一种快开高温球面密封切断阀的快开机构

技术领域

本发明涉及阀门领域，具体涉及一种快开高温球面密封切断阀的快开机构。

背景技术

现有的高温切断阀在用于介质为高温氩气的场景中，介质温度730℃，介质压力3MPa，按照阀门压力—温度等级对比，相当于DN80，Class1500。现有的气动、液动、电磁动、爆炸动等类型的切断阀都无法解决切断时产生的高压问题，使这个问题一直影响使用寿命。

发明内容

为了克服背景技术的不足，本发明提供一种泄压分流效果好的快开高温球面密封切断阀的快开机构。

本发明所采用的技术方案：一种快开高温球面密封切断阀的快开机构，其包括阀体、阀座、阀盖、阀瓣、阀杆以及驱动阀杆转动的驱动装置，所述阀杆与阀瓣同轴设置且固定连接，所述阀体和阀盖上设有供气体流通的排气通道，所述阀瓣和阀座位于所述排气通道的路径上，所述阀座固定安装在所述阀体内且其设有与排气通道贯通的第一通孔，所述阀瓣上设有与所述第一通孔对应的第二通孔，所述排气通道具有在阀瓣转动且第一通孔与第二通孔重合时开启，部分重合时半开启以及不重合时关闭的三种状态。

所述阀盖上表面设有供气流进入的第一进口，所述第一进口的下方设有连通的第二进口，所述阀盖内设有与第一进口圆周对称的第三进口，所述第三进口未与阀盖上表面连通，所述第一进口与第三进口之间设有连通二者的第一环形槽；

所述阀体下表面设有供气流排出的第一出口，所述第一出口的上方设有连通的第二出口，所述阀体内设有与第一出口圆周对称的第三出口，所述第三出口未与阀体下表面连通，所述第一出口与第三出口之间设有连通二者的第二环形槽；

所述第二通孔和第一通孔均为圆周对称分布，所述第一进口、第一出口、其中一个第二通孔以及其中一个第一通孔四者相对应且连通形成排气通道，所述第二进口、第二出口、另一个第一通孔以及另一个第二通孔四者相对应且与第一环形槽和第二环形槽连通形成用于泄压分流的分流通道。

所述第一通孔和第二通孔都采用腰型圆弧孔，所述第一通孔的夹角为11.1°，第二通孔的夹角为66.6°。

所述阀瓣包括瓣体以及盖板，所述瓣体上下两侧面分别设有供盖板安装的安装凹槽，所述瓣体设有容纳横管的中心孔，所述盖板与安装凹槽之间采用球面密封。

所述阀瓣分别与阀座和阀盖接触的表面喷涂有金属膜层。

所述第一环形槽和第二环形槽分别为两条且圆周对称分布。

所述金属膜层为碳化钨。

所述阀杆包括上阀杆和下阀杆且二者固定安装在所述阀瓣中心处的上下两侧，所述上阀杆和阀瓣都中空设置且二者连通，所述上阀杆内设有插入其中且同轴设置的阀杆芯组件；

所述下阀杆与阀体之间、阀杆芯组件与上阀杆之间以及上阀杆与阀盖之间设有唇形密封圈，且其填满润滑密封脂。

所述阀盖上安装有上支架，所述上阀杆可转动的安装在所述上支架上，所述阀杆芯组件与上支架之间设有连接二者且弯折设置的防转板。

所述上阀杆上设有连接帽，所述连接帽包裹住所述阀杆芯组件且二者之间采用转动配合，所述阀杆芯组件上安装有指针，所述连接帽的外表面设有用于识别且对应指针的色标。

本发明的有益效果是：本技术方案通过驱动装置带动阀杆转动，阀杆再带动阀瓣在阀盖和阀座形成的腔室中转动，当阀瓣转动时，第二通孔会与排气通道产生重合，部分重合以及不重合三种状态，这三种状态分别对应了本申请的切断阀开启，部分开启以及关闭，为经过排气通道的高温氩气提供连续的间隔喷射，具有工作稳定性好，泄压分流效果好的优点。

附图说明

图1为本发明实施例快开高温球面密封切断阀的快开机构的结构示意图。

图2为阀盖的俯视图。

图3为图2中A-A处的剖视图。

图4为图3中B-B处的剖视图。

图5为阀座的俯视图。

图6为图5中C-C处的剖视图。

图7为阀瓣的俯视图。

图8为图7中D-D处的剖视图。

图9为阀体的剖视图。

图10为图9中E-E处的剖视图。

图11为阀杆，阀瓣以及阀杆芯组件的结构示意图。

图12为高温快开球面密封切断阀开关时间的方波图。

图13为图1中A处的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：

如图所示，一种快开高温球面密封切断阀的快开机构，其包括阀体1、阀座2、阀盖3、阀瓣4、阀杆5以及驱动阀杆5转动的驱动装置6，其特征在于：所述阀杆5与阀瓣4同轴设置且固定连接，所述阀体1和阀盖3上设有供气体流通的排气通道，所述阀瓣4和阀座2位于所述排气通道的路径上，所述阀座2固定安装在所述阀体1内且其设有与排气通道贯通的第一通孔21，所述阀瓣4上设有与所述第一通孔21对应的第二通孔41，所述排气通道具有在阀瓣4转动且第一通孔21与第二通孔41重合时开启，部分重合时半开启以及不重合时关闭的三种状态；本技术方案通过驱动装置带动阀杆转动，阀杆再带动阀瓣在阀盖和阀座形成的腔室中转动，当阀瓣转动时，第二通孔会与排气通道产生重合，部分重合以及不重合三种状态，这三种状态分别对应了本申请的切断阀开启，部分开启以及关闭，为经过排气通道的高温氩气提供连续的间隔喷射，具有工作稳定性好，泄压分流效果好的优点。

本技术方案还公开了一种高温快开球面密封切断阀，其包括阀体1、阀座2、阀盖3、阀瓣4、阀杆5以及驱动阀杆5转动的驱动装置6，所述阀杆5上安装有用于调节阀瓣4与阀座2之间摩擦力的摩擦调节机构；

所述阀杆5与阀瓣4同轴设置且固定连接，所述阀体1和阀盖3上设有供气体流通的排气通道，所述阀瓣4和阀座2位于所述排气通道的路径上，所述阀座2固定安装在所述阀体1内且其设有与排气通道贯通的第一通孔21，所述阀瓣4上设有与所述第一通孔21对应的第二通孔41，所述排气通道具有在阀瓣4转动且第一通孔21与第二通孔41重合时开启，部分重合时半开启以及不重合时关闭的三种状态，本技术方案通过驱动装置带动阀杆转动，阀杆再带动阀瓣在阀盖和阀座形成的腔室中转动，当阀瓣转动时，第二通孔会与排气通道产生重合，部分重合以及不重合三种状态，这三种状态分别对应了本申请的切断阀开启，部分开启以及关闭，为经过排气通道的高温氩气提供连续的间隔喷射，具有工作稳定性好，泄压分流效果好的优点。

驱动装置采用电机且带动阀杆、阀瓣作旋转运动，阀瓣上有两条腰形圆弧状的第二通孔，阀座上有两个第一通孔且其外圆弧和内圆弧的半径均分别与阀瓣第二通孔的半径相同，当阀瓣旋转时，阀座的第一通孔与阀瓣的第二通孔重合，则气流可通过，阀门则开启；部分重合，则称为半开或半关；完全不重合，则称为关闭；阀门的开启和关闭就是由阀座的第一通孔与阀瓣的第二通孔的重合与否来决定。

所述阀盖3上表面设有供气流进入的第一进口31，所述第一进口31的下方设有连通的第二进口32，所述阀盖3内设有与第一进口31圆周对称的第三进口33，所述第三进口33未与阀盖3上表面连通，所述第一进口31与第三进口33之间设有连通二者的第一环形槽34；

所述阀体1下表面设有供气流排出的第一出口11，所述第一出口11的上方设有连通的第二出口12，所述阀体1内设有与第一出口11圆周对称的第三出口13，所述第三出口13未与阀体1下表面连通，所述第一出口11与第三出口13之间设有连通二者的第二环形槽14；

所述第二通孔41和第一通孔21均为圆周对称分布，所述第一进口31、第一出口11、其中一个第二通孔41以及其中一个第一通孔21四者相对应且连通形成排气通道，所述第二进口32、第二出口12、另一个第一通孔21以及另一个第二通孔41四者相对应且与第一环形槽34和第二环形槽14连通形成用于泄压分流的分流通道；阀盖和阀体的分流通道都是辅助通道，作为分流和压力平衡的功能，高温气流从上管进入阀盖的第一进口，第一进口之后有两个流向，一条流向是从第二进口32是直接向下流入阀瓣上平面，第二条流向是经第一环形槽流入第三进口，然后流入阀瓣上，其中第一环形槽有两条。当第一进口和第三进口的气流和阀瓣的第二通孔相通时，气流可经阀瓣流入阀座的第一通孔，再经阀体的第二环形槽流入阀体的第一出口，最后排出，起到了泄压分流的作用。

所述第一通孔21和第二通孔41都采用腰型圆弧孔，所述第一通孔21的夹角为11.1°，第二通孔41的夹角为66.6°；

阀门驱动装置选择电磁调速三相异步电动机，调速范围125转/分-1250转/分；阀瓣上的第二通孔和阀座上的第一通孔完全重合时，则阀门全开，如部分重合，则阀门半开或半关，完全不重合，则阀门关闭，阀瓣上的两个第二通孔和阀座上的两个第一通孔均为圆周对称分布，所以只要计算一个近似方孔的重合度就可以了。阀瓣第二通孔的夹角为66.6°，阀座第一通孔的夹角为11.1°，全开的夹角应为66.6°-11.1°×2=44.4°；本实施例中阀门功能要求全开时间为20ms，每度旋转时间为20ms÷44.4°=0.45 ms/度，半开时间为0.45×11.1=4.995≈5ms,关闭时间为180°-66.6°×0.45=51.03≈51ms。

电机转速的计算如下：电机皮带轮和阀杆皮带轮直径相同，所以二者同速。阀杆和阀瓣为一整体，同步旋转。阀瓣旋转1圈的时间是：360÷44.4×0.02=0.162秒，每分钟的转数为：60÷0.162=370转/分，满足了客户要求阀门开启时间0.02秒，关闭时间小于0.05秒的高要求。如图12所示

所述阀杆5包括上阀杆52和下阀杆53且二者固定安装在所述阀瓣4中心处的上下两侧，所述上阀杆52和阀瓣4都中空设置且二者连通，所述上阀杆52内设有插入其中且同轴设置的阀杆芯组件7，所述阀杆芯组件7的上端与上阀杆52上端之间密封配合，所述阀杆芯组件7上端设有进水管71和出水管72，且其内部设有供冷却水流通进出上阀杆和阀瓣的管路，为上阀杆和阀瓣进行冷却。

所述管路包括进水通道73和出水通道74，所述进水通道73位于阀杆芯组件7的轴心位置且其末端设有伸入阀瓣4内的横管75，所述阀杆芯组件7的周向面与阀杆5内壁之间设有间距，所述阀杆芯组件7的周向面设有连通所述出水通道74的出水孔76，冷却水从进水管进入进水通道中，一直向下通过横管进入阀瓣内部，为阀瓣降温冷却，然后冷却水逐渐灌满阀瓣，进入上阀杆内壁与阀杆芯组件的间距中，然后从出水孔中进入出水通道，最后从出水管中排出。

所述阀体1和阀盖3的外圆周位置都密封安装有钢板8，钢板8分别与阀体1和阀盖3之间设有间距，所述钢板8上设有若干供冷却水进出的管接口81，冷却水从一侧进入，另一侧流出，沿途吸热降温，起到为阀体、阀盖冷却的效果。

所述阀瓣4与阀盖3和阀座2之间都分别设有密封圈9，所述密封圈9包括分别位于第二通孔41的内侧与外侧，所述阀盖3和阀座2上设有连通密封圈9的注油孔91；阀瓣在高速旋转时，其与阀盖和阀座的密封圈发生平面磨擦，为了减少磨擦系数，由干磨擦变为润滑磨擦，让润滑油流入阀座和阀盖的密封面，在密封面上加工有R形储油槽未图示；在阀盖和阀座的外面，均要放置玻璃油杯，无油了要即时补上；油杯一定要放置在高于密封面的水平位置，以便润滑油依靠重力进入密封面。

所述阀瓣4包括瓣体42以及盖板43，所述瓣体42上下两侧面分别设有供盖板43安装的安装凹槽44，所述盖板43与安装凹槽44之间采用球面密封，如图13所示，所述瓣体41设有容纳横管的中心孔45；所述阀瓣4分别与阀座2和阀盖3接触的表面喷涂有金属膜层46；所述金属膜层46采用碳化钨，由于阀瓣和阀座、阀盖密封副高速旋转，在密封面用超音速喷焊WC硬质材料，硬度达HRC60以上，具有硬度高耐磨的作用，本实施例中阀杆芯组件的横管放入中心孔中后，将盖板通过螺栓固定安装在安装凹槽上，然后阀杆与位于瓣体上表面的盖板通过焊接固定，使阀瓣和阀杆成为一体。

所述阀盖3上安装有上支架35，所述阀体1上安装有下支架15，所述上阀杆52可转动的安装在所述上支架35上，所述下阀杆53可转动安装在所述下支架15上，所述摩擦调节机构安装在所述下支架15与下阀杆53之间，所述摩擦调节机构包括若干调节座10和止退螺母101，所述调节座10套装在所述下阀杆53的外圆周上且与其转动配合，所述调节座10的外圆周与所述下支架15采用螺纹配合，所述下支架15上安装有与调节座10对应的防转块102；阀瓣的旋转速度很快，约为370转/分钟，阀瓣和阀座密封面在阀门启闭过程中会产生相互摩擦，摩擦力的大小与正压力和摩擦系数成正比；为了减少正压力，就要调整两个密封副之间的间隙，间隙大了，摩擦力会小，就容易泄漏，阀门就不能密封；间隙小了，或者没有间隙，摩擦力就会增大，理想的状态就是间隙调整到既能密封，摩擦力又很小；本实施例可以通过调节座分别将下阀杆向上、向下拉动；即可调节阀瓣和阀座之间的密封副间隙，达到调节阀瓣密封摩擦力的效果。

所述上阀杆52上设有连接帽51，所述连接帽51包裹住所述阀杆芯组件7，

所述调节座10与下阀杆53之间以及连接帽51与阀杆芯组件7之间都分别设有推力球轴承103；

所述上阀杆52与上支架35之间设有深沟球轴承104；这些球轴承在安装时都要填装润滑脂，起到润滑的作用。

所述下阀杆53与阀体1之间、阀杆芯组件7与上阀杆52之间以及上阀杆52与阀盖3之间设有唇形密封圈105，且其填满润滑密封脂，为了减少高速旋转密封副的摩擦力，对密封面增加机油润滑剂，减小摩擦系数，使转动轻松，延长使用寿命；快开阀由于上阀杆在阀盖内高速旋转，下阀杆在阀体内高速旋转，为防止高温高压气体的外漏，需安装一套机械密封圈，每套包括3件增强高温RPTFE带骨架的唇形密封圈，每个唇形密封圈的外面加一只氟橡胶材质的O形密封圈。并在唇形密封圈内填充二硫化钼高温润滑剂。

所述横管75采用空心轴，且所述进水通道73与所述横管75的周向面连通。

所述阀杆芯组件包括空心主管78以及空心支管77，所述空心支管插入空心主管78且二者之间留有间距，所述空心支管作为进水通道，所述空心支管与空心主管78的间距作为出水通道。

所述阀盖3上安装有上支架35，所述上阀杆52可转动的安装在所述上支架35上，所述阀杆芯组件7与上支架35之间设有连接二者且弯折设置的防转板351；由于唇形圈和上阀杆在转动时，产生摩擦，形成转矩，而阀杆芯组合件上端有冷却水管接头和接管，不允许阀杆芯组件转动，所以在上支架和阀杆芯顶端设置防转板。

所述上阀杆52上设有连接帽51，所述连接帽51包裹住所述阀杆芯组件7且二者之间采用转动配合，所述阀杆芯组件7上安装有指针79，所述连接帽7的外表面设有用于识别且对应指针79的色标，为了让阀门停在关闭位置，在阀杆芯组件上部安装指针，在连接帽的外圆对应部位涂上红、蓝不同色标。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。