CN114294430A - 一种快关阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及能源控制技术领域，尤其涉及一种快关阀，包括从动柄系框架、限位压缩弹簧、拉伸弹簧、从动柄、执行机构框架、连杆、主动柄、电磁铁吸盘柄、主动柄头、电磁铁吸盘、伺服电机、电机轴、阀门轴和限位柄，以电动机带动电磁铁吸盘，打开阀门，同时拉伸作为蓄能器的拉伸弹簧，利用电动机的保位功能，保持阀门的打开状态；遇有事故时，电磁铁吸盘失电，拉伸弹簧被释放，并拉动阀门柄快速关闭阀门，实现快关功能。

Description

一种快关阀

技术领域

本发明属于能源控制技术领域，尤其涉及一种快关阀。

背景技术

快关阀是一种安装于抽汽管道上，在机组故障时，接到快关指令后能快速做出反应，迅速关闭阀门。快关阀广泛用于各种油、气、蒸汽管路等燃烧系统或蒸汽系统中。可用于电厂、轧钢厂、炼油厂、化工厂。

快关阀是电站锅炉燃油系统和汽轮机抽汽等系统的重要安全组成部分，其复杂程度、性能、造价和使用寿命直接影响着电站锅炉机组的经济性和安全性。主要应用如下所述。

(1)部分电厂抽汽机组为了防止抽汽倒流引起超速采用的安全措施是在抽汽管道上安装逆止门，逆止门是靠压缩空气打开、重锤快关。但是目前应用的抽汽逆止门关闭响应慢、关闭不严密、可靠性差、无法有效防止抽汽倒流的缺陷，曾经造成数起抽汽倒

流引起严重超速的重大事故，存在安全生产的重大隐患，因此很有必要在此管路上加装一种更安全可靠的快速关闭阀以有效防止事故的发生，切实提高机组的安全性能。国家能源局《防止电力生产事故的二十五项重点要求》提出“抽汽机组的可调整抽汽逆止门应严密、联锁动作可靠，并须设置有能快速关闭的抽汽截止门，以防止抽汽倒流引起超速”。防止汽轮机组在突然甩负荷时汽轮机内的压力突然降低，抽汽管和各加热器内蒸汽倒流入汽轮机内造成正在以每分钟3000多转高速旋转的汽轮机叶片突然打反车运转，进而造成将汽轮机叶片打碎，毁坏汽轮发电机的恶性事故，并防止加热器系统管道泄漏使水从抽汽管路进入汽轮机内而发生水击事故。

(2)快关阀可安装高炉煤气余压发电装置(TRT)进气管路等高安全等级系统，作紧急关断阀用：在系统出现危机工况时，在实施紧急关阀，实现管路的可靠截止，有效切断煤气管路，保护透平机组的安全。

(3)锅炉灭火后，应防止油系统继续向油枪漏油，避免锅炉余热点燃余油，造成爆燃(炉膛放炮)；在由系统管路上安装快关阀是解决问题的主要方法之一。

(4)电站锅炉磨煤机内部易发生煤粉自燃、爆炸现象，此时需要快速关断供风入口，防止事故扩大；安装快关门是一项防范的必要措施。

目前技术一定程度上不能满足实际需要，如：阀门关闭时间不够快，一般为0.5-1.0秒，且关闭时间不稳定；大型快关阀系统比较复杂，可靠性不够；对运维的要求较高。

现有快关阀主要分为电液控制快关阀、气动快关阀：

一、电液控制快关阀的快关阀门液压系统主要由油箱电动机油泵组、蓄能控制阀组、滤油管路系统、执行液压缸等部件组成。系统主要负责油路控制，提供阀门开启动力，并完成阀门的慢开、慢关、快关过程的控制；部分产品采用了一体化设计，阀门及其驱动控制机构自成一体，现场无须外部接管。由液压执行器、机械转换机构等部分组成；一般用于小流量、低压流体输送系统。

电液控制快关阀主要部件包括：

(1)液压执行器

液压执行器由一个集成式液压控制系统、动力油源、蓄能器、控制阀块、油缸等组成。液压系统快关动力源为气囊式蓄能器。阀门正常启闭动力源一般由液压系统中的油泵机组提供，也可来源于汽轮机主机配套液压站。正常启闭速度由流量阀调节控制。

(2)机械转换机构

执行器的液压油缸输出为直行程，油缸活塞与机械转换机构的齿条通过螺纹连接在一起。机械转换机构由一条齿条、齿轮传动机构组成，由它把液压油缸的直行程输出转换为角行程输出。机械转换机构通过法兰与阀门本体连接起来，其内的齿轮直接与阀门的驱动相连，带动阀门阀板执行各种动作，从而实现执行器对阀门的控制，完成快关动作功能。

油箱、油泵和蓄能器组成独立的密闭的动力油源系统，在常态下，油泵向系统供油，自动保持系统额定压力，通过控制阀的闭锁，实现阀门在任意位置下的保位功能；在工作状态下，液压执行器受控于电磁控制阀，依靠系统控制油压和蓄能器的能量释放，控制油缸滑阀，通过机械传动机构驱动阀门，实施快速关闭、正常启闭和试验控制。

二、气动快关阀：气动快关阀原理与电液控制快关阀相类似，核心技术是液压执行器改为压缩空气执行器。

(1)气动执行机构主要原件是齿轮齿条时，有单作用和双作用之分。

单作用：一边是气缸，一边是弹簧，充气则压缩弹簧，驱动阀门开关，气一放掉，则弹簧恢复，阀门恢复原来状态。双作用：两边都是气缸，A边充气，B边排气，驱动阀门开/关；反之，驱动阀门关/开。

(2)活塞式直联气动快关门是气缸输出端直接作用于插板门两侧，驱动门板开启或速关。由于摩擦阻力较大、气体密度变化的缓冲等原因，该类型快关门关闭时间较长。但锅炉磨煤机入口风道风温可高达300℃，环境比较恶劣，而且风道尺寸很大；目前在类似的条件下，只能使用该类型快关门。

而目前无论是电液控制快关阀还是气动快关阀，蓄能器的主要类型主要采用以下集中：速关油缸式、气体加载式、压缩弹簧式。

(1)速关油缸式储能器是指液压缸输出端直接作用于驱动齿条工作。

(2)气体加载式液压蓄能器是建立在波义耳定理(pV＝C＝n常数)的基础上，使用时首先向蓄能器充以一定压力的惰性气体(一般为氮气)，具体结构又分为气瓶式、活塞式、气囊式、隔膜式等。

(3)压缩弹簧式储能器一般是以液压或开启或关闭，油缸压缩弹簧蓄能，在紧急工况下，电磁阀动作或油源失压，弹簧能量瞬间释放，驱动齿轮齿条执行机构，实现阀门快切，快切时间一般小于0.8秒。该类型储能器作为主蒸汽管路与汽轮机之间的关闭机构。

然而，现有技术采用的电液控制快关阀、气动快关阀具有以下弊端：

(1)控制器接受操作单元信息，控制电磁阀实现各种功能控制。控制器还接受系统油压信号，控制油泵的启、停，使油系统保持恒压运行。同时，由于液压系统设计压力高达16MPa、蓄能器充气压力高达9MPa(氮气)、压缩空气压力也达到0.7MPa，控制系统需要检测油系统油压、油箱油位、蓄能器气压等参数是否过低，确保系统正常运行。

(2)对系统清洁度有一定要求(NAS1638-9级)

(3)根据使用工况，若24小时连续工作制，每半年必须更换液压油一次；若8小时间断工作制，可按累计使用2400小时后更换液压油一次；短时间使用的2年更换液压油一次；更换液压油的同时要更换压力油过滤器。

(4)应定期(一个月)检查蓄能器内的氮气的压力，在蓄能器内无压力油的情况下，正常充氮气在9.0MPa，低于8.0MPa时需要补充氮气。

(5)液压系统投入运行后，需经常到工作现场观察运行情况，看是否有指示故障、漏油等异常现象发生，如有需及时处理。

(6)容易因油泵吸入空气而导致油缸内混有空气，使油缸动作非正常抖动。

(7)系统比较复杂，主要包括：油箱、油泵、蓄能器、过滤装置，因此故障率较高。

(8)气瓶式液压蓄能器，是气体与液体直接接触式蓄能器。但气体易混入油内，使油液的可压缩性增加，影响液压系统运行的平稳性，并且耗气量大，必须经常灌注新气。活塞式液压蓄能器，油气隔离，反应不灵敏，缸体加工和活塞密封性能要求较高。隔膜式液压蓄能器，以隔膜代替气囊，将油气分开。其容量小，主要用于小流量场合。

(9)压缩弹簧式储能器行程短，所需油泵压力高，不适于大型化，只适用于家用和小型船系统。

因此，需要提出一种新的快关阀，用以解决现有技术存在的问题。

发明内容

本发明的目的：本发明提供了快关阀，以电动机带动电磁铁吸盘，打开阀门，同时拉伸作为蓄能器的拉伸弹簧，利用电动机的保位功能，保持阀门的打开状态；遇有事故时，电磁铁吸盘失电，拉伸弹簧被释放，并拉动阀门柄快速关闭阀门，实现快关功能，以解决现有技术存在的问题。

本发明的技术方案：

一种快关阀，包括管道和阀门，所述的阀门设置在管道内，还包括从动柄系框架、限位压缩弹簧、拉伸弹簧、从动柄、执行机构框架、连杆、主动柄、电磁铁吸盘柄、主动柄头、电磁铁吸盘、伺服电机、电机轴、阀门轴和限位柄，从动柄系框架固定在管道外表面，阀门轴一端穿过管道，并与管道内部的阀门连接，另一端位于管道外部，并通过从动柄系框架固定，从动柄、限位柄同轴设置在阀门轴位于管道外一端的端部，从动柄、限位柄之间有一夹角，二者可按照所述夹角的角度同步转动，并带动阀门轴同步旋转，执行机构框架设置在管道外表面，并与从动柄系框架之间有一距离，电机轴设置在执行机构框架上，主动柄连接在电机轴上，并可绕电机轴自由旋转，主动柄端部设置主动柄头，电磁铁吸盘柄一端固定在电机轴上，电机轴转动可带动电磁铁吸盘柄同步转动，电磁铁吸盘柄另一端设置有电磁铁吸盘，电磁铁吸盘与主动柄头位置相对，连杆一端与主动柄铰接，另一端与从动柄铰接，拉伸弹簧一端连接执行机构框架，另一端连接从动柄端部，限位压缩弹簧一端连接在从动柄系框架上，另一端悬空，当关闭阀门时，限位压缩弹簧的悬空端对限位柄进行限位，伺服电机与电机轴连接，驱动电机轴旋转。

优选的，连杆一端通过第二活结螺栓与主动柄铰接，另一端通过第一活结螺栓与从动柄铰接。

优选的，还包括拉伸弹簧固定拉杆，伸弹簧固定拉杆设置在连接执行机构框架上，拉伸弹簧一端与拉伸弹簧固定拉杆铰接，另一端与从动柄端部铰接。

优选的，限位柄长度不小于限位压缩弹簧到阀门轴的距离。

优选的，阀门轴位于管道外部的一端通过轴承与从动柄系框架固定连接，电机轴通过轴承设置在执行机构框架上。

优选的，限位压缩弹簧的悬空端设置有接触块，与限位柄端部形状相匹配。

优选的，伺服电机为减速机。

优选的，电磁铁吸盘、主动柄头均为圆饼状，二者的圆心距电机轴的距离相同。

优选的，阀门轴与电机轴的中心距根据过拉伸弹簧、拉伸弹簧固定拉杆的长度确定。.

优选的，连杆及其两端的第一活结螺栓、第二活结螺栓的长度根据过拉伸弹簧、拉伸弹簧固定拉杆的长度确定。

本发明的有益效果：

本发明提供一种快关阀，以电磁铁吸盘代替液压油系统完成储能过程；拉伸弹簧作为储能装置，能量释放后实现阀门快关功能，大大提高系统可靠性和阀门快关速度，具体具有以下优点：

(1)利用拉伸弹簧作为储能装置，实现阀门快关功能。

(2)利用拉伸弹簧的物理机械性能解决阀门快关时的非正常抖动问题。

(3)利用拉伸弹簧的物理机械性能提高快关反应速度。

(4)利用拉伸弹簧的物理机械性能，增加储能器行程，使之更适合于发电、石化、冶金等大型系统。

(5)采用压缩弹簧实现阀门快关末期缓冲功能。

(6)以电磁铁吸盘牵引完成拉伸弹簧储能过程。

(7)以电磁铁失电后吸力瞬间消失的特性，提高快关阀系统的响应速度。

(8)以伺服电机、电磁铁、拉伸弹簧，组成无其它中间控制介质的储能、快关系统，提高系统的快关速度。

(9)以伺服电机、电磁铁、拉伸弹簧，组成无密度随压力变化的介质的储能、快关系统，提高系统的工作可靠性。

(10)以伺服电机、电磁铁、拉伸弹簧，组成无压力容器的储能、快关系统，提高系统的安全性。

(11)机械传动系统采用双角行程联动，提高机械传动效率。

附图说明

图1是本发明快关阀的主视图；

图2是本发明快关阀的侧视图；

图3是本发明拉伸弹簧尺寸设计示意图；

图4是本发明电磁铁吸盘结构示意图；

图5是本发明电磁铁吸盘尺寸设计示意图；

其中，1-从动柄系框架，2-限位压缩弹簧，3-拉伸弹簧，4-第一活结螺栓，5-从动柄，6-拉伸弹簧固定拉杆，7-执行机构框架，8-连杆，9-第二活结螺栓，10-主动柄，11-电磁铁吸盘柄，12-主动柄头，13-电磁铁吸盘，14-伺服电机，15-电机轴，16-阀门轴，17-限位柄。

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。

本发明快关阀的基本原理是：以电动机带动电磁铁吸盘，打开阀门，同时拉伸作为蓄能器的拉伸弹簧，利用电动机的保位功能，保持阀门的打开状态；遇有事故时，电磁铁吸盘失电，拉伸弹簧被释放，并拉动阀门柄快速关闭阀门，实现快关功能，详细结构如下所述。

如图1-2所示为本发明快关阀的一种实施例，包括管道、阀门、从动柄系框架1、限位压缩弹簧2、拉伸弹簧3、第一活结螺栓4、从动柄5、拉伸弹簧固定拉杆6、执行机构框架7、连杆8、第二活结螺栓9、主动柄10、电磁铁吸盘柄11、主动柄头12、电磁铁吸盘13、伺服电机14、电机轴15、阀门轴16和限位柄17；所述的阀门设置在管道内，从动柄系框架1固定在管道外表面，阀门轴16一端穿过管道，并与管道内部的阀门连接，另一端位于管道外部，并通过从动柄系框架1固定，从动柄5、限位柄17同轴设置在阀门轴16位于管道外一端的端部，阀门轴16位于管道外部的一端通过轴承与从动柄系框架1固定连接，从动柄5、限位柄17之间有一夹角，二者可按照所述夹角的角度同步转动，并带动阀门轴同步旋转，该夹角的对应的弧度与拉伸弹簧3的伸缩量有关，执行机构框架7设置在管道外表面，并与从动柄系框架1之间有一距离，电机轴15通过轴承设置在执行机构框架7上，主动柄10连接在电机轴上，并可绕电机轴15自由旋转，使两个部件能够同心相对转动，主动柄10端部设置主动柄头12，电磁铁吸盘柄11一端固定在电机轴15上，电机轴15转动可带动电磁铁吸盘柄11同步转动，使该三个部件能够同心、同步转动，电磁铁吸盘柄11另一端设置有电磁铁吸盘13，电磁铁吸盘13与主动柄头12位置相对，连杆8一端通过第二活结螺栓9与主动柄10铰接，另一端通过第一活结螺栓4与从动柄5铰接，第一活结螺栓4、连杆8、第二活结螺栓9间螺纹连接。第二活结螺栓9与主动柄10中部铰接，第一活结螺栓4与从动柄5铰接，上述两个铰接点阀门轴16中心、电机轴15中心处于一个平行四边形的4个交点上，使主动柄10、从动柄5能够非同心同步转动；拉伸弹簧3一端铰接拉伸弹簧固定拉杆6，另一端铰接从动柄5端部，限位压缩弹簧2一端连接在从动柄系框架1上，另一端悬空，限位柄17长度不小于限位压缩弹簧2到阀门轴(16)的距离，当关闭阀门时，阀门关闭时，限位压缩弹簧2的悬空端与限位柄17端部保持平面压力接触，限位压缩弹簧2的悬空端对限位柄17进行限位，伺服电机14与电机轴15连接，驱动电机轴15旋转。

优选的，限位压缩弹簧2的悬空端设置有接触块，与限位柄17端部形状相匹配，当阀门关闭瞬间，接触块可以防止限位柄17端部快速撞击限位压缩弹簧2，从而对限位压缩弹簧2造成破坏。

优选的，伺服电机14为减速机，减速机是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。

优选的，电磁铁吸盘13、主动柄头12均为圆饼状，二者的圆心距电机轴15的距离相同，确保电磁铁吸盘13能与主动柄头12完全接触。

优选的，阀门轴16与电机轴15的中心距根据过拉伸弹簧3、拉伸弹簧固定拉杆6的长度确定；连杆8及其两端的第一活结螺栓4、第二活结螺栓9的长度根据过拉伸弹簧3、拉伸弹簧固定拉杆6的长度确定。

本发明用到的关键部件：作为储能器的拉伸弹簧3、电磁铁吸盘13和伺服电机14。

1)拉伸弹簧3

弹簧的作用就是充分利用材料的物理特性，通过一定的转换方式来实现存储和释放能量。拉伸弹簧3(也叫拉力弹簧，简称拉簧)是承受轴向拉力的螺旋弹簧，拉伸弹簧3一般都用圆截面材料制造。在不承受负荷时，拉伸弹簧3的圈与圈之间一般都是并紧的没有间隙。终端装置或者“钩”、“弹簧头”是用来保证拉伸弹簧3的固定端头。拉伸弹簧3与压缩弹簧2的工作原理相反。压缩弹簧2在压紧的时候反向作用，拉伸弹簧3则在伸展或拉开的时候反向作用。当拉伸弹簧3两端拉开时，拉伸弹簧3则会试图将他们拉回在一起，是吸收与储存能量的过程。

在弹性限度内。拉伸弹簧3拉力与伸长量成正比。即F＝kx，其中k为劲度系数，x为伸长量。

拉伸弹簧3与压缩弹簧2的另一个不同点是，大多数的拉伸弹簧3初始的张力决定了在没有任何负载的情况下，拉伸弹簧3盘绕的紧密程度。拉力弹簧3的初张力等于适足拉开互相紧贴的弹簧并圈所需的力，初张力在拉伸弹簧3卷制成形后发生。拉力弹簧3在制作时，因钢丝材质、线径、弹簧指数、静电、润滑油脂、热处理、电镀等不同，使得每个拉力弹簧3初始拉力产生不平均的现象。

拉伸弹簧3的初张力＝P-(k×F1)＝最大负荷-(弹簧常数×拉伸长度)。

如图3所示，依据介质管道尺寸确定所需拉伸弹簧3物理参数：

d(弹簧线径)：该参数描述了弹簧线的直径。

De(外径)：拉伸弹簧3的外径与弹簧头和弹簧圈数相关。

H(最小孔径)：这是拉伸弹簧3正常工作所需的最小空间的直径。

Ln(最大可拉伸长度)：拉伸弹簧3的最大可拉伸的长度。这也是拉伸弹簧3在静态作用下的最大拉伸长度。

Fn(最大负荷)：允许作用在拉伸弹簧3上的最大负荷，最大试验力：100N、200N、500N、1000N、2000N、5000N。

LO(自然长度)：拉伸弹簧3在自然状态下的长度。

圈数：拉伸弹簧3的总卷数。

R(弹簧刚度）：这个参数决定了拉伸弹簧3工作的耐久性。单位：1DaN/mm＝10N/mm没。

L1&F1(拉伸弹簧3在负荷F1作用下的长度L1)：负荷F1与长度L1可用这个公式计算：F1＝Fn-R(Ln-L1)。可算出L1长度：L1＝Ln-(Fn-F1)/R。最大拉伸行程：700mm(可增大)

若有初拉力则需注上Po；

另外，可以根据如下所示的拉簧拉力速查表查询拉伸弹簧3的线径、外径、拉力等信息。

2)电磁铁吸盘13

如图4、5所示，电磁铁吸盘13是一种用电磁原理，通过使内部线圈通电产生磁力，经过导磁面板，将接触在面板表面的工件紧紧吸住的，通过线圈断电，磁力消失实现退磁，取下工件的原理而生产的一种物件固定装置。广泛用于冶金、电力、煤炭、矿山、化工、建材、水泥、耐火材料、造纸、玻璃、起重运输、铁质工件机械加工时的固定等行业。

电磁铁吸盘13通过电磁线圈通电后吸盘体产生的吸力来固定工件。电磁铁吸盘13由铁芯、线圈、面板和支架等几部分构成。其中由线圈与铁芯共同组成的电磁铁是电磁铁吸盘13的主要部分。电磁铁吸盘13最初是在磨床上代替夹板和螺栓来固定被磨削的工件，这样的电磁铁吸盘13比较简单，只用于固定平板式的工件。随着工业的发展，企业对电磁工具的需求越来越大，提出的要求也越来越高，促使人们要对电磁铁吸盘13作一系列的改进，使之能够满足生产的需要。

极芯的截面形状及其分布情况根据工件的不同而不同。常见的电磁铁吸盘13的结构型式有矩形、圆形等，矩形磁极又分为纵向和横向排列两种情况。

电磁铁吸盘13采用直流供电，具有稳定，吸力强，剩磁小等特点。

电磁铁吸盘13按照不同分类可分为普通吸力吸盘和强力吸盘。普通吸力吸盘吸力10-12公斤每平方厘米，强力电磁吸盘不低于14公斤每平方厘米。电控强力吸盘吸持力超强，最大可达16kg/cm²，磁力分布均匀、可调节，可适用于各种强力机加工、粗加工、精加工；普通强力吸盘吸力较弱且分布不均，无法承受强力机加工作业要求。

如图5所示，多种圆形电磁铁吸盘13的技术参数如下：

3)伺服电机14

依据拉伸弹簧3最大拉力确定具有带电定位功能的伺服电机14，伺服电机14为减速机，减速机是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。

阀门状态对应本发明各个部件的状态如下：

当阀门处于关闭状态

限位压缩弹簧2与限位柄端部12保持平面压力接触；

调整、固定拉伸弹簧固定拉杆6，使拉伸弹簧3处于带有一定初始预紧力的原始收缩状态；

限位压缩弹簧2悬空端与部件17限位柄端部平面相互接触；

限位压缩弹簧2处于半压缩状态，对限位柄17有初始推力，该初始推力小于拉伸弹簧3初始预紧力。

阀门由关闭状态开启过程：(本过程中描述的左右方向是以图1为例说明)

部件14伺服电机加电；

伺服电机14启动，带动电机轴15转动，电机轴15带动电磁铁吸盘柄11向右摆动；

电磁铁吸盘柄11带动电磁铁吸盘13与主动柄头12接触后，伺服电机14停止转动；

电磁铁吸盘13加电，使电磁铁吸盘13紧紧吸住主动柄头12；

重新启动伺服电机14，并给伺服电机14提供反向电流，使得电机轴15反转，电机轴带动电磁铁吸盘柄11向左转动，电磁铁吸盘柄11带动主动柄头12向左转动，进而主动柄头12带动主动柄10向左摆动；

利用第一活结螺栓4、连杆8、第二活结螺栓9，主动柄10带动从动柄5向左旋转，同时带动阀门轴16同心中心转动，带动阀门转动开启；

当阀门开至所需位置时，伺服电机14停止转动并保持带电定位状态，使阀门保持开启状态。

当阀门处于全开状态(挡板转动90°)

第一活结螺栓4、第二活结螺栓9、电机轴15、阀门轴16四个部件的转动中心处于一个平行四边形的四个顶点位置；

主动柄头12、电磁铁吸盘13紧密接触；

拉伸弹簧3处于拉伸状态，作为储能器。

阀门由开启状态迅速关闭过程：(本过程中描述的左右方向是以图1为例说明)

电磁铁吸盘12断电，主动柄头12脱离；

拉伸弹簧3被释放后快速收缩，拉动从动柄5、限位柄17、阀门轴16以阀门轴16心为中心转动，带动阀门快速关闭；

当限位柄17与限位压缩弹簧2接触时，限位压缩弹簧2被压缩，用以缓冲阀门的快速关闭冲击力，直至阀门完全关闭，防止缸击及震动。

本发明具有以下特点：

(1)利用拉伸弹簧3作为储能装置，实现阀门快关功能。

(2)利用拉伸弹簧3的物理机械性能解决阀门快关时的非正常抖动问题。

(3)利用拉伸弹簧3的物理机械性能提高快关反应速度。

(4)利用拉伸弹簧3的物理机械性能，增加储能器行程，使之更适合于发电、石化、冶金等大型系统。

(5)采用压缩弹簧2实现阀门快关末期缓冲功能。

(6)以电磁铁吸盘13牵引完成拉伸弹簧3储能过程。

(7)以电磁铁吸盘13失电后吸力瞬间消失的特性，提高快关阀系统的响应速度。

(8)以伺服电机14、电磁铁吸盘13、拉伸弹簧3，组成无其它中间控制介质的储能、快关系统，提高系统的快关速度。

(9)以伺服电机14、电磁铁吸盘13、拉伸弹簧3，组成无密度随压力变化的介质的储能、快关系统，提高系统的工作可靠性。

(10)以伺服电机14、电磁铁吸盘13、拉伸弹簧3，组成无压力容器的储能、快关系统，提高系统的安全性。

(11)机械传动系统采用双角行程联动，提高机械传动效率。

需要说明的是，在本文中，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。

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)

1.一种快关阀，包括管道和阀门，所述的阀门设置在管道内，其特征在于：还包括从动柄系框架(1)、限位压缩弹簧(2)、拉伸弹簧(3)、从动柄(5)、执行机构框架(7)、连杆(8)、主动柄(10)、电磁铁吸盘柄(11)、主动柄头(12)、电磁铁吸盘(13)、伺服电机(14)、电机轴(15)、阀门轴(16)和限位柄(17)，从动柄系框架(1)固定在管道外表面，阀门轴(16)一端穿过管道，并与管道内部的阀门连接，另一端位于管道外部，并通过从动柄系框架(1)固定，从动柄(5)、限位柄(17)同轴设置在阀门轴(16)位于管道外一端的端部，从动柄(5)、限位柄(17)之间有一夹角，二者可按照所述夹角的角度同步转动，并带动阀门轴同步旋转，执行机构框架(7)设置在管道外表面，并与从动柄系框架(1)之间有一距离，电机轴(15)设置在执行机构框架(7)上，主动柄(10)连接在电机轴上，并可绕电机轴(15)自由旋转，主动柄(10)端部设置主动柄头(12)，电磁铁吸盘柄(11)一端固定在电机轴(15)上，电机轴(15)转动可带动电磁铁吸盘柄(11)同步转动，电磁铁吸盘柄(11)另一端设置有电磁铁吸盘(13)，电磁铁吸盘(13)与主动柄头(12)位置相对，连杆(8)一端与主动柄(10)铰接，另一端与从动柄(5)铰接，拉伸弹簧(3)一端连接执行机构框架(7)，另一端连接从动柄(5)端部，限位压缩弹簧(2)一端连接在从动柄系框架(1)上，另一端悬空，当关闭阀门时，限位压缩弹簧(2)的悬空端对限位柄(17)进行限位，伺服电机(14)与电机轴(15)连接，驱动电机轴(15)旋转。

2.根据权利要求1所述的一种快关阀，其特征在于：连杆(8)一端通过第二活结螺栓(9)与主动柄(10)铰接，另一端通过第一活结螺栓(4)与从动柄(5)铰接。

3.根据权利要求1所述的一种快关阀，其特征在于：还包括拉伸弹簧固定拉杆(6)，伸弹簧固定拉杆(6)设置在连接执行机构框架(7)上，拉伸弹簧(3)一端与拉伸弹簧固定拉杆(6)铰接，另一端与从动柄(5)端部铰接。

4.根据权利要求1所述的一种快关阀，其特征在于：限位柄(17)长度不小于限位压缩弹簧(2)到阀门轴(16)的距离。

5.根据权利要求1所述的一种快关阀，其特征在于：阀门轴(16)位于管道外部的一端通过轴承与从动柄系框架(1)固定连接，电机轴(15)通过轴承设置在执行机构框架(7)上。

6.根据权利要求1所述的一种快关阀，其特征在于：限位压缩弹簧(2)的悬空端设置有接触块，与限位柄(17)端部形状相匹配。

7.根据权利要求1所述的一种快关阀，其特征在于：伺服电机(14)为减速机。

8.根据权利要求1所述的一种快关阀，其特征在于：电磁铁吸盘(13)、主动柄头(12)均为圆饼状，二者的圆心距电机轴(15)的距离相同。

9.根据权利要求3所述的一种快关阀，其特征在于：阀门轴(16)与电机轴(15)的中心距根据过拉伸弹簧(3)、拉伸弹簧固定拉杆(6)的长度确定。

10.根据权利要求9所述的一种快关阀，其特征在于：连杆(8)及其两端的第一活结螺栓(4)、第二活结螺栓(9)的长度根据过拉伸弹簧(3)、拉伸弹簧固定拉杆(6)的长度确定。

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