CN201651421U - 六氟化硫气体可控式多通球阀组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及涉及输变电行业、高压电器产品类，用于六氟化硫气体可控式多通球阀组。目前行业内对高压电器内SF6进行回收或补气以及状态监测是通过高压电器上仅有的一个接口转换成两个接口进行的，或者在三通块之间再增加一个截止阀，但都存在着SF6的泄漏等问题。本实用新型的目的是研制一种六氟化硫气体可控式多通球阀组。结构是阀体上有四个接口组成一体化的三通气路阀组，接口为用户进气接口、带有自封接头的补气接口、带有自封接头的仪表接口和带有控制球阀开关的控制通断气体接口。优点是阀体结合面少、自封好、泄漏小、监测准确、安装操作方便，实现了对高压电器设备内六氟化硫气体补气和在线压力监测同一体化结构及功能。

Description

六氟化硫气体可控式多通球阀组

一、技术领域

本发明涉及涉及输变电行业和/或高压电器产品类，专门用于六氟化硫(SF6)气体可控式多通球阀组。

二、现有技术

目前，高压电气产品通常指服务于输变电行业中电压等级为10kv及10kv以上的电器设备。当线路中高压电器产品因工作需要分、合闸时，在正常空气介质中，高电压产生的强烈电弧会烧坏电器产品的内部元件，因此，六氟化硫SF6气体作为具有一种绝缘和灭弧性能良好的惰性气体，在输变电和高压电器行业内得到了广泛的应用。由于它能充分的、安全的熄灭分、合闸时产生的电弧，所以高压电器产品内充满了一定压力的SF6气体。随着工业和生产的发展，从维护高压电器设备安全稳定(正常)运行的角度出发，要求实时的对高压电器气室内的SF6气体状态进行准确的监测，在气室内SF6状态改变时要进行相应的处理如补气、水份处理等，同时其监测相应的仪器仪表也要进行定期校验。

目前行业内对高压电器内SF6进行回收或补气以及状态监测是通过高压电器上仅有的一个接口进行的。为了在同一接口上同时实现对内部SF6进行回收、充气和状态监测，可采用以下几种解决方案：

方案1、通过一个三通块将高压电器上仅有的一个接口转换成两个接口。这种现有技术的优点：能实现将一个接口转换成两个接口、可同时进行回收充气和仪表监测、气密性好，通用性强。缺点：①仅能用于高压电器气室的自封和补气，无法对检测仪表进行校验或更换。②三通块上的接头“O”型圈要定期更换，在更换“O”型圈或因其它因素需要将接头拆下时，便会造成SF6气体泄漏，所以，在高压电器气室内充有SF6气体时，三通块上接头不能被随意更换，只能将高压电器内的SF6气体回收完，才能更换零件。③为了使高压电器设备安全稳定的运行，其一个主要的指标就是确保设备气室内的SF6气体状态达到指定的标准，那么，对气室必须实时的进行监测。通常，监测仪表直接安装在三通块的仪表连接口上。根据国家对于仪表的校验要求，这些仪表要定期进行检验。但是现有技术不能实现对仪表进行在线校验，a.即校验时必须将仪表卸下，然后校验完必后再装上去。但是在高压电器气室内有SF6气体时无法拆卸仪表进行校验或更换。b.多次拆卸仪表易使仪表的接头螺纹和密封紫铜垫受损，最终形成泄漏，降低使用寿命。c.用螺纹安装仪表时，表盘方向不确定，每次表盘的面向都不能确保面向操作者最佳的观察方向。这种表盘方向的不可调给操作者的读数带来了极大的不便。

方案2、在高压电器接口和上述方案1三通块之间再增加一个截止阀。这种解决方案通过关闭截止阀来切断高压电器与三通块的管路来解决方案1的不足。通常将截止阀打开可以实现将一个接口转换成两个接口、也可同时进行回收充气和仪表监测。关闭截止阀可对仪表进行校验也可对部件进行更换。但同时带来以下问题：①由于增加了截止阀同时也就增加了两个密封面，增加了气体泄漏的环节。②安装更复杂，增加了安装时间。③安装难度增加，人为因素可能造成更多的失误和漏气。④增加了截止阀造成检验环节增加而且一旦有泄漏要花费大量的时间去处理，会耽误设备生产工期同时SF6的泄漏会产生经济和环境污染的问题。

综上所述，在行业现有技术中，方案1有泄漏小，监测准确的优点外，又有着不能在线更换内部零件，在线校表，表盘无法随意定向，难以及时发现工作不正常等诸多的弊端。方案2虽解决了在线更换内部零件、在线校表的问题，但增加了气体泄漏的环节，使安装、检验更加困难，需要花费更多的时间，最终增加了整个设备质量的不确定性。

在国家知识产权局网上2003年9月3日公开了一种“六氟化硫气体专用阀”，专利号02262260.8，内容是专用阀主要分为两大类：仪表连接阀和设备充气阀。仪表连接阀由设备用自封接头(法兰)和仪表连接接头组成，设备充气阀由设备用自封接头(法兰)和气瓶用自封接头组成。设备用自封接头(法兰)及气瓶用自封接头基本由挡圈、弹簧座、弹簧、阀体、阀芯、O型密封圈构成，仪表连接接头由O型密封圈、六方螺母、衬套、顶芯、接头构成。2009年7月22日又公开一种“六氟化硫气体专用免拆卸阀”，内容是具有阀座，阀座内开有气体通道，在气体通道中与阀座密封的装有中间具有贯通孔的钢珠作为球阀体，钢珠上连接有调节杆，调节杆周围与阀座密封并安装在钢珠旁的调节杆孔内，调节杆被压紧螺母定位且外端连接有旋转手柄。上述两种结构也都有一定的各自特点。但是从结构和功能上分析，第一种“六氟化硫气体专用阀”仅是两个部件组成的转接头，并不能成为在六氟化硫气体使用过程中的专业阀体，并且此转接头在市场上已经完全使用十多年。第二种“六氟化硫气体专用免拆卸阀”从结构上分析仅仅是一个使用球体控制开关的阀座，如果需要使用在六氟化硫行业中，则需要组合其它的部件来达到某些功能，这样从密封上来说，就会直接造成不可靠因素的产生。以上两种与现申请的可控式多通球阀是完全不同功能的产品。

三、发明内容

本发明的目的是研制一种六氟化硫气体可控式多通球阀组，达到阀体结合面少、自封好、泄漏小、监测准确、安装操作方便、延长使用寿命的目的，实现对高压电器设备内六氟化硫(SF6)气体补气和在线压力监测同一体化结构及功能；阀组本身包含了仪表自封阀接头、补气自封接头、仪表接头，使用球阀总体控制两路接头的通断，并且阀组本身完全实现三通的功能。

本发明的技术解决方案(为了发明方便理解请同时参看附图)：六氟化硫气体可控式多通球阀组，包括阀体2内接口处装配自闭阀，其特征是：阀体(2)上有四个接口组成一体化的三通气路阀组，第一个接口是阀体(2)右面接口为用户进气接口；第二个接口是阀体(2)左面接口为补气接口或称作充气接口，密封内置补气自封接头；第三个接口是阀体(2)上面接口为仪表接口，密封内置仪表自封接头；上面的三个接口组成三通阀，第四个接口位于用户进气接口内近处阀体2侧面，为控制通断气体接口，在这个“丁”字气路口处密封连接控制球阀开关。

本发明的技术解决方案还包括：

所述的六氟化硫气体可控式多通球阀组，其特征是：所述的内置补气自封接头中，在可左右移动的阀芯(16)后部长杆上依次套接弹簧(15)、带通气孔的阀芯导向盘(14)、定位铝环(13)和挡圈(12)，其中阀芯(16)前端短杆指向补气接口外，定位铝环(13)和挡圈(12)固定在阀体(2)内凹槽中，弹簧(15)处于常预紧状态，阀芯(16)密封面与阀体(2)补气接口密封面常闭合处于自闭状态。

所述的六氟化硫气体可控式多通球阀组，其特征是：在所述的将内置仪表自封接头中，将套接有开口挡圈(24)的阀芯导套(19)位于阀体(2)的上端仪表接口内密封固定，套接有弹簧(21)、阀芯定位环(22)、挡圈(23)的自封阀芯(20)连接在阀芯导套(19)内，可上下移动的自封阀芯(20)密封在阀芯导套(19)内，弹簧(21)处于常预紧状态，自封阀芯(20)盲孔内下端侧面有通气孔，与阀芯导套(19)内面接触作打开和关闭配合，自封阀芯(20)下端密封接口，处于密封常自闭状态。

所述的六氟化硫气体可控式多通球阀组，其特征是：补气自封接头和仪表自封接头之间能够互相替换。

所述的六氟化硫气体可控式多通球阀组，其特征是：在所述的控制球阀开关中，在阀体(2)右端用户接口内“丁”字气路口处密封连接可转动开合气路的球体(1)，该球体(1)密封位于均带有密封材料(10)的左球体压紧螺母(11)和右球体压紧螺母(4)之间，阀体(2)“丁”字气路口下端接口处密封固定连接杆衬套(8)，连接杆衬套(8)内密封连接手柄连接杆(7)，可转动的手柄连接杆(7)前端与球体(1)连接固定组成一体，手柄连接杆(7)后端连接手轮(9)。

本发明的优点和效果：

1、总体特点是根据国家的有关规范和高压电器有关部件的结构特点和要求，(1)阀身整体采用锻造和/或精密铸造工艺，一体式加工成型；将三通阀、仪表自封阀、补气自封阀集成于一体，减少了联结面的出现，从根本上降低六氟化硫泄露风险。(2)充气接头和仪表接头均采用自封接头，接头已经完全集成于阀身一体，完全实现对高压电器设备内六氟化硫(SF6)进行补气和在线压力监测的功能。(3)使用球阀总体控制两路的通断。

2、本发明采用的生产工艺为整体锻造和/或精密铸造毛坯，阀体已经包含了仪表接头和补气接头。避免了传统的多通块或者称作多通阀座上增加分体仪表自封接头和分体补气自封接头而带来缺点，如由于分体式的结构，部件之间的连接和密封需要付出大量的组装和检漏试验的工时和费用，即使在联结面处有密封橡胶圈，但是在长时间的使用情况下，必然需要更换密封橡胶圈，所以此结构下就会给终端客户增加无形中的安全隐患和维护操作上的极大不便。本发明从根本上改革了原结构的弊病采用一次成型加工的方法减少了两个联结面，既保证了多通阀组在运行中的良好气密性又能为终端客户的安装、维护、操作上给予了很大的方便。

3、采用镀铬不锈钢制成的球阀总体控制仪表接头和补气接头两路的通断。

4、实现了在线校验测试仪表的问题。测试仪表在校验时一般需要少量的气体进行补气，然后来校准仪表，在此阀门上可以直接通过补气自封阀进行补气。

5、实现了对气室的免拆卸补气。当仪表监测用户气室中的压力不能达到工作需要时即需要对气室补气，可以通过补气接头直接向气室补气。

6、解决了压力表盘无法随意定向于操作者的问题。在传统的阀组上，安装测试仪表时均是由螺纹的长度来决定仪表最后的朝向问题，所以螺纹旋合到最终状态时，表盘朝向哪个方向根本不能随意改变，这样就给终端客户在使用上造成了极大的不便。该阀组在实现此功能方面可以分为两种情况实现所有仪表的随意定向。A.对于仪表端仅有外螺纹的仪表。该三通球阀组在仪表安装端设计了“紧固螺母套筒压合”(参看图6-图9视图，该配件是可以标准配置在此阀组上的，但对于不需要此配件的测试仪表，则可以拆卸此配置直接装表。)的安装方式，仪表安装时首先螺纹连接到套筒上，第二步再将仪表盘旋合到操作者适合观察的方向，然后旋合紧固螺母，在紧固螺母的作用之下，套筒将逐步被完全固定。B.对于仪表端已经含有锁紧螺母的。在该阀组中可以直接安装，当仪表盘旋合到合适的观察方向后，直接锁紧仪表螺母。

7、在该阀组的设计中，“紧固螺母套筒压合”的设计方式不但满足了在仪表盘安装定向问题，更重要的是起到打开和关闭自封阀的作用，在紧固螺母向下旋紧时，将压合套筒向下移动，套筒的底面随即压动自封阀针，在紧固螺母最终旋紧之后，阀针达到完全被打开状态，阀组气室就会与连接在套筒上的测试仪表气室形成通路；松开紧固螺母后，相应的，套筒就在阀针的作用下上移，达到自封效果。

8、能够实现大规模化生产，具有结构完全一体化、操作方便、延长使用寿命、能够及时发现问题及时解决问题等效果。

9、该阀组的其他技术指标

外壳材料：铝合金

球体材料：镀铬不锈钢

密封材料：特氟隆

使用温度范围：-40℃～80℃

使用压力：12bar

使用寿命：1X10⁴次。

四、附图说明

图1是整体结构示意图，图2是图1中单件阀体主视图，图3是图2的阀体左视图，图4是图2的阀体俯视图，图5是图2的阀体立体视图，图6是图7的A-A剖视图，图7是紧固螺母套筒压合组件的主视图，图8是图7的左视图，图9是图8的俯视图，图10是图1中单件阀芯导向盘14的主视图。

附图标号说明如下：1.球体，2.阀体，3.密封圈，4.球体压紧螺母，5.密封圈，6.密封圈，7.手柄连接杆，8.连接杆衬套，9.手轮，10.密封材料，11.球体压紧螺母，12.挡圈，13.定位铝环，14.阀芯导向盘，15.弹簧，16.阀芯，17.密封圈，18.密封圈，19.阀芯导套，20.自封阀芯，21.弹簧，22.阀芯定位环，23.挡圈，24.挡圈。

五、具体实施方式

参看各图，阀体2上有四个接口组成一体化的三通气路阀体，内有三通气路阀组，第一个接口是阀体2右面接口为用户进气接口，通向密封连接的用户气室。第二个接口是阀体2左面接口为补气接口或称作充气接口，内置补气自封接头。第三个接口是阀体2上面接口为仪表接口，内置仪表自封接头。上面的三个接口组成三通阀，第四个接口位于用户进气接口内近处阀体2侧面，为控制通断气体接口，连接控制球阀开关。

在第一个接口中，阀体2右面接口为用户进气接口，通过法兰密封连接用户气室。

在第二个接口中，将内置补气自封接头零部件依次从第一个接口向内装配，即在可左右移动的阀芯16后部长杆上依次套接弹簧15、带通气孔的(见图10)阀芯导向盘14、定位铝环13和挡圈12，其中阀芯16前端短杆指向补气接口外，定位铝环13和挡圈12固定在阀体2内凹槽中，弹簧15预紧，阀芯16密封面与阀体2补气接口密封面常闭合处于自闭状态。

在第三个接口中，将内置仪表自封接头零部件依次装配，将带有开口挡圈24的阀芯导套19位于阀体2的第三个接口内固定，套接有密封圈17和18、、弹簧21、阀芯定位环22、挡圈23的自封阀芯20连接在阀芯导套19内，其中开口挡圈将阀芯导套19固定在阀体2接口内，阀芯定位环22、挡圈23将可上下移动的自封阀芯20密封在阀芯导套19内，弹簧21预紧，自封阀芯20盲孔内下端侧面有若干个通气孔，与阀芯导套19内面接触作打开和关闭配合，自封阀芯20下端密封接口，处于常自闭状态。

第四个接口中，其作为控制接口位于阀体2下面，靠近用户进气接口内近处，带有密封圈5的连接杆衬套8固定在阀体2第四个接口，在这个“丁”字气路口处连接控制球阀开关，先从第一个用户进气接口向内依次装配带有密封材料10的左球体压紧螺母11、可转动开合的球体1、带有密封材料10的球体压紧螺母4；连接杆衬套8内连接带有密封圈6的手柄连接杆7，可转动的手柄连接杆7前端与球体1连接固定组成一体，手柄连接杆7后端连接手轮9。这些零部件基本组成了控制球阀开关，为控制通断两个气体接口，见气流流动箭头所示。

本发明工作原理：控制球阀开关通常为常开状态，逆时针旋转手轮9，使手轮顶部的OPEN及标识刻线处于与管路方向平行，本发明多通球阀组处于打开状态(如图1所示)，此时高压电器气室与本发明多通球阀组内部连通，仪表可监测用户高压电器产品气室内的SF6气体状态，补气自封阀门处于密封关闭状态。

当顺时针旋转手轮9，手轮上OPEN及标识刻线与管路方向垂直时，控制球阀处于关闭状态，这时在仪表接口处，高压电器气室与多通球阀组内部的通路关断。压力监测仪表与自封接头内部的连接通道均与高压电器气室隔离，此时可通过自封阀门对仪表进行校验，不用将压力监测仪表拆下。进行仪表或自封接头的更换或维修工作。具体仪表安装端的自封阀工作原理：当安装仪表时，仪表推动自封阀芯20，自封阀芯20推力作用下就会作用于挡圈23，挡圈23就可以推动阀芯定位环22，在阀芯定位环22的压力传递下，弹簧21被压缩。直到自封阀芯20停止下移时，气体就从自封阀芯20盲孔内通气孔中进入到测试仪表。拆卸测试仪表后，弹簧21在恢复力作用下就推动阀芯定位环22，阀芯定位环22在反向推动挡圈23，挡圈23推动自封阀芯20恢复原状，通气孔被封闭，达到自封的效果。

顺时针旋转手轮，手轮上OPEN及刻线与管路轴向垂直时，球阀组处于关闭状态，这时在补气接口处将充气软管连接到自封接头上，妥当后，逆时针旋转手轮，打开球阀组，使用户产品气室与仪表端导通，便可对气室补气；当仪表显示到达要求值时，顺时针旋转手轮，关闭球阀组，使气室与外部隔离，卸下充气软管端接头后；再逆时针旋转手轮，打开球阀组，完成补气。同时仪表也将实时的显示气室内的SF6当前状态。补气端自封阀工作原理：在日常工作状态时，该端处于自封状态，气体从客户端进入阀体2内气室之后，就通过阀芯导向盘14中的气孔进入到自封阀芯16的小气室，安装补气管道后，阀芯16被迫后移，补气管道与该端小气室形成通路。去除补气管道后，阀芯16就会自弹簧15的作用下恢复到自封状态。

参看图6-图9视图，在三通球阀组仪表安装端设计了“紧固螺母套筒压合”的安装方式，仪表安装时首先螺纹连接到套筒上，第二步再将仪表盘旋合到操作者适合观察的方向，然后旋合紧固螺母，在紧固螺母的作用之下，套筒将逐步被完全固定。

Claims (5)

1.六氟化硫气体可控式多通球阀组，包括阀体（2）内接口处装配自闭阀，其特征是：阀体(2)上有四个接口组成一体化的三通气路阀组，第一个接口是阀体(2)右面接口为用户进气接口；第二个接口是阀体(2)左面接口为补气接口或称作充气接口，密封内置补气自封接头；第三个接口是阀体(2)上面接口为仪表接口，密封内置仪表自封接头；上面的三个接口组成三通阀，第四个接口位于用户进气接口内近处阀体（2）侧面，为控制通断气体接口，在这个“丁”字气路口处密封连接控制球阀开关。

2.根据权利要求1所述的六氟化硫气体可控式多通球阀组，其特征是：所述的内置补气自封接头中，在可左右移动的阀芯(16)后部长杆上依次套接弹簧(15)、带通气孔的阀芯导向盘(14)、定位铝环(13)和挡圈(12)，其中阀芯(16)前端短杆指向补气接口外，定位铝环(13)和挡圈(12)固定在阀体(2)内凹槽中，弹簧(15)处于常预紧状态，阀芯(16)密封面与阀体(2)补气接口密封面常闭合处于自闭状态。

3.根据权利要求1所述的六氟化硫气体可控式多通球阀组，其特征是：在所述的将内置仪表自封接头中，将套接有开口挡圈(24)的阀芯导套(19)位于阀体(2)的上端仪表接口内密封固定，套接有弹簧(21)、阀芯定位环(22)、挡圈(23)的自封阀芯(20)连接在阀芯导套(19)内，可上下移动的自封阀芯(20)密封在阀芯导套(19)内，弹簧(21)处于常预紧状态，自封阀芯(20)盲孔内下端侧面有通气孔，与阀芯导套(19)内面接触作打开和关闭配合，自封阀芯(20)下端密封接口，处于密封常自闭状态。

4.根据权利要求2或3所述的六氟化硫气体可控式多通球阀组，其特征是： 补气自封接头和仪表自封接头之间能够互相替换。

5.根据权利要求1所述的六氟化硫气体可控式多通球阀组，其特征是：在所述的控制球阀开关中，在阀体(2)右端用户接口内“丁”字气路口处密封连接可转动开合气路的球体(1)，该球体(1)密封位于均带有密封材料(10)的左球体压紧螺母(11)和右球体压紧螺母(4)之间，阀体(2)“丁”字气路口下端接口处密封固定连接杆衬套(8)，连接杆衬套(8)内密封连接手柄连接杆(7)，可转动的手柄连接杆(7)前端与球体(1)连接固定组成一体，手柄连接杆(7)后端连接手轮(9)。 

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