一种强制密封球阀启闭驱动装置的制作方法

本实用新型属于球阀，尤其涉及一种强制密封球阀启闭驱动装置。

背景技术：

在流体控制领域，如油气生产流程切换、管道关断、计量、调压、分子筛切换、压缩机进出口、炼油工艺中的氢气工况，合成氨装置的空分等操作频繁并对流体开关控制和关闭严密性要求苛刻的领域，要求阀门能够在直通的状态下尽可能小的产生压降，并且能够提供不受管线介质压力影响的强制扭矩密封。强制密封球阀被公认为理想的解决方案。与普通球阀不同，强制密封球阀在操作时经过两个步骤，一是操作阀球在开启和关闭位置之间转动，二是操作密封盖顶起和收回，实现强制密封。如何采用像普通阀门一样的单一操作动作完成强制密封球阀的操作是强制密封球阀设计的关键技术之一。中国实用新型专利（专利号2016204911272）公开了“一种强制密封球阀”，采用阀杆驱动强制密封装置，同时阀杆通过扭簧带动阀球转动，完成两个操作步骤。但这样的技术方案应用在大口径和高压阀门可能会产生操作的不稳定，甚至失效。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提出一种强制密封球阀启闭驱动装置的技术方案，提高强制密封球阀的操作性能和可靠性。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种强制密封球阀启闭驱动装置，设置在强制密封球阀中，所述强制密封球阀包括阀球，所述阀球设有密封盖和螺旋驱动轮，当所述阀球旋转到关闭位置时，所述螺旋驱动轮旋转通过螺纹顶起和收回所述密封盖，所述螺旋驱动轮由密封驱动轮驱动旋转；所述强制密封球阀启闭驱动装置包括密封阀杆、阀球阀杆、阀杆驱动转盘和阀杆行程挡块，所述密封阀杆驱动所述密封驱动轮转动，所述阀杆驱动转盘驱动密封阀杆旋转；所述阀球阀杆驱动所述阀球转动，所述阀杆行程挡块控制所述阀球阀杆的转动行程；在所述阀球阀杆的转动行程内所述阀球阀杆与所述密封阀杆同时转动，在所述阀球阀杆转动到阀球关闭位置后，所述阀球阀杆转停止转动；所述阀杆驱动转盘继续驱动所述密封阀杆转动、并带动所述螺旋驱动轮顶起和收回所述密封盖。

更进一步，所述强制密封球阀启闭驱动装置设有驱动装置箱体，所述阀杆驱动转盘设置在所述驱动装置箱体中；所述阀球阀杆设有弹性挂接环，所述弹性挂接环随所述阀球阀杆转动，所述弹性挂接环是在阀球阀杆的旋转圆周方向产生弹性位移的弹性挂接环，所述驱动装置箱体设有位置对应于所述弹性挂接环的脱离楔角和脱离挂钩，所述阀杆驱动转盘设有拉动所述弹性挂接环的驱动钩；所述阀球阀杆转动到阀球关闭位置时，所述脱离楔角推动所述弹性挂接环脱离所述驱动钩、并挂入所述脱离挂钩。

更进一步，所述驱动装置箱体设有上盖，所述脱离楔角和脱离挂钩设置在所述上盖上。

更进一步，所述阀杆驱动转盘设有位置对应于所述弹性挂接环的复位楔角，当所述阀杆驱动转盘向开启方向旋转时，所述复位楔角推动所述弹性挂接环脱离所述脱离挂钩、并挂入所述阀杆驱动转盘的驱动钩。

更进一步，所述阀球阀杆设有转柄，所述转柄设有通孔，所述弹性挂接环包括挂环、挂杆和压簧，所述挂杆穿过转柄的所述通孔，所述挂杆的一端与所述挂环铰接，所述挂杆的另一端与所述转柄之间分别设有一个所述压簧。

更进一步，所述阀球阀杆设有转柄，所述转柄设有通孔，所述弹性挂接环包括挂环、挂杆和弹性伸缩架，所述挂杆穿过转柄的所述通孔，所述挂环和挂杆分别与所述伸缩架的两端铰接。

更进一步，所述弹性伸缩架包括第一伸缩架、第二伸缩架和压簧，所述第一伸缩架的一端与挂杆铰接，所述第一伸缩架的另一端设有第一弹簧档头，所述第二伸缩架与所述挂环铰接，所述第二伸缩架的另一端设有第二弹簧档头，所述压簧套在所述第一伸缩架和第二伸缩架上，所述压簧的两端分别顶压所述第一弹簧档头和第二弹簧档头。

更进一步，所述强制密封球阀启闭驱动装置设有驱动装置箱体，所述阀杆行程挡块包括关闭位置挡块和开启位置挡块，所述阀球阀杆设有转柄；所述关闭位置挡块和开启位置挡块安装在所述驱动装置箱体上，所述阀球阀杆转动到阀球关闭位置时所述转柄接触所述关闭位置挡块，所述阀球阀杆转动到阀球开启位置时所述转柄接触所述开启位置挡块。

更进一步，所述关闭位置挡块和开启位置挡块通过挡块螺栓安装在所述驱动装置箱体上，所述关闭位置挡块和开启位置挡块与所述转柄的接触面是斜面，所述挡块螺栓设有锁紧螺母。

更进一步，所述阀杆驱动转盘是一只由蜗杆驱动的涡轮盘。。

本实用新型的有益效果是：采用一个阀杆驱动转盘，配合安装在阀球阀杆转柄上的弹性挂接环及驱动钩、脱离挂钩、脱离楔角和复位楔角，使阀杆驱动转盘按照强制密封球阀的操作过程驱动阀球和密封盖的操作，弹性挂接环的采用，使阀球上集成的密封盖在除强制密封顶起时以外的所有位置能够可靠地收紧在阀球基体上，避免介质紊流的影响。当阀球整体向关方向旋转时，可以提供刚性连接的容错保障。当阀球基体转动到关位后，又会分离阀球基体与密封盖顶起间的运动关联，减小了强制密封扭矩的消耗。操作方便，可靠性高，特别适合于大口径和高压阀门的应用。

下面结合附图和实施例对本实用新型作一详细描述。

附图说明

图1是本实用新型结构图；

图2是本实用新型驱动装置箱体结构，上盖翻转打开；

图3是本实用新型打开驱动装置箱体上盖的结构图，转柄转至阀球关闭位置；

图4是本实用新型强制密封球阀开启位置的结构图；

图5是本实用新型强制密封球阀关闭位置的结构图；

图6是本实用新型脱离楔角推动弹性挂接环脱离驱动钩示意图；

图7是本实用新型弹性挂接环挂入脱离挂钩示意图；

图8是本实用新型阀杆驱动转盘的复位楔角推动弹性挂接环重新挂入阀杆驱动转盘的驱动钩的示意图；

图9是本实用新型弹性挂接环的另一种结构图；弹性挂接环设有弹性伸缩架。

具体实施方式

如图1至图5，一种强制密封球阀启闭驱动装置，设置在强制密封球阀中，所述强制密封球阀包括阀球10，所述阀球设有密封盖11和螺旋驱动轮12，当所述阀球旋转到关闭位置时，所述螺旋驱动轮旋转，通过螺纹13顶起和收回所述密封盖，所述螺旋驱动轮由密封驱动轮14驱动旋转；所述强制密封球阀启闭驱动装置包括密封阀杆20、阀球阀杆30、阀杆驱动转盘40和阀杆行程挡块（51,52），所述密封阀杆驱动所述密封驱动轮转动，所述阀杆驱动转盘驱动密封阀杆旋转；所述阀球阀杆驱动所述阀球转动，所述阀杆行程挡块控制所述阀球阀杆的转动行程；在所述阀球阀杆的转动行程内所述阀球阀杆与所述密封阀杆同时转动，在所述阀球阀杆转动到阀球关闭位置后，所述阀球阀杆转停止转动；所述阀杆驱动转盘继续驱动所述密封阀杆转动、并带动所述螺旋驱动轮顶起和收回所述密封盖。

所述强制密封球阀启闭驱动装置设有驱动装置箱体60，所述阀杆驱动转盘设置在所述驱动装置箱体中；所述阀球阀杆设有弹性挂接环70，所述弹性挂接环随所述阀球阀杆转动，所述弹性挂接环是在阀球阀杆的旋转圆周方向产生弹性位移的弹性挂接环，所述驱动装置箱体设有位置对应于所述弹性挂接环的脱离楔角62和脱离挂钩63，所述阀杆驱动转盘设有拉动所述弹性挂接环的驱动钩41；所述阀球阀杆转动到阀球关闭位置时，所述脱离楔角推动所述弹性挂接环脱离所述驱动钩、并挂入所述脱离挂钩。

所述驱动装置箱体设有上盖61，所述脱离楔角和脱离挂钩设置在所述上盖上。

所述阀杆驱动转盘设有位置对应于所述弹性挂接环的复位楔角42，当所述阀杆驱动转盘向开启方向旋转时，所述复位楔角推动所述弹性挂接环脱离所述脱离挂钩、并挂入所述阀杆驱动转盘的驱动钩。

所述阀球阀杆设有转柄31，所述转柄设有通孔，所述弹性挂接环包括挂环70、挂杆71和压簧72，所述挂杆穿过转柄的所述通孔，所述挂杆的一端与所述挂环铰接，所述挂杆的另一端与所述转柄之间分别设有一个所述压簧。

如图9，所述弹性挂接环的另一种结构是：所述阀球阀杆设有转柄31，所述转柄设有通孔，所述弹性挂接环包括挂环70、挂杆71和弹性伸缩架，所述挂杆穿过转柄的所述通孔，所述挂环和挂杆分别与所述伸缩架的两端铰接。

所述弹性伸缩架包括第一伸缩架73、第二伸缩架74和压簧72，所述第一伸缩架的一端与挂杆铰接，所述第一伸缩架的另一端设有第一弹簧档头75，所述第二伸缩架与所述挂环铰接，所述第二伸缩架的另一端设有第二弹簧档头76，所述压簧套在所述第一伸缩架和第二伸缩架上，所述压簧的两端分别顶压所述第一弹簧档头和第二弹簧档头。

所述阀杆行程挡块包括关闭位置挡块51和开启位置挡块52，所述关闭位置挡块和开启位置挡块安装在所述驱动装置箱体上，所述阀球阀杆转动到阀球关闭位置时所述转柄接触所述关闭位置挡块，所述阀球阀杆转动到阀球开启位置时所述转柄接触所述开启位置挡块。

所述关闭位置挡块和开启位置挡块通过挡块螺栓53安装在所述驱动装置箱体上，所述关闭位置挡块和开启位置挡块与所述阀球阀杆转柄31的接触面是斜面，所述挡块螺栓设有锁紧螺母54。

所述关闭位置挡块和开启位置挡块始终与驱动装置箱体上盖的凸起面接触，所述凸起与箱体上盖是一体的。从而提供可靠的限位阻挡。

所述阀杆驱动转盘是一只由蜗杆43驱动的涡轮盘。所述阀杆驱动转盘相对阀球阀杆转动的角度不超过270度。

实施例一：

如图1至图5，一种强制密封球阀启闭驱动装置，设置在强制密封球阀中。

强制密封球阀包括阀球10，阀球设有密封盖11和螺旋驱动轮12，密封盖通过棱轴安装在球阀的棱孔18中，当所述阀球旋转到关闭位置时，螺旋驱动轮旋转时通过螺纹13顶起和收回密封盖。密封盖被顶起时顶压在阀座15上，实现球阀的密封；密封盖被收回时与阀座脱离、与阀球接触，密封盖与阀座之间保持一定的间隙，使阀球在转动时不与阀座发生摩擦。螺旋驱动轮由密封驱动轮14驱动旋转。本实施例中，密封驱动轮通过一个中间传动齿轮16驱动螺旋驱动轮转动。螺旋驱动轮、中间传动齿轮和密封驱动轮都是锥齿轮，螺旋驱动轮的轴线垂直于密封驱动轮的轴线。为了降低螺旋驱动轮与阀球之间的端面摩擦力，在螺旋驱动轮与阀球的接触面设有推力轴承17。

强制密封球阀启闭驱动装置包括密封阀杆20、阀球阀杆30。密封阀杆与密封驱动轮固定连接，并驱动密封驱动轮转动。阀球阀杆从密封阀杆中穿过，阀球阀杆与阀球固定连接，并驱动阀球转动。在阀球阀杆的上端设有转柄31。

在强制密封球阀的阀杆侧设有驱动装置箱体60。驱动装置箱体设有上盖61。

在驱动装置箱体内设有阀杆驱动转盘40。阀杆驱动转盘是一只涡轮盘，在驱动装置箱体内设有驱动阀杆驱动转盘的蜗杆43。阀杆驱动转盘与密封阀杆连接并驱动密封阀杆旋转。

在驱动装置箱体内设有阀杆行程挡块，阀杆行程挡块控制阀球阀杆的转动行程。阀杆行程挡块包括关闭位置挡块51和开启位置挡块52，阀球阀杆转动到阀球关闭位置时转柄接触关闭位置挡块，阀球阀杆转动到阀球开启位置时转柄接触开启位置挡块。关闭位置挡块和开启位置挡块通过挡块螺栓53安装在驱动装置箱体的侧壁上，关闭位置挡块和开启位置挡块与阀杆转柄的接触面（51a，52a）是斜面，挡块螺栓设有锁紧螺母54。调整挡块螺栓旋入驱动装置箱体内的长度，关闭位置挡块和开启位置挡块的斜面可以微调阀球阀杆的转柄的行程。

阀球阀杆设有弹性挂接环70，弹性挂接环包括挂环70、两个挂杆71和两个压簧72。阀球阀杆的转柄设有两个通孔，两个挂杆分别穿过两个转柄的通孔，两个挂杆的一端与挂环铰接，两个挂杆的另一端与转柄之间分别设有一个压簧。弹性挂接环能够在阀球阀杆的旋转圆周方向产生弹性位移。

阀杆驱动转盘设有拉动弹性挂接环的驱动钩41，阀杆驱动转盘还设有位置对应于弹性挂接环的复位楔角42。驱动装置箱体的上盖61设有位置对应于所述弹性挂接环的脱离楔角62和脱离挂钩63。

强制密封球阀的工作原理为：在阀球阀杆的转动行程内阀球阀杆与密封阀杆同时转动，阀球阀杆在转动到阀球关闭位置后停止转动，阀杆驱动转盘驱动密封阀杆转动、并带动螺旋驱动轮顶起和收回密封盖。通常，阀杆驱动转盘相对阀球阀杆转动的角度不超过270°，本实施例中，阀杆驱动转盘相对阀球阀杆转动的角度不超过110°，即可完成密封操作。

密封阀杆与阀球阀杆相对转动时，螺旋驱动轮相对于阀球转动，螺旋驱动轮通过螺纹13顶起和收回密封盖。当密封盖处于回收状态时，密封盖的底面与阀球的端面19接触，螺旋驱动轮不再向收起密封盖的方向转动。此时，阀杆驱动转盘的驱动钩挂住弹性挂接环，压簧72在阀杆驱动转盘和弹性挂接环之间保持一定的预紧力。

强制密封球阀在开启状态时，如图4所示，阀球阀杆的转柄31与开启位置挡块52接触，当阀杆驱动转盘40向关闭方向转动时（如图2中G方向），阀杆驱动转盘的驱动钩41拉动阀球阀杆转动，阀杆驱动转盘同时也带动密封阀杆20同步转动。由于密封阀杆与阀球阀杆之间没有相对转动，密封盖11保持在收回位置。

当阀杆驱动转盘拉动阀球阀杆转动到阀球关闭位置时，如图6所示，阀球阀杆的转柄31与关闭位置挡块51接触，阀球阀杆停止转动。由于压簧72的存在，驱动钩41带动弹性挂接环继续移动，压簧被压缩，在压簧的压缩行程内，设置在驱动装置箱体上盖的脱离楔角62推动弹性挂接环70脱离驱动钩41、并挂入脱离挂钩63，如图7所示；在压簧的压力下，转柄31被紧压在关闭位置挡块上，使阀球保持在关闭位置。脱离弹性挂接环的阀杆驱动转盘继续向关闭方向转动，密封阀杆20与阀球阀杆30之间产生相对转动，密封阀杆带动螺旋驱动轮12旋转，螺旋驱动轮螺纹13顶起密封盖，将密封盖顶压在阀座15上。实现了强制密封球阀的密封,如图5所示。

在开启强制密封球阀时，阀杆驱动转盘向开启方向旋转（如图2中K方向），阀杆驱动转盘带动密封阀杆转动，密封阀杆带动螺旋驱动轮旋转，螺旋驱动轮螺纹13收回密封盖，密封盖的底面与阀球的端面19接触，密封盖与阀座之间产生间隙。如图8所示，阀杆驱动转盘在转动过程中，阀杆驱动转盘的复位楔角42推动弹性挂接环脱离驱动装置箱体上盖的脱离挂钩63，弹性挂接环重新挂入阀杆驱动转盘的驱动钩。阀杆驱动转盘向开启方向继续旋转，由于密封盖的底面已经与阀球的端面接触，密封阀杆与阀球阀杆之间不再产生相对转动，阀球阀杆与密封阀杆同步向开启方向转动，阀球向开启方向转动，弹性挂接环也随阀球阀杆转动。阀球阀杆的转柄31转动至与开启位置挡块52接触，阀球转动至开启位置，完成了强制密封球阀的开启操作，如图4所示。

本实施例的强制密封球阀启闭驱动装置，采用一个阀杆驱动转盘，配合安装在阀球阀杆上的弹性挂接环及驱动钩、脱离挂钩、脱离楔角和复位楔角，使阀杆驱动转盘按照强制密封球阀的操作过程驱动阀球和密封盖的操作，只需转动蜗杆即可有效的实现强制密封球阀的开启和关闭操作。操作方便，可靠性高，特别适合于大口径和高压阀门的应用。

实施例二：

如图9，一种强制密封球阀启闭驱动装置，本实施例是实施例一中弹性挂接环的一种结构改进。

本实施例中，阀球阀杆设有转柄31，转柄设有通孔，弹性挂接环的结构包括：挂环70、挂杆71和弹性伸缩架，弹性伸缩架包括第一伸缩架73、第二伸缩架74和压簧72。

有一只挂杆穿过转柄的通孔，挂杆的一端设有凸台77，挂杆通过凸台挂住转柄。挂杆的另一端与两个第一伸缩架的一端铰接，两个第一伸缩架设置在挂杆对称的两侧。第一伸缩架的另一端设有第一弹簧档头75。

挂环与两个第二伸缩架的一端铰接，两个第二伸缩架设置在挂环的两端。第二伸缩架的另一端设有第二弹簧档头76。有两个压簧，每个压簧套在一个第一伸缩架和一个第二伸缩架之外，压簧的两端分别顶压第一弹簧档头和第二弹簧档头。

当阀杆驱动转盘的驱动钩拉动挂环时，弹性伸缩架产生弹性伸缩，实现弹性挂接环的功能。