CN113819262B - 一种快速关闭截断球阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种快速关闭截断球阀，其包括：阀体组件，所述阀体组件的两侧分别设置进气道及出气道，所述阀体组件的中部设有连通所述进气道及出气道的球阀安装腔，在所述球阀安装腔内匹配的球阀组件，所述球阀组件包括球阀阀芯及与所述球阀阀芯的顶部连接的阀杆。本发明公开的快速关闭截断球阀，上述的球阀装置在易燃气体失压后能够通过快速通过弹簧间接使球阀阀芯迅速复位截断该球阀装置，使易燃气体不能通过该球阀装置，从而把管道前端的进气道与出气道切断，也就把供应端与后面气体的节点切断，保证了后端气体泄露的可控性。

Description

一种快速关闭截断球阀
技术领域
本发明涉及一种快速关闭截断球阀。
背景技术
随着社会发展，特别是易燃易爆介质通过管道运输越来越多，然而管道运输易燃易爆介质潜在的安全隐患也越来越突出。因为管道失效破裂或者受到外力破坏造成易燃易爆介质外泄后，进而导致是事故发生。如何有效的降低或减少易燃易爆介质因为外泄造成事故，快速切断阀就成了一个必不可少的阀门。但是，现在市场上气体上的阀门功能单一，并不能适应更加自动化作业的需求。针对现有技术的不足，有必要提出新的技术方案。
发明内容
本发明提供一种快速关闭截断球阀，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
本发明的技术方案为一种快速关闭截断球阀，其包括：阀体组件，所述阀体组件的两侧分别设置进气道及出气道，所述阀体组件的中部设有连通所述进气道及出气道的球阀安装腔，在所述球阀安装腔内匹配的球阀组件，所述球阀组件包括球阀阀芯及与所述球阀阀芯的顶部连接的阀杆，所述球阀阀芯中部设有贯穿两侧的球阀气道，设置在所述阀体组件侧部的驱动连接组件，设置在所述驱动连接组件侧部的活塞组件，所述活塞组件包括气缸及设置在所述气缸内部充气腔体滑动的活塞，所述活塞的一侧及气缸的内壁之间设有弹簧，连通所述进气道及所述气缸内部充气腔体的第一启动管道，其中，所述阀杆从阀体组件的侧部伸出，所述驱动连接组件的一端与所述阀杆的端部连接，所述驱动连接组件的另一端与所述活塞的另一侧连接。
进一步，所述阀体组件包括第一阀体及第二阀体，所述第一阀体及第二阀体之间的设有阀杆套，所述第一阀体、第二阀体及阀杆套的内壁围蔽成所述球阀安装腔，所述阀杆套上开设有阀杆安装通孔，所述阀杆与所述阀杆安装通孔互相匹配插接安装，所述第一阀体包括中部开设的所述进气道，所述第二阀体包括中部开设的出气道。
进一步，所述阀杆安装通孔及阀杆之间的空隙设置有多层第一密封填料件，所述第一密封填料件的两侧分别与所述阀杆的侧面及阀杆安装通孔的内侧壁互相接触。
进一步，所述球阀阀芯及所述球阀安装腔的内壁之间设有多个第二密封填料件，所述第二密封填料件的外侧壁分别与球阀阀芯的表面及球阀安装腔的部分内壁互相接触。
进一步，所述驱动连接组件包括齿轮及与所述齿轮啮合连接的齿条，所述齿条的一端固定连接有连接杆的一端，所述连接杆的另一端部分伸入所述气缸的内部与所述活塞的固定连接。
进一步，所述驱动连接组件还包括导轨槽，所述齿条与所述导轨槽配合安装，使齿条在导轨槽上滑动，所述连接杆靠近齿条的一端两侧设有限位块，所述限位块的两侧分别与导轨槽端部及气缸的端部配合限位。
进一步，所述第一启动管道上安装有第一控制阀，还包括连通所述出气道及所述气缸内部充气腔体的第二启动管道，所述第二启动管道上安装有第二控制阀。
进一步，所述活塞的主体一周嵌装有活塞密封圈，所述弹簧对应相邻的所述气缸的端盖上开设有排气孔。
进一步，所述气缸的侧壁安装有阀门动作报警器，所述阀门动作报警器的动作触发头设置在所述活塞及气缸的端盖之间的充气腔体，所述阀门动作报警器的控制端口与动作报警控制器电性连接。
进一步，所述第一阀体、第二阀体通过多个螺栓分别与所述阀杆套固定连接。
本发明的有益效果为：
1、当易燃气体进入进气道时，易燃气体同时通过第一启动管道，将易燃气体输送到气缸内，然后气缸内部的充气腔体内的易燃气体达到额定气压，这时的气体的气压足够推动活塞在气缸内滑动，使气缸连接的驱动连接组件联动阀杆，阀杆带动球阀阀芯转动。当球阀阀芯的中部的球阀气道转动到与进气道及出气道连通的状态时，该球阀装置处于导通的状态，易燃气体从管道的一侧通过球阀装置输送到管道的另一侧。
2、当易燃气体在管道内低于低压状态时，气缸内部的充气腔体内的易燃气体的低气压小于弹簧作用于活塞时，活塞在气缸内相对上述相反的方向滑动时，气缸连接的驱动连接组件联动阀杆，阀杆带动球阀阀芯往相反方向转动。当球阀阀芯的中部的球阀气道并未到与进气道及出气道连通的状态时，该球阀装置处于快速截断的状态，易燃气体不能通过该球阀装置。
3、上述的球阀装置在易燃气体失压后能够通过快速通过弹簧间接使球阀阀芯迅速复位截断该球阀装置，使易燃气体不能通过该球阀装置，从而把管道前端的进气道与出气道切断，也就把供应端与后面气体的节点切断，保证了后端气体泄露的可控性。
4、齿轮始终围绕阀杆的中轴线转动，齿条相对齿轮移动，整个驱动连接组件结构简单可靠，在危急的失压情况下迅速联动球阀阀体截止。
5、当氢气失压后，活塞向左滑动使动作报警器上的动作触发头回弹凸出，如图中所示，阀体快速截断的信号被传送到动作报警控制器，控制器进一步传送信号给用户端或通知操作人员到现场处置问题。
附图说明
图1是根据本发明实施例的纵剖示意图。
图2是根据本发明实施例的阀体组件的细节示意图。
图3是根据本发明实施例的阀体组件配合球阀阀芯装配的细节示意图。
图4是根据本发明实施例的驱动连接组件的细节示意图。
图5是根据本发明实施例的活塞组件配合连接杆装配的细节示意图。
图6是根据本发明实际应用场景的示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右、顶、底等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。
此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。
参照图1至图5，在一些实施例中，本发明公开了一种快速关闭截断球阀，包括：阀体组件100、球阀组件200、驱动连接组件300、活塞组件400、第一启动管道500、第二启动管道700及阀门动作报警器800。
参照图1结合图2的阀体组件100，阀体组件100的两侧分别设置进气道111及出气道121。阀体组件100的中部设有连通进气道111及出气道121的球阀安装腔130。上述的阀体组件的进气道及出气道分别连通输送管道的两端，进气道输入易燃气体，经过阀体组件内部后，然后通过出气道输出气体，管道再输送气体到下一个节点。
参照图1结合图2及图3，在球阀安装腔130内匹配的球阀组件200。球阀组件200包括球阀阀芯210及与球阀阀芯210的顶部连接的阀杆220。球阀阀芯210中部设有贯穿两侧的球阀气道211。如图3所示，当球阀阀芯210的中部的球阀气道211转动到与进气道111及出气道121连通的状态时，易燃气体通过该球阀装置；当球阀阀芯210的中部的球阀气道211并未到与进气道111及出气道121连通的状态时，该球阀装置处于截断的状态，易燃气体不能通过该球阀装置。
参照图1所示，设置在阀体组件100侧部的驱动连接组件300。
参照图1结合图4所示，设置在驱动连接组件300侧部的活塞组件400，活塞组件400包括气缸410及设置在气缸410内部充气腔体滑动的活塞420，活塞420的一侧及气缸410的内壁之间设有弹簧430。
参照图1所示，连通进气道111及气缸410内部充气腔体的第一启动管道500。
参照图1结合图3图4所示，阀杆220从阀体组件100的侧部伸出，驱动连接组件300的一端与阀杆220的端部连接，驱动连接组件300的另一端与活塞420的另一侧连接。
当易燃气体进入进气道时，易燃气体同时通过第一启动管道，打开阀510，关闭阀710，将易燃气体输送到气缸内，然后气缸内部的充气腔体内的易燃气体达到额定气压，这时的气体的气压足够推动活塞在气缸内滑动，使气缸连接的驱动连接组件联动阀杆，阀杆带动球阀阀芯转动。当球阀阀芯的中部的球阀气道转动到与进气道及出气道连通的状态时，该球阀装置处于导通的状态，易燃气体从管道的一侧通过球阀装置输送到管道的另一侧。
快速关闭截断阀正常工作后，关闭阀510，打开阀710，当易燃气体在管道内低于低压状态时，气缸内部的充气腔体内的易燃气体的低气压小于弹簧作用于活塞时，活塞在气缸内相对上述相反的方向滑动时，气缸连接的驱动连接组件联动阀杆，阀杆带动球阀阀芯往相反方向转动。当球阀阀芯的中部的球阀气道并未到与进气道及出气道连通的状态时，该球阀装置处于快速截断的状态，易燃气体不能通过该球阀装置。
上述的球阀装置在易燃气体失压后能够通过快速通过弹簧间接使球阀阀芯迅速复位截断该球阀装置，使易燃气体不能通过该球阀装置，从而把管道前端的进气道与出气道切断，也就把供应端与后面气体的节点切断，保证了后端气体泄露的可控性。
参照图1阀体组件的具体结构，阀体组件100包括第一阀体110及第二阀体120，第一阀体110及第二阀体120之间的设有阀杆套140。第一阀体110、第二阀体120及阀杆套140的内壁围蔽成球阀安装腔130。阀杆套140上开设有阀杆安装通孔141，阀杆220与阀杆安装通孔141互相匹配插接安装，第一阀体110包括中部开设的进气道111，第二阀体120包括中部开设的出气道121。该阀体组件为组合的结构方式，第一阀体110、第二阀体120通过多个螺栓分别与阀杆套140固定连接。参照图中所示，两侧的阀体结构的上、下分别通过螺栓固定与阀杆套固定。厂家在装配该阀体组件时，先把球阀阀芯安装在球阀安装腔内，然后通过螺栓固定阀体及阀杆套，组合阀体装配方便，有效提供整个组件的装配效率。
参照图3，阀杆安装通孔141及阀杆220之间的空隙设置有多层第一密封填料件610。具体图3中有两层第一密封填料件，第一密封填料件610的两侧分别与阀杆220的侧面及阀杆安装通孔141的内侧壁互相接触。该处多层的密封填料件有效增加该阀体装置的密封性，使易燃气体不容易从阀杆的空隙中泄露出去。
参照图3，球阀阀芯210及球阀安装腔130的内壁之间设有多个第二密封填料件620。具体图3中的球阀阀芯210的上、下两侧均装配对应的第二密封填料件。第二密封填料件620的外侧壁分别与球阀阀芯210的表面及球阀安装腔130的部分内壁互相接触。当该阀体组件中的球阀阀芯处于截止状态时，失压的易燃气体并不能通过球阀阀芯与阀体及阀杆套的内壁空隙泄露出去，阀体的密封性能进一步增强。
参照图1结合图4所示，驱动连接组件300包括齿轮310及与齿轮310啮合连接的齿条320。齿条320的一端固定连接有连接杆330的一端，连接杆330的另一端部分伸入气缸410的内部与活塞420的固定连接。参照图1的球阀阀体处于导通的状态时，齿轮位于齿条中部的位置。虽然图中未示出，当球阀阀体处于截止的状态时，参照图1的推断，齿轮位于齿条最右侧的位置，这时活塞也会处在气缸内部的左侧。齿轮始终围绕阀杆的中轴线转动，齿条相对齿轮移动，整个驱动连接组件结构简单可靠，在危急的失压情况下迅速联动球阀阀体截止。
参照图4所示，驱动连接组件300还包括导轨槽340，齿条320与导轨槽340配合安装，使齿条320在导轨槽340上滑动。连接杆结合齿条在导轨槽做直线的移动不容易发生偏移，有效增加整个装置的可靠性。连接杆330靠近齿条320的一端两侧设有限位块331，限位块331的两侧分别与导轨槽340端部及气缸410的端部配合限位。使连接杆并不会脱离原有的行程，从而影响球阀阀芯过度转动，造成不能正常连通管道或截止管道。
参照图1所示，第一启动管道500上安装有第一控制阀510，控制气缸内部通入气体的速度，从而控制球阀阀芯导通或者截止的速度。还包括连通出气道121及气缸410内部充气腔体的第二启动管道700，第二启动管道700上安装有第二控制阀710。当本阀正常工作后关闭第一控制阀510开启第二控制阀710。当出气道一侧的易燃气体失压时，由于第二控制阀710处于打开状态，阀腔内的气压与后部管道等压，这时活塞在弹簧的弹力下复位，联动球阀阀芯，进一步增加该阀体全面应对整个管道失压的风险。
参照图5所示，活塞420的主体一周嵌装有活塞密封圈421，弹簧430对应相邻的气缸410的端盖上开设有排气孔411。该排气孔可以配合气体检查器使用，检测气缸与活塞的气密性。
参照图5所示，气缸410的侧壁安装有阀门动作报警器800，阀门动作报警器800的动作触发头设置在活塞420及气缸410的端盖之间的充气腔体，阀门动作报警器800的控制端口与动作报警控制器电性连接。当氢气失压后，活塞向左滑动使动作报警器上的动作触发头回弹凸出，如图中所示，阀体快速截断的信号被传送到动作报警控制器，控制器进一步传送信号给用户端或通知操作人员到现场处置问题。
参照图6所示，上述的快速关闭截断球阀应用在下列的场景中，场景中包括快速关闭截断球阀1000、制氢设备2000、氢气储罐3000及氢气用户4000。制氢设备制出来的氢气储存在氢气储罐里面，氢气储罐后面的管道上安装有快速关闭截断球阀。当快速关闭截断球阀后面到氢气用户的管道被碰撞或者不可抗力破坏，管道内压力迅速下降，快速关闭截断球阀迅速自我关闭，切断氢气储罐供应氢气，防止氢气持续泄露造成更大危害。快速关闭截断球阀上装有动作报警器，当快速截断阀动作后，发出报警，同时在关闭储罐后阀门和用户端阀门，使得供氢侧和用户端进一步提升安全等级，同时通报操作人员到现场处置问题。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开保护的范围之内。都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (1)

1.一种快速关闭截断球阀，其特征在于，包括：
阀体组件(100)，所述阀体组件(100)的两侧分别设置进气道(111)及出气道(121)，所述阀体组件(100)的中部设有连通所述进气道(111)及出气道(121)的球阀安装腔(130)，
在所述球阀安装腔(130)内匹配的球阀组件(200)，所述球阀组件(200)包括球阀阀芯(210)及与所述球阀阀芯(210)的顶部连接的阀杆(220)，所述球阀阀芯(210)中部设有贯穿两侧的球阀气道(211)，
设置在所述阀体组件(100)侧部的驱动连接组件(300)，
设置在所述驱动连接组件(300)侧部的活塞组件(400)，所述活塞组件(400)包括气缸(410)及设置在所述气缸(410)内部充气腔体滑动的活塞(420)，所述活塞(420)的一侧及气缸(410)的内壁之间设有弹簧(430)，
连通所述进气道(111)及所述气缸(410)内部充气腔体的第一启动管道(500)，
所述阀体组件(100)包括第一阀体(110)及第二阀体(120)，所述第一阀体(110)及第二阀体(120)之间的设有阀杆套(140)，所述阀杆套(140)上开设有阀杆安装通孔(141)，
所述阀杆安装通孔(141)及阀杆(220)之间的空隙设置有多层第一密封填料件(610)，所述第一密封填料件(610)的两侧分别与所述阀杆(220)的侧面及阀杆安装通孔(141)的内侧壁互相接触，
所述活塞(420)的主体一周嵌装有活塞密封圈(421)，所述弹簧(430)对应相邻的所述气缸(410)的端盖上开设有排气孔(411)，
所述气缸(410)的侧壁安装有阀门动作报警器(800)，所述阀门动作报警器(800)的动作触发头设置在所述活塞(420)及气缸(410)的端盖之间的充气腔体，所述阀门动作报警器(800)的控制端口与动作报警控制器电性连接，
所述第一阀体(110)、第二阀体(120)通过多个螺栓分别与所述阀杆套(140)固定连接，
其中，所述阀杆(220)从阀体组件(100)的侧部伸出，所述驱动连接组件(300)的一端与所述阀杆(220)的端部连接，所述驱动连接组件(300)的另一端与所述活塞(420)的另一侧连接，
所述第一阀体(110)、第二阀体(120)及阀杆套(140)的内壁围蔽成所述球阀安装腔(130)，所述阀杆(220)与所述阀杆安装通孔(141)互相匹配插接安装，所述第一阀体(110)包括中部开设的所述进气道(111)，所述第二阀体(120)包括中部开设的出气道(121)，
所述球阀阀芯(210)及所述球阀安装腔(130)的内壁之间设有多个第二密封填料件(620)，所述第二密封填料件(620)的外侧壁分别与球阀阀芯(210)的表面及球阀安装腔(130)的部分内壁互相接触，
所述驱动连接组件(300)包括齿轮(310)及与所述齿轮(310)啮合连接的齿条(320)，所述齿条(320)的一端固定连接有连接杆(330)的一端，所述连接杆(330)的另一端部分伸入所述气缸(410)的内部与所述活塞(420)的固定连接，
所述驱动连接组件(300)还包括导轨槽(340)，所述齿条(320)与所述导轨槽(340)配合安装，使齿条(320)在导轨槽(340)上滑动，
所述连接杆(330)靠近齿条(320)的一端两侧设有限位块(331)，所述限位块(331)的两侧分别与导轨槽(340)端部及气缸(410)的端部配合限位，
所述第一启动管道(500)上安装有第一控制阀(510)，
还包括连通所述出气道(121)及所述气缸(410)内部充气腔体的第二启动管道(700)，所述第二启动管道(700)上安装有第二控制阀(710)。
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