CN110822119B - 一种带背压卸载装置的液压驱动球阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带背压卸载装置的液压驱动球阀，涉及阀门驱动技术领域，该球阀包括：阀球、阀座、驱动组件以及阀体；所述阀球和阀座位于所述阀体内，所述阀座与阀体滑动密封配合，所述阀座包括远离所述阀球的阀座前端和靠近所述阀球的阀座后端，所述阀座后端上设有与所述阀球配合的密封环，所述密封环将所述阀体的内腔分隔为前腔和后腔；所述驱动组件固定于所述阀体上，其包括驱动活塞，所述驱动活塞与所述阀座连接，所述驱动活塞被配置为：当开启球阀时，所述驱动活塞驱使所述阀座移动以使所述阀球与密封环脱离，所述前腔和后腔导通。本发明的球阀，能够减小球阀开启所需的力矩，从而降低球阀中开启装置的功率参数，节约了设备采购成本。

Description

一种带背压卸载装置的液压驱动球阀

技术领域

本发明涉及阀门驱动技术领域，具体涉及一种带背压卸载装置的液压驱动球阀。

背景技术

球阀在石油、化工、能源、矿产等领域具有广泛的应用，是工业管线中重要的组成部件，其主要作用是在管线发生泄漏时迅速隔离破损管段，保证管线和现场人员安全。

在高压管线中，球阀关闭时前后压差特别大(可以假设为：阀前压强为P，阀后压强为0，P远大于0)，球阀的阀球在介质压力下紧紧压在阀杆上，导致阀门需要很大的驱动力矩才能开启，因此需要配备大功率的阀门开启装置，这样不仅大大提高了设备采购费用，还会导致阀门总体重量和体积的增加。同时，球阀每次开启，阀座上的密封环都会在高作用力下与球体表面摩擦，容易导致密封环磨损失效，引发阀门故障。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种带背压卸载装置的液压驱动球阀，其用以解决现有技术中球阀需要很大的驱动力矩开启的问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种带背压卸载装置的液压驱动球阀，包括：阀球、阀座、驱动组件以及阀体；

所述阀球和阀座位于所述阀体内，所述阀座与阀体滑动密封配合，所述阀座包括远离所述阀球的阀座前端和靠近所述阀球的阀座后端，所述阀座后端上设有与所述阀球配合的密封环，所述密封环将所述阀体的内腔分隔为前腔和后腔；

所述驱动组件固定于所述阀体上，其包括驱动活塞，所述驱动活塞与所述阀座连接，所述驱动活塞被配置为：当开启球阀时，所述驱动活塞驱使所述阀座移动以使所述阀球与密封环脱离，所述前腔和后腔导通。

在上述技术方案的基础上，所述驱动组件还包括活塞缸，所述驱动活塞套设于所述活塞缸内且能延所述活塞缸的轴线移动，所述活塞缸端部设有端盖，所述端盖与驱动活塞之间形成密封腔，所述活塞缸上设有与所述密封腔连通的油孔。

在上述技术方案的基础上，所述球阀还包括：

双向液压油缸，其包括双向活塞和油缸体，所述双向活塞套设于所述油缸体内滑动，所述双向活塞包括两个活塞和与两个所述活塞连接的活塞杆，两个所述活塞与所述油缸体形成第二密封腔和第三密封腔，所述活塞杆设有齿条，所述齿条连接一齿轮，所述齿轮与所述球阀的阀杆连接。

梭阀，其与所述双向液压油缸连接，所述梭阀设有X口、Y口和Z口，所述X口和Y口分别与第二密封腔和第三密封腔连通，所述Z口与所述油孔连通。

在上述技术方案的基础上，所述驱动组件还包括驱动杆，所述活塞缸和阀体上均开设有通孔，所述驱动杆穿设所述通孔且两端分别与所述驱动活塞和阀座连接。

在上述技术方案的基础上，所述驱动杆与所述阀座连接一端设有外螺纹，所述阀座设有与所述外螺纹配合的螺纹孔。

在上述技术方案的基础上，所述驱动杆与所述驱动活塞连接一端设有球体，所述驱动活塞上设有与所述球体配合的方形通孔。

在上述技术方案的基础上，所述阀座为环状结构，其设有阀座外环面，所述阀体设有阀体内孔面，所述阀体内孔面与阀座外环面滑动密封配合。

在上述技术方案的基础上，所述球阀还包括：复位弹簧，其设于所述阀座前端和阀体之间。

在上述技术方案的基础上，所述阀体上设有安装孔，所述复位弹簧套设于所述安装孔内，所述安装孔为多个，多个所述安装孔环形均布在所述阀体上。

在上述技术方案的基础上，所述阀座后端设有环形凹槽，所述密封环安装于所述环形凹槽内，所述密封环贴近所述阀球侧为弧形。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的带背压卸载装置的液压驱动球阀，开启球阀过程中，通过驱动组件驱动阀座移动，使得阀球与阀座后端的密封环脱离，前腔和后腔导通，阀球前后的压差大幅减小，减小球阀开启所需的力矩，从而降低球阀中开启装置的功率参数，节约了设备采购成本，降低球阀的总体体积和重量。而且，本发明实施例的带背压卸载装置的液压驱动球阀，通过设置梭阀，液压驱动阀杆转动过程中同时驱动阀座移动，一套液压装置实现两个功能，设备利用率高，节约成本，结构紧凑。同时，球阀开启或者关闭过程中，由于阀球与密封环脱离，避免了密封环与阀球表面的强烈摩擦，降低了密封环的磨损，增加了阀门使用寿命，降低了球阀故障率。

附图说明

图1为本发明实施例中带背压卸载装置的液压驱动球阀的结构示意图；

图2为本发明实施例中阀座的结构示意图；

图3为本发明实施例中驱动活塞的结构示意图；

图4为本发明实施例中驱动活塞的俯视图；

图5为本发明实施例中活塞缸的结构示意图；

图6为本发明实施例中活塞缸的左视图；

图7为本发明实施例中驱动杆的结构示意图；

图中：1、阀球；2、阀座；21、阀座外环面；210、阀座前端；220、阀座后端；3、驱动组件；31、驱动活塞；311、方形通孔；32、活塞缸；321、第一密封腔；322、油孔；33、端盖；34、驱动杆；341、球体；4、阀体；41、阀体内孔面；42、安装孔；5、密封环；6、复位弹簧；7、双向液压油缸；71、双向活塞；711、活塞头；712、活塞杆；72、油缸体；721、第二密封腔；722、第三密封腔；8、梭阀；100、前腔；200、后腔。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明实施例提供一种带背压卸载装置的液压驱动球阀，包括：阀球1、阀座2、驱动组件3以及阀体4。

阀球1和阀座2位于阀体4内，阀座2与阀体4滑动密封配合。具体地，参见图1和图2所示，阀座2为环状结构，其设有阀座外环面21，阀体4设有阀体内孔面41，阀体内孔面41与阀座外环面21滑动密封配合。阀座2包括远离阀球1的阀座前端210和靠近阀球1的阀座后端220，阀座后端上设有与阀球1配合的密封环5，密封环5将阀体4的内腔分隔为前腔100和后腔200。

参见图1、图5和图6所示，驱动组件3固定于阀体4上，其包括驱动活塞31，驱动活塞31与阀座2连接，驱动活塞31被配置为：当开启阀门时，驱动活塞31驱使阀座2移动以使阀球1与密封环5脱离，前腔100和后腔200导通。具体地，驱动组件3还包括活塞缸32，驱动活塞31套设于活塞缸32内且能延活塞缸32的轴线移动，活塞缸32端部设有端盖33，端盖33与驱动活塞31之间形成一第一密封腔321，活塞缸32上设有与第一密封腔321连通的油孔322。驱动组件3还包括驱动杆34，活塞缸32和阀体4上均开设有通孔，驱动杆34穿设通孔且两端分别与驱动活塞31和阀座2连接。

参见图1所示，本发明实施例的带背压卸载装置的液压驱动球阀还包括双向液压油缸7和梭阀9。

双向液压油缸7包括双向活塞71和油缸体72，双向活塞71套设于油缸体72内滑动，双向活塞包括两个活塞头711和与两个活塞头711连接的活塞杆712，两个活塞头711与油缸体72形成第二密封腔721和第三密封腔722，活塞杆712设有齿条，齿条连接一齿轮，齿轮与球阀的阀杆连接。

梭阀8与双向液压油缸7连接，梭阀8设有X口、Y口和Z口，X口和Y口分别与第二密封腔721和第三密封腔722连通，Z口与油孔322连通。

参见图1所示，本发明实施例的带背压卸载装置的液压驱动球阀还包括复位弹簧6，其设于阀座前端210和阀体4之间。

本发明实施例的带背压卸载装置的液压驱动球阀，其工作原理如下：

参见图1所示，本发明实施例的带背压卸载装置的液压驱动球阀，采用液压驱动球阀的阀杆带动阀球1转动开启或者关闭阀门。

具体地，球阀配有一液压泵站，开启球阀过程中(假设齿轮顺时针转动时阀门开启)，球阀前腔100的介质压强为P，后腔200的介质压强为0时，液压泵站向双向液压油缸7的第二密封腔721提供高压油，梭阀8的X口和Z口导通，高压油进入第一密封腔321，推动驱动活塞31移动，驱动活塞31带动阀座2移动，使得阀座后端220的密封环5与阀球1脱离，前腔100和后腔200导通。同时，高压油推动双向活塞71移动，带动齿条移动，齿轮旋转，阀杆转动，球阀开启，即开启球阀过程中，密封环5与阀球1脱离，密封环5与阀球1无摩擦，前腔100和后腔200导通，阀球1两侧无压差。

球阀完全开启后，液压泵站的泄压，第二密封腔721和第三密封腔722的压强为0，第一密封腔321的压强也为0，阀座2在复位弹簧6的作用下复位。

关闭球阀过程中(假设齿轮逆时针转动时阀门关闭)，球阀前腔100的介质压强和后腔200的介质压强相等，液压泵站向双向液压油缸7的第三密封腔722提供高压油，梭阀8的Y口和Z口导通，高压油进入第一密封腔321，推动驱动活塞31移动，驱动活塞31带动阀座2移动，使得阀座后端220的密封环5与阀球1脱离。即关闭球阀过程中，密封环5与阀球1脱离，密封环5与阀球1无摩擦。

球阀完全关闭后，液压泵站的泄压，第二密封腔721和第三密封腔722的压强为0，第一密封腔321的压强也为0，阀座2在复位弹簧6的作用下复位，密封环5与阀球1贴合密封。

与现有技术相比，本发明实施例的带背压卸载装置的液压驱动球阀，开启球阀过程中，通过驱动组件3驱动阀座2移动，使得阀球1与阀座后端220的密封环5脱离，前腔100和后腔200导通，阀球1前后的压差大幅减小，减小球阀开启所需的力矩，从而降低球阀中开启装置的功率参数，节约了设备采购成本，降低球阀的总体体积和重量。而且，本发明实施例的带背压卸载装置的液压驱动球阀，通过设置梭阀8，液压驱动阀杆转动过程中同时驱动阀座2移动，一套液压装置实现两个功能，设备利用率高，节约成本，结构紧凑。

同时，球阀开启或者关闭过程中，由于阀球1与密封环5脱离，避免了密封环5与阀球1表面的强烈摩擦，降低了密封环5的磨损，增加了阀门使用寿命，降低了球阀故障率。

作为优选的实施方式，参见图1、图2和图7所示，驱动杆34与阀座2连接一端设有外螺纹，阀座2设有与外螺纹配合的螺纹孔，便于拆卸安装。进一步地，阀座外环面21设有两个密封圈，两个密封圈位于螺纹孔两侧，防止阀体内介质进入外泄。

作为优选的实施方式，参见图1、图3、图4和图7所示，驱动杆34与驱动活塞31连接一端设有球体341，驱动活塞31上设有与球面配合的方形通孔311，球体341和方形通孔311可以从任意角度安装，便于拆卸安装。

作为优选的实施方式，参见图1所示，阀体4上设有安装孔42，复位弹簧6套设于安装孔42内。进一步地，安装孔为多个，多个安装孔环形均布在阀体4上。多个复位弹簧6环形均布，作用在阀座前端210的力更加均衡。

作为优选的实施方式，阀座后端设有环形凹槽，密封环5安装于环形凹槽内，密封环5贴近阀球1侧为弧形，弧形结构与阀球1的外形更加匹配，密封效果更好。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种带背压卸载装置的液压驱动球阀，其特征在于，包括：阀球（1）、阀座（2）、驱动组件（3）以及阀体（4）；

所述阀球（1）和阀座（2）位于所述阀体（4）内，所述阀座（2）与阀体（4）滑动密封配合，所述阀座（2）包括远离所述阀球（1）的阀座前端（210）和靠近所述阀球（1）的阀座后端（220），所述阀座后端（220）上设有与所述阀球（1）配合的密封环（5），所述密封环（5）将所述阀体（4）的内腔分隔为前腔（100）和后腔（200）；

所述驱动组件（3）固定于所述阀体（4）上，其包括驱动活塞（31），所述驱动活塞（31）与所述阀座（2）连接，所述驱动活塞（31）被配置为：当开启球阀时，所述驱动活塞（31）驱使所述阀座（2）移动以使所述阀球（1）与密封环（5）脱离，所述前腔（100）和后腔（200）导通；

所述驱动组件（3）还包括活塞缸（32），所述驱动活塞（31）套设于所述活塞缸（32）内且能延所述活塞缸（32）的轴线移动，所述活塞缸（32）端部设有端盖（33），所述端盖（33）与驱动活塞（31）之间形成第一密封腔（321），所述活塞缸（32）上设有与所述第一密封腔（321）连通的油孔（322）；

所述阀座（2）为环状结构，其设有阀座外环面（21），所述阀体（4）设有阀体内孔面（41），所述阀体内孔面（41）与阀座外环面（21）滑动密封配合。

2.如权利要求1所述的一种带背压卸载装置的液压驱动球阀，其特征在于，所述球阀还包括：

双向液压油缸（7），其包括双向活塞（71）和油缸体（72），所述双向活塞（71）套设于所述油缸体（72）内滑动，所述双向活塞包括两个活塞头（711）和与两个所述活塞头（711）连接的活塞杆（712），两个所述活塞头（711）与所述油缸体（72）形成第二密封腔（721）和第三密封腔（722），所述活塞杆（712）设有齿条，所述齿条连接一齿轮，所述齿轮与所述球阀的阀杆连接；

梭阀（8），其与所述双向液压油缸（7）连接，所述梭阀（8）设有X口、Y口和Z口，所述X口和Y口分别与第二密封腔（721）和第三密封腔（722）连通，所述Z口与所述油孔（322）连通。

3.如权利要求1所述的一种带背压卸载装置的液压驱动球阀，其特征在于：

所述驱动组件（3）还包括驱动杆（34），所述活塞缸（32）和阀体（4）上均开设有通孔，所述驱动杆（34）穿设所述通孔且两端分别与所述驱动活塞（31）和阀座（2）连接。

4.如权利要求3所述的一种带背压卸载装置的液压驱动球阀，其特征在于：

所述驱动杆（34）与所述阀座（2）连接一端设有外螺纹，所述阀座（2）设有与所述外螺纹配合的螺纹孔。

5.如权利要求3所述的一种带背压卸载装置的液压驱动球阀，其特征在于：

所述驱动杆（34）与所述驱动活塞（31）连接一端设有球体（341），所述驱动活塞（31）上设有与所述球体（341）配合的方形通孔（311）。

6.如权利要求1所述的一种带背压卸载装置的液压驱动球阀，其特征在于，所述球阀还包括：复位弹簧（6），其设于所述阀座前端（210）和阀体（4）之间。

7.如权利要求6所述的一种带背压卸载装置的液压驱动球阀，其特征在于：所述阀体（4）上设有安装孔（42），所述复位弹簧（6）套设于所述安装孔（42）内，所述安装孔（42）为多个，多个所述安装孔（42）环形均布在所述阀体（4）上。

8.如权利要求1所述的一种带背压卸载装置的液压驱动球阀，其特征在于：

所述阀座后端（220）设有环形凹槽，所述密封环（5）安装于所述环形凹槽内，所述密封环（5）贴近所述阀球（1）侧为弧形。