CN113970010B - 一种自锁阀门及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阀门技术领域，公开了一种自锁阀门，包括阀杆，阀杆顶部连接驱动阀杆转动的卡合件，其特征在于：所述阀杆和卡合件上设置有自锁机构，自锁机构包括开设在卡合件上的开闭行程槽孔、固定在阀杆上的可在开闭行程槽孔内相对运行的推块、分别开设在卡合件和阀杆上且相互配合的卡槽；卡合件与阀杆转动配合连接。本自锁阀门能够实现阀门在关闭状态时自锁功能，自锁后不可再次直接将阀门开启。可以避免误操作错误开启阀门，造成事故。提升了阀门的安全操作性，保证了工作人员的人身安全。

Description

一种自锁阀门及系统

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，特别是涉及一种自锁阀门及系统。

背景技术

阀门是用来开闭管路、控制流向、调节和控制输送介质的参数(温度、压力和流量)的管路附件。阀门是流体输送系统中的控制部件，具有截止、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能。用于流体控制系统的阀门，从最简单的截止阀到极为复杂的自控系统中所用的各种阀门，其品种和规格相当繁多。

阀门分布于城市管道建设的各个角落，例如自来水管道、天然气管道、供热管道等，与人们的生活居住环境安全息息相关。另外，阀门还广泛应用在化工、制药等领域，控制过程设备或者生产流程。阀门在工作中，管道维护，或发生紧急情况时，需要紧急关断阀门，避免管道内介质继续输送对下游造成危害。但是，现有的阀门在使用中，任何人都可以打开或者切断阀门，上述的随意操作性存在着很大的安全隐患和管理漏洞。出于上述阀门使用中的具体问题，亟需一种可以自锁且安全有效的阀门。在管道正常输送介质时(可能)发生紧急或意外情况下，任何人都可关闭切断阀门，避免发生意外或安全事故，或者尽可能降低事故造成的损坏程度。并且，阀门关闭后即锁死，任何人均不可直接再次将阀门开启。此阀门的开启，需要由专业管理人员或者授权的操作人员借助钥匙才能将关闭的阀门开启。防止在紧急事件未处理完毕情况下，阀门再次被错误开启，引发事故。

发明内容

本发明旨在提供一种自锁阀门及系统，以解决现有技术中的上述技术问题。

本发明采用的技术方案为：

一种自锁阀门，包括阀杆，阀杆顶部连接驱动阀杆转动的卡合件，所述阀杆和卡合件上设置有自锁机构，自锁机构包括开设在卡合件上的开闭行程槽孔、固定在阀杆上的可在开闭行程槽孔内相对运行的推块、分别开设在卡合件和阀杆上且相互配合的卡槽；卡合件与阀杆转动配合连接。

根据本发明提供的自锁阀门，所述自锁机构为关位自锁机构，阀杆处于开位状态时，推块处于开闭行程槽孔的起端；所述开闭行程槽孔为弧形，其与阀杆同轴心。

根据本发明提供的自锁阀门，所述自锁机构为开位自锁机构，阀杆处于关位状态时，推块处于开闭行程槽孔的末端；所述开闭行程槽孔为弧形，其与阀杆同轴心。

根据本发明提供的自锁阀门，所述卡合件上固定连接有手柄。

根据本发明提供的自锁阀门，所述卡槽分别延卡合件和阀杆轴向设置在转动面上。

根据本发明提供的自锁阀门，所述阀杆外部套设有同轴设置的阀杆密封接头，阀杆密封接头和卡合件上设置有限位机构。

根据本发明提供的自锁阀门，所述限位机构包括阀杆密封接头顶部成形的锁止部，和卡合件底部成形的卡合部。

根据本发明提供的自锁阀门，所述锁止部与卡合部分别设有高低不同的两台阶面，且相互卡止配合；锁止部两台阶之间的间距与卡合件开闭行程相适配，阀杆上固定有限制在锁止部两台阶之间内移动的阻挡件。

根据本发明提供的自锁阀门，所述阀杆的顶端可拆卸固定连接有卡合件锁定组件，卡合件锁定组件包括螺钉，及将卡合件抵压在阀杆顶端的压板。

本发明采用的另一技术方案为：

一种自锁阀门系统，包括上述技术方案中的任一所述的自锁阀门，其特征在于，还包括解锁键，解锁键与卡槽卡合。

本发明的有益效果是：

本自锁阀门能够实现阀门在关闭状态时自锁功能，自锁后不可再次直接将阀门开启。可以避免误操作错误开启阀门，造成事故。提升了阀门的安全操作性，保证了工作人员的人身安全。

本自锁阀门还能够实现阀门在开启状态时自锁功能，自锁后不可再次直接将阀门关闭。可以避免误操作错误关闭阀门，中断物料输送。

附图说明

图1是本发明优选实施例的结构示意图(爆炸图)；

其中，为便于清楚展示结构，图1中还给出了锁止部的局部放大图以及手柄和卡合部的多视角图；

图2是图1的俯视示意图(省略卡合部和手柄)；

图3是本发明优选实施例的结构示意图(半剖视)；

图4是本发明优选实施例的结构示意图(全剖视)；

图5是本发明优选实施例的工作演示示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进一步详细说明。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“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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或者以特定的方位构造和操作，因此其不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”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”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；当然的，还可以是机械连接，也可以是电连接；另外的，还可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，或者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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1-图5所示，本发明提供了一种自锁阀门，包括阀杆8，阀杆8顶部连接驱动阀杆转动的卡合件，所述阀杆8和卡合件上设置有自锁机构，自锁机构包括开设在卡合件上的开闭行程槽孔16、固定在阀杆8上的可在开闭行程槽孔16内相对运行的推块11、分别开设在卡合件和阀杆8上且相互配合的卡槽；卡合件与阀杆8 转动配合连接。

所述自锁机构为关位自锁机构，阀杆8处于开位状态时，推块11处于开闭行程槽孔16的起端；所述开闭行程槽孔16为弧形，其与阀杆8同轴心。

所述阀杆8外部套设有同轴设置的阀杆密封接头，阀杆密封接头和卡合件上设置有限位机构。

所述限位机构包括阀杆密封接头顶部成形的锁止部5，和卡合件底部成形的卡合部19，

所述锁止部5与卡合部19分别设有高低不同的两台阶面，且相互卡止配合；锁止部5两台阶之间的间距与卡合件开闭行程相适配，阀杆8上固定有限制在锁止部5两台阶之间内移动的阻挡件7。

具体的，所述锁止部5成形有第一台阶13和第二台阶12，第一台阶13与第二台阶12之间具有间隙，且第一台阶13高于第二台阶12；所述阻挡件7由阀杆8圆柱面半径方向向外伸出，并限制在所述间隙内；所述推块11设于阻挡件7的上方。

所述阻挡件7为阻挡柱、阻挡销、阻挡块。

所述推块11设置为键，对应的在阀杆8的圆柱面上开设有键槽，键固定嵌入在键槽内。

阻挡件7设置有两个，对称的分布在阀杆8的两侧。由于阻挡件7设置在所述间隙内，阻挡件7在随阀杆8转动的时候均会受到第一台阶13和第二台阶12的限制，不会脱离出间隙。

通常第一台阶13和第二台阶12相对设置。第一台阶13和第二台阶12为弧板状，其与锁止部5、阀杆密封接头一体成型。

所述卡合部19为圆环形，其中心的通孔供阀杆8插入固定；开闭行程槽孔16 的内弧面与通孔贯穿；推块11穿设并限制在开闭行程槽孔16内，开闭行程槽孔16 的起端可推动推块11带动阀杆8转动；所述卡合部19的底面成形有第三台阶18，第三台阶18与第一台阶13、第二台阶12适配；所述第三台阶18与第二台阶12面接触，第三台阶18在随手柄17转动时受到第一台阶13限位。

另外自锁阀门还包括阀门本体，其主要由壳体、球体2组成，球体2设于壳体内呈密封连接；所述壳体的上部成形有阀杆密封接头；所述球体2的顶部固定连接阀杆8，阀杆8穿过阀杆密封接头向外伸出，并与阀杆密封接头密封连接；卡合部 19与锁止部5相适配且卡合连接；推块11和阻挡件7固定在所述阀杆8上，具体为其外圆面上；对手柄17(卡合部19上固定连接有手柄17)施加扭矩M，推块11在手柄17的作用下驱动阀杆8从而带动球体2转动，其被开闭行程槽孔16的起端推动，与此同时，卡合部19在锁止部5上转动并带动阻挡件7在第一位置锁止，球体2与壳体形成闭路关闭阀门；对手柄17(卡合部19上固定连接有手柄17)施加反向扭矩T，推块11固定不动，卡合部19在锁止部5上反向空转并在第二位置扣合锁止，此时推块11自开闭行程槽孔16的起端变换到末端，而阀杆8和球体2保持原始位置不转动。

关于阀门本体，其技术方案属于现有技术。球壳内设置起(硬)密封作用的阀盖 4，而球壳的两端固定连接与管路连接的阀盖4。

所述阀杆密封接头为圆柱形或圆台形，其中心具有供阀杆8穿过的避让孔，通孔壁与阀杆8之间设置有密封件。

关于阀杆8与阀杆密封接头间的密封连接(密封件)也属于现有技术。例如：阀杆8与凸缘间设置有多道密封，具体为O型密封圈，在最上层O型密封圈的上方还在阀杆8外嵌套有外压环6，外压环6向下压紧O型密封圈，O型密封圈形变堵住阀杆8与凸缘的间隙起到密封作用。

所述卡合部19上固定连接有手柄17，操作人员手动扳动手柄17可以旋转卡合部19带动阀杆8转动。当然的，卡合部19还可配置气动、电动自动开阀执行工具，用于自动开闭阀门。

所述阀杆8的顶端可拆卸固定连接有卡合件锁定组件，卡合件锁定组件包括螺钉10，螺钉10旋入阀杆8端部内并将卡合件抵压在阀杆8顶端的压板10。

本发明实施例一的工作原理是：

阀门的各零件间按设计原理、装配关系、连接关系相互配合。阀门处于正常开位状态时(即阀门为通路，开启状态(参见图5-1))，可直接操作手柄17顺时针(行业规则，通常是顺时针关闭)旋转关闭阀门(参见图5-2)。如想再操作手柄17开启阀门(逆时针旋转手柄17)，此时，手柄17只能逆向空转一定角度(具体角度视间隙而定，图示中为90度)，而阀门依然是处于关位状态(即阀门为闭路，关闭状态(参见图5-3))，从而达到阀门关位锁定状态，即阀门只能关不能开，阀门关位时不能再次直接开启。该自锁阀门又称之为关位自锁阀门。

具体分析：

参见下述本发明实施例二的工作原理。

实施例二

如图1-图5所示，本发明提供了一种自锁阀门系统，包括上述技术方案中实施例一的自锁阀门，还包括解锁键20，解锁键20与卡槽卡合。解锁键插入卡槽内啮合连接；阀门开启时，反向扭矩T驱动卡合部19转动，并通过解锁键带动阀杆8 反向转动，破除卡合部19空转的状态，且卡合部19带动阻挡件7在第二位置锁止，球体2与壳体形成开路打开阀门。

所述卡槽分别延卡合件和阀杆8轴向设置在转动面上。具体的，卡槽分为第一凹槽14和第二凹槽15。第一凹槽14竖向开设在阀杆8的圆柱面上；第二凹槽15 竖向开设在所述通孔壁上，第二凹槽15与第一凹槽14可配合成形为卡槽，此卡槽即为锁孔。

另外，卡合件锁定组件的压板9上开设有避让锁孔的缺口，使锁孔露出。

本发明实施例二的工作原理是：

阀门的各零件间按设计原理、装配关系、连接关系相互配合。阀门处于正常开位状态时(即阀门为通路，开启状态(参见图5-1))，可直接操作手柄17顺时针(行业规则，通常是顺时针关闭)旋转关闭阀门(参见图5-2)。如想再操作手柄17开启阀门(逆时针旋转手柄17)，此时，手柄17只能逆向空转一定角度(具体角度视间隙而定，图示中为90度)，而阀门依然是处于关位状态(即阀门为闭路，关闭状态(参见图5-3))，从而达到阀门关位锁定状态，即阀门只能关不能开。若需要再次开启阀门，需要操作人员把专用的解锁键20插入手柄17的卡合部19与阀杆8上配合而成的锁孔内(在阀门关位状态下(参见图5-4))，再逆时针旋转手柄17，阀门即可正常开启)；开启到位阀门通路后(参见图5-5)取下解锁键20，此时阀门恢复到正常工作状态，此时阀门可以直接关闭，关闭后又不能直接打开。

具体分析：

如图1所示，A面和B面分别是锁止部5上第一台阶13和第二台阶12的顶面， B面低于A面。第一台阶13和第二台阶12的两侧面分别有关位限位面Q2、Q1，开位限位面S1、S2(开位、关位参见上述解释)。也就是当阻挡件7抵靠在Q2和/或 Q1面受限制时，此时阀门为关闭状态；而当阻挡件7抵靠在S1和/或S2面受限制时，此时阀门为开启状态。K3、Q4为卡合部19上开闭行程槽孔16的两端面。K1、 K2为键的两侧面，其中K1为驱动平面，键配合卡入开闭行程槽孔16内，可由卡合部19上开闭行程槽孔16的K3面推动其带动阀杆8转动。P面为限位柱或限位销的外圆面。E、F面是卡合部19上第三台阶18的顶面，第三台阶18的侧面S3为卡合部19关位限位面，Q3为卡合部19开位限位面。卡合部19的E面与锁止部5的B 面面接触，F面与A面面接触，卡合部19与锁止部5啮合在一起。

如图5-1，阀门正常开位状态，此时施加弯矩M(通常是顺时针操作手柄17旋转90度)，实现阀门关闭，如图5-2。顺时针操作手柄17旋转过程中，卡合部19 上开闭行程槽孔16的K3面始终与阀杆8上键的K1面抵接在一起，从而带动阀杆8 及球体2顺时针旋转，直到阀杆8的P面同时碰到第一台阶13的S1面和/或第二台阶12的S2面后受到限制不可继续转动(此时的各部件配合所处位置即为第一位置)，即可实现阀门关闭，如图5-2。上述阀杆8在转动中，球体2始终做同步回转运动。

如图5-2，阀门处于关闭并自锁状态。1、当手柄17继续施加弯矩M，手柄17 顺时针转动，卡合部19上第三台阶18的Q3面正好抵触到锁止部5上第一台阶13 的Q2面，因此不能再继续顺时针转动手柄17，阀杆8不会转动(此时的各部件配合所处位置即为第一位置)。阀门始终处于关位状态。2、此时若施加反向弯矩T(通常是逆时针操作手柄17反转90度)，卡合部19只是在空转，其不能带动阀杆8做同步旋转。逆时针操作手柄17反转过程中，阀杆8上的键只是在开闭行程槽孔16内内空转，即K1面、K2面在开闭行程槽孔16内空转，K3面、Q4面不能推动K1面、 K2面带动阀杆8转动。此时阀门处于关闭状态。如图5-2，当手柄17继续逆时针转动，当卡合部19上的S3面正好碰到锁止部5上第一台阶13的S1面受到抵挡限制，因此手柄17不能再继续转动(此时的各部件配合所处位置即为第二位置)。此过程中，手柄17逆时针转动未能带动阀杆8同步转动开启阀门，阀门始终处于关位状态，即阀门自锁不可被开启，如图5-3。

如图5-4，阀门在插入解锁键20的情况下，阀门才能正常进行启闭操作。阀门关位状态，转动手柄17，此时手柄17为空转，使第二凹槽15与第一凹槽14配合成形为锁孔，并从锁孔中插入解锁键20。解锁键20的解锁部将第二凹槽15与第一凹槽14卡合扣紧在一起，实现阀杆8与卡合部19能够联动。卡合部19(手柄17)、阀杆8间形成新的传动链，操作手柄17逆时针转动，阀杆8和球体2同步回转，即可打开阀门，阀门处于通路状态，如图5-5。而如果此时，拨出解锁键20，操作手柄17顺时针转动又可将阀门关闭，并且关闭后不能直接开启阀门，原理同上不再赘述。

实施例三

实施例一自锁阀门的技术方案还可以应用在管路常通不可关闭的状态。例如为设备输送冷媒用于冷却设备。当冷媒中断输送，设备得不到充分散热，被烧坏。此时该种自锁阀为开位自锁阀门，具体的应用为：阀门关闭处于关位，此时管道闭路；当需要输送冷媒时，操作手柄17打开阀门，管道通路，冷媒开始输送；冷媒输送中，阀门处于开位，其不能再次被直接关闭，阀门处于开位锁定状态；即阀门只能开不能关，阀门开位时不能再次直接关闭。

阀门需要关闭时，使用解锁键20与卡槽卡合；此时方可关闭阀门。

具体技术方案为：

一种自锁阀门，包括阀杆8，阀杆8顶部连接驱动阀杆转动的卡合件，所述阀杆8和卡合件上设置有自锁机构，自锁机构包括开设在卡合件上的开闭行程槽孔16、固定在阀杆8上的可在开闭行程槽孔16内相对运行的推块11、分别开设在卡合件和阀杆8上且相互配合的卡槽；卡合件与阀杆8转动配合连接。

所述自锁机构为开位自锁机构，阀杆8处于关位状态时，推块11处于开闭行程槽孔16的末端；所述开闭行程槽孔16为弧形，其与阀杆8同轴心。

开闭行程槽孔16随手柄17、卡合部19逆时针转动时，其末端可推动推块11 带动阀杆8其其上连接的球体2逆时针转动，阀门开启。此后，当手柄17、卡合部 19顺时针转动，推块11自开闭行程槽孔16的末端变换到起端(推块11在开闭行程槽孔16内“空转”，实际上推块11并不转动，空转的现象是由卡合部19旋转造成的相对转动)，而阀杆8和球体2保持原始位置不转动，及阀门不再被关闭，处于开位自锁状态。

该开位自锁阀门的具体工作原理，参照对比实施例二中关位自锁阀门的工作原理，不难理解，恕不赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅仅为本发明的较优实施例用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，当更不是限制本发明的专利范围；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；另外，将本发明的技术方案直接或间接的运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

上文中各附图标记表示的零部件名称如下：

阀体1、球体2、阀座3、阀盖4、锁止部5、外压环6、阻挡件7、阀杆8、压板9、螺钉10、推块11、第二台阶12、第一台阶13、第一凹槽14、第二凹槽15、开闭行程槽孔16、手柄17、第三台阶18、卡合部19、解锁键20。

Claims (7)

1.一种自锁阀门，包括壳体、球体、阀杆，球体设于壳体内呈密封连接；所述壳体的上部成形有阀杆密封接头；所述球体的顶部固定连接阀杆，阀杆穿过阀杆密封接头向外伸出，并与阀杆密封接头密封连接，阀杆顶部连接驱动阀杆转动的卡合件，其特征在于：所述阀杆和卡合件上设置有自锁机构，自锁机构包括开设在卡合件上的开闭行程槽孔、固定在阀杆上的可在开闭行程槽孔内相对运行的推块、分别开设在卡合件和阀杆上且相互配合的卡槽；卡合件与阀杆转动配合连接；所述阀杆外部套设有同轴设置的阀杆密封接头，阀杆密封接头和卡合件上设置有限位机构，限位机构包括阀杆密封接头顶部成形的锁止部，和卡合件底部成形的卡合部，锁止部与卡合部分别设有高低不同的两台阶面，且相互卡止配合，且锁止部两台阶之间的间距与卡合件开闭行程相适配，阀杆上固定有限制在锁止部两台阶之间内移动的阻挡件。

2.根据权利要求1所述的自锁阀门，其特征在于：所述自锁机构为关位自锁机构，阀杆处于开位状态时，推块处于开闭行程槽孔的起端；所述开闭行程槽孔为弧形，其与阀杆同轴心。

3.根据权利要求1所述的自锁阀门，其特征在于：所述自锁机构为开位自锁机构，阀杆处于关位状态时，推块处于开闭行程槽孔的末端；所述开闭行程槽孔为弧形，其与阀杆同轴心。

4.根据权利要求1所述的自锁阀门，其特征在于：所述卡合件上固定连接有手柄。

5.根据权利要求1所述的自锁阀门，其特征在于：所述卡槽分别延卡合件和阀杆轴向设置在转动面上。

6.根据权利要求1所述的自锁阀门，其特征在于：所述阀杆的顶端可拆卸固定连接有卡合件锁定组件，卡合件锁定组件包括螺钉，及将卡合件抵压在阀杆顶端的压板。

7.一种自锁阀门系统，包括权利要求1-6中任一所述的自锁阀门，其特征在于，还包括解锁键，解锁键与卡槽卡合。

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