体旋转实现的。阀芯上连接有使阀芯的两个阀板2相对伸缩移动的水平移动控制机构和使阀芯整体旋转旋转控制机构。在需要打开该双向隔断阀使管道连通时，首先由水平移动控制机构使阀芯的两个阀板1收缩靠近，然后由旋转控制机构使整个阀芯旋转一定角度从而接通阀体1的两个接口。
本发明的阀体1为一个近似椭圆形的外壳，阀体1包括圆筒段1-1和对称连接在圆筒段1-1两端的锥形段1-2。其中的一个锥形段1-2与圆筒段1-1一体成型，而另一个锥形段1-2通过法兰与圆筒段1-1连接，具体结构如图1所示。在活动的锥形段1-2与圆筒段1-1结合处设置合金密封面。本发明的阀体1与球阀的壳体相近。
本发明优先的将阀板2与阀体1之间的密封面3设置为锥面密封副或者球面密封副。阀板2的外圆面为圆锥面，相应的，阀体1与阀板2的外圆面配合的内侧面也为圆锥面，阀板2与阀体1之间能够形成锥面密封副。或者，阀板2的外圆面设置为球面，相应的，阀体1与阀板2的外圆面配合的内侧面也为球面，阀板2与阀体1之间能够形成球面密封副。锥面密封副和球面密封副密封性好，适合于压力下的密封。
本发明中的阀芯包括两个阀板2以及辅助支撑连接的支撑辐4和支撑架5具体的是，在两个阀板2相对的两个内侧面均固定设置若干支撑辐4，将支撑辐4一端与阀板2连接另一端与支撑架5连接。支撑架5设置两个，每个阀板2均通过支撑辐4与相对应的支撑架5固定连接。水平移动控制机构通过与两个支撑架5分别作用，将两个阀板2结合为一体。水平移动控制机构能够驱动两个支撑架5相对的伸缩移动，从而实现两个阀板2的相对移动。通常的，支撑辐4绕阀板2的轴线均匀设置，支撑辐4保证能够对阀板2进行稳固支撑。支撑辐4在阀板2的侧面倾斜设置，如图1所示，支撑辐4与阀板2连接的一端靠近阀板2外边缘另一端倾斜并且朝向阀板2的轴线方向延伸，直到与支撑架5固定连接。支撑辐4的结构以及作用类似于雨伞打开时的伞骨。支撑辐4的数量以能够对阀板2稳定支撑并且便于调节阀板2与阀体1之间密封为宜，大致规律为阀板2的直径越大设置的支撑辐4的数量越多。
进一步的，如图1、图3所示，在支撑辐4与支撑架5的连接处设置有用于调节支撑辐4长度使阀板2与阀体1内侧密封面严密接触的调节螺栓8。支撑架5是通过调节螺栓8与支撑辐4的端面连接的。即在两个支撑架5上均设置与对应阀板2上的支撑辐4个数相等的调节螺栓8；调节螺栓8依次与支撑架5和各个支撑辐4螺纹连接，通过调节每个支撑辐4对应的调节螺栓8，能够调整支撑辐4的长度，从整体上调整阀板2的空间位置，进而确保阀板2与阀体1之间的密封面的良好结合，保证密封面3的良好密封性。在该阀门初次安装调试以及维护保养时，使用调节螺栓8来进行阀板2的调节。
为了保证两个阀板之间移动的流畅以及连接的稳定，如图1、图2所示，在两个阀板2之间还设置了若干弹性支撑杆6以及相对固定在弹性支撑杆6侧面的两个支撑加固板7。弹性支撑杆6的两端分别与阀板2的两个侧面固定连接，弹性支撑杆6通常是设置4个，4个弹性支撑杆6成矩形设置。支撑加固板7固定在弹性支撑杆6的外侧面能够同阀板2一并旋转，每个支撑加固板7与两根弹性支撑杆6固定连接。两个支撑加固板7相互平行并且垂直于阀板2的旋转轴线设置，优先的，支撑加固板7的中心轴线与阀板2的旋转轴线重合。该设置能够保证无论支撑加固板7如何旋转，均不会影响阀门开启时的介质流动通道的通畅。
本发明中的两个阀板2能够靠近或远离实现相对移动，两个阀板2的相对移动是通过水平移动控制机构来实现的。具体的是，水平移动控制机构优先设置为丝杠螺母机构，即丝杠和螺母配合组成的丝杠螺母副；支撑架5设置与丝杠9配合的螺纹作为螺母使用，两个支撑架5的螺纹反向，两个支撑架5通过螺纹连接套装在丝杠9上，通过丝杠9的转动能够使支撑架5进行靠近或远离的相对运动。水平移动控制机构由阀板松紧驱动装置驱动动作，即水平移动控制机构的丝杠9是由阀板松紧驱动装置驱动转动的。丝杠9的螺距通常可以设置为6～20mm，该螺距下两个阀板2各移动大约1/4个螺距的距离，在该移动距离下能够使阀板2离开与阀体1之间的密封面，不影响旋转转动即可。此外，还可以将两个支撑架5的螺纹的螺旋方向设置为一致，将丝杠9设置为双向丝杠，即在丝杠9的两端设置螺纹方向互相相反的螺纹段。
在具体的实施中，阀板松紧驱动装置包括与丝杠9固定连接的摆臂10、连杆11以及松紧阀杆12。其中的摆臂10套装固定在丝杠9上，摆臂10能够绕丝杠9的轴线旋转摆动进而带动丝杠9的转动。如图2所示，摆臂10通常设置为盘形凸轮的结构，盘形凸轮的一端固定套装在丝杠9上另一端与连杆11铰接。其中的连杆11大体上可以设置为类C字形，连杆11的一端与摆臂10铰接另一端通过万向节13与松紧阀杆12连接。松紧阀杆12是水平做直线运动的，松紧阀杆12的水平直线运动通过万向节13和连杆11的传动能够使摆臂10带动丝杠9转动。通常的，如图2、图4所示，在两个阀板2处于关闭状态时，连杆11处于水平状态。当松紧阀杆12拉动连杆11逆时针转动90°时，能够使两个阀板2靠近后处于打开状态，具体如图5所示。松紧阀杆12的往复移动的动力是由阀板松紧驱动装置提供的。具体的实施中，阀板松紧驱动装置可以设置为电力驱动、空气驱动、液压驱动和人力驱动等。阀板驱动装置的松紧阀杆12穿过支撑加固板7后通过万向节13与摆臂10连接。
本发明还设置了旋转机构来使打开后的阀板2进一步旋转90°，进而使阀体1内的通道能够被完全打开。如图6所示，旋转机构为驱动两个阀板2旋转的旋转阀杆14，所述旋转阀杆14一端伸出阀体1外与阀板旋转驱动装置的动力输出端连接另一端与支撑加固板7固定连接。支撑加固板7同弹性支撑杆6、阀板2、支撑辐4以及支撑架5连接为一个整体，旋转阀杆14带动支撑加固板7旋转转动的同时，阀板2等零部件同时旋转转动。旋转阀杆14的的轴线即为阀板2的旋转轴线。旋转阀杆14的转动动力是由阀板旋转驱动装置提供的。阀板旋转驱动装置可以设置为电力驱动、空气驱动、液压驱动和人力驱动等。图6中示意的是从阀体的侧面接口处观察的示意图，图6中为了便于观察弹性支撑杆和支撑加固板之的相互位置关系，将阀板省去。该双向隔断阀在使用时，可以通过使用旋转机构控制阀芯的转动角度，来调节通过阀门的介质的流量。
以上只是实现阀芯的两个阀板2相对伸缩移动和整体旋转的优选的结构，还可以直接在两个阀板的内侧面固定设置连接支撑杆，所述连接支撑杆的里端与阀板连接外端由双向液压缸控制移动，从而实现两个阀板的相对伸缩移动。双向液压缸还与伸出阀体1外的转杆(即上述的旋转阀杆14)连接，转杆能够带动阀芯整体上旋转。该种方式适用于常温状态的流通介质的管道上使用，流通介质的温度一般低于240℃。
如图1、图6所示，本发明在阀体1上部设置由上人孔盖16密封的上人孔15，检修人员可以通过上人孔15进入阀体1内两个阀板2之间的空腔进行相应的调试和维修保养工作。在阀体1下部设置由下人孔盖18密封的下人孔17。此外还设置有用于向两个阀板2之间的密封腔内加注介质的介质加注口21，在阀板2与阀体1密封接合后，通过介质加注口21可以向两个阀板2之间的空腔充入惰性气体或者液体，如果是在寒冷的北方使用，可在液体中充入防冻剂，上述操作可以彻底使管道中输送的流体介质隔绝，实现可靠密封。排放口19用于排放加注的密封介质。在需要打开阀门时，先将两个阀板2之间的空腔内的惰性气体或者液体通过排放口19排出，然后进行开启阀门的操作，使需要输送的介质可以通过。本发明还可以在两个阀板2之间的空腔设置压力传感器，检测隔断压力值。在具体的实施中，上人孔15和下人孔17优先地设置在阀体1的圆筒段1-1。介质加注口21可以直接设置在阀体1上，也可以设置在上人孔盖16上。排放口19可以直接设置在阀体1上，也可以设置在下人孔盖18上。
本发明还可以在阀体1的下部固定设置支腿20，将支腿20的下端固定在地面或支撑座上。支腿20能够对整个阀体起到稳固支撑的作用。
本发明的阀门的使用过程如下：阀门打开时，先将两个阀板2之间的空腔内的惰性气体等通过排放口19排出。然后通过阀板松紧驱动装置使两个阀板2收缩靠近脱离密封面3，再通过阀板旋转驱动装置使阀芯整体旋转90°，该双向隔断阀打开完毕。在关闭时，先通过旋转驱动装置将整个阀芯旋转90°，使阀板2的轴线与阀体1的轴线重合后，再通过阀板松紧驱动装置使阀芯的两个阀板2同时外移相互远离至与阀体1的密封面3紧密结合形成密封副，最后通过上人孔盖16的介质加注口21充入惰性气体等，实现该双向隔断阀的可靠密闭。
本发明的阀板直径可以根据管道的直径进行设置，该阀门能够满足不同管径的管道的使用。本发明尤其适用于危险气体输送管道上。
本发明的阀门在运行动作时，全部在阀体的内腔完成，不对外排放，没有煤气等有毒气体的排放，不影响空气质量，不会发生回火造成火灾，安全性、环保性好。
本发明中两个阀板与阀体之间能够形成两个密封面，两个阀体之间的空腔通过加注密封介质能够形成第三道密封。本发明中的三重密封保护能够大大提高该阀门的密封性，保证安全。
本发明的阀芯通过设置两个阀板能够安全可靠的切断输送管道，严密地隔断流通介质，利用两个阀板之间的空腔填充惰性气体或液体隔绝流通介质，使工作人员能够放心安全地对管网和设备进行检修改造，保证人的生命安全。本发明使用性能良好。
Claims (8)
1.一种双向隔断阀，包括阀芯和两端设置有接口的阀体(1)，其特征在于：所述阀芯主要由能够相对伸缩移动的并且能与阀体(1)内壁相对位置密封的两个阀板(2)组成，阀芯上连接有使阀芯的两个阀板(2)相对伸缩移动的水平移动控制机构和使阀芯整体旋转接通阀体两个接口的旋转控制机构；
两个阀板(2)的内侧分别设置若干支撑辐(4)；所述支撑辐(4)一端与阀板(2)内侧连接，另一端连接在一支撑架(5)上；水平移动控制机构驱动两个支撑架(5)相对伸缩移动；
在两个支撑架(5)之间设置有驱动两个支撑架(5)靠近或远离移动的丝杠(9)；水平移动控制机构还包括驱动丝杠(9)转动的阀板松紧驱动装置；
阀板松紧驱动装置包括与丝杠(9)连接的摆臂(10)、连杆(11)以及松紧阀杆(12)；摆臂(10)固定连接在丝杠(9)上，连杆(11)一端与摆臂(10)铰接另一端通过万向节(13)与松紧阀杆(12)连接。
2.根据权利要求1所述的双向隔断阀，其特征在于：两个阀板(2)之间还包括支撑两个阀板(2)的能将两个阀板(2)撑开的弹性支撑杆(6)，在弹性支撑杆(6)侧面固定连接有垂直于阀板(2)旋转轴线的支撑加固板(7)。
3.根据权利要求1所述的双向隔断阀，其特征在于：在支撑辐(4)与支撑架(5)的连接处设置有调节支撑辐(4)长度使阀板(2)与阀体(1)内侧密封面严密接触的调节螺栓(8)。
4.根据权利要求1所述的双向隔断阀，其特征在于：丝杠(9)为两端设置螺纹方向相反的螺纹段的双向丝杠。
5.根据权利要求1所述的双向隔断阀，其特征在于：与丝杠(9)配合的两个支撑架(5)上的螺纹方向相反。
6.根据权利要求2所述的双向隔断阀，其特征在于：旋转控制机构包括由阀板旋转驱动装置驱动转动的旋转阀杆(14)；所述旋转阀杆(14)一端伸出阀体(1)外与阀板旋转驱动装置的动力输出端连接另一端与支撑加固板(7)固定连接。
7.根据权利要求1、2、3、4、5或6任一项所述的双向隔断阀，其特征在于：阀体(1)上部设置由上人孔盖(16)密封的上人孔(15)，阀体(1)下部设置由下人孔盖(18)密封的下人孔(17)，阀体(1)包括圆筒段(1-1)和对称连接在圆筒段(1-1)两端的锥形段(1-2)；其中一个锥形段(1-2)与圆筒段(1-1)一体成型，另一个锥形段(1-2)通过法兰与圆筒段(1-1)连接；还包括用于向两个阀板(2)之间的密封腔内加注介质的介质加注口(21)和用于排出介质的排放口(19)。
8.根据权利要求1、2、3、4、5或6任一项所述的双向隔断阀，其特征在于：阀板(2)与阀体(1)内侧面之间的密封面(3)为球面密封副或锥面密封副。
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