專利名稱：快速啟閉的大型閘閥和球閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種大口徑快速啟閉的閘閥和球閥，其工作壓力有低、中、高壓。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，大口徑閥門主要有閘閥、球閥和蝶閥三種。閘閥的結(jié)構(gòu)成熟、密封可靠，但在大口徑管道中，特別是在輸送危險(xiǎn)介質(zhì)(如煤氣、易燃易爆氣體)時(shí)，已逐漸被價(jià)格高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜而密封性能、啟閉力矩和壽命都不如閘閥的的球閥和蝶閥所取代。其主要原因是閘閥的啟閉速度太慢。一旦發(fā)生爆管，不能很快切斷介質(zhì)，當(dāng)管內(nèi)是易燃易爆或有毒介質(zhì)時(shí)，會(huì)引發(fā)事故進(jìn)一步擴(kuò)大和造成更多的人員和財(cái)產(chǎn)損失，此外生產(chǎn)危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)的生產(chǎn)裝置和儲(chǔ)運(yùn)裝置，一旦發(fā)生事故，也急需將裝置中的危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)盡快排放到安全地點(diǎn)，以防事故擴(kuò)大。從技術(shù)層面上說(shuō)，電動(dòng)閥門也可以快速啟閉，但是有兩個(gè)問(wèn)題，一是其造價(jià)昂貴，二是即便為確保人民生命安全，不計(jì)代價(jià)安裝電動(dòng)閥門，還存在著在發(fā)生事故時(shí)，往往伴隨著停電，電動(dòng)閥門雖可改為手動(dòng)，但其啟閉速度仍然很慢。 在開(kāi)啟之初和關(guān)閉之末，閘板和閥座間的磨損嚴(yán)重(俗稱‘拉毛’)，顯著降低閥門的可靠性和壽命。閘閥的另一重大缺點(diǎn)是密封付是硬密封，要求加工精度特高，需高精度機(jī)加設(shè)備，還需輔以研磨，增加固定資產(chǎn)投資和聘用高級(jí)技工。球閥的啟閉速度很快，但制造工藝復(fù)雜，特別是球形閥芯和閥座間的密封是予置的，閥芯在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)總是和閥座緊壓，帶著密封力轉(zhuǎn)動(dòng)，其后果是(1)轉(zhuǎn)動(dòng)閥芯的力矩很大；(2)它們間的密封付磨損嚴(yán)重，壽命較短。和閘閥一樣，球閥的另一重大缺點(diǎn)是密封付是硬密封，要求加工精度特高，需高精度機(jī)加設(shè)備，還需輔以研磨，增加固定資產(chǎn)投資和聘用高級(jí)技工。為了啟閉閥芯和保證閥芯/閥座間的密封，操作閥門時(shí)需要兩種力，即移動(dòng)閥芯的力(以下簡(jiǎn)稱啟閉力)和達(dá)到必需的密封比壓的密封力(以下簡(jiǎn)稱密封力)。兩者任務(wù)不同，數(shù)值上有很大的差異?，F(xiàn)有的民用和工業(yè)閥門，都沒(méi)有把這兩種力區(qū)別對(duì)待，都是由同一根閥桿來(lái)傳遞的。表一為現(xiàn)有各類閥門中這兩種力的傳遞和作用方向的情況表。大口徑閥門，主要有閘閥，球閥和蝶閥三種。小型閥門的密封力不大而行程又短，需要的力矩不大，啟閉時(shí)間不長(zhǎng)，而當(dāng)閥門大型化以后，由于還采用小型閥門力的傳遞方式，使原有的隱性缺點(diǎn)就顯現(xiàn)出來(lái)。大型化以后，直徑變大，行程變長(zhǎng)，為保證足夠的密封比壓，需要的密封力很大，行程變長(zhǎng)后，啟閉時(shí)間變長(zhǎng)，對(duì)閥門的設(shè)計(jì)和制造者來(lái)說(shuō)，確保密封是第一位的，為獲得足夠的軸向力，閥桿螺距選得很小，使得啟閉速度很慢，啟閉時(shí)間很長(zhǎng)。當(dāng)依靠同一根閥桿采用同一個(gè)螺距來(lái)傳遞上述兩種力時(shí)，就出現(xiàn)了顧此失彼的現(xiàn)象。如現(xiàn)有的大型閘閥就存在開(kāi)啟之初和關(guān)閉之未需要的力矩很大，而啟閉后，開(kāi)啟速度十分緩慢。表一[0010]
閥門啟閉力密封力種類___
閘I. _桿旋轉(zhuǎn)傳遞的軸向力I-由閥桿旋轉(zhuǎn)傳遞的軸向力
M 。立*、、、士曰丄和楔塊使閥芯/閥座密封’
N 2·開(kāi)啟I和細(xì)之末_力最大密封力是非予置的。_
截止I.由閥桿旋轉(zhuǎn)傳遞的軸向力I· _桿旋轉(zhuǎn)傳遞_向力使閥芯/
M η、士上曰丄閥座密封，密封力是非予置的。
閥 2.開(kāi)后之初和關(guān)閉之末軸向力最大__·
球閥I.由閥桿傳遞的扭矩轉(zhuǎn)動(dòng)閥芯 I.用閥座予先(固定或浮動(dòng))壓緊，
(球體)密封力是予置的。
2.密封力予置，使轉(zhuǎn)動(dòng)閥芯的扭
矩大，閥芯/閥座間的磨擦力和磨
__損都大__
旋塞I.由閥桿傳遞的扭矩轉(zhuǎn)動(dòng)閥芯 I.用閥芯(旋塞)予先(固定或浮動(dòng))壓緊，
閥 (旋塞)密封力是予置的。
2.密封力予置，使轉(zhuǎn)動(dòng)閥芯的扭
矩大閥芯/閥座間的磨擦力和磨
__損都大__
蝶I.由閥桿傳遞的扭矩轉(zhuǎn)動(dòng)閥芯(蝶！·由閥桿旋轉(zhuǎn)傳遞的扭炬使閥芯/閱座密封
M 如、、士杜M曰O·座與閥芯間留有過(guò)盈量造成密封比壓。有磨
^ D末轉(zhuǎn)矩取大。旋轉(zhuǎn)速度損，密封力是非予置的。
快。
\球閥的密封力是予置的，雖然滿足了密封比壓的要求，當(dāng)大型化后，密封面積變大，使啟閉力矩加大，增加磨損，壽命短。為減少密封付的磨損，現(xiàn)有技術(shù)措施是，提聞閥芯和閥座的加工精度，用聞精度的機(jī)加設(shè)備，有時(shí)還輔以人工研磨，需聘用高級(jí)技工，這是現(xiàn)有大型閥門的另一缺點(diǎn)?？梢哉f(shuō)，迄今為止，尚沒(méi)有一種適合大口徑閥門理想的結(jié)構(gòu)形式。理想的大型閥門應(yīng)該同時(shí)滿足以下要求密封可靠、啟閉迅速、密封力是非予置的、采用軟密封，以降低加工精度，也便于更換，使閥門生產(chǎn)的固定資產(chǎn)投資省，生產(chǎn)成本低，維修費(fèi)用小。由申請(qǐng)人發(fā)明的中國(guó)專利“分力式閥門”(申請(qǐng)?zhí)朇N03132283. 2公開(kāi)號(hào)CN1474080A)克服了現(xiàn)有大型閥門普遍存在的上述缺點(diǎn)，滿足理想的大型閥門同時(shí)滿足密封可靠、啟閉迅速、密封力是非予置的的要求。但上述分力式閥門，仍有以下缺點(diǎn)(1)用凸輪為側(cè)壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，密封力有限，力口之大型化后，閥芯的密封力不勻，故閥門的工作壓力不高，實(shí)踐證明，其性價(jià)比還不如現(xiàn)有的蝶閥；(2)密封付沒(méi)有采用軟密封，要求的加工精度仍很高；(3)安裝時(shí)需要較大的操作空間，當(dāng)用于埋地管網(wǎng)時(shí)，需要較大的閥門井。因此，所述專利的樣機(jī)在試制成功后未能產(chǎn)業(yè)化。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種新的大型閘閥和球閥的結(jié)構(gòu)形式和啟閉方法，以期能同時(shí)滿足上述要求。它是由閥殼、閥芯、閥座、密封付、上密封、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等構(gòu)件所組成。其特征在于密封付中有一個(gè)密封件是軟密封材料，在閥門開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)，密封付間沒(méi)有滑動(dòng)，只有垂直的相向或相背方向運(yùn)動(dòng)，以確保軟密封材料不受搓切力。為實(shí)現(xiàn)上述特征，采取的技術(shù)措施是將傳遞到閥芯上的密封力和啟閉力由兩個(gè)獨(dú)立的機(jī)構(gòu)完成，閥門的密封力是非予置的，閥門的啟閉過(guò)程按下述兩步進(jìn)行啟使閥芯/閥座先松開(kāi)而后移動(dòng)閥芯(先松后移)，閉先移動(dòng)閥芯而后使閥芯/閥座密封。(先移后緊)本實(shí)用新型的有益效果是密封可靠；啟閉迅速；工作壓力高；要求加工精度低，制造簡(jiǎn)易，無(wú)需高級(jí)技工，加工成本低；密封力是非予置的，密封面磨損小，使用壽命長(zhǎng)、采用軟密封環(huán)，容易更換；啟閉力矩??；占據(jù)操作空間小，適用于架空、地面、深埋等不同管網(wǎng) 上。

下面結(jié)合典型的實(shí)施例和附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。應(yīng)說(shuō)明，所述附圖和實(shí)施例是用來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型，并非用于限制本實(shí)用新型的范圍。在閱讀本實(shí)用新型后，如對(duì)本實(shí)用新型作各種改動(dòng)或修改，都屬于等價(jià)的改動(dòng)或修改，同樣包括于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書限定的范圍內(nèi)。圖I是大口徑升降式閘閥正剖面圖，圖2是圖I的側(cè)視圖，圖3是大口徑擺動(dòng)式閘閥處于關(guān)閉的正視圖，圖4是圖3的側(cè)視圖，圖5是大口徑球閥處于開(kāi)啟時(shí)的正剖面圖，圖6是大口徑球閥處于關(guān)閉時(shí)的正剖面圖，圖7是用一塊鍥形滑叉壓緊的大口徑升降式閘閥處于開(kāi)啟時(shí)的正剖面圖，圖8是圖7的A-A視圖。圖中1閥芯室外殼(下部)，2浮動(dòng)壓環(huán)，3閥座，4進(jìn)口法蘭，5閥芯(閘板)，6中法蘭，7閥芯室外殼(上部)，8啟閉上密封，9啟閉手輪，10啟閉閥桿，11密封手輪，12密封閥桿，13密封上密封，14鍥形滑塊(上)，15固定壓環(huán)，16聯(lián)軸套，17出口法蘭，18鍥形滑塊(下)19鍥形滑塊室外殼，20擺把，21配重，22閥芯(球)，23鍥形滑叉，24軟密封環(huán)。 實(shí)施例I大口徑升降式閘閥圖I是大口徑升降式閘閥正剖面圖，圖2是圖I的側(cè)視圖。閥門是由閥芯室和鍥形滑塊室兩部份組合而成。閥芯室是由閥芯室外殼(下部)(I)，閥芯室外殼(上部)(7)，閥座(3)，進(jìn)口法蘭(4)，閘板(5)，中法蘭(6)，啟閉上密封(8)，啟閉手輪(9)，啟閉閥桿(10)所組成。鍥形滑塊室是由密封手輪(11)，密封閥桿(12)，密封上密封(13)，鍥形滑塊(上)
(14)和鍥形滑塊(下)(18)，浮動(dòng)壓環(huán)(2)，固定壓環(huán)(15)，聯(lián)軸套(16)，出口法蘭(17)，鍥形滑塊室外殼(19)所組成。鍥形滑塊(14)和(18)靠密封手輪(11)，密封閥桿(12)作相向或相背上下滑動(dòng)。當(dāng)要關(guān)閉閥門時(shí)，將閘板(5)下降到底，使鍥形滑塊作相向滑動(dòng)，于是，浮動(dòng)壓環(huán)(2)向右浮動(dòng)，在閘板的上部設(shè)有滑槽，可推動(dòng)閘板(5)使與閥座(3)緊貼，切斷流體。當(dāng)要開(kāi)啟閥門時(shí)，使鍥形滑塊作相背滑動(dòng)，閘板(5)在流體靜壓的作用下，向左浮動(dòng)與閥座(3)松離，同時(shí)也使浮動(dòng)壓環(huán)(2)向左浮動(dòng)，閘板(5)離座后，再將它提升至全開(kāi)位置。由于在開(kāi)啟之初和關(guān)閉之末，閘板(5)總是在離座狀態(tài)下升降的，因此密封面可以采用軟密封環(huán)(24)，在閥門啟閉時(shí)軟密封環(huán)(24)與閥座(3)間沒(méi)有滑動(dòng)，只有垂直的相向方向運(yùn)動(dòng)，故磨損很小，使用壽命很長(zhǎng)，更換也很方便，同時(shí)閘板(5)的加工精度可大大降低，顯著降低制造成本，這是本實(shí)用新型的突出優(yōu)點(diǎn)。密封閥桿(12)由螺紋旋向相反的兩段組成，它們可以用聯(lián)軸套(16)相聯(lián)接，也可以采用上下螺紋旋向相反的一根閥桿。閘板(5)靠啟閉手輪(9)、啟閉閥桿(10)作升降運(yùn)動(dòng)，為快速，啟閉閥桿(10)可采用大導(dǎo)程多頭螺紋(配以相應(yīng)的閥桿螺母)，亦可采用光桿配合四連桿升降機(jī)構(gòu)，這些都是成熟技術(shù)，無(wú)需贅述。啟閉閥桿(10)可以采用明桿，亦可采用暗桿。在閘板(5)的上部設(shè)有滑槽，使閘板(5)能在密封閥桿(12)的軸線上作左右浮動(dòng)。閥門的開(kāi)啟轉(zhuǎn)動(dòng)密封手輪(11)，通過(guò)密封閥桿(12)，使鍥形滑塊作相背滑動(dòng)，在流體靜壓力作用下，使閘板(5)向左浮動(dòng)，并與閥座(3)分離，再提升閘板(5)至開(kāi)啟位置。因此，閘板(5)在提升之初的力矩很小，軟密封環(huán)(24)和閥座(3)間沒(méi)有滑動(dòng)，只有垂直的相背方向運(yùn)動(dòng)，故無(wú)磨損，從而可亟大地延長(zhǎng)使用壽命。 閥門的關(guān)閉轉(zhuǎn)動(dòng)啟閉手輪(9)，啟閉閥桿(10)使閘板(5)降到底，轉(zhuǎn)動(dòng)密封手輪
(11)，通過(guò)密封閥桿(12)，使鍥形滑塊作相向滑動(dòng)，推動(dòng)浮動(dòng)壓環(huán)(2)向右，頂住閘板(5)使軟密封環(huán)(24)與閥座(3)緊貼，達(dá)到密封的目的。在關(guān)閉之末，軟密封環(huán)(24)和閥座(3)間沒(méi)有滑動(dòng)，只有垂直的相向方向運(yùn)動(dòng)，基本無(wú)磨損，從而可亟大地延長(zhǎng)使用壽命。實(shí)施例2大口徑擺動(dòng)式閘閥圖3是大口徑擺動(dòng)式閘閥處于關(guān)閉位置的正視圖，圖4是圖3的側(cè)視圖。鍥形滑塊室的結(jié)構(gòu)和圖I相同，而閥芯室外殼呈腰子狀，閘板在其中可以左右擺動(dòng)。帶動(dòng)閘板(5)擺動(dòng)的啟閉閥桿和擺軸(圖中未示)通過(guò)啟閉上密封(8)和擺把(20)相聯(lián)，為省力和自鎖，配置有配重(21)。圖4中畫實(shí)線的擺把和配重對(duì)應(yīng)的閘板(5)處于關(guān)閉位置，虛線則處于開(kāi)啟位置。閥門的開(kāi)啟轉(zhuǎn)動(dòng)密封手輪(11)，通過(guò)密封閥桿(12)，使鍥形滑塊作相背滑動(dòng)，在閘板(5)的上部設(shè)有滑槽，使閘板(5)能在密封閥桿(12)的軸線上作左右浮動(dòng)。在流體靜壓力作用下，使閘板(5)向左浮動(dòng)，并與閥座(3)分離，再擺動(dòng)閘板(5)至開(kāi)啟位置。因此，閘板(5)在擺動(dòng)之初的力矩很小，軟密封環(huán)(24)和閥座(3)間沒(méi)有滑動(dòng)，只有垂直的相背方向運(yùn)動(dòng)，故無(wú)磨損，從而可亟大地延長(zhǎng)使用壽命。閥門的關(guān)閉搬動(dòng)擺把(20)，使閘板(5)擺動(dòng)到關(guān)閉位置，轉(zhuǎn)動(dòng)密封手輪(11)，通過(guò)密封閥桿(12)，使鍥形滑塊作相向滑動(dòng)，推動(dòng)浮動(dòng)壓環(huán)(2)向右，頂住閘板(5)使軟密封環(huán)(24)與閥座(3)緊貼，達(dá)到密封的目的。在關(guān)閉之末，閘板(5)和軟密封環(huán)(24)間不受剪切力，軟密封環(huán)(24)和閥座(3)間沒(méi)有滑動(dòng)，只有垂直的相向方向運(yùn)動(dòng)，故無(wú)磨損，從而可亟大地延長(zhǎng)使用壽命。實(shí)施例3大口徑球閥圖5是大口徑球閥處于開(kāi)啟時(shí)的正剖面圖，圖6是大口徑球閥處于關(guān)閉時(shí)的正剖面圖。鍥形滑塊室的結(jié)構(gòu)和圖I相同，而閥芯(22)為球形，和普通球閥不同，閥座(3)不是球面，而是錐面，更便于加工。和普通球閥一樣，啟閉閥桿(10)頂端銑成方，用搬把(圖中未示)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，用啟閉上密封(8)保證動(dòng)密封，下端設(shè)置有防吹脫結(jié)構(gòu)。和普通球閥不同的是，當(dāng)球閥處于關(guān)閉位置時(shí)，球形閥芯(22)的頂部設(shè)有滑槽，球形閥芯(22)可以沿垂直于啟閉閥桿(10)方向左右浮動(dòng)。以確保球芯(22)的軟密封環(huán)(24)和閥座緊貼，達(dá)到密封的目的。閥門的開(kāi)啟轉(zhuǎn)動(dòng)密封手輪(11)，通過(guò)密封閥桿(12)，使鍥形滑塊作相背滑動(dòng)，在流體靜壓力作用下，使球芯(22)向左浮動(dòng)，使軟密封環(huán)(24)與閥座(3)分離，再轉(zhuǎn)動(dòng)球芯
(22)至開(kāi)啟位置。因此，球芯(22)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的力矩很小軟密封環(huán)(24)和閥座(3)間沒(méi)有滑動(dòng)，只有垂直的相背方向運(yùn)動(dòng)，故無(wú)磨損，從而可亟大地延長(zhǎng)使用壽命。閥門的關(guān)閉旋轉(zhuǎn)啟閉閥桿(10)使球芯(22)處于關(guān)閉位置，轉(zhuǎn)動(dòng)密封手輪(11)，通過(guò)密封閥桿(12)，使鍥形滑塊作相向滑動(dòng)，推動(dòng)浮動(dòng)壓環(huán)(2)向右，頂住球芯(22)使軟密封環(huán)(24)與閥座(3)緊貼，達(dá)到密封的目的。在旋轉(zhuǎn)球芯(22)時(shí)，由于它和閥座(3)己分離，故旋轉(zhuǎn)的力矩很小，軟密封環(huán)(24)和閥座(3)間沒(méi)有滑動(dòng)，只有垂直的相向方向運(yùn)動(dòng)， 故無(wú)磨損，從而可亟大地延長(zhǎng)使用壽命。實(shí)施例4圖7是用一塊鍥形滑叉壓緊的大口徑升降式閘閥處于開(kāi)啟時(shí)的正剖面圖，圖8是圖7的A-A視圖。和實(shí)施例I的區(qū)別僅在于用一塊鍥形滑叉(23)代替鍥形滑塊(上)(14)和鍥形滑塊(下)(18)，同時(shí)，密封閥桿(12)則為單向螺紋。其他與實(shí)施例I
完全一樣。
權(quán)利要求1.一種快速啟閉的大型閘閥和球閥，是由閥殼、閥芯、閥座、密封付、上密封、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等構(gòu)件所組成，其特征在于密封付中有一個(gè)密封件是軟密封材料，在閥門開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)，密封付間沒(méi)有滑動(dòng)，只有垂直的相向或相背方向運(yùn)動(dòng)，以確保軟密封材料不受搓切力。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種快速啟閉的大型閘閥和球閥，其特征在于閥門的結(jié)構(gòu)型式有升降式閘閥，擺動(dòng)式閘閥和球閥三種型式。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種快速啟閉的大型閘閥和球閥，其特征在于在閘板(5)的上部設(shè)有滑槽，使閘板(5)能在密封閥桿(12)的軸線上作左右浮動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種快速啟閉的大型閘閥和球閥，其特征在于球形閥芯(22)的頂部設(shè)有滑槽，球形閥芯(22)可以沿垂直于啟閉閥桿(10)方向左右浮動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種快速啟閉的大型閘閥和球閥，其特征在于球閥的閥座(3)不是球面，而是維面。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種快速啟閉的大型閘閥和球閥，其特征在于閘板(5)的表面是平直的。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種快速啟閉的大型閘閥和球閥，其特征在于使密封付間作垂直的相向或相背方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)有兩種，一種是兩塊鍥形滑塊(14)和鍥形滑塊(18)作相向或相背滑動(dòng)，另一種是一塊鍥形滑叉(23)作上下滑動(dòng)。
專利摘要一種快速啟閉的大型閘閥和球閥。是由閥殼、閥芯、閥座、密封付、上密封、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等構(gòu)件所組成。其特征在于密封付中有一個(gè)密封件是軟密封材料，在閥門開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)，密封付間沒(méi)有滑動(dòng)，只有垂直的相向或相背方向運(yùn)動(dòng)，以確保軟密封材料不受搓切力。為實(shí)現(xiàn)上述特征，采取的技術(shù)措施是將傳遞到閥芯上的密封力和啟閉力由兩個(gè)獨(dú)立的機(jī)構(gòu)完成，閥門的密封力是非予置的，閥門的啟閉過(guò)程按下述兩步進(jìn)行啟使閥芯/閥座先松開(kāi)而后移動(dòng)閥芯(先松后移)，閉先移動(dòng)閥芯而后使閥芯/閥座密封(先移后緊)。本實(shí)用新型的有益效果是密封可靠；啟閉迅速；工作壓力高；要求加工精度低，成本低；密封力是非予置的，密封面磨損小，使用壽命長(zhǎng)、容易更換；啟閉力矩小；占據(jù)操作空間小，適用于架空、地面、深埋等不同管網(wǎng)上。
文檔編號(hào)F16K3/30GK202629117SQ20122004395
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月13日
發(fā)明者吳植仁 申請(qǐng)人:吳植仁