CN112228626A - 一种自感知压缩式高密封性直通闸阀 - Google Patents

一种自感知压缩式高密封性直通闸阀 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自感知压缩式高密封性直通闸阀，属于阀门技术领域，本发明可以通过采用新型的弹性填料进行密封，利用磁场排斥作用始终保持对压缩内层的高压缩性，进而提高密封效果，并且在出现磨损后触发二次压缩动作，始终维持较为恒定的压缩作用，并基于感知棒的单程迁移性，对压缩后的压缩内层进行定形，避免在高压介质的作用下干扰到压缩效果，从而良好的保持压缩内层的密封稳定性，当出现介质泄漏时感知棒也可以及时感知到，快速触发高强度的磁场排斥作用，进而实现压缩内层的最大密封性，与现有的直通闸阀相比，本发明可以实现采用感知压缩的方式，始终保持高强度的密封性。

Description

一种自感知压缩式高密封性直通闸阀
技术领域
本发明涉及阀门技术领域，更具体地说，涉及一种自感知压缩式高密封性直通闸阀。
背景技术
闸阀是一个启闭件闸板，闸板的运动方向与流体方向相垂直，闸阀只能作全开和全关，不能作调节和节流。闸阀通过阀座和闸板接触进行密封，通常密封面会堆焊金属材料以增加耐磨性，如堆焊1Cr13、STL6、不锈钢等。闸板有刚性闸板和弹性闸板，根据闸板的不同，闸阀分为刚性闸阀和弹性闸阀。
闸阀的启闭件是闸板，闸板的运动方向与流体方向相垂直，闸阀只能作全开和全关，不能作调节和节流。闸板有两个密封面，最常用的模式闸板阀的两个密封面形成楔形、楔形角随阀门参数而异，通常为5°，介质温度不高时为2°52'。楔式闸阀的闸板可以做成一个整体，叫做刚性闸板；也可以做成能产生微量变形的闸板，以改善其工艺性，弥补密封面角度在加工过程中产生的偏差，这种闸板叫做弹性闸板。闸阀关闭时，密封面可以只依靠介质压力来密封，即依靠介质压力将闸板的密封面压向另一侧的阀座来保证密封面的密封，这就是自密封。大部分闸阀是采用强制密封的，即阀门关闭时，要依靠外力强行将闸板压向阀座，以保证密封面的密封性。闸阀的闸板随阀杆一起作直线运动的，叫升降杆闸阀，亦叫明杆闸阀。通常在升降杆上有梯形螺纹，通过阀门顶端的螺母以及阀体上的导槽，将旋转运动变为直线运动，也就是将操作转矩变为操作推力。开启阀门时，当闸板提升高度等于阀门通径的1：1倍时，流体的通道完全畅通，但在运行时，此位置是无法监视的。实际使用时，是以阀杆的顶点作为标志，即开不动的位置，作为它的全开位置。为考虑温度变化出现锁死现象，通常在开到顶点位置上，再倒回1/2－1圈，作为全开阀门的位置。因此，阀门的全开位置，按闸板的位置即行程来确定。有的闸阀，阀杆螺母设在闸板上，手轮转动带动阀杆转动，而使闸板提升，这种阀门叫做旋转杆闸阀，或叫暗杆闸阀。
闸阀的密封面采用不锈钢和硬质合金，使用寿命长，采用PTFE填料，密封可靠，操作轻便灵活，密封面之间易引起冲蚀和擦伤，维修比较困难，且一旦出现冲蚀和擦伤，密封性的可靠程度严重下降，极易导致介质泄漏现象。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种自感知压缩式高密封性直通闸阀，可以通过采用新型的弹性填料进行密封，利用磁场排斥作用始终保持对压缩内层的高压缩性，进而提高密封效果，并且在出现磨损后触发二次压缩动作，始终维持较为恒定的压缩作用，并基于感知棒的单程迁移性，对压缩后的压缩内层进行定形，避免在高压介质的作用下干扰到压缩效果，从而良好的保持压缩内层的密封稳定性，当出现介质泄漏时感知棒也可以及时感知到，快速触发高强度的磁场排斥作用，进而实现压缩内层的最大密封性，与现有的直通闸阀相比，本发明可以实现采用感知压缩的方式，始终保持高强度的密封性。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种自感知压缩式高密封性直通闸阀，包括阀体，所述阀体上端安装有阀盖，所述阀体内安装有阀板，所述阀板上端安装有阀杆，所述阀盖上端安装有填料压板，所述填料压板内安装有填料压套，所述填料压套下端安装有弹性填料，所述填料压板上端安装有手轮，且手轮与阀杆连接，所述弹性填料包括防护外层和压缩内层，且压缩内层连接于防护外层内端，所述防护外层内端开设有多个均匀分布的迁移槽，所述迁移槽内设有恒压分球，所述恒压分球靠近压缩内层一端连接有感知棒，且感知棒贯穿压缩内层并延伸至阀杆表面，所述恒压分球包括对称分布的静半球和动半球，且静半球与迁移槽底壁连接所述静半球内端连接有母磁铁，所述动半球内端连接有公磁铁，所述静半球开口处连接有一对对称分布的磁屏蔽瓣，所述动半球开口处连接有一对控磁拉线，且控磁拉线与磁屏蔽瓣连接。
进一步的，所述母磁铁外端覆盖有导水海绵包，所述动半球和公磁铁均开设有与感知棒相匹配的滑移孔，且感知棒贯穿滑移孔并与导水海绵包连接，可以将感知棒吸收的水分转移至导水海绵包处，进而触发磁屏蔽瓣的溶解动作，直接展开最大的磁场排斥作用来保证良好的密封性，避免出现进一步的渗透泄漏。
进一步的，所述感知棒包括控形管和导水纤维杆，且导水纤维杆镶嵌连接于控形管的内部，所述控形管外端开设有多个均匀分布的透水微孔，控形管一方面对压缩内层起到支撑定形作用，避免出现不良的损伤形变，另一方面为动半球的迁移提供导向作用，导水纤维杆则通过透水微孔起到感知泄漏的作用。
进一步的，所述导水纤维杆的长度大于控形管，且导水纤维杆延伸出导水纤维杆并与阀杆接触，导水纤维杆代替控形管接触可以减少对控形管的磨损，并降低阀杆的转动阻力。
进一步的，所述控形管外端开设有一对导向滑道，所述导向滑道底壁上镶嵌连接有多个均匀分布的相变微球，所述动半球上连接有一对与导向滑道相匹配的止回滑块，且止回滑块与导向滑道之间滑动连接，利用相变微球的相变特征来实现动半球的单程迁移性，在正常状态下止回滑块可以挤压相变微球发生形变并继续移动，而相变微球在挤压变形后会触发相变动作，从而转变为固态特征阻止止回滑块往回移动，从而可以有效抵抗高压介质对压缩内层的挤压作用，提高动半球对压缩内层的压缩密封效果。
进一步的，相邻一对所述相变微球之间的距离与止回滑块的长度保持一致，可以将动半球的迁移进行单位化，保证止回滑块可以在控形管上的任意位置停下并实现返程定位，避免出现回程现象。
进一步的，所述相变微球包括弹性球衣、自反应外液、多根触发针以及自反应内包，所述自反应外液和自反应内包均填充于弹性球衣内，多根所述触发针呈环形阵列分布连接于弹性球衣的内壁上，相变微球在受到挤压形变后，触发针可以顺利刺破自反应内包释放出内部填充的材料，从而与自反应外液混合触发固化动作，迫使弹性球衣整体由弹性特征转变为固态特征。
进一步的，所述弹性球衣采用弹性防水材料制成，所述触发针采用硬性材料制成，所述自反应外液和自反应内包的内部填充材料构成室温固化双组分胶黏剂。
进一步的，所述磁屏蔽瓣采用水溶性材料和高磁导率材料均匀混合制成，正常状态下磁屏蔽瓣起到对母磁铁和公磁铁之间的磁场屏蔽作用，并随着动半球的移动，通过控磁拉线对磁屏蔽瓣的拉扯，实现磁场的逐步开放，进而来补偿因距离增大而减弱的磁场作用，而在漏水时会直接溶解掉直接开放最大的磁场作用，进而在短时间内对压缩内层形成最大程度的压缩来保证良好的密封性。
进一步的，所述防护外层采用硬性保温材料制成，所述压缩内层采用碳纤维填料和膨胀石墨填料中的一种，防护外层起到保温作用和支撑作用，可以避免外界温度对压缩内层的密封性干扰，压缩内层具有良好的弹性、强度和导热性，可以在压缩作用下保证良好的密封性，同时可以减少与阀杆之间的磨损。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案可以通过采用新型的弹性填料进行密封，利用磁场排斥作用始终保持对压缩内层的高压缩性，进而提高密封效果，并且在出现磨损后触发二次压缩动作，始终维持较为恒定的压缩作用，并基于感知棒的单程迁移性，对压缩后的压缩内层进行定形，避免在高压介质的作用下干扰到压缩效果，从而良好的保持压缩内层的密封稳定性，当出现介质泄漏时感知棒也可以及时感知到，快速触发高强度的磁场排斥作用，进而实现压缩内层的最大密封性，与现有的直通闸阀相比，本发明可以实现采用感知压缩的方式，始终保持高强度的密封性。
(2)母磁铁外端覆盖有导水海绵包，动半球和公磁铁均开设有与感知棒相匹配的滑移孔，且感知棒贯穿滑移孔并与导水海绵包连接，可以将感知棒吸收的水分转移至导水海绵包处，进而触发磁屏蔽瓣的溶解动作，直接展开最大的磁场排斥作用来保证良好的密封性，避免出现进一步的渗透泄漏。
(3)感知棒包括控形管和导水纤维杆，且导水纤维杆镶嵌连接于控形管的内部，控形管外端开设有多个均匀分布的透水微孔，控形管一方面对压缩内层起到支撑定形作用，避免出现不良的损伤形变，另一方面为动半球的迁移提供导向作用，导水纤维杆则通过透水微孔起到感知泄漏的作用。
(4)导水纤维杆的长度大于控形管，且导水纤维杆延伸出导水纤维杆并与阀杆接触，导水纤维杆代替控形管接触可以减少对控形管的磨损，并降低阀杆的转动阻力。
(5)控形管外端开设有一对导向滑道，导向滑道底壁上镶嵌连接有多个均匀分布的相变微球，动半球上连接有一对与导向滑道相匹配的止回滑块，且止回滑块与导向滑道之间滑动连接，利用相变微球的相变特征来实现动半球的单程迁移性，在正常状态下止回滑块可以挤压相变微球发生形变并继续移动，而相变微球在挤压变形后会触发相变动作，从而转变为固态特征阻止止回滑块往回移动，从而可以有效抵抗高压介质对压缩内层的挤压作用，提高动半球对压缩内层的压缩密封效果。
(6)相邻一对相变微球之间的距离与止回滑块的长度保持一致，可以将动半球的迁移进行单位化，保证止回滑块可以在控形管上的任意位置停下并实现返程定位，避免出现回程现象。
(7)相变微球包括弹性球衣、自反应外液、多根触发针以及自反应内包，自反应外液和自反应内包均填充于弹性球衣内，多根触发针呈环形阵列分布连接于弹性球衣的内壁上，相变微球在受到挤压形变后，触发针可以顺利刺破自反应内包释放出内部填充的材料，从而与自反应外液混合触发固化动作，迫使弹性球衣整体由弹性特征转变为固态特征。
(8)弹性球衣采用弹性防水材料制成，触发针采用硬性材料制成，自反应外液和自反应内包的内部填充材料构成室温固化双组分胶黏剂。
(9)磁屏蔽瓣采用水溶性材料和高磁导率材料均匀混合制成，正常状态下磁屏蔽瓣起到对母磁铁和公磁铁之间的磁场屏蔽作用，并随着动半球的移动，通过控磁拉线对磁屏蔽瓣的拉扯，实现磁场的逐步开放，进而来补偿因距离增大而减弱的磁场作用，而在漏水时会直接溶解掉直接开放最大的磁场作用，进而在短时间内对压缩内层形成最大程度的压缩来保证良好的密封性。
(10)防护外层采用硬性保温材料制成，压缩内层采用碳纤维填料和膨胀石墨填料中的一种，防护外层起到保温作用和支撑作用，可以避免外界温度对压缩内层的密封性干扰，压缩内层具有良好的弹性、强度和导热性，可以在压缩作用下保证良好的密封性，同时可以减少与阀杆之间的磨损。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明弹性填料的结构示意图；
图3为本发明恒压分球正常状态下的结构示意图；
图4为本发明感知棒部分的结构示意图；
图5为本发明相变微球的结构示意图；
图6为本发明恒压分球压缩状态下的结构示意图。
图中标号说明：
1阀体、2阀板、3阀杆、4阀盖、5填料压板、6填料压套、7弹性填料、71防护外层、72压缩内层、8恒压分球、81静半球、82动半球、83母磁铁、84导水海绵包、85磁屏蔽瓣、86公磁铁、87控磁拉线、9感知棒、91控形管、92导水纤维杆、93透水微孔、94导向滑道、95相变微球、951弹性球衣、952自反应外液、953触发针、954自反应内包、10止回滑块、11手轮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1，一种自感知压缩式高密封性直通闸阀，包括阀体1，阀体1上端安装有阀盖4，阀体1内安装有阀板2，阀板2上端安装有阀杆3，阀盖4上端安装有填料压板5，填料压板5内安装有填料压套6，填料压套6下端安装有弹性填料7，填料压板5上端安装有手轮11，且手轮11与阀杆3连接。
请参阅图2，弹性填料7包括防护外层71和压缩内层72，且压缩内层72连接于防护外层71内端，防护外层71内端开设有多个均匀分布的迁移槽，迁移槽内设有恒压分球8，恒压分球8靠近压缩内层72一端连接有感知棒9，且感知棒9贯穿压缩内层72并延伸至阀杆3表面。
防护外层71采用硬性保温材料制成，压缩内层72采用碳纤维填料和膨胀石墨填料中的一种，防护外层71起到保温作用和支撑作用，可以避免外界温度对压缩内层72的密封性干扰，压缩内层72具有良好的弹性、强度和导热性，可以在压缩作用下保证良好的密封性，同时可以减少与阀杆3之间的磨损。
请参阅图3和图6，恒压分球8包括对称分布的静半球81和动半球82，且静半球81与迁移槽底壁连接静半球81内端连接有母磁铁83，动半球82内端连接有公磁铁86，静半球81开口处连接有一对对称分布的磁屏蔽瓣85，动半球82开口处连接有一对控磁拉线87，且控磁拉线87与磁屏蔽瓣85连接。
磁屏蔽瓣85采用水溶性材料和高磁导率材料均匀混合制成，水溶性材料优选为泡腾崩解剂，高磁导率材料优选为铁镍合金粉末，泡腾崩解剂在接触水后会迅速分解出大量气体，从而对铁镍合金粉末进行吹散，避免其覆盖在导水海绵包84仍具有一定的磁屏蔽效果，在吹散的过程中，动半球82有足够的时间进行位移挤压并定位，正常状态下磁屏蔽瓣85起到对母磁铁83和公磁铁86之间的磁场屏蔽作用，并随着动半球82的移动，通过控磁拉线87对磁屏蔽瓣85的拉扯，实现磁场的逐步开放，进而来补偿因距离增大而减弱的磁场作用，而在漏水时会直接溶解掉直接开放最大的磁场作用，进而在短时间内对压缩内层72形成最大程度的压缩来保证良好的密封性。
母磁铁83外端覆盖有导水海绵包84，动半球82和公磁铁86均开设有与感知棒9相匹配的滑移孔，且感知棒9贯穿滑移孔并与导水海绵包84连接，可以将感知棒9吸收的水分转移至导水海绵包84处，进而触发磁屏蔽瓣85的溶解动作，直接展开最大的磁场排斥作用来保证良好的密封性，避免出现进一步的渗透泄漏。
感知棒9包括控形管91和导水纤维杆92，且导水纤维杆92镶嵌连接于控形管91的内部，控形管91外端开设有多个均匀分布的透水微孔93，控形管91一方面对压缩内层72起到支撑定形作用，避免出现不良的损伤形变，另一方面为动半球82的迁移提供导向作用，导水纤维杆92则通过透水微孔93起到感知泄漏的作用。
导水纤维杆92的长度大于控形管91，且导水纤维杆92延伸出导水纤维杆92并与阀杆3接触，导水纤维杆92代替控形管91接触可以减少对控形管91的磨损，并降低阀杆3的转动阻力。
请参阅图4，控形管91外端开设有一对导向滑道94，导向滑道94底壁上镶嵌连接有多个均匀分布的相变微球95，动半球82上连接有一对与导向滑道94相匹配的止回滑块10，且止回滑块10与导向滑道94之间滑动连接，利用相变微球95的相变特征来实现动半球82的单程迁移性，在正常状态下止回滑块10可以挤压相变微球95发生形变并继续移动，而相变微球95在挤压变形后会触发相变动作，从而转变为固态特征阻止止回滑块10往回移动，从而可以有效抵抗高压介质对压缩内层72的挤压作用，提高动半球82对压缩内层72的压缩密封效果。
相邻一对相变微球95之间的距离与止回滑块10的长度保持一致，可以将动半球82的迁移进行单位化，保证止回滑块10可以在控形管91上的任意位置停下并实现返程定位，避免出现回程现象。
请参阅图5，相变微球95包括弹性球衣951、自反应外液952、多根触发针953以及自反应内包954，自反应外液952和自反应内包954均填充于弹性球衣951内，多根触发针953呈环形阵列分布连接于弹性球衣951的内壁上，相变微球95在受到挤压形变后，触发针953可以顺利刺破自反应内包954释放出内部填充的材料，从而与自反应外液952混合触发固化动作，迫使弹性球衣951整体由弹性特征转变为固态特征。
弹性球衣951采用弹性防水材料制成，触发针953采用硬性材料制成，自反应外液952和自反应内包954的内部填充材料构成室温固化双组分胶黏剂，分别为AB组分，具体组分原料及配比为现有技术，在此不再赘述。
本发明可以通过采用新型的弹性填料7进行密封，利用磁场排斥作用始终保持对压缩内层72的高压缩性，进而提高密封效果，并且在出现磨损后触发二次压缩动作，始终维持较为恒定的压缩作用，并基于感知棒9的单程迁移性，对压缩后的压缩内层72进行定形，避免在高压介质的作用下干扰到压缩效果，从而良好的保持压缩内层72的密封稳定性，当出现介质泄漏时感知棒9也可以及时感知到，快速触发高强度的磁场排斥作用，进而实现压缩内层72的最大密封性，与现有的直通闸阀相比，本发明可以实现采用感知压缩的方式，始终保持高强度的密封性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种自感知压缩式高密封性直通闸阀，包括阀体(1)，所述阀体(1)上端安装有阀盖(4)，所述阀体(1)内安装有阀板(2)，所述阀板(2)上端安装有阀杆(3)，所述阀盖(4)上端安装有填料压板(5)，所述填料压板(5)内安装有填料压套(6)，所述填料压套(6)下端安装有弹性填料(7)，所述填料压板(5)上端安装有手轮(11)，且手轮(11)与阀杆(3)连接，其特征在于：所述弹性填料(7)包括防护外层(71)和压缩内层(72)，且压缩内层(72)连接于防护外层(71)内端，所述防护外层(71)内端开设有多个均匀分布的迁移槽，所述迁移槽内设有恒压分球(8)，所述恒压分球(8)靠近压缩内层(72)一端连接有感知棒(9)，且感知棒(9)贯穿压缩内层(72)并延伸至阀杆(3)表面，所述恒压分球(8)包括对称分布的静半球(81)和动半球(82)，且静半球(81)与迁移槽底壁连接所述静半球(81)内端连接有母磁铁(83)，所述动半球(82)内端连接有公磁铁(86)，所述静半球(81)开口处连接有一对对称分布的磁屏蔽瓣(85)，所述动半球(82)开口处连接有一对控磁拉线(87)，且控磁拉线(87)与磁屏蔽瓣(85)连接。
2.根据权利要求1所述的一种自感知压缩式高密封性直通闸阀，其特征在于：所述母磁铁(83)外端覆盖有导水海绵包(84)，所述动半球(82)和公磁铁(86)均开设有与感知棒(9)相匹配的滑移孔，且感知棒(9)贯穿滑移孔并与导水海绵包(84)连接。
3.根据权利要求2所述的一种自感知压缩式高密封性直通闸阀，其特征在于：所述感知棒(9)包括控形管(91)和导水纤维杆(92)，且导水纤维杆(92)镶嵌连接于控形管(91)的内部，所述控形管(91)外端开设有多个均匀分布的透水微孔(93)。
4.根据权利要求3所述的一种自感知压缩式高密封性直通闸阀，其特征在于：所述导水纤维杆(92)的长度大于控形管(91)，且导水纤维杆(92)延伸出导水纤维杆(92)并与阀杆(3)接触。
5.根据权利要求3所述的一种自感知压缩式高密封性直通闸阀，其特征在于：所述控形管(91)外端开设有一对导向滑道(94)，所述导向滑道(94)底壁上镶嵌连接有多个均匀分布的相变微球(95)，所述动半球(82)上连接有一对与导向滑道(94)相匹配的止回滑块(10)，且止回滑块(10)与导向滑道(94)之间滑动连接。
6.根据权利要求5所述的一种自感知压缩式高密封性直通闸阀，其特征在于：相邻一对所述相变微球(95)之间的距离与止回滑块(10)的长度保持一致。
7.根据权利要求5所述的一种自感知压缩式高密封性直通闸阀，其特征在于：所述相变微球(95)包括弹性球衣(951)、自反应外液(952)、多根触发针(953)以及自反应内包(954)，所述自反应外液(952)和自反应内包(954)均填充于弹性球衣(951)内，多根所述触发针(953)呈环形阵列分布连接于弹性球衣(951)的内壁上。
8.根据权利要求7所述的一种自感知压缩式高密封性直通闸阀，其特征在于：所述弹性球衣(951)采用弹性防水材料制成，所述触发针(953)采用硬性材料制成，所述自反应外液(952)和自反应内包(954)的内部填充材料构成室温固化双组分胶黏剂。
9.根据权利要求7所述的一种自感知压缩式高密封性直通闸阀，其特征在于：所述磁屏蔽瓣(85)采用水溶性材料和高磁导率材料均匀混合制成。
10.根据权利要求1所述的一种自感知压缩式高密封性直通闸阀，其特征在于：所述防护外层(71)采用硬性保温材料制成，所述压缩内层(72)采用碳纤维填料和膨胀石墨填料中的一种。
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