CN111810667A - 一种阀体和用于管道的低扭矩开启阀门紧急截断装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阀体和用于管道的低扭矩开启阀门紧急截断装置，其中阀体包括：壳体；位于壳体内的旋转阀芯，设有流通孔；阀芯轴，通过轴承安装在壳体内壁上，阀芯轴的一端与旋转阀芯固定在一起可带着旋转阀芯旋转，阀芯轴的另一端设有齿轮；固定阀座，固定在壳体内且位于旋转阀芯的一侧；浮动阀座，固定在壳体内且位于旋转阀芯的另一侧，浮动阀座包括固定环和浮动环，固定环与壳体的内壁固定，浮动环位于固定环内且固定环设有阻挡浮动环远离旋转阀芯的阻挡壁，浮动环与阻挡壁之间设有将浮动环推向旋转阀芯的密封弹性件。本发明解决的技术问题在于克服现有的开启阀门时开阀力矩大的缺点，提供一种阀体和用于管道的低扭矩开启阀门紧急截断装置。

Description

一种阀体和用于管道的低扭矩开启阀门紧急截断装置
技术领域
本发明涉及压力管道领域。具体为一种阀体和用于管道的低扭矩开启阀门紧急截断装置。
背景技术
气井生产中，当地面管线堵塞或节流器失效等情况发生时，压力升高，会导致地面管线超压。而管道腐蚀或遭到意外破坏发生泄漏时又会引起井口压力降低的情况发生。为了防止超压造成的危险和发生泄漏时大量被输送流体泄露，需要在管道上安装紧急截断装置，紧急关闭阀门。但是现有的紧急截断装置为了实现更好的阶段效果，在阀门关闭的情况下，会使得阀芯与阀座之间的结合尽可能地紧密，阀座需要对阀芯施加一个很大的压紧力，从保证密封的效果。但这也同时导致了阀芯在旋转时与阀座之间存在很大的摩擦力，因此需要很大的力矩才能旋转阀芯从而开启阀门，开启阀门的功耗很大，现场电池经常无法满足其需要，尤其是冬天，电量的严重亏损会导致阀门无法开启。
另外，现有的阀门开启一般是通过电气控制高压执行气缸对阀杆施力来开启阀门，这种设置要求气缸的功率很高，因此功耗也很高。
发明内容
本发明解决的技术问题在于克服现有的紧急截断装置在开启阀门时，开阀力矩大，功耗大的缺点，提供一种开阀力矩小的阀体。
本发明的阀体，包括：
壳体；
旋转阀芯，位于所述壳体内，所述旋转阀芯设有允许流体通过的流通孔；
阀芯轴，所述阀芯轴通过轴承安装在所述壳体上，所述阀芯轴的一端穿进所述壳体内与所述旋转阀芯固定在一起可带着所述旋转阀芯旋转，所述阀芯轴的另一端位于所述壳体外且设有齿轮；
固定阀座，所述固定阀座为环状，固定在壳体内且位于所述旋转阀芯的一侧，所述固定阀座与所述旋转阀芯相抵的一侧设有密封圈；
浮动阀座，固定在所述壳体内且位于所述旋转阀芯的另一侧，所述浮动阀座包括固定环和浮动环，固定环与所述壳体的内壁固定，所述浮动环位于所述固定环内且固定环设有阻挡所述浮动环远离所述旋转阀芯的阻挡壁，所述浮动环与所述阻挡壁之间设有将所述浮动环推向所述旋转阀芯的密封弹性件，所述浮动环靠近所述旋转阀芯的一侧设有密封圈。
作为优选，所述浮动环设有平行于所述浮动环的轴线的弹簧槽，所述密封弹性件的一端伸入所述弹簧槽内，另一端与所述阻挡壁相抵。
作为优选，所述固定环包括第一环段、第二环段和连接环段，所述第一环段和第二环段的延伸方向平行于所述固定环的轴线，所述浮动环位于所述第二环段的内部，所述连接环段连接第一环段和第二环段，所述连接环构成所述阻挡壁。所述第一环段的外壁通过螺纹与壳体的内壁固定，所述第二环段的外壁设有密封圈使得第二环段与壳体的内壁形成密封配合。所述第二环段的内径大于所述第一环段的内径，且所述第一环段的内径与所述浮动环的内径相同。
本发明还提供一种用于管道的低扭矩开启阀门紧急截断装置，包括动力组件和如上所述的阀体，所述动力组件包括分别位于所述阀芯轴两侧的第一阀杆和第二阀杆，所述第一阀杆和第二阀杆均设有可与所述阀芯轴上的齿轮配合的齿，所述第一阀杆上套设有闭阀弹簧，所述闭阀弹簧的下端与所述阀体相抵，上端与固定在所述第一阀杆且径向突出于所述第一阀杆的固定件相抵，所述动力组件还包括驱动装置，当所述第二阀杆在驱动装置的驱动下向上运动时带动旋转阀芯轴旋转直至旋转阀芯的流通孔的轴线与固定阀座或浮动阀座的轴线重合或平行从而完全开启阀门，在此过程中所述第一阀杆被所述齿轮驱动向下运动同时所述闭阀弹簧被压缩。
作为优先，所述第二阀杆设有自其外壁径向突出的阀杆限位结构，所述用于管道的低扭矩开启阀门紧急截断装置还包括锁定机构，当管道的压力在设定范围时，所述锁定机构与所述阀杆限位结构配合使得阀门在开启的状态下被锁定，当管道的压力高于设定范围或者低于设定范围时，所述锁定机构与所述阀杆限位结构解除配合，第一阀杆在闭阀弹簧预紧力的作用下向上运动带动齿轮旋转从而带动旋转阀芯旋转直至旋转阀芯的流通孔的轴线与固定阀座或浮动阀座的轴线垂直从而实现完全关闭阀门。
作为优选，所述锁定机构包括气缸组件和传动组件，所述传动组件设有可与所述阀杆限位结构配合的锁块，所述气缸组件包括缸体、位于所述缸体内的运动连接环和设在运动连接环内的低压活塞；所述低压活塞包括设置于所述运动连接环内并可相对所述运动连接环运动的活塞本体和位于所述活塞本体一侧的活塞杆，所述活塞杆上套有低压弹簧；所述低压活塞设有低压弹簧的一侧空间构成进气空间，低压活塞另一侧的空间构成压力空间，所述低压活塞的活塞本体设有连通所述进气空间和压力空间的进气孔，所述缸体还设有与所述进气空间相通的气道，所述气道与所述管道的内部相通；所述活塞杆的一端伸出所述缸体与所述传动组件连接；当管道的压力低于设定范围时压力空间的压力降低，所述低压弹簧推动所述低压活塞向远离传动组件的一端运动压缩压力空间的轴向长度，同时驱动传动组件动作使锁块离开所述阀杆限位结构实现解锁，当管道压力恢复设定范围时，压力空间的压力升高，推动低压活塞反向运动，带动传动组件动作使锁块靠近所述阀杆限位结构实现锁定。
作为优选，所述运动连接环可相对于缸体运动且与所述缸体内壁形成动密封，所述运动连接环设有限制所述低压活塞相对于所述运动连接环向所述传动组件的方向移动的最大距离的限位台阶，所述运动连接环内部还固定设有高压活塞，所述高压活塞与所述传动组件的距离大于所述低压活塞与所述传动组件的距离，所述高压活塞的一侧与所述低压活塞之间形成所述压力空间，所述压力空间具有轴向长度L1，所述高压活塞远离所述低压活塞的一侧设有高压弹簧，所述高压弹簧的倔强系数远高于所述低压弹簧的倔强系数；当管道压力高于设定范围时，所述进气空间压力升高推动所述高压活塞克服所述高压弹簧的预紧力运动从而带动运动连接环和低压活塞向远离传送组件的方向运动使所述传动组件动作使锁块离开所述阀杆限位结构实现解锁，当管道压力恢复设定范围时，进气空间的压力降低，高压弹簧推动高压活塞反向运动，带动传动组件动作使锁块靠近所述阀杆限位结构实现锁定。
作为优选，所述缸体设有对所述高压活塞的运动进行限位的高压活塞限位机构。
作为优选，所述高压活塞包括活塞本体、活塞杆和连接所述活塞本体与所述活塞杆的连接块，所述活塞杆靠近所述活塞本体的的端部设有径向凸起，所述连接块一端与所述径向凸起连接或一体成型，另一端与活塞本体固定连接，所述连接块在朝向低压活塞的方向上突出于所述高压活塞限位机构，使得所述高压活塞限位机构与高压活塞之间具有轴向距离L2，所述高压弹簧套设在所述活塞杆上，一端与所述径向凸起相抵，另一端与所述缸体的端部内壁相抵，所述高压活塞限位机构位于所述活塞杆与所述活塞本体之间。
作为优选，所述气缸的缸体包括靠近所述传动组件的第一部分和远离所述传动组件的第二部分，所述第一部分通过螺纹与第二部分连接，所述第一部分的端部和第二部分的端部之间形成下沉槽，所述活塞限位结构为位于所述下沉槽内的限位环。
作为优选，传动组件包括一端设有滚轮的滚轮支架，所述滚轮支架通过第一枢轴安装在固定支架上，所述低压活塞的活塞杆穿出所述缸体的一端设有拉环，所述拉环与所述滚轮支架连接，且连接的位置位于所述滚轮与第一枢轴之间，传动组件还包括翘板，所述翘板通过第二枢轴安装在固定支架上，所述翘板的一端设有与所述滚轮配合的凸起，所述翘板的另一端设有所述锁块，所述传动组件还括预紧弹簧，所述预紧弹簧位于所述固定支架与滚轮支架设有滚轮的一端之间，在管道压力处于设定范围时，在所述预紧弹簧的作用下，所述滚轮与所述凸起配合，当所述低压活塞的活塞杆带动所述拉环拉着所述滚轮支架旋转时，所述滚轮克服所述预紧弹簧的作用力脱离与所述翘板的凸起的配合，翘板旋转带动锁块离开所述第一阀杆的阀杆限位结构从而解锁。
作为优选，所述翘板的另一端设有螺纹孔，所述传动组件还包括调整螺栓，所述调整螺栓的一端穿过所述翘板的螺纹孔与所述锁块固定。
本发明的阀体和用于管道的低扭矩开启阀门紧急截断装置与现有技术相比，具有以下有益效果：
1、本发明的阀体包括有固定阀座和浮动阀座，浮动阀座的浮动环在密封弹性件的作用下压紧在旋转阀芯上，在闭阀的状态下，旋转阀芯的流通孔与阀座和接头的流通空间完全错开，流体不流通。驱动阀芯轴旋转带动旋转阀芯旋转，在旋转的过程中浮动环在密封弹性件施加的预弹力的作用下可与旋转阀芯实时保持密封接触，即密封弹性件需要较小的预紧力即可实现浮动环静止时和在旋转的过程中与旋转阀芯密切接触从而保持密封，因此在开阀及闭阀时均不需要很大的力矩。
2、当管道的压力低于设定范围时压力空间的压力降低，低压弹簧推动所述低压活塞向远离传动组件的一端运动压缩压力空间的轴向长度L1，驱动传动组件动作使锁块离开所述阀杆限位结构实现自动解锁。解锁后第二阀杆在闭阀弹簧的作用下向上运动，第一阀杆向下运动，阀轴在逆时针旋转，阀门自动关闭，从而防止流体的继续泄露。当泄露被修补好后，通过驱动装置提升第一阀杆，同时第二阀杆下降，闭阀弹簧被重新压缩，同时阀轴顺时针旋转，阀门打开，管道内流体压力升高。当管道压力恢复设定范围时，压力空间的压力升高，推动低压活塞反向运动直至低压活塞被限位台阶阻挡，低压活塞带动传动组件动作使锁块靠近所述阀杆限位结构实现自动锁定。
3、当管道压力高于设定范围时，所述压力空间压力升高推动所述高压活塞克服所述高压弹簧的预紧力运动从而带动运动连接环向左侧运动，运动连接环的限位台阶推动压活塞向左运动使所述传动组件动作使锁块离开所述阀杆限位结构实现自动解锁，阀门自动关闭。当导致超高压的原因消除后，打开阀门，当管道压力恢复设定范围时，压力空间的压力降低，高压弹簧推动高压活塞反向运动，带动传动组件动作使锁块靠近所述阀杆限位结构实现自动锁定。
附图说明
图1为本发明一个实施例的阀体在阀芯轴竖放状态下的剖开示意图；
图2为图1中的浮动阀座的放大示意图；
图3为本发明一个实施例的用于管道的低扭矩开启阀门紧急截断装置的剖开示意图；
图4为本发明一个实施例的用于管道的低扭矩开启阀门紧急截断装置的阀体和动力组件的剖开示意图，其中图4中的阀体为图3中的阀体的右视图；
图5为图3中所示的气缸组件的放大示意图；
图6为本发明一个实施例的用于管道的低扭矩开启阀门紧急截断装置的锁定机构的配合示意图，且图6中的锁定机构是图3中的锁定组件的俯视图。
附图标记
11壳体，12旋转阀芯，121流通孔，13阀芯轴，14轴承，15齿轮，16固定阀座，161密封圈，17浮动阀座，171固定环，1711第一环段，1712第二环段，1713连接环段，172浮动环，173密封弹性件，174弹簧槽，175密封圈，18第二接头，19第一接头；
21第一阀杆，22第二阀杆，23固定件，24闭阀弹簧，25驱动装置，26手动旋转轴，27齿轮，28旋转轮，29手柄；
31缸体，311第一部分，312第二部分，32运动连接环，33密封圈，34限位台阶，35低压活塞，351活塞本体，352进气孔，353活塞杆，354低压弹簧，355进气空间，356拉环，36压力空间，37气道，38高压活塞，381活塞本体，382活塞杆，3821径向凸起，383连接块，384高压弹簧，385高压活塞限位机构，386下沉槽；
41滚轮支架，412滚轮，42第一支架，43第一枢轴，44预紧弹簧，45翘板，451凸起，46第二枢轴，47第二支架，48调节螺栓，49锁块。
具体实施方式
本发明的阀体用于流体管道，如图1所示，所述阀体包括：壳体11，位于壳体11内的旋转阀芯12、承载旋转阀芯12的固定阀座16和浮动阀座17，安装在壳体上的阀芯轴13。在本实施例中，旋转阀芯12为球状阀芯，所述旋转阀芯12设有允许流体通过的流通孔121，所述阀芯轴13通过轴承14安装在所述壳体11上，所述阀芯轴13的一端穿进所述壳体11内与所述旋转阀芯12固定在一起可带着所述旋转阀芯12旋转，所述阀芯轴13的另一端位于壳体11外，且该端固定有齿轮15(见图3)。当齿轮15被驱动旋转时，带动阀芯轴13从而带动旋转阀芯12旋转以打开或者关闭阀门。另外的实施例旋转阀芯12可以是与阀芯轴13同轴的圆柱体，所述流通孔121贯穿圆柱体侧壁。
所述固定阀座16为环状，固定在壳体11内且位于所述旋转阀芯12的一侧，所述固定阀座16与所述旋转阀芯12相抵的一侧设有密封圈161。壳体11设有固定阀座16的一侧设有用于连通管道的第一接头19，第一接头19与壳体11固定。在本实施例中，第一接头19的轴线与固定阀座16的轴线重合，且与旋转阀芯12的轴线和流通孔121的轴线在旋转阀芯12开启的状态下重合，且第一接头19的管部的内径与固定阀座16的内径及旋转阀芯12的流通孔121的内径相等。
所述浮动阀座17固定在壳体11内且位于所述旋转阀芯12的另一侧，如图2所示，所述浮动阀座17包括固定环171和浮动环172。固定环171与所述壳体11的内壁固定，固定环171为具有不同直径的两个环段构成，所述浮动环172也由环段构成，位于所述固定环171直径大的环段内且固定环171的轴线和浮动环172的轴线重合并在旋转阀芯12开启时与旋转阀芯12的流通孔121的轴线重合。固定环171变径部分为形成阻挡所述浮动环172远离所述旋转阀芯12的阻挡壁(其结构见后文)，所述浮动环172与所述阻挡壁之间设有密封弹性件173以在所述浮动环172和所述旋转阀芯12之间形成可调弹性力，所述浮动环172靠近所述旋转阀芯12的一侧设有密封圈175。在本实施例中，壳体11设有浮动阀座17的一侧还固定有第二接头18，第二接头18的轴线在旋转阀芯12开启状态下与旋转阀芯12的流通孔121的轴线重合，且第二接头18的内径与旋转阀芯12的流通孔121的内径及浮动环172的内径相等。
本发明的阀体包括的固定阀座16和浮动阀座17中，浮动阀座17的浮动环172在密封弹性件173的作用下压紧在旋转阀芯12上，在闭阀的状态下，旋转阀芯12的流通孔121与阀座和两个接头的流通空间完全错开，流体不流通。驱动阀芯轴13旋转带动旋转阀芯12旋转，在旋转的过程中浮动环172在密封弹性件173施加的预弹力的作用下可与旋转阀芯12实时保持密封接触，即密封弹性件173需要较小的预紧力即可实现浮动环172静止时和在旋转的过程中与旋转阀芯12密切接触从而保持密封，因此在开阀及闭阀时均不需要很大的力矩。
如图2所示，所述浮动环172靠近阻挡壁1713的一端的外侧设有平行于所述浮动环172的轴线的弹簧槽174，所述密封弹性件173位于所述弹簧槽174内，其一端抵住所述浮动环172弹簧槽174的底壁，另一端与所述阻挡壁1713相抵。在本实施例中，弹簧槽174为开设在浮动环172上的一个环形的弹簧槽174，其轴线与浮动环172的轴线重合，密封弹性件173为一个弹簧，其轴线与弹簧槽174的轴线重合。在其它实施例中，也可以开设多个沿周向排列轴向设置的弹簧槽174，弹簧槽174的轴线与浮动环172的轴线平行，每个弹簧槽174内设有一个弹簧，每个弹簧的轴线与浮动环172的轴线平行。通过弹簧槽174，弹簧或者其他密封弹性件173可以稳定地安装在浮动环172上，并稳定地向浮动环172施加朝向旋转阀芯12的力，从而保证阀的可靠性。
如图2所示，所述固定环171包括第一环段1711、第二环段1712和连接环段1713，所述第一环段1711和第二环段1712的延伸方向平行于所述固定环171的轴线，所述第二环段1712的内径大于所述第一环段1711的内径，所述浮动环172设置于所述第二环段1712的内部，可保证浮动环172的运动方向是轴线的，从而保证浮动环172的动作的稳定性。所述第一环段1711的内径与所述浮动环172的内径相同。所述连接环段1713连接第一环段1711和第二环段1712，所述连接环段1713构成所述阻挡壁，在本实施例中，连接环段1713垂直于固定环171的轴线。
所述第一环段1711的外壁通过螺纹与壳体11的内壁固定，第一环段1711与壳体11的配合长度可以决定密封弹性件173的预紧力的大小，从图1可以看出第一环段1711与壳体11的配合长度越大，密封弹性件173的预紧力越小，第一环段1711与壳体11的配合长度越小，密封弹性件173的预紧力越大。因此，可以通过调节第一环段1711与壳体11的配合长度的大小可以调节浮动环172与旋转阀芯12之间的作用力的大小。所述第二环段1712的外壁设有密封圈使得第二环段1712与壳体11的内壁形成密封配合。
本发明还提供一种用于管道的低扭矩开启阀门紧急截断装置，安装在气体输送管道上，用于紧急截断气体的输送。如图3和图4所示并结合图1，本发明的用于管道的低扭矩开启阀门紧急截断装置包括阀体和动力组件，其中阀体为如上所述的阀体。所述动力组件包括分别位于所述阀芯轴13两侧、垂直于阀芯轴13的第一阀杆21和第二阀杆22。所述第一阀杆21一部分穿进壳体内，一部分露出于阀体的壳体外。露出于阀体的壳体外的一端设有径向突出于所述第一阀杆21的固定件23，在本实施例中，固定件23具有内螺纹孔，与第一阀杆21的外螺纹相配合，从而实现固定件23与第一阀杆21的固定。所述第一阀杆21位于阀体的壳体外的部分套设有闭阀弹簧24，所述闭阀弹簧24的下端与所述阀体的外壳相抵，第一上端与固定件23相抵。穿进壳体内的部分设有与所述阀芯轴13上的齿轮15配合的齿。
第二阀杆22一部分穿进壳体内，一部分露出于阀体的壳体外。穿进壳体内的部分设有与所述阀芯轴13上的齿轮15配合的齿。在本实施例中，第一阀杆21和第二阀杆22均为齿条，二者靠近阀芯轴13的一侧均设有所述齿。
所述动力组件还包括与所述第二阀杆22露出于阀体的壳体外的一端连接的驱动装置25，当所述第二阀杆22在驱动装置的驱动下向上运动时带动阀芯轴12在图4中以顺时针旋转直至旋转阀芯12的流通孔121的轴线与固定阀座16或浮动阀座17的轴线重合或平行从而完全开启阀门，在此过程中所述第一阀杆21被齿轮15驱动向下运动同时所述闭阀弹簧24被压缩。
在本实施例中，驱动装置25为电机经过减速和曲柄连杆机构来驱动第二阀杆22向上运动，这种驱动装置25本身是现有技术。在其它实施例中，也可以通过气缸等驱动装置来驱动第二阀杆22向上运动。
在本实施例中，如图3所示，动力组件还包括手动旋转轴26、固定于手动旋转轴26一端的齿轮27和固定在手动旋转轴26另一端的旋转轮28和设在旋转轮28上的手柄29，齿轮27与阀芯轴13的齿轮15啮合，当旋转手柄29时可通过手动旋转轴26上的齿轮27带动阀芯轴13上的齿轮15和阀芯轴13旋转，从而打开阀门。在驱动装置25出现故障时，可通过旋转手柄29来实现打开阀门。
所述第二阀杆22设有自其外壁径向突出的阀杆限位结构(图中未示出)，阀杆限位结构位于第二阀杆露出于所述阀体的壳体的部分。在本实施例中，动力组件还包括导向壳体，所述导向壳体用于对第二阀杆露出于所述阀体的壳体外的部分进行导向和保护。导向壳体设有定位孔，用于锁定机构的相关部件伸入导向壳体内与阀杆限位结构配合(锁定机构的结构和标记在后文描述)。当管道的压力在设定范围时，所述锁定机构与所述限位结构配合使得阀门在开启的状态下被锁定。当管道的压力高于设定范围或者低于设定范围时，所述锁定机构与所述阀杆限位结构解除配合，第一阀杆21在闭阀弹簧24预紧力的作用下向上运动带动齿轮15旋转从而带动旋转阀芯12旋转直至旋转阀芯12的流通孔121的轴线与固定阀座16或浮动阀座17的轴线垂直从而实现完全关闭阀门，在此过程中，第二阀杆22向下运动。
如图3、5和图6所示，所述锁定机构包括气缸组件和被气缸组件驱动的传动组件，在本实施例中，气缸组件设在所述阀体的外壳的顶壁上。所述传动组件设有可与所述阀杆限位结构配合的锁块49(如图6所示)。如图5所示，所述气缸组件包括与阀体的外壳固定的缸体31、与所述缸体31内壁形成动密封的运动连接环32和设在运动连接环32内的低压活塞35。所述低压活塞35包括设置于所述运动连接环32内并可相对所述运动连接环32运动的活塞本体351和位于所述活塞本体351一侧的活塞杆353，所述活塞杆353上套有低压弹簧354。
所述低压活塞35设有低压弹簧354的一侧空间构成进气空间355，所低压活塞35另一侧的空间构成压力空间36，压力空间36的轴向长度为L1,当L1最大时，运动连接环32的端部与缸体端部的内壁相抵，在管道压力位于设定范围或高于设定范围时，压力空间36内的气压使L1保持最大，即运动连接环32的端部与缸体端部的内壁相抵。在本实施例中，L1的最大长度为2mm。
所述低压活塞35的活塞本体351设有连通所述进气空间355和压力空间36的进气孔352，所述缸体31还设有与所述进气空间355相通的气道37，所述气道37与所述管道的内部相通。所述活塞杆的一端伸出所述缸体31与所述传动组件连接。所述运动连接环32具有推动所述低压活塞35向远离所述传动组件一侧运动的限位台阶34。
当管道的压力因泄漏而低于设定范围时压力空间36的压力降低，所述低压弹簧354推动所述低压活塞35向远离传动组件的一端(即图5中的左侧)运动压缩压力空间36的轴向长度L1，同时驱动传动组件动作使锁块49离开所述阀杆限位结构实现解锁。解锁后第一阀杆21在闭阀弹簧24的作用下在图4中向上运动，第二阀杆22向下运动，阀芯轴13在图4中逆时针旋转，阀门关闭，从而防止流体的继续泄露。
当泄漏被修补好后，通过驱动装置25提升第二阀杆22，同时第一阀杆21下降，闭阀弹簧24被重新压缩，同时阀轴在图4中顺时针旋转，阀门打开，管道内流体压力升高。当管道压力恢复设定范围时，压力空间36的压力升高，推动低压活塞35反向运动直至低压活塞35被限位台阶34阻挡，低压活塞35带动传动组件动作使锁块49靠近所述阀杆限位结构实现锁定。限位台阶34对低压活塞35的位置限定的同时间接限定了锁块49在与第二阀杆22的限位机构配合时即在锁定状态下锁块49的位置。在本实施例中，锁块49的运动方向所在平面与第二阀杆22的运动方向所在平面垂直。
所述运动连接环32可在缸体31内运动且运动连接环32外壁设有密封圈33，在运动连接环32与缸体31的内壁形成动密封，所述运动连接环32设有限制所述低压活塞35相对于所述运动连接环32向所述传动组件的方向(图5中的右侧)移动的最大距离的限位台阶34。当运动连接环向32远离传动组件的方向(图5中的左侧)运动时，所述低压活塞35的活塞本体351可在所述运动连接环32的限位台阶34推动下向远离所述传动组件的方向运动。
如图5所示，所述运动连接环32内部还固定设有高压活塞38，所述高压活塞38与所述传动组件的距离大于所述低压活塞35与所述传动组件的距离，所述高压活塞38的活塞承压端面与所述低压活塞35承压端面之间形成所述压力空间36，所述高压活塞38远离所述低压活塞35的一侧设有高压弹簧384。所述高压弹簧384的倔强系数远高于所述低压弹簧354的倔强系数，在管道内的压力位于设定范围或者低于设定范围时，高压活塞38被视为没有被推动，只有当管道内的压力大于设定范围时，高压活塞38才会被推动。
当管道压力高于设定范围时，所述压力空间36压力升高推动所述高压活塞38克服所述高压弹簧384的预紧力运动从而带动运动连接环32向图5中的左侧运动，运动连接环32的限位台阶34推动低压活塞向左运动使所述传动组件动作使锁块49离开所述阀杆限位结构实现解锁，阀门关闭。当导致超高压的原因消除后，通过驱动装置25或者旋转手柄29打开阀门，当管道压力恢复设定范围时，压力空间36的压力降低，高压弹簧384推动高压活塞38反向(向图5中的右侧)运动，带动传动组件动作使锁块49靠近所述阀杆限位结构实现锁定。
所述缸体31设有对所述高压活塞38的运动进行限位的高压活塞限位机构(其结构和附图标记在后文中描述)，高压活塞限位机构限定了解锁状态下高压活塞38的位置，也同时间接限定了解锁状态下锁块49的位置。
在本实施例中，如图5所示，所述高压活塞38与低压活塞35相向设置，高压活塞包括活塞本体381、活塞杆382和连接所述活塞本体381与所述活塞杆382的连接块383，所述活塞杆382靠近所述活塞本体381的端部设有径向凸起3821，所述连接块383一端面与所述径向凸起3821在径向凸起3821一端面的中间部位固定连接或一体成型，连接块383另一端面与活塞本体381固定连接，所述径向凸起3821端部的周边还设置有所述限位机构385，所述连接块383在朝向低压活塞35的方向上突出于所述高压活塞限位机构385，使得所述高压活塞限位机构385与高压活塞38之间具有轴向距离L2。所述高压弹簧384套设在所述活塞杆382上，一端与活塞杆382端部的径向凸起3821相抵，另一端与所述缸体31的一端部内壁相抵。所述高压活塞限位机构385位于所述活塞杆382与所述活塞本体381之间。在高压活塞38向限位机构385运动压缩L2时，压力空间36的轴向长度L1在高压状态下保持最大。在本实施例中，L1和L2的最大值均为2mm。
如图5所示，在本实施例中，所述气缸的缸体31包括靠近所述传动组件的第一部分311和远离所述传动组件的第二部分312，其中高压活塞38的活塞杆382与高压弹簧384位于所述第二部分312内部，所述高压活塞38的活塞本体381、连接运动环32、低压活塞35的活塞本体351、活塞杆353和低压弹簧354位于第一部分311内。所述第一部分311通过螺纹与第二部分312连接，所述第一部分311的端部的内壁和第二部分312的端部的内壁之间形成下沉槽386，所述高压活塞限位结构385为位于所述下沉槽386内的限位环。
如图6所示，传动组件包括一端设有滚轮412的滚轮支架41，所述滚轮支架41通过第一枢轴43安装在第一支架42上，所述低压活塞35的活塞杆353的一端穿出所述缸体31的一端部设有拉环356，所述拉环356与所述滚轮支架41连接，且连接的位置位于所述滚轮412与第一枢轴43之间。
传动组件还包括翘板45，所述翘板45通过第二枢轴46安装在第二支架47上，所述翘板45的一端设有与所述滚轮412配合的凸起451，所述翘板45的另一端设有所述锁块49，第二枢轴46位于凸起451于锁块49之间。所述传动组件还括预紧弹簧44，所述预紧弹簧44位于缸体31与滚轮支架41设有滚轮412的一端之间，在管道压力处于设定范围时，在所述预紧弹簧44的作用下，所述滚轮412与所述凸起451配合。在本实施例中，第一支架42和第二支架47均为与缸体31固定的固定支架。
当所述低压活塞35的活塞杆353带动所述拉环356拉着所述滚轮支架41在图6中按顺时针方向旋转时，所述滚轮412克服所述预紧弹簧44的作用力脱离与所述翘板45的凸起451的配合，翘板45在图6中按顺时针方向旋转带动锁块49离开所述第一阀杆21的阀杆限位结构从而解锁。
如图6所示，所述翘板45的另一端设有螺纹孔，所述传动组件还包括调整螺栓，所述调整螺栓的一端穿过所述翘板45的螺纹孔与所述锁块49固定。通过调节螺栓48，可以更精确地调节锁块49的位置。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出的各种修改或等同替换也落在本发明的保护范围内。

Claims (14)

1.一种阀体，其特征在于，包括：
壳体；
旋转阀芯，位于所述壳体内，所述旋转阀芯设有允许流体通过的流通孔；
阀芯轴，所述阀芯轴通过轴承安装在所述壳体上，所述阀芯轴的一端穿进所述壳体内与所述旋转阀芯固定在一起可带着所述旋转阀芯旋转，所述阀芯轴的另一端位于所述壳体外且设有齿轮；
固定阀座，所述固定阀座为环状，固定在壳体内且位于所述旋转阀芯的一侧，所述固定阀座与所述旋转阀芯相抵的一侧设有密封圈；
浮动阀座，固定在所述壳体内且位于所述旋转阀芯的另一侧，所述浮动阀座包括固定环和浮动环，固定环与所述壳体的内壁固定，所述浮动环位于所述固定环内且固定环设有阻挡所述浮动环远离所述旋转阀芯的阻挡壁，所述浮动环与所述阻挡壁之间设有将所述浮动环推向所述旋转阀芯的密封弹性件，所述浮动环靠近所述旋转阀芯的一侧设有密封圈。
2.根据权利要求1所述的阀体，其特征在于，所述浮动环设有平行于所述浮动环的轴线的弹簧槽，所述密封弹性件的一端伸入所述弹簧槽内，另一端与所述阻挡壁相抵。
3.根据权利要求2所述的阀体，其特征在于，所述固定环包括第一环段、第二环段和连接环段，所述第一环段和第二环段的延伸方向平行于所述固定环的轴线，所述浮动环位于所述第二环段的内部，所述连接环段连接第一环段和第二环段，所述连接环构成所述阻挡壁。
4.根据权利要求3所述的阀体，其特征在于，所述第一环段的外壁通过螺纹与壳体的内壁固定，所述第二环段的外壁设有密封圈使得第二环段与壳体的内壁形成密封配合。
5.根据权利要求3所述的阀体，其特征在于，所述第二环段的内径大于所述第一环段的内径，且所述第一环段的内径与所述浮动环的内径相同。
6.一种用于管道的低扭矩开启阀门紧急截断装置，其特征在于，包括动力组件和如权利要求1-5中任一项所述的阀体，所述动力组件包括分别位于所述阀芯轴两侧的第一阀杆和第二阀杆，所述第一阀杆和第二阀杆均设有可与所述阀芯轴上的齿轮配合的齿，所述第一阀杆上套设有闭阀弹簧，所述闭阀弹簧的下端与所述阀体的壳体相抵，上端与固定在所述第一阀杆且径向突出于所述第一阀杆的固定件相抵，所述动力组件还包括驱动装置，当所述第二阀杆在驱动装置的驱动下向上运动时带动旋转阀芯轴旋转直至旋转阀芯的流通孔的轴线与固定阀座或浮动阀座的轴线重合或平行从而完全开启阀门，在此过程中所述第一阀杆被所述齿轮驱动向下运动同时所述闭阀弹簧被压缩。
7.根据权利要求6所述的紧急截断装置，其特征在于，所述第二阀杆设有自其外壁径向突出的阀杆限位结构，所述用于管道的低扭矩开启阀门紧急截断装置还包括锁定机构，当管道的压力在设定范围时，所述锁定机构与所述阀杆限位结构配合使得阀门在开启的状态下被锁定，当管道的压力高于设定范围或者低于设定范围时，所述锁定机构与所述阀杆限位结构解除配合，第一阀杆在闭阀弹簧预紧力的作用下向上运动带动齿轮旋转从而带动旋转阀芯旋转直至旋转阀芯的流通孔的轴线与固定阀座或浮动阀座的轴线垂直从而实现完全关闭阀门。
8.根据权利要求7所述的紧急截断装置，其特征在于，所述锁定机构包括气缸组件和传动组件，所述传动组件设有可与所述阀杆限位结构配合的锁块，所述气缸组件包括缸体、位于所述缸体内的运动连接环和设在运动连接环内的低压活塞；所述低压活塞包括设置于所述运动连接环内并可相对所述运动连接环运动的活塞本体和位于所述活塞本体一侧的活塞杆，所述活塞杆上套有低压弹簧；所述低压活塞设有低压弹簧的一侧空间构成进气空间，低压活塞另一侧的空间构成压力空间，所述低压活塞的活塞本体设有连通所述进气空间和压力空间的进气孔，所述缸体还设有与所述进气空间相通的气道，所述气道与所述管道的内部相通；所述活塞杆的一端伸出所述缸体与所述传动组件连接；当管道的压力低于设定范围时压力空间的压力降低，所述低压弹簧推动所述低压活塞向远离传动组件的一端运动压缩压力空间的轴向长度，同时驱动传动组件动作使锁块离开所述阀杆限位结构实现解锁，当管道压力恢复设定范围时，压力空间的压力升高，推动低压活塞反向运动，带动传动组件动作使锁块靠近所述阀杆限位结构实现锁定。
9.根据权利要求8所述的紧急截断装置，其特征在于，所述运动连接环可相对于缸体运动且与所述缸体内壁形成动密封，所述运动连接环设有限制所述低压活塞相对于所述运动连接环向所述传动组件的方向移动的最大距离的限位台阶，所述运动连接环内部还固定设有高压活塞，所述高压活塞与所述传动组件的距离大于所述低压活塞与所述传动组件的距离，所述高压活塞的一侧与所述低压活塞之间形成所述压力空间，所述压力空间具有轴向长度L1，所述高压活塞远离所述低压活塞的一侧设有高压弹簧，所述高压弹簧的倔强系数远高于所述低压弹簧的倔强系数；当管道压力高于设定范围时，所述进气空间压力升高推动所述高压活塞克服所述高压弹簧的预紧力运动从而带动运动连接环和低压活塞向远离传送组件的方向运动使所述传动组件动作使锁块离开所述阀杆限位结构实现解锁，当管道压力恢复设定范围时，进气空间的压力降低，高压弹簧推动高压活塞反向运动，带动传动组件动作使锁块靠近所述阀杆限位结构实现锁定。
10.根据权利要求9所述的紧急截断装置，其特征在于，所述缸体设有对所述高压活塞的运动进行限位的高压活塞限位机构。
11.根据权利要求10所述的紧急截断装置，其特征在于，所述高压活塞包括活塞本体、活塞杆和连接所述活塞本体与所述活塞杆的连接块，所述活塞杆靠近所述活塞本体的的端部设有径向凸起，所述连接块一端与所述径向凸起连接或一体成型，另一端与活塞本体固定连接，所述连接块在朝向低压活塞的方向上突出于所述高压活塞限位机构，使得所述高压活塞限位机构与高压活塞之间具有轴向距离L2，所述高压弹簧套设在所述活塞杆上，一端与所述径向凸起相抵，另一端与所述缸体的端部内壁相抵，所述高压活塞限位机构位于所述活塞杆与所述活塞本体之间。
12.根据权利要求11所述的紧急截断装置，其特征在于，所述气缸的缸体包括靠近所述传动组件的第一部分和远离所述传动组件的第二部分，所述第一部分通过螺纹与第二部分连接，所述第一部分的端部和第二部分的端部之间形成下沉槽，所述活塞限位结构为位于所述下沉槽内的限位环。
13.根据权利要求11所述的紧急截断装置，其特征在于，传动组件包括一端设有滚轮的滚轮支架，所述滚轮支架通过第一枢轴安装在固定支架上，所述低压活塞的活塞杆穿出所述缸体的一端设有拉环，所述拉环与所述滚轮支架连接，且连接的位置位于所述滚轮与第一枢轴之间，传动组件还包括翘板，所述翘板通过第二枢轴安装在固定支架上，所述翘板的一端设有与所述滚轮配合的凸起，所述翘板的另一端设有所述锁块，所述传动组件还括预紧弹簧，所述预紧弹簧位于所述固定支架与滚轮支架设有滚轮的一端之间，在管道压力处于设定范围时，在所述预紧弹簧的作用下，所述滚轮与所述凸起配合，当所述低压活塞的活塞杆带动所述拉环拉着所述滚轮支架旋转时，所述滚轮克服所述预紧弹簧的作用力脱离与所述翘板的凸起的配合，翘板旋转带动锁块离开所述第一阀杆的阀杆限位结构从而解锁。
14.根据权利要求13所述的紧急截断装置，其特征在于，所述翘板的另一端设有螺纹孔，所述传动组件还包括调整螺栓，所述调整螺栓的一端穿过所述翘板的螺纹孔与所述锁块固定。
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