一种开关可视化的阀门手柄

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，具体为一种开关可视化的阀门手柄。

背景技术

现有技术的阀门主要分为不可观察和可观察阀门阀杆启闭位置的两种；不可观察阀门阀杆启闭位置的阀门结构，外型基本由阀体、填料组件螺母、阀杆、手柄组成，属于针阀截止阀，阀门全开到全关位置通常需要旋转手柄本体4-6圈左右。当未操作阀门手柄时，无法通过肉眼观察此时的阀门是处于全开、全关还是半开启状态，只能通过手动操作手柄旋转来进行判断，如手柄还能顺时针旋转说明刚开阀门阀杆处于开启状态，反之则处于关闭状态。

而可观察阀门阀杆启闭的阀门主要分为两种：第一种是在阀杆上按照指针等指示器的元件，该指针与阀杆固定，指针随阀杆上下运动，即阀门关闭时阀杆处于最下方，此时指针也指向下方的刻度线，阀门开启过程中，阀杆上移，指针也随之上移指向上方刻度线，从而可观察阀杆启闭位置，现有技术中该类结构阀门因需要安装指针和刻度线，所以阀座与手柄或阀杆上端距离较远，整体结构相对较大，在自动控制类的阀门上应用较多；

第二种是阀门手柄安装在阀体延伸结构上，或填料组件螺母的延伸结构上，该结构的手柄在上下方向是固定的，即手柄旋转时手柄不会跟随阀杆上下运动，所以当手柄顺时针旋转时阀杆相对手柄是向下运动，当阀门全关时阀杆顶端与手柄顶端刚好齐平，阀门开启时阀杆相对手柄上移超出手柄顶端的面，通过参考两者的相对位置来判断阀门阀杆启闭状态。该结构由于需要阀体或填料螺母延伸结构来固定手柄并组成一个旋转机构，所以手柄一般不采用条状或矩形柱状手柄，而需要采用圆形手柄以增大与下方旋转机构的连接配合，造成手柄与连接处结构较大，手柄与填料组件螺母之间会靠的较近，造成手柄操作不方便；

综上所述，为了解决现有技术中开关可视化阀门手柄的结构大型化、操作不方便的问题，有必要对开关可视化的阀门手柄结构进行优化和改进。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种开关可视化的阀门手柄，解决了现有技术中开关可视化阀门手柄的结构大型化、操作不方便的问题，本发明的目的在于提供一种使用简便，开关阀门时无需考虑力大力小的问题，只需要感知操作时手柄出现跳动和声音即可，且在操作后，可以通过肉眼快速观察阀门“全开、开启、全关”的三个状态，无需手动再去操作手柄检查。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种开关可视化的阀门手柄，包括阀座、阀头、填料组件螺母以及阀杆，所述填料组件螺母设置在阀座上壁，所述阀座内部设置有阀孔，所述阀孔内设置有截止腔，所述阀头设置在截止腔内部，所述阀孔通过阀头在截止腔内部上下移动实现开启及封闭，所述阀杆固定连接在阀头上壁，所述阀杆远离阀头的一端依次贯穿阀座上壁、填料组件螺母内壁并伸出至填料组件螺母上方，所述阀杆与填料组件螺母螺纹连接，所述填料组件螺母上壁且位于阀杆前侧固定连接有滑套，所述阀杆外壁设置有与滑套适配的插片，所述滑套与插片之间设置有用于确认阀头在截止腔中准确位置的标尺结构，所述阀杆远离阀头的一端通过第三锁紧螺丝固定连接有定位轴，所述定位轴远离阀杆的一端自下而上依次设置有第一凸台、第二凸台，所述第一凸台、第二凸台圆周外壁分别设置有颜色涂层，所述定位轴外壁呈相对设置有两组弧形凹槽，两组所述弧形凹槽均呈螺旋状且螺旋方向与填料组件螺母中螺纹方向一致，两组所述弧形凹槽螺旋圈数均为3/13圈，所述弧形凹槽内侧壁依次分布有第二圆形凹槽、第一圆形凹槽以及第三圆形凹槽，所述第一圆形凹槽设置在第二圆形凹槽、第三圆形凹槽之间，所述第二圆形凹槽、第三圆形凹槽分别靠近在弧形凹槽长度方向两端，所述定位轴外壁转动连接有手柄本体，所述手柄本体俯视投影呈长矩形且长矩形长度方向居中位置与定位轴转动连接，所述定位轴外壁且位于两组弧形凹槽上下两侧均固定连接有预紧环，两组所述预紧环外壁均与手柄本体内侧壁滑动连接，所述手柄本体两端分别设置有与定位轴轴心垂直的预压孔，两组所述预压孔内侧壁均设置有钢珠，所述第二圆形凹槽、第一圆形凹槽以及第三圆形凹槽内侧壁尺寸与钢珠部分外壁尺寸适配，所述预压孔内侧壁且位于钢珠远离定位轴的一侧滑动连接有导向杆，所述预压孔内侧壁且位于导向杆远离钢珠的一端设置有用于压紧导向杆、钢珠产生预紧力的预压结构，所述手柄本体长度方向两端的其中一端内部设置有用于方便拧动第三锁紧螺丝的通孔，所述通孔位于预压孔上方。

优选的，所述第一圆形凹槽槽深为钢珠直径的一半，所述第二圆形凹槽、第三圆形凹槽槽深为第一圆形凹槽槽深的一半。

优选的，所述第一凸台外壁颜色涂层为蓝色，所述第二凸台外壁颜色涂层为绿色。

优选的，所述钢珠与第二圆形凹槽对齐时第二凸台上表面与手柄本体上表面齐平，所述钢珠与第一圆形凹槽对齐时第二凸台上表面高于手柄本体上表面且第一凸台上表面与手柄本体上表面齐平，所述钢珠与第三圆形凹槽对齐时第一凸台上表面高出手柄本体上表面且第一凸台高出手柄本体的高度与第二凸台高度一致。

优选的，所述预压结构包括弹簧、顶丝，所述顶丝螺纹连接在预压孔内侧壁且位于预压孔远离定位轴的一端，所述弹簧设置在预压孔内侧壁且位于顶丝和导向杆之间。

优选的，所述导向杆朝向顶丝的一端固定连接有限位杆，所述弹簧套设在限位杆外壁，所述导向杆远离限位杆的一端固定连接有抵紧杆，所述抵紧杆远离导向杆的一端与钢珠抵接。

优选的，所述标尺结构包括可视窗、指示箭头以及多组刻度线，所述可视窗设置在滑套前壁，所述可视窗为透明亚克力材质，多组所述刻度线按上下方向依次等距离分布在可视窗前壁，所述指示箭头设置在插片前壁，所述阀头抵紧截止腔内侧下壁时指示箭头与多组刻度线中最下侧一组对齐，所述阀头抵紧截止腔内侧上壁时指示箭头与多组刻度线中最上侧一组对齐。

优选的，所述滑套内壁设置有滑动腔，所述滑动腔与滑套上端贯通，所述插片滑动连接在滑动腔内侧壁。

优选的，所述填料组件螺母上壁通过第一锁紧螺丝固定连接有连接罩，所述滑套固定连接在连接罩上壁。

优选的，所述阀杆外壁固定通过第二锁紧螺丝固定连接有连接环，所述连接环下壁且位于阀杆外围转动连接有转动环，所述插片固定连接在转动环下壁。

（三）有益效果

本发明提供了一种开关可视化的阀门手柄。具备以下有益效果：

1、相比现有技术，该开关可视化的阀门手柄，全开、开启（全开和全关之间的位置）、全关等三个位置可通过肉眼观察第一凸台、第二凸台在手柄上露出情况进行快速判断，无需手动操作检查，极大节约巡检效率。

2、相比现有技术，该开关可视化的阀门手柄，在关闭或开启阀门时，只需要旋转到手柄本体发出“咔”的声响后即可停止操作（即弹簧挤压钢珠顺着弧形凹槽滑入第二圆形凹槽或滑入第三圆形凹槽），减少产品使用难度，避免过度操作、操作不到位或需要以个人经验判断的情况，现场可以更直观简单的判断。

3、相比现有技术，该开关可视化的阀门手柄，通过约束弧形凹槽3/13圈的螺旋圈数，手柄本体与定位轴之间形成45度左右的空行程，可保证误操作或碰撞时不会立即打开阀门，且误操作或碰撞后阀门定位轴与手柄的相对位置会发生变化，在巡检时可以通过肉眼快速发现并纠正。

4、相比现有技术，该开关可视化的阀门手柄，因针阀开关需要手柄本体旋转4-6圈左右，实际现场应用时可能需要控制阀门处在全开与全关之间任一范围内，通过插片与可视窗前壁设置在指示箭头以及刻度线，可以更加准确的反映出阀头当前位于截止腔中的上下位置，控制阀门开度更加精准。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明连接罩、滑套连接结构示意图；

图3为本发明连接环、转动环以及插片连接结构示意图；

图4为本发明手柄与定位轴连接结构内部局部剖视图；

图5为本发明定位轴、第一凸台以及第二凸台连接结构示意图；

图6为本发明导向杆、限位杆以及抵紧杆连接结构示意图。

其中，1、阀座；2、填料组件螺母；3、阀杆；4、手柄本体；5、定位轴；6、通孔；7、预压孔；8、连接罩；9、滑套；10、插片；11、连接环；12、转动环；13、滑动腔；14、可视窗；15、第一锁紧螺丝；16、刻度线；17、指示箭头；18、第二锁紧螺丝；19、第一凸台；20、第二凸台；21、顶丝；22、弹簧；23、导向杆；24、钢珠；25、弧形凹槽；26、第一圆形凹槽；27、第二圆形凹槽；28、第三圆形凹槽；29、限位杆；30、抵紧杆；31、第三锁紧螺丝；32、预紧环。

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。

实施例：

如图1到图6所示，本发明实施例提供一种开关可视化的阀门手柄，包括阀座1、阀头、填料组件螺母2以及阀杆3，填料组件螺母2设置在阀座1上壁，阀座1内部设置有阀孔，阀孔内设置有截止腔，阀头设置在截止腔内部，阀孔通过阀头在截止腔内部上下移动实现开启及封闭，阀杆3固定连接在阀头上壁，阀杆3远离阀头的一端依次贯穿阀座1上壁、填料组件螺母2内壁并伸出至填料组件螺母2上方，阀杆3与填料组件螺母2螺纹连接，

如图1、图4以及图5所示，为了实现空行程确保防误触的目的，阀杆3远离阀头的一端通过第三锁紧螺丝31固定连接有定位轴5，定位轴5外壁呈相对设置有两组弧形凹槽25，两组弧形凹槽25均呈螺旋状且螺旋方向与填料组件螺母2中螺纹方向一致，两组弧形凹槽25螺旋圈数均为3/13圈，弧形凹槽25内侧壁依次分布有第二圆形凹槽27、第一圆形凹槽26以及第三圆形凹槽28，第一圆形凹槽26设置在第二圆形凹槽27、第三圆形凹槽28之间，第二圆形凹槽27、第三圆形凹槽28分别靠近在弧形凹槽25长度方向两端，定位轴5外壁转动连接有手柄本体4，手柄本体4俯视投影呈长矩形且长矩形长度方向居中位置与定位轴5转动连接，第一圆形凹槽26槽深为钢珠24直径的一半，第二圆形凹槽27、第三圆形凹槽28槽深为第一圆形凹槽26槽深的一半，通过弧形凹槽25螺旋圈数均为3/13圈的设置，使得手柄本体4与定位轴5之间形成四十五度左右的空行程，可以避免误触碰而改变阀头的位置；

如图4、图5所示，为了实现通过目测即可确认阀门全开、开启以及全关状态，定位轴5远离阀杆3的一端自下而上依次设置有第一凸台19、第二凸台20，第一凸台19、第二凸台20圆周外壁分别设置有颜色涂层，第一凸台19外壁颜色涂层为蓝色，第二凸台20外壁颜色涂层为绿色，钢珠24与第二圆形凹槽27对齐时第二凸台20上表面与手柄本体4上表面齐平，钢珠24与第一圆形凹槽26对齐时第二凸台20上表面高于手柄本体4上表面且第一凸台19上表面与手柄本体4上表面齐平，钢珠24与第三圆形凹槽28对齐时第一凸台19上表面高出手柄本体4上表面且第一凸台19高出手柄本体4的高度与第二凸台20高度一致，弧形凹槽25为螺旋状，螺距与定位轴5上第一凸台19、第二凸台20超出手柄本体4的高度相关，螺旋状弧形凹槽25上第二圆形凹槽27、第一圆形凹槽26的水平高度差与第二凸台20绿色颜色涂层的高度尺寸一致，螺旋状弧形凹槽25上第一圆形凹槽26、第三圆形凹槽28的水平高度差与第一凸台19蓝色颜色涂层的高度尺寸一致；

如图4、图5所示，为了保持手柄本体4与定位轴5之间的紧密配合，定位轴5外壁且位于两组弧形凹槽25上下两侧均固定连接有预紧环32，两组预紧环32外壁均与手柄本体4内侧壁滑动连接，该预紧环32的作用是与手柄本体4达到过盈配合，使手柄本体4在与定位轴5能相对够转动的情况下仍保持紧密配合，不会出现晃动的情况，加工时在定位轴5外壁涂抹润滑脂，上下分布的两组预紧环32能够起到密封作用，使润滑脂不会流失，让其始终处于润滑状态；

如图1、图4、图5以及图6所示，为了实现转动手柄本体4能够带动阀杆3旋转的目的，手柄本体4两端分别设置有与定位轴5轴心垂直的预压孔7，两组预压孔7内侧壁均设置有钢珠24，第二圆形凹槽27、第一圆形凹槽26以及第三圆形凹槽28内侧壁尺寸与钢珠24部分外壁尺寸适配，预压孔7内侧壁且位于钢珠24远离定位轴5的一侧滑动连接有导向杆23，预压孔7内侧壁且位于导向杆23远离钢珠24的一端设置有用于压紧导向杆23、钢珠24产生预紧力的预压结构，手柄本体4长度方向两端的其中一端内部设置有用于方便拧动第三锁紧螺丝31的通孔6，通孔6位于预压孔7上方，预压结构包括弹簧22、顶丝21，顶丝21螺纹连接在预压孔7内侧壁且位于预压孔7远离定位轴5的一端，弹簧22设置在预压孔7内侧壁且位于顶丝21和导向杆23之间，导向杆23朝向顶丝21的一端固定连接有限位杆29，弹簧22套设在限位杆29外壁，导向杆23远离限位杆29的一端固定连接有抵紧杆30，抵紧杆30远离导向杆23的一端与钢珠24抵接，开启状态下（非全关、全开时），由弹簧22提供压力使钢珠24暂时固定在第一圆形凹槽26内，当俯视方向下顺时针旋转到阀头与阀座1中截止腔内侧上壁接触后，阀杆3不会再继续旋转，则定位轴5也不会继续旋转，此时为阀门全关状态，操作员还会向手柄本体4施加旋转力矩，当力矩克服弹簧22提供的压力时，钢珠24脱离第一圆形凹槽26，根据手柄本体4旋转惯性快速移动到第二圆形凹槽27内部，此时操作员手上会有手柄本体4突然快速旋转的感受且能够听到“咔”的一声，即可判断关闭到位，反之，开启状态下俯视方向逆时针旋转手柄本体4时阀头与阀座1中截止腔内侧下壁接触后，阀杆3不会再继续旋转，则定位轴5也不会继续旋转，此时为阀门全开状态，操作员还会向手柄本体4施加旋转力矩，当力矩克服弹簧22提供的压力时，钢珠24脱离第一圆形凹槽26，根据手柄本体4旋转惯性快速移动到第三圆形凹槽28内部，此时操作员手上会有手柄本体4突然快速旋转的感受且能够听到“咔”的一声，即可判断阀门开启到位，导向杆23朝向顶丝21的一端设置有特定长度的限位杆29，该限位杆29的作用是：当阀门全关后，钢珠24处于第二圆形凹槽27内，如此时继续加大力矩旋转，钢珠24则会稍往后退后，由导向杆23上的限位杆29与顶丝21接触形成卡位，使钢珠24不会无限向后移动，通过控制顶丝21的位置，可以使得钢珠24即不会从弧形凹槽25中完全退出，又可以满足钢珠24在三个圆形凹槽中的退出的空间，保证钢珠24不会从弧形凹槽25中脱离，确保结构完整性；

如图1、图2以及图3所示，为了实现更加准确的观察到阀头位于截止腔中的具体位置的作用，填料组件螺母2上壁且位于阀杆3前侧固定连接有滑套9，阀杆3外壁设置有与滑套9适配的插片10，滑套9与插片10之间设置有用于确认阀头在截止腔中准确位置的标尺结构，标尺结构包括可视窗14、指示箭头17以及多组刻度线16，可视窗14设置在滑套9前壁，可视窗14为透明亚克力材质，多组刻度线16按上下方向依次等距离分布在可视窗14前壁，指示箭头17设置在插片10前壁，阀头抵紧截止腔内侧下壁时指示箭头17与多组刻度线16中最下侧一组对齐，阀头抵紧截止腔内侧上壁时指示箭头17与多组刻度线16中最上侧一组对齐，滑套9内壁设置有滑动腔13，滑动腔13与滑套9上端贯通，插片10滑动连接在滑动腔13内侧壁，填料组件螺母2上壁通过第一锁紧螺丝15固定连接有连接罩8，滑套9固定连接在连接罩8上壁，阀杆3外壁固定通过第二锁紧螺丝18固定连接有连接环11，连接环11下壁且位于阀杆3外围转动连接有转动环12，插片10固定连接在转动环12下壁，阀杆3旋转上下移动时，通过与之固定连接的连接环11带动转动环12上下位移，进而带动位于转动环12下壁的插片10移动，插片10与滑套9内部的滑动腔13滑动连接，使得阀杆3旋转位移时插片10只做上下移动，不跟随阀杆3旋转，通过指示箭头17与多组刻度线16的位置关系，可以非常直观的判断出阀头在截止腔中的具体位置。

工作原理：常规针型截止阀的开关力矩为3-6牛米，旋转操作约3牛米，当钢珠24位于第一圆形凹槽26中时，此时阀门处于开启位置（非全关或全开），当俯视方向下手柄本体4顺时针旋转时，由于钢珠24依靠弹簧22提供的力使其牢牢压在定位轴5的螺旋状弧形凹槽25的第一圆形凹槽26内，因关断时需要阀杆3压住阀座1所以需要更大的力，约6牛米，则设计时就可根据阀门设计的开关力矩将第一圆形凹槽26、第二圆形凹槽27以及第三圆形凹槽28的深度确定，并可以在装配时通过顶丝21来微调钢珠24逃离第一圆形凹槽26、第二圆形凹槽27以及第三圆形凹槽28的力矩，所以手柄本体4刚开始顺时针旋转时，钢珠24并不会马上脱离第一圆形凹槽26，而是需要旋转至阀杆3阀头与截止腔内侧下壁接触时，此时再稍加大手动旋转手柄的力矩，当手柄本体4出现快速顺时针旋转且手柄本体4内部发出“咔”的一声时，则说明此时手柄旋转的力矩达到了6牛米，且阀头与下阀座1接触达到设计的关断力矩，通过该手感及声音的反馈，操作者可明显区分阀门关闭时的提示，不需要担心手上旋转的力偏小后阀门不能完全关闭，也不需要担心手上旋转的力偏大后损坏阀门密封面，且此时阀门全关后，定位轴5上端面会与手柄本体4上端面齐平，不会露出绿色和蓝色的颜色涂层，以便于在维修或试压时，不需要手动去操作一下阀门来感受阀门是开还是关的状态，此时只需要肉眼判断即可；

当阀门全关需要打开时，将手柄本体4俯视方向下逆时针旋转（通过上文可知，钢珠24在第二圆形凹槽27、第三圆形凹槽28中的脱离力矩是3牛米，钢珠24在第一圆形凹槽26的脱离力矩是6牛米），当手柄本体4开始逆时针旋转时则说明阀门已有准备开启的动作，而阀门起始开启的扭矩是大于旋转运动的3牛米，所以当有开启动作时且力矩达到可能开启阀门的3牛米时，手柄本体4则会相对定位轴5向下移动，则定位轴5上端端面会超出手柄本体4的上端端面，且会把第二凸台20的绿色环形区域露出来，直到钢珠24走到第一圆形凹槽26内，则此时需要6牛米的力才能脱离，此时为了开启阀门会加大手柄本体4旋转力矩，阀门则会在6牛米力矩内开启阀门将阀杆3阀头抬起，达到开启状态。部分阀门由于设计原因可能开启力矩会大于关闭的6牛米力矩，则此时需要继续旋转手柄本体4才能开启，或者设计前将定位轴5中的第一圆形凹槽26加深以调整开启力矩，则在设计的关闭力矩上加大一个余量，保证开启时能够使钢珠24保留在第一圆形凹槽26内，所以当钢珠24达到第一圆形凹槽26时，露出了定位轴5上第二凸台20的绿色区域，说明阀门已开启但未达到全开位置，当阀门需要全开时，则继续逆时针旋转手柄本体4，当阀杆3阀头与截止腔内侧上壁接触后，再继续加力逆时针旋转手柄本体4，当手柄本体4出现快速逆时针旋转且手柄本体4内部发出“咔”的一声时，则说明此时手柄本体4旋转的力矩达到了6牛米，且阀头与阀座1达到设计的关断力矩。定位轴5上端端面超出手柄本体4的同时，也将定位轴5上第一凸台19的蓝色环形区域露出，如有其他人员巡检，即可通过肉眼观察到该阀门已将蓝色环形区域露出，则可以快速判断该阀门是处于全开状态，如此时需要试压等关闭阀门的操作，可在巡检时只将蓝色环形区域露出的阀门进行关闭操作即可。

且因为手柄本体4在全开或全关位置到达开启或关闭时，中间存在一段约45度的旋转角度，所以当阀门全关时，如出现误操作或现场其他东西搬运时撞到手柄，导致手柄本体4逆时针旋转，开启初段的空行程能有效保障撞击和误操作在45度内旋转时不会正常开启阀门，而撞击或误操作后定位轴5的上端端面会超出手柄本体4上端端面，且露出绿色环形区域，在巡检时即可快速发现并及时手动确认阀门是否关闭。避免由不可控因素造成持续性、较难发现的损失；

阀杆3旋转上下移动时，通过与之固定连接的连接环11带动转动环12上下位移，进而带动位于转动环12下壁的插片10移动，插片10与滑套9内部的滑动腔13滑动连接，使得阀杆3旋转位移时插片10只做上下移动，不跟随阀杆3旋转，通过指示箭头17与多组刻度线16的位置关系，可以非常直观的判断出阀头所在截止腔中的具体位置。

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。