CN113864515A - 一种快速开闭式阀门及具有该阀门的钻杆接头 - Google Patents

Abstract

本发明的一种快速开闭式阀门及具有该阀门的钻杆接头，包括阀体、阀芯和阀杆，阀体上具有转盘、压簧和驱动杆，驱动杆的轴线与阀芯的转动轴线垂直设置，驱动杆的一端设为伸出阀体的驱动端、另一端伸入阀体内并与转盘之间设有联动机构，在阀体上设有带动驱动杆驱动端弹出阀体的复位压簧；当压簧处于止点位置时，触动驱动杆通过联动机构对阀杆进行转动，以此实现快速关闭阀门或快速开启阀门，缩短了开闭阀门期间的延迟与耗时；完全开启阀门后，阀体上的复位压簧可通过释放弹性势能而动作联动机构对阀杆再次转动，以此对阀门的开闭再次进行切换，该过程无需外力介入即可实现，可操作性强。

Description

一种快速开闭式阀门及具有该阀门的钻杆接头

技术领域

本发明涉及软土地基处理设备技术领域，特别是一种快速开闭式阀门及具有该阀门的钻杆接头。

背景技术

我国沿海、江河流域经常分布软土地基，在荷载、循环、车辆等动力作用下，地基沉降是地基失效的主要形式，常导致高速公路、铁路、机场、码头的质量问题。处理软土地基的各种方法中应用最多的方法是选用复合地基，在复合地基的加固方法中，特别是在交通工程中的软土地基处理中，经常选用的是采用水泥土搅拌桩技术来加固地基。工程实践表明，水泥土搅拌桩法具有施工简单，快速，扰动小等优点，能有效地提高软土地基的稳定性，减少和控制沉降量。水泥土搅拌桩现已发展成一种常用的软土地基处理方法，根据土质含水量的不同，选择的加固料不同。这种方法是利用水泥粉、水泥浆或水泥砂浆等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械即搅拌的方式，在地基深处，就地将软土和加固料强制搅拌，由加固料和软土间产生一系列的物理和化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土搅拌桩。这种水泥土搅拌桩与桩周土一起组成复合地基，从而提高地基承载力，减少地基沉降。

在工程实践中，公路、铁路的修建不可避免的要从高压线底下穿过，在高压线下的安全净空满足公路、铁路修好后的通过条件下，只是因为施工设备高度不满足高压线下安全净空要求，为此拆移高压线将产生巨额费用，目前遇到此问题一般是采用高压旋喷桩方法来处理高压线下地基，此方法造价非常高，基本上是水泥土搅拌桩处理费用3倍以上，尤其是在临近既有营运线边上施工，对设备的高度有着严格要求，如采用正常的搅拌桩施工，由于设备高，存在巨大安全隐患，如采用高压旋喷桩，尽管设备高度满足要求，但造价高，同时由于高压旋喷桩施工时，水泥喷射压力一般都在20-35Mp，极易造成对既有营运线的破坏，而粉喷桩水泥喷射压力一般不大于0.8Mp，扰动小，对既有营运线基本没有影响；

在对桩位进行施工时，由于钻杆在脱离桩位时，为防止在底层压力和气体余压共同作用下，土体中的水和水泥粉会经喷灰孔沿着钻杆内腔喷出，需要对钻杆内部进行封堵，以此防止在钻杆脱离桩位时水及水泥粉沿钻杆喷出，且封堵的及时性尤为重要，故提出一种可快速开闭式的阀门及具有该阀门的钻杆接头。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种可实现快速开闭的快速开闭式阀门及具有该阀门的钻杆接头。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种快速开闭式阀门，包括阀体、阀芯和阀杆，阀体上具有，

转盘，转盘固定安装在阀杆上，转盘的转动轴线与阀杆的转动轴线共线；

压簧，压簧的一端设为铰接在阀体上的铰接端、另一端设为铰接在转盘上的活动端，阀体上固定安装有用于安装压簧的销轴，压簧的铰接端及活动端套设在销轴上，

压簧铰接端与压簧活动端之间的连线通过转盘的转动中心压簧最短时为止点位置，压簧在止点位置时阀芯设置为半开闭状态；

驱动杆，驱动杆的轴线与阀芯的转动轴线垂直设置，驱动杆的一端设为伸出阀体的驱动端、另一端伸入阀体内并与转盘之间设有联动机构，

所述联动机构包括沿驱动杆轴向方向设置的驱动槽，驱动槽内设有沿驱动槽滑动的驱动块，驱动块固定在所述的转盘上；

驱动槽的两端设置为驱动转盘转动使阀芯达到半开闭状态的推动沿，驱动槽两端的推动沿之间的距离不小于快速开闭阀芯的行程，此行程为压簧过止点位置后推动转盘带动阀芯由半开闭状态达到开闭状态的距离；

在阀体上设有带动驱动杆驱动端弹出阀体的复位压簧。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来实现的，以上所述的一种快速开闭式阀门，在阀体上设有阀杆转角限位组件，其包括，

阀杆转角限位槽，阀杆转角限位槽开设在转盘外周面上，阀杆转角限位槽的一端设为阀芯开启端、另一端设为阀芯关闭端；

在阀体上设有固定在阀杆转角限位槽内的阀杆转角限位块，阀芯开启时阀杆转角限位块位于阀杆转角限位槽的阀芯开启端处，阀芯关闭时阀杆转角限位块位于阀杆转角限位槽的阀芯关闭端处。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来实现的，以上所述的一种快速开闭式阀门，所述的阀杆转角限位槽为弧形槽。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来实现的，以上所述的一种快速开闭式阀门，所述的压簧设置有两根，两根压簧以转盘中心为基准呈中心对称分布设置。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来实现的，以上所述的一种快速开闭式阀门，在阀体上阀杆的四周开设有转盘安装槽，所述的转盘置于转盘安装槽内，所述的驱动块设置在转盘的下表面上，在转盘安装槽上开设有供驱动块转动的导向孔。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来实现的，以上所述的一种快速开闭式阀门，阀体上开设有供驱动杆移动的安装孔，安装孔的轴线与阀体的轴线平行设置，所述的驱动杆的一端置于安装孔内；

所述复位压簧的一端与安装孔的内壁相接、另一端与驱动杆远离驱动端的一端相接；

所述的导向孔与安装孔贯通。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来实现的，一种具有以上技术方案中任一所述的快速开闭式阀门的钻杆接头，所述的钻杆接头的下端为与钻头上端或钻杆上端固定连接的连接端、上端设为与钻杆下端可拆卸连接的可拆卸端，所述的快速开闭式阀门设置在钻杆接头的连接端与可拆卸端之间；

所述的驱动杆朝向钻杆接头的可拆卸端一侧且伸出钻杆接头的可拆卸端。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：

（1）当压簧处于止点位置时，触动驱动杆通过联动机构对阀杆进行转动，以此实现快速关闭阀门或快速开启阀门，缩短了开闭阀门期间的延迟与耗时；

（2）完全开启阀门后，阀体上的复位压簧可通过释放弹性势能而动作联动机构对阀杆再次转动，以此对阀门的开闭再次进行切换，该过程无需外力介入即可实现，可操作性强；

（3）安装有上述阀门的钻杆接头在使用时可达到内部介质流通的快速控制，减少开闭阀门的耗时。

附图说明

图1为快速开闭式阀门俯视结构示意图；

图2为图1的侧视结构示意图；

图3为图2的a-a方向的结构示意图；

图4为阀门关闭时联动机构的结构示意图；

图5为阀门未达到半开启状态时联动机构的结构示意图；

图6为阀门达到半开启状态时联动机构的结构示意图；

图7为阀门处于快速开启状态时联动机构的结构示意图；

图8为阀门处于完全开启状态时联动机构的结构示意图。

图中，1、阀体；2、阀杆；3、转盘；4、压簧；5、铰接端；6、活动端；7、转盘安装槽；8、驱动杆；9、驱动槽；10、驱动块；11、推动沿；12、复位压簧；13、阀杆转角限位槽；14、阀杆转角限位块；15、导向孔；16、安装孔。

具体实施方式

以下参照附图，进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。

实施例1，参照图1—8，一种快速开闭式阀门，包括阀体1、阀芯和阀杆2，其特征在于：阀体1上具有，

转盘3，转盘3形成为大致圆盘形结构，其材质根据使用需求可自行定制例如不锈钢，转盘3固定安装在阀杆2上，转盘3位于阀杆2的顶端部外周面上，转盘3的转动轴线与阀杆2的转动轴线共线；

压簧4，压簧4的一端设为铰接在阀体1上的铰接端5、另一端设为铰接在转盘3上的活动端6，阀体1上固定安装有用于安装压簧4的销轴，压簧4的铰接端5及活动端6套设在销轴上，具体的，销轴固定在下述的转盘安装槽内且位于转盘安装槽7的底壁上，其设计目的在于对压簧4进行安装；

压簧铰接端5与压簧活动端6之间的连线通过转盘3的转动中心压簧4最短时为止点位置，也即是说定义阀杆2开闭期间位于转盘3上的压簧活动端6的行程为弧形轨迹，当阀门处于半开闭状态，此时压簧活动端6的位置位于弧形轨迹的中点，此时压簧4自身被压缩且压簧铰接端5与压簧连接端之间的距离最短，压簧4在止点位置时阀芯设置为半开闭状态，处于止点位置的压簧4为静止状态，此时对压簧4的活动端6进行施力可使得压簧4的弹性势能释放以此驱动转盘3及阀杆2顺时针转动或逆时针转动，以此对阀门进行开闭；

驱动杆8，驱动杆8的轴线与阀芯的转动轴线垂直设置，使用时，驱动杆8与阀门进口中心及出口中心的连线平行，驱动杆8的一端设为伸出阀体1的驱动端、另一端伸入阀体1内并与转盘3之间设有联动机构，

所述联动机构包括沿驱动杆8轴向方向设置的驱动槽9，驱动槽9为环形槽，具体的开设有驱动槽9的驱动杆8为阶梯轴结构，也即是说驱动杆8的驱动槽9部分的径向距离缩短，驱动槽9内设有沿驱动槽9滑动的驱动块10，驱动块10可采用圆形柱状块，由驱动槽9两侧的推动沿对驱动块10使得驱动块10做弧形轨迹运动，驱动块10在移动时仅与推动沿接触而不与具有驱动槽9的驱动杆8圆周面部分接触，驱动块10固定在所述的转盘3上；

驱动槽9的两端设置为驱动转盘3转动使阀芯达到半开闭状态的推动沿11，驱动槽9两端的推动沿11之间的距离不小于快速开闭阀芯的行程，此行程为压簧4过止点位置后推动转盘3带动阀芯由半开闭状态达到开闭状态的距离；

在阀体1上设有带动驱动杆8驱动端弹出阀体1的复位压簧12，复位压簧的弹力大于前述压簧4的弹力，该设置使得撤销对压簧4的驱动后，复位压簧可驱动压簧4并使其恢复初始状态。

实施例1中，

（1）驱动槽9两端的推动沿11之间的距离等于快速开闭阀芯的行程时，推动驱动杆8，此时压簧活动端6移动，当压簧4的活动端6与铰接端5为最短距离时，阀门为半开闭状态时，此时继续推动驱动杆8时压簧4释放弹性势能并使得阀门完全开闭，也即是说推动沿11对驱动块10进行推动时的行程等于驱动槽9内两侧推动沿11之间的行程；

（2）驱动槽9两端的推动沿11之间的距离大于快速开闭阀芯的行程时，推动驱动杆8，此时压簧活动端6移动，当压簧4的活动端6与铰接端5为最短距离时，阀门为非半开闭状态，例如此时阀门为10%~40%开启或关闭状态，此时继续推动驱动杆8直至压簧4释放弹性势能并驱动阀门完全开启或关闭，也即是说此时推动沿11推动驱动块10移动时的行程（10%~40%）小于驱动槽9两端的推动沿11之间的距离（90%~50%）；

（3）具体的，驱动槽9两端的推动沿11之间的距离也可以小于快速开闭阀芯的行程，如（2）过程，当压簧4的活动端6与铰接端5为最短距离时，阀门为非半开闭状态，例如此时阀门为60%~90%开启或关闭状态，此时继续推动驱动杆8直至压簧4释放弹性势能并驱动阀门完全开启或关闭，也即是说此时推动沿11推动驱动块10移动时的行程（60%~90%）小于驱动槽9两端的推动沿11之间的距离（40%~10%）；

如上述（1）~（3）中，（1）方案为最佳方案，本申请采用（1）方案。

实施例2，实施例1所述的一种快速开闭式阀门，在阀体1上设有阀杆转角限位组件，其包括，

阀杆转角限位槽13，阀杆转角限位槽13开设在转盘3外周面上，阀杆转角限位槽13的一端设为阀芯开启端、另一端设为阀芯关闭端；

在阀体1上设有固定在阀杆转角限位槽13内的阀杆转角限位块14，阀杆转角限位块14可为柱状块体，阀芯开启时阀杆转角限位块14位于阀杆转角限位槽13的阀芯开启端处，阀芯关闭时阀杆转角限位块14位于阀杆转角限位槽13的阀芯关闭端处。

实施例2中，阀杆转角限位槽13的设计目的为对转盘3及阀杆2的转角进行限位，当阀门完全打开时，阀杆转角限位块14位于阀杆转角限位槽13的阀芯开启端，当阀门完全关闭时，阀杆转角限位块14位于阀杆转角限位槽13的阀芯关闭端。

实施例3，实施例2所述的一种快速开闭式阀门，所述的阀杆转角限位槽13为弧形槽。

实施例4，实施例1所述的一种快速开闭式阀门，所述的压簧4设置有两根，两根压簧4以转盘3中心为基准呈中心对称分布设置，压簧4设计两根，该设计目的在于使得转盘3的转动更稳定。

实施例5，实施例1所述的一种快速开闭式阀门，在阀体1上阀杆2的四周开设有转盘安装槽7，转盘安装槽7的边缘具有倒圆角，所述的转盘3置于转盘安装槽7内，所述的驱动块10设置在转盘3的下表面上，在转盘安装槽7上开设有供驱动块10转动的导向孔15，该导向孔15形成为腰型孔，其设计目的在于使得驱动块10伸入驱动槽9内且可被推动沿11推动。

实施例6，实施例5所述的一种快速开闭式阀门，阀体1上开设有供驱动杆8移动的安装孔16，安装孔16的轴线与阀体1的轴线平行设置，所述的驱动杆8的一端置于安装孔16内；

所述复位压簧12的一端与安装孔16的内壁相接、另一端与驱动杆8远离驱动端的一端相接；

所述的导向孔15与安装孔16贯通。

实施例7，一种具有实施例1-6中任一所述的快速开闭式阀门的钻杆接头，所述的钻杆接头的下端为与钻头上端或钻杆上端固定连接的连接端、上端设为与钻杆下端可拆卸连接的可拆卸端，所述的快速开闭式阀门设置在钻杆接头的连接端与可拆卸端之间；

所述的驱动杆8朝向钻杆接头的可拆卸端一侧且伸出钻杆接头的可拆卸端，钻杆接头的连接端与可拆卸端均由用于与钻杆连接的螺纹。

实施例1-6中的一种快速开闭式阀门，使用时，

当需要打开阀门时，对驱动杆8进行推动，此时复位压簧12收缩，驱动杆8上的驱动槽9内壁对驱动块10进行推动，使得转盘3与阀杆2开始转动，当压簧4达到止点位置并对驱动杆8继续推动时，此时压簧4释放弹性势能并使得压簧4的活动端6驱动转盘3转动，位于驱动槽9内的驱动块10位移至驱动槽9的另一端，使得阀杆2达到完全开启状态；

当需要关闭阀门时，不再对驱动杆8进行推动，此时复位压簧12释放弹性势能，使得驱动杆8反向移动，此时驱动槽9推动驱动块10移动，以此将压簧4再次推至止点位置，此时压簧4继续推动驱动杆8，此时压簧4释放弹性势能并使得压簧4的活动端6驱动转盘3转动，位于驱动槽9内的驱动块10位移至驱动槽9的另一端，使得阀杆2达到完全关闭状态。

实施例7中具有快速开闭式阀门的钻杆接头，当钻杆与钻杆接头相接时，此时钻杆的一端会推动驱动杆8，以此打开阀门，当将钻杆与钻杆接头拆卸时，此时驱动杆8回位并将阀门关闭；

钻杆接头形成为空心圆柱状结构，其两端内周面具有与钻杆端部外螺纹配合使用的内螺纹，前述阀门安装在钻杆接头中部；

需要注意的是，当阀门安装在钻杆接头内时，此时阀体1的外周面与钻杆接头的内周面固定相接（图未示出）。

Claims (7)

1.一种快速开闭式阀门，包括阀体、阀芯和阀杆，其特征在于：阀体上具有，

转盘，转盘固定安装在阀杆上，转盘的转动轴线与阀杆的转动轴线共线；

压簧，压簧的一端设为铰接在阀体上的铰接端、另一端设为铰接在转盘上的活动端，

压簧铰接端与压簧活动端之间的连线通过转盘的转动中心压簧最短时为止点位置，压簧在止点位置时阀芯设置为半开闭状态；

驱动杆，驱动杆的轴线与阀芯的转动轴线垂直设置，驱动杆的一端设为伸出阀体的驱动端、另一端伸入阀体内并与转盘之间设有联动机构，

所述联动机构包括沿驱动杆轴向方向设置的驱动槽，驱动槽内设有沿驱动槽滑动的驱动块，驱动块固定在所述的转盘上；

驱动槽的两端设置为驱动转盘转动使阀芯达到半开闭状态的推动沿，驱动槽两端的推动沿之间的距离不小于快速开闭阀芯的行程，此行程为压簧过止点位置后推动转盘带动阀芯由半开闭状态达到开闭状态的距离；

在阀体上设有带动驱动杆驱动端弹出阀体的复位压簧。

2.根据权利要求1所述的一种快速开闭式阀门，其特征在于：在阀体上设有阀杆转角限位组件，其包括，

阀杆转角限位槽，阀杆转角限位槽开设在转盘外周面上，阀杆转角限位槽的一端设为阀芯开启端、另一端设为阀芯关闭端；

在阀体上设有固定在阀杆转角限位槽内的阀杆转角限位块，阀芯开启时阀杆转角限位块位于阀杆转角限位槽的阀芯开启端处，阀芯关闭时阀杆转角限位块位于阀杆转角限位槽的阀芯关闭端处。

3.根据权利要求2所述的一种快速开闭式阀门，其特征在于：所述的阀杆转角限位槽为弧形槽。

4.根据权利要求1所述的一种快速开闭式阀门，其特征在于：所述的压簧设置有两根，两根压簧以转盘中心为基准呈中心对称分布设置。

5.根据权利要求1所述的一种快速开闭式阀门，其特征在于：在阀体上阀杆的四周开设有转盘安装槽，所述的转盘置于转盘安装槽内，所述的驱动块设置在转盘的下表面上，在转盘安装槽上开设有供驱动块转动的导向孔。

6.根据权利要求5所述的一种快速开闭式阀门，其特征在于：阀体上开设有供驱动杆移动的安装孔，安装孔的轴线与阀体的轴线平行设置，所述的驱动杆的一端置于安装孔内；

所述复位压簧的一端与安装孔的内壁相接、另一端与驱动杆远离驱动端的一端相接；

所述的导向孔与安装孔贯通。

7.一种具有权利要求1-6中任一所述的快速开闭式阀门的钻杆接头，其特征在于：所述的钻杆接头的下端为与钻头上端或钻杆上端固定连接的连接端、上端设为与钻杆下端可拆卸连接的可拆卸端，所述的快速开闭式阀门设置在钻杆接头的连接端与可拆卸端之间；

所述的驱动杆朝向钻杆接头的可拆卸端一侧且伸出钻杆接头的可拆卸端。

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