CN112524274A - 通道式闸阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阀门技术领域，具体为一种通道式闸阀，其适用于燃料运输等工况；包括阀体，阀体为设有入口通道及出口通道的空腔，阀体上部可拆卸固定阀盖，闸板可在驱动组件作用下在阀体内部向上或向下运动，从而连通或阻断阀体的入口通道和出口通道。本发明具有小扭矩、高寿命、高可靠性、操作安装方便的特点。

Description

通道式闸阀

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，具体为一种通道式闸阀，其适用于燃料运输等工况。

背景技术

燃料运输通道闸阀是实现燃料运输所必须使用的核3级、抗震I类阀门，其配套抗震I类的远距离操作机构。燃料运输通道闸阀用于隔离核电厂安全壳与乏燃料池，在换料期间，阀门打开，作为燃料及其运输小车通过的通道。

发明内容

鉴于现有技术的缺陷，本发明提供了一种通道式闸阀，其具有小扭矩、高寿命、高可靠性、操作安装方便的特点。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为通道式闸阀，其包括阀体，阀体为设有入口通道及出口通道的空腔，阀体上部可拆卸固定阀盖，闸板可在驱动组件作用下在阀体内部向上或向下运动，从而连通或阻断阀体的入口通道和出口通道。

进一步的，所述阀体的入口通道靠近闸板的一侧固定第一阀座，出口通道靠近闸板的一侧固定第二阀座，所述闸板朝向入口通道及出口通道的两侧分别与第一阀座、第二阀座相配合；阀座密封面与闸板密封面均堆焊ERCoCr-A硬质合金。

需要说明的是，阀体、闸板密封面设计考虑到磨损后仍能保证密封。闸板密封面设计时留有一定下沉量。确保当闸板密封面磨损时，关闭位置下移，阀体和闸板密封面仍应完全吻合，保证了阀门的使用寿命。密封面堆焊阀座密封面与闸板密封面均堆焊ERCoCr-A硬质合金，使阀座密封面与闸板密封面形成一定的硬度差，防止咬死和粘连且与介质具有相容性。密封面对焊硬质合金，增强耐磨性，延长寿命。阀座：HRC39-43；闸板：HRC43-47 。

进一步的，所述闸板与阀体之间设有沿着闸板运动方向设置的导向配合结构。

基于上述技术方案，阀体和闸板设计有导向面，以便闸阀在操作时，密封面的磨损减少到最低程度，同时保证闸板在任意位置时，闸板与阀杆同轴度。

进一步的，所述驱动组件包括转动驱动装置、转动驱动装置连接阀杆一端，阀杆另一端是伸入阀盖，阀杆上设置外螺纹，阀杆螺母与所述外螺纹连接，阀杆螺母与所述闸板连接。

进一步的，所述阀杆与阀盖通过轴承转动连接。

需要说明的是，阀体和阀盖外形尺寸大，结构复杂，等壁厚差小于20%，采用整体铸造结构。其中闸板设计采用楔式弹性闸板的结构，目的是为了提高阀门的密封性，保证阀门在低压差下密封可靠。阀杆及闸板设计为暗杆结构，其优点是启闭时阀门部分的整体高度不改变，安装空间小。本结构为阀杆原地旋转带动阀杆螺母上下直线运动，阀杆螺母在闸板T形槽内带动闸板做上下启闭运动。

进一步的，所述转动驱动装置与阀杆连接的位置固定水下指示盘，所述水下指示盘与所述阀杆同步转动。

基于上述技术方案，阀门上设计的机械式阀门动作指示装置，即水下指示盘，动作指示装置能够通透过13.3m全透明、采光良好的水后仍可见。在水上操作远传装置传动杆转动传递到阀杆转动带动水下指示盘转动，在水上可判断远传装置是否传递到阀门处。

进一步的，所述转动驱动装置为远距离操作机构，所述远距离操作机构包括手轮，手轮连接短轴，短轴连接至齿轮传动装置的输入端，齿轮传动装置的输出端连接通过连接杆系连接至阀杆，所述连接杆系包括若干个首尾相连的传动轴，相邻的传动轴通过连接件连接并传动扭矩。

进一步的，所述连接件为万向联轴器、连接套及伸缩套中的一种或多种。

基于上述技术方案，通过调心球轴承及万向联轴器增强整机的调心找正功能，可以弥补土建及加工等方面带来的误差。具有结构合理，传动平稳灵活，传动效率高等特点。传动轴是远传机构中连接杆系的重要组成部分，所占比例大，零件多。采取顶中心孔粗车、半精车、精车的加工方法来保证形位公差。在其他工序完成之后增加校直工序来保证细长杆件整体加工后的形位公差，芯轴的关键部位全部由精密磨床加工，保证的芯轴的精度，使形位公差的精度得到了充分的保证。

万向联轴器是整个传动系统中在角度方向偏差补偿的重要部件。由于该产品尺寸长，对万向联轴器和转向机构进行了优化，使两对万向联轴器的最大摆角达到35°～45°。

进一步的，所述连接杆系的首个传动轴一端连接至齿轮传动装置的输出端，首个传动轴另一端通过万向联轴器连接至下一个传动轴；所述连接杆系的最后一个传动轴通过万向联轴器连接至末端短轴，末端短轴连接至阀杆。

进一步的，所述伸缩套两端可分别伸入两个传动轴轴端，伸缩套内壁开有滑槽，装有键的传动轴可伸入伸缩套内部，键可在滑槽内部滑动，调整到合适位置后用六角头螺栓或销轴固定。

基于上述技术方案，伸缩套是进行轴向方向偏差补偿的重要部件，该伸缩套在轴向方向可补偿安装时轴向误差量，从而实现其轴向漂移，使传动更可靠。

进一步的，所述手轮与短轴通过安全销固定。

基于上述技术方案，手轮与短轴的结合点处设置失效断裂点，防止由于阀门或传动系统卡死造成操作扭矩过大导致操作扭矩瞬时增大造成杆系不可逆损坏。其原理为手轮与短轴通过安全销连接，传递扭矩。在系统卡死时，传递扭矩增加，安全销断裂，手轮与传动系统脱开，进而保护整个阀门远传机构安全。在故障排除，更换安全销后可重新操作整个传动系统。

进一步的，所述通道式闸阀还包括操作平台，操作平台的上部固定行程支座，行程支座支撑齿轮传动装置，在齿轮传动装置输出端连接的传动轴上螺纹连接滑动螺母，滑动螺母上固定位置指示杆，该位置传动轴外侧的行程支座上安装限位开关。

基于上述技术方案，通过高强度超远距离远传装置设计，实现在水上设置齿轮传动装置，避免硼结晶导致的齿轮箱卡涩或失效，提高使用寿命和可靠性，同时便于维修。通过设置限位开关，输出阀门全开、全关位置指示，通过内部的传动轴与手轮连接。滑动螺母的指示杆指出阀门的实际位置。限位开关选用无触点1E级阀位指示器和1E级电气连接件，满足研制任务书要求。

进一步的，远距离操作机构与阀门通过键连接，阀杆头部加工凸型方头，远距离操作机构末端加工凹型方槽，严格控制配合尺寸，确保传动可靠。在远距离操作机构与阀门连接最近端设计有万向联轴器，解决远距离操作机构与阀门对中性困难的难题。

本发明的有益效果：其具有小扭矩、高寿命、高可靠性、操作安装方便的特点。

附图说明

图1为本发明阀门部分的结构示意图；

图2为本发明阀门部分侧视图；

图3为阀杆及阀杆螺母位置的结构示意图；

图4为阀杆与阀盖之间的连接关系示意图；

图5为闸板的结构示意图；

图6为导向凹槽的结构示意图；

图7为本发明远距离操作机构的结构示意图；

图8为图7中A部分的局部放大图；

图9为图7中B部分的局部放大图；

图10为图7中C部分的局部放大图；

图11为齿轮传动装置局部放大图；

图12为伸缩套位置的局部放大图；

图13为万向联轴器的结构示意图；

图14为图13中C-C的剖视图；

图15为图13中B-B的剖视图；

图16为水下指示盘的结构示意图；

图中：1、阀体，1.1、凸起，2、阀盖，3、闸板，3.1、导向凹槽，3.2、T形槽，4、第一阀座，5、第二阀座，6、阀杆，7、阀杆螺母，8、轴承，9、水下指示盘，10、手轮，11、短轴，12、齿轮传动装置，13、操作平台，14、结构化模块，15、调整垫块,16、行程支座，17、传动轴，18、滑动螺母，19、位置指示杆，20、限位开关，21、万向联轴器，21.1、十字轴，21.2、半联轴器，22、连接套，23、键，24、开尾椎销，25、末端短轴，26、伸缩套，27、安全销，28、支撑座。

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。

本发明的通道式闸阀用于燃料运输通道，其是实现燃料运输所必须使用的核3级、抗震I类阀门，其配套抗震I类的远距离操作机构。该通道式闸阀用于隔离核电厂安全壳与乏燃料池，在换料期间，阀门打开，形成燃料及其运输小车通过的通道。其包括阀门部分及远距离操作机构部分；

其中，阀门部分包括阀体1，与现有的闸阀相同，阀体1为设有入口通道及出口通道的空腔，阀体1上部可拆卸固定阀盖2，闸板3可在驱动组件作用下在阀体1内部向上或向下运动，从而连通或阻断阀体1的入口通道和出口通道。入口通道和出口通道连通，阀门打开，燃料及其运输小车通过。入口通道和出口通道阻断，阀门关闭，燃料及其运输小车无法通过。

需要说明的是，闸板3设计采用楔式弹性闸板的结构，目的是为了提高阀门的密封性，保证阀门在低压差下密封可靠。阀体1和阀盖2外形尺寸大，结构复杂，等壁厚差小于20%，采用整体铸造结构。其中“弹性”是指如图5所示的闸板3的结构中具有T形槽3.2，其与阀杆螺母7间隙配合，实质为一种弹性槽设计。

进一步的，所述阀体1的入口通道靠近闸板3的一侧固定第一阀座4，出口通道靠近闸板3的一侧固定第二阀座5，所述闸板3两侧分别与第一阀座4、第二阀座5相配合。

进一步的，阀座（第一阀座4、第二阀座5）密封面与闸板密封面均堆焊ERCoCr-A硬质合金。

进一步的，所述闸板3与阀体1之间设有沿着闸板3运动方向设置的导向配合结构。如图所示，在闸板3的两侧设置导向凹槽3.1，在阀体1的侧壁设置与其配合的凸起1.1。

需要说明的是，阀体1和闸板3之间形成导向面，以便闸板3在操作时，密封面的磨损减少到最低程度，同时保证闸板3在任意位置时，闸板3与阀杆6同轴度。阀体1、闸板3密封面设计考虑到磨损后仍能保证密封。闸板3密封面设计时留有一定下沉量。确保当闸板3密封面磨损时，关闭位置下移，阀体1和闸板3密封面仍应完全吻合，保证了阀门的使用寿命。阀座（第一阀座4、第二阀座5）密封面与闸板3密封面均堆焊ERCoCr-A硬质合金，使阀座密封面与闸板密封面形成一定的硬度差，防止咬死和粘连且与介质具有相容性。密封面对焊硬质合金，增强耐磨性，延长寿命。 其中，阀座（第一阀座4、第二阀座5）：HRC39-43；闸板3：HRC43-47 。

进一步的，所述驱动组件包括转动驱动装置，转动驱动装置连接阀杆6一端，阀杆6另一端是伸入阀盖2，阀杆6上设置外螺纹，阀杆螺母7与所述外螺纹连接，阀杆螺母7与所述闸板3连接。

需要说明的是，转动驱动装置带动阀杆6原地旋转，与阀杆螺纹连接的阀杆螺母7在阀杆6的驱动下上下直线运动，阀杆螺母7在闸板3上部的T形槽3.2内带动闸板3做上下启闭运动。阀杆6及闸板3设计为暗杆结构，其优点是启闭时阀门部分的整体高度不改变，安装空间小。

进一步的，所述阀杆6与阀盖2通过轴承8转动连接。

进一步的，所述转动驱动装置与阀杆6连接的位置固定水下指示盘9，所述水下指示盘9与所述阀杆6同步转动。

需要说明的是，阀门上设计有机械式阀门动作指示装置，即水下指示盘9，显示阀门能够按规定动作。动作指示装置能够通透过13.3m全透明、采光良好的水后仍可见。

进一步的，所述转动驱动装置为远距离操作机构， 在阀门技术领域经常会用到阀门远传机构，其是指将阀门驱动器或手轮上的力经过本机构远传至阀杆上实现阀门打开与关闭功能的机构，同时可以达到减少运行人员和维修人员的辐射剂量。

所述远距离操作机构包括手轮10，手轮10连接短轴11，短轴11连接至齿轮传动装置12的输入端，齿轮传动装置12的输出端连接通过连接杆系连接至阀杆6。操作平台13通过螺栓可拆卸固定在结构化模块14上，操作平台13与结构化模块14之间设置有调整垫块15。操作平台13的上部固定行程支座16，行程支座16支撑齿轮传动装置12。

所述连接杆系包括若干个首尾相连的传动轴17，相邻的传动轴17通过连接件连接并传动扭矩。

进一步的，所述手轮10与短轴11通过安全销27固定。

需要说明的是，手轮10为手动操作的着力点，手轮采用316L材质，操作人员通过转动手轮10将人力通过阀门远传机构作用在阀门阀杆6上，实现闸阀的开关过程。手轮10与短轴11的结合点处设置失效断裂点，防止由于阀门或传动系统卡死造成操作扭矩过大导致操作扭矩瞬时增大造成杆系不可逆损坏。其原理为手轮10与短轴11通过安全销27连接，传递扭矩。在系统卡死时，传递扭矩增加，安全销27断裂，手轮10与传动系统脱开，进而保护整个阀门远传机构安全。在故障排除，更换安全销后可重新操作整个传动系统。

传动轴17是远传机构中连接杆系的重要组成部分，所占比例大，零件多。传动轴17为一种细长杆件，其采取顶中心孔粗车、半精车、精车的加工方法来保证形位公差。在其他工序完成之后增加校直工序来保证细长杆件整体加工后的形位公差，传动轴17的关键部位全部由精密磨床加工，保证的芯轴的精度，使形位公差的精度得到了充分的保证。传动轴17采用316L不锈钢制成，最长尺寸小于3000mm，可通过联轴器进行加长，实现长距离的远传。

除水下指示盘9，在齿轮传动装置12输出端连接的传动轴17上螺纹连接滑动螺母18，滑动螺母18上固定位置指示杆19，该位置指示杆19外侧的行程支座1上安装限位开关20，输出阀门全开、全关位置指示，滑动螺母18上固定的指示杆19指出阀门的实际位置。所述的限位开关20选用无触点1E级阀位指示器和1E级电气连接件。整个传动系统每旋转一周滑动螺母18在轴向移动一个螺距的距离。具体来说，在整个设备运行前需调整好指示杆19与阀杆阀位的相对位置。在指示杆19到达全开和全关指示位置时，会触碰行程开关（限位开关20），行程开关能够输出开关量信号实现相关电气联锁控制。

进一步的，所述连接件为万向联轴器21或连接套22。其中万向联轴器21包括十字轴与十字轴21.1连接的两个半联轴器21.2，两个半联轴器21.2分别与两侧的传动轴17通过键23及开尾椎销24固定。

需要说明的是，万向联轴器21是整个传动系统中在角度方向偏差补偿的重要部件。由于该产品尺寸长，对万向联轴器21进行了优化，使两对万向联轴器21的最大摆角达到35°～45°，联轴器表面进行硬化耐磨处理，以便克服硼结晶带来的影响。万向联轴器21不仅传递扭矩更需要转动灵活，其中的十字轴21.1起决定性的作用。但如果只单纯考虑联轴节转动的灵活性而增大两个半联轴器与十字轴21.1的间隙会使整个联轴节效率降低，单个部件效率的降低会使整个产品效率低下。本实施例优化了各连接件的公差，使该部件不但运行平稳而且效率达到98%以上。

进一步的，所述连接杆系的首个传动轴7一端连接至齿轮传动装置12的输出端，首个传动轴7另一端通过万向联轴器21连接至下一个传动轴7；所述连接杆系的最后一个传动轴7通过万向联轴器21连接至末端短轴25，末端短轴25连接至阀杆6。

进一步的，所述伸缩套26与其上、下相邻的传动轴17连接，两个传动轴17的轴端分别从伸缩套两端伸入伸缩套26键连接。

需要说明的是，远距离操作机构主要有手轮10，行程支座16、万向联轴器21、伸缩套26、传动轴17、支撑座28、齿轮传动装置12等。通过万向联轴器21增强整机的调心找正功能，可以弥补土建及加工等方面带来的误差。具有结构合理，传动平稳灵活，传动效率高等特点。

伸缩套26是进行轴向方向偏差补偿的重要部件。该伸缩套26在轴向方向可补偿27mm的误差量，可实现其轴向漂移，使传动更可靠。

进一步的，远距离操作机构与阀门通过键连接，阀杆头部加工凸型方头，远距离操作机构末端加工凹型方槽，严格控制配合尺寸，确保传动可靠。在远距离操作机构与阀门连接最近端设计有万向联轴器，解决远距离操作机构与阀门对中性困难的难题。

本实施例的有益效果：高效低扭矩超远距离操作，大口径弹性闸板具有可靠的密封性，高可靠性水下监测装置。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.通道式闸阀，其特征在于：包括阀体，阀体为设有入口通道及出口通道的空腔，阀体上部可拆卸固定阀盖，闸板可在驱动组件作用下在阀体内部向上或向下运动，从而连通或阻断阀体的入口通道和出口通道。

2.根据权利要求1所述的通道式闸阀，其特征在于：所述阀体的入口通道靠近闸板的一侧固定第一阀座，出口通道靠近闸板的一侧固定第二阀座，所述闸板朝向入口通道及出口通道的两侧分别与第一阀座、第二阀座相配合；所述闸板与阀体之间设有沿着闸板运动方向设置的导向配合结构。

3.根据权利要求1所述的通道式闸阀，其特征在于：所述驱动组件包括转动驱动装置、转动驱动装置连接阀杆一端，阀杆另一端是伸入阀盖，阀杆上设置外螺纹，阀杆螺母与所述外螺纹连接，阀杆螺母与所述闸板连接。

4.根据权利要求3所述的通道式闸阀，其特征在于：所述阀杆与阀盖通过轴承转动连接。

5.根据权利要求3所述的通道式闸阀，其特征在于：所述转动驱动装置与阀杆连接的位置固定水下指示盘，所述水下指示盘与所述阀杆同步转动。

6.根据权利要求3所述的通道式闸阀，其特征在于：所述转动驱动装置为远距离操作机构，所述远距离操作机构包括手轮，手轮连接短轴，短轴连接至齿轮传动装置的输入端，齿轮传动装置的输出端连接通过连接杆系连接至阀杆，所述连接杆系包括若干个首尾相连的传动轴，相邻的传动轴通过连接件连接并传动扭矩。

7.根据权利要求6所述的通道式闸阀，其特征在于：所述手轮与短轴通过安全销固定。

8.根据权利要求6所述的通道式闸阀，其特征在于：所述连接件为万向联轴器、连接套及伸缩套中的一种或多种。

9.根据权利要求6所述的通道式闸阀，其特征在于：所述连接杆系的首个传动轴一端连接至齿轮传动装置的输出端，首个传动轴另一端通过万向联轴器连接至下一个传动轴；所述连接杆系的最后一个传动轴通过万向联轴器连接至末端短轴，末端短轴连接至阀杆。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的通道式闸阀，其特征在于：所述通道式闸阀还包括操作平台，操作平台的上部固定行程支座，行程支座支撑齿轮传动装置，在齿轮传动装置输出端连接的传动轴上螺纹连接滑动螺母，滑动螺母上固定位置指示杆，该位置传动轴外侧的行程支座上安装限位开关。

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