旋转式闸阀的制作方法

本发明涉及水下阀门技术领域，具体涉及一种通过阀杆带动阀座组件旋转以进行阀门开关的旋转式闸阀。

背景技术：

现有闸阀多为升降杆或旋转升降杆式结构，总的来说，均是通过旋转运动转化成为闸板、阀杆的升降式运动。从结构上来说，传统闸阀具有行程长、阀门整体高度高的缺点；从操作上来说，传统闸阀具有旋转操作圈数较多、传动效率较低的缺点，在实际使用时无法满足快速开启、关闭的要求。另一方面，在一些特殊工况，如化学注入或仪表阀中，还有一些水下环境中，阀门需要满足快速打开的要求，传统闸阀就无法满足这一要求。

技术实现要素：

有鉴于此，为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种旋转式闸阀，其能够将传统的升降操作模式转变成为旋转操作模式，同时达到快速开关阀门的目的。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种旋转式闸阀，包括阀体、阀盖、贯穿所述阀盖设置的阀杆以及设置在所述阀杆下端部的阀座组件，所述阀杆用于带动所述阀座组件转动，所述阀体和阀盖之间具有腔体，所述阀座组件容纳在所述腔体内，所述阀体上开设有用于供流体流通的流道，所述阀座组件上开设有通道，所述通道贯穿所述阀座组件的厚度方向，所述旋转式闸阀具有打开状态和关闭状态，所述打开状态下，所述流道、通道和腔体相互贯通。

根据本发明的一些优选实施方面，所述阀座组件包括支撑座、开设在所述支撑座上的通道、凹槽以及设置在所述凹槽内的阀座，所述凹槽靠近所述阀体开设，所述通道贯穿所述支撑座的厚度方向，所述阀座与所述支撑座之间设置有弹性件，所述弹性件用于提供所述阀座与所述阀体贴合的趋势。弹性件用于提供密封预紧力，使得阀座的下表面始终与阀体中构成腔体部分的上表面贴合，且弹性件的作用力能够在阀门关闭状态时起到低压密封作用。在一些实施例中，弹性件优选为柱状弹簧或者碟簧。

阀门的打开状态和关闭状态是通过阀杆旋转带动支撑座转动实现的。当支撑座上的通道旋转至阀体流道的上方的时候，流道、通道以及腔体相互贯通，流体能够流动，此时阀门为打开状态。当支撑座上的通道旋转至与阀体流道相互错开，且支撑座上的阀座旋转至阀体流道的上方的时候，即阀座的轴心线与流道的轴心线重合，阀门完全关闭，流体无法流动，此时阀门为关闭状态。

阀座与阀体之间为金属-金属接触的硬密封形式，因此密封表面需要进行硬化处理，金属-金属的硬密封可有效保证水下闸阀长期使用寿命。

根据本发明的一些优选实施方面，所述阀座包括下方的密封部以及上方的容纳部，所述密封部的直径大于所述流道的直径，所述容纳部上开设有用于容纳弹性件的容纳槽。在本发明的一些实施例中，凹槽和阀座的截面均为倒置的t型，倒置的t型的阀座容纳在倒置的t型的凹槽内。当支撑座转动的时候，通过凹槽带动其内的阀座移动。倒置的t型阀座的下部大于流道的直径使得当阀座移动到流道的上方时能够完全盖住流道实现密封；倒置的t型阀座的上部开设有用于容纳弹性件的容纳槽，容纳槽的直径略大于弹性件的直径，以对弹性件的压缩进行限位和导向。

根据本发明的一些优选实施方面，所述支撑座对应于所述凹槽的上方开设有连通孔，所述连通孔贯穿所述支撑座的厚度方向，所述连通孔用于连通所述凹槽和腔体。

当流道内的压力增大的一定值，作用在流道上方阀座的作用力大于弹性件的弹力的时候，流体介质会突破阀前密封通过阀座与凹槽之间的间隙以及连通孔进入到阀盖与阀体的腔体中，随后腔体中的压力会作用在另一个通道上方的下游阀座上，形成的介质作用力与弹性件共同作用在下游阀座的上方，从而发挥阀后密封效果。阀座的表面距离凹槽的表面有一定的间隙，即阀座的尺寸小于凹槽对应位置的尺寸，以使得流体介质突破阀前密封的时候，流体介质能够从流道进入连通孔后进入腔体内。

根据本发明的一些优选实施方面，所述流道包括位于同一竖直平面内的第一流道和第二流道，所述通道包括位于同一竖直平面内的第一通道和第二通道，所述阀座包括位于同一竖直平面内的第一阀座和第二阀座，所述第一通道和第二通道所在的竖直平面与所述第一阀座和第二阀座所在的竖直平面相互垂直。

即一个支撑座上对称开设有进出口通道和放置两个阀座的凹槽。当阀门处于打开状态时，支撑座上的两条通道分别与阀体上的两条流道相通，若流体介质从阀体左侧的第一流道流入时，会从相贯通的第一通道进入阀盖与阀体形成的腔体中，然后再经右侧的第二通道和第二流道流出，此时，第一阀座和第二阀座与阀体的凸台表面接触(即第一阀座和第二阀座与流道错开，不位于流道的上方)。对阀门进行旋转，通过阀杆带动支撑座转动，支撑座带动第一阀座和第二阀座进行90°的旋转，阀门将有打开状态变为关闭状态，此时第一阀座和第二阀座的密封面(下表面)刚好位于阀体两个流道的正上方，且通过弹性件的作用力将第一阀座、第二阀座向下顶，使得阀座与阀体在弹性件弹力的作用下紧密接触而形成低压阀前密封。阀体及其上的流道、支撑座及其上的阀座和凹槽为对称设计，因此阀门使用没有取向性的要求。

根据本发明的一些优选实施方面，所述阀体上还设置有固定轴，所述固定轴的轴心与所述阀杆的轴心重合，所述支撑座套设在所述固定轴上。在一些实施例中，固定轴外套设有轴承，支撑座的下部通过轴承与固定轴转动，支撑部的上部与阀杆固定连接。

根据本发明的一些优选实施方面，所述支撑部的上部开设有固定槽，所述阀杆的下端具有固定块，所述固定块插设在所述固定槽内。固定块为立方体或多边形柱状体，固定槽为与其配合的形状。在一些实施例中，阀杆与支撑座之间通过方头连接，当阀杆旋转时，会带动支撑座旋转。

根据本发明的一些优选实施方面，包括设置在阀盖上的法兰，所述法兰与所述阀盖的接触面上设置有密封环和密封圈，所述密封圈的直径大于所述密封环的直径。法兰与阀盖接触面上的密封环优选bx密封环。

根据本发明的一些优选实施方面，所述阀盖与所述法兰和阀盖之间分别设置有第一阀杆填料和第二阀杆填料，所述第一阀杆填料和第二阀杆填料之间的装配方向相反。

具体的，在一些实施例中，为了实现阀门的密封性，做出如下设置：为防止外部的海水通过阀门的连接间隙进入到阀门的内部，在阀杆与法兰之间设置了第一阀杆填料并进行反向装配，起到密封海水外压的作用，同时还在阀杆与法兰两者之间还设置了o型圈辅助密封；阀杆与阀盖之间设置有第二阀杆填料，起到二次密封的作用；阀体和阀盖之间设置有金属密封垫环和o形圈的双重密封；法兰与阀盖之间设置有bx密封圈和o型圈的密封，bx密封圈的设置即可防止第二阀杆填料密封腔体内流体介质不良，起到第三道密封的作用，同时也防止法兰与阀盖之间的o形圈密封外部海水不良的二次密封作用。每道密封之后均设置有检漏通道，用于有效检测各位置密封的可靠性。

根据本发明的一些优选实施方面，包括设置在所述法兰上的连接组件，所述连接组件包括接口和连接套，所述连接套用于带动所述阀杆转动，所述连接套上固定有限位指针，用于指示阀杆和支撑座的转动角度，所述接口上开设有限位口，所述限位指针贯穿所述限位口，用于对限位指针的转动位置进行限位进而限制阀杆和支撑座的转动角度。在本发明的一些实施例中，接口和连接套分别为与rov(遥控无人潜水器，remoteoperatedvehicle)配合的rov接口和rov连接套，通过rov与rov连接套和rov接口连接，在rov的驱动下rov连接套进行旋转，带动阀杆进行旋转。

通过开设限位口能够对阀杆、支撑座的转动角度进行限位，在本发明的一些实施例中优选为90°。具体的，rov接口上开设有90°(π/2的弧度)的限位口，rov连接套上固定有贯穿限位口的限位指针，阀门在旋转操作过程中，限位指针随阀杆和rov连接套一起进行旋转，通过限位口和限位指针的配合限制阀门的开关位置。

根据本发明的一些优选实施方面，阀杆贯穿阀盖、法兰、rov接口的底部后连接在rov连接套的上，阀盖上开设有与阀盖匹配的贯穿孔。为了进一步加强密封，阀杆的下部具有直径大于贯穿孔的加强部，加强部位于支撑座的上方。加强部的上方还设置有过渡部，过渡部包括弧形部和密封斜面，弧形部由阀杆内凹形成，即弧形部的直径小于阀杆的直径；密封斜面的上端与弧形部连接，密封斜面的下端与加强部连接。贯穿孔的下端即靠近腔体的一端开设有与密封斜面匹配的配合斜面，两个斜面倾斜角度相同，优选为30～60°，两个斜面相互配合以加强密封效果。在阀门腔体有压力时，阀杆会在内腔压力的作用下与阀盖挤压接触形成阀门的倒密封。

根据本发明的一些优选实施方面，所述阀杆与所述接口以及阀盖之间分别设置有第一导向带和第二导向带，防止阀杆与周围部件之间在旋转时直接的金属接触，导致擦伤。

由于采用了以上的技术方案，相较于现有技术，本发明的旋转式闸阀，其结构设计合理，部件结构紧凑，通过在阀杆的下端固定设置阀座组件并在阀座组件上开设贯穿其厚度方向的通道，使得能够通过阀杆转动带动阀座组件转动，使得阀座组件上的通道与阀体上的流道相互贯通或错开，以实现阀门的开启和关闭，将传统的升降操作模式转变成为旋转操作模式，使得闸阀可以在固定角度如90°操作阀门开关，达到快速开关阀门的目的；具有传动效率高、开关快速、密封效果好等优点，适用于某些具有特殊要求的情况下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明优选实施例中旋转式闸阀在关闭状态下的截面示意图；

图2为图1中i部的放大图；

图3为本发明优选实施例的旋转式闸阀中阀座组件的截面示意图；

图4为本发明优选实施例中旋转式闸阀在打开状态下的截面示意图；

图5为本发明优选实施例中旋转式闸阀的立体图；

附图中：1-阀体、2-轴承、3-第一阀座、4-弹性件、5-螺钉、6-第一导向带、7-螺钉、8-限位指针、9-开指示、10-rov接口、11-阀杆、12-rov连接套、13-关指示、14-螺钉、15-指示板、16-螺钉、17-第一阀杆填料、18-o形圈、19-挡圈、20-bx密封环、21-o形圈、22-法兰、23-阀盖、24-第二阀杆填料、25-第二导向带、26-垫环、27-支撑座、28-第二阀座、29-金属密封垫环、30-o形圈、31-第一流道、32-第二流道、33-第一通道、34-第二通道、35-连通孔、36-腔体、37-固定轴、38-加强部、39-弧形部、40-密封斜面、41-配合斜面、42-限位口、43-过渡部、44-固定槽、45-固定块、46-凹槽、47-密封部、48-容纳部、49-容纳槽。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本实施例的旋转式闸阀能够适用于水下环境，其包括阀体1、阀盖23、贯穿阀盖23设置的阀杆11、设置在阀杆11下端部的阀座组件、设置在阀盖23上的法兰22、设置在法兰22上的用于进行阀门开关操作的连接组件，阀杆11用于带动阀座组件转动，阀体1和阀盖23之间具有腔体36，阀座组件容纳在腔体36内，阀体1上开设有用于供流体流通的流道，阀座组件上开设有通道，通道贯穿阀座组件的厚度方向。

连接组件包括接口和连接套，连接套用于带动阀杆11转动，连接套上固定有限位指针8，接口上开设有限位口42，限位指针8贯穿限位口42。在本实施例中，接口和连接套分别为与rov(遥控无人潜水器，remoteoperatedvehicle)配合的rov接口10和rov连接套12，通过rov与rov连接套12和rov接口10连接，在rov的驱动下rov连接套12进行旋转，带动阀杆11进行旋转。通过开设限位口42能够对阀杆11、阀座组件的转动角度进行限位，在本实施例中转动角度限定为90°。具体的，rov接口10上开设有90°(π/2的弧度)的限位口42，rov连接套12上固定有贯穿限位口42的限位指针8，阀门在旋转操作过程中，限位指针8随阀杆11和rov连接套12一起进行旋转，通过限位口42和限位指针8的配合限制阀门的开关位置。

阀座组件包括支撑座27、开设在支撑座27上的通道和凹槽46、设置在凹槽46内的阀座以及设置在阀座与支撑座27之间的弹性件4，凹槽46靠近阀体1开设，通道贯穿支撑座27的厚度方向，弹性件4用于提供阀座与阀体1贴合的趋势。弹性件4用于提供密封预紧力，使得阀座的下表面始终与阀体1中构成腔体36部分的上表面贴合，且弹性件4的作用力能够在阀门关闭状态时起到低压密封作用。本实施例中的弹性件4优选为柱状弹簧。

阀座包括下方的密封部47以及上方的容纳部48，密封部47的直径大于流道的直径，容纳部48上开设有用于容纳弹性件4的容纳槽49。在本实施例中，凹槽46和阀座的截面均为类似倒置的t型，倒置的t型的阀座容纳在倒置的t型的凹槽46内。当支撑座27转动的时候，通过凹槽46带动其内的阀座移动。倒置的t型阀座的下部大于流道的直径使得当阀座移动到流道的上方时能够完全盖住流道实现密封；倒置的t型阀座的上部开设有用于容纳弹性件4的容纳槽49，容纳槽49的直径略大于弹性件4的直径，以对弹性件4的压缩进行限位和导向。

支撑座27对应于凹槽46的上方开设有连通孔35，连通孔35贯穿支撑座27的厚度方向，连通孔35用于连通凹槽46和腔体36。阀门完全关闭时，阀座位于流道的上方(阀座的轴心线与流道的轴心线重合)，当流道内的压力增大的一定值，作用在流道上方阀座的作用力大于弹性件4的弹力的时候，流体介质会突破阀前密封通过阀座与凹槽46之间的间隙以及连通孔35进入到阀盖23与阀体1的腔体36中，随后腔体36中的压力会作用在另一个通道上方的下游阀座上，形成的介质作用力与弹性件4共同作用在下游阀座的上方，从而发挥阀后密封效果。阀座的表面距离凹槽46的表面有一定的间隙，即阀座的尺寸小于凹槽46对应位置的尺寸，以使得流体介质突破阀前密封的时候，流体介质能够从流道进入连通孔35后进入腔体36内。

本实施例中的旋转时闸阀为90°开合，所以流道包括位于同一竖直平面内的第一流道31和第二流道32，通道包括位于同一竖直平面内的第一通道33和第二通道34，阀座包括位于同一竖直平面内的第一阀座3和第二阀座28，第一通道33和第二通道34所在的竖直平面与第一阀座3和第二阀座28所在的竖直平面相互垂直，第一流道31和第二流道32所在的竖直平面不动，通过支撑座27带动第一通道33和第二通道34所在的竖直平面与第一阀座3和第二阀座28所在的竖直平面整体转动，改变三个竖直平面的位置关系，进而实现阀门的90°开合。

具体的，一个支撑座27上对称开设有进出口通道和放置两个阀座的凹槽46。如图4所示，当阀门处于打开状态时，支撑座27上的两条通道分别与阀体1上的两条流道相通，若流体介质从阀体1左侧的第一流道31流入时，会从相贯通的第一通道33进入阀盖23与阀体1形成的腔体36中，然后再经右侧的第二通道34和第二流道32流出，此时，第一阀座3和第二阀座28与阀体1的凸台表面接触(即第一阀座3和第二阀座28与流道错开，不位于流道的上方)。对阀门进行旋转，通过阀杆11带动支撑座27转动，支撑座27带动第一阀座3和第二阀座28进行90°的旋转，阀门将有打开状态变为关闭状态，此时第一阀座3和第二阀座28的密封面(下表面)刚好位于阀体1两个流道的正上方，且通过弹性件4的作用力将第一阀座3、第二阀座28向下顶，使得阀座与阀体1在弹性件4弹力的作用下紧密接触而形成低压阀前密封，如图1-3所示。

为了进一步提升阀门运行的稳定性，本实施例中阀体1上还设置有固定轴37，固定轴37的轴心与阀杆11的轴心重合，固定轴37外套设有轴承2，支撑座27的下部通过轴承2与固定轴37转动，支撑部的上部与阀杆11固定连接。同时，支撑部的上部开设有固定槽44，阀杆11的下端具有固定块45，固定块45插设在固定槽44内。在本实施例中阀杆11与支撑座27之间通过方头连接，当阀杆11旋转时，会带动支撑座27旋转。

法兰22与阀盖23的接触面上设置有密封环和密封圈，密封圈的直径大于密封环的直径。法兰22与阀盖23接触面上的密封环优选bx密封环20。阀盖23与法兰22和阀盖23之间分别设置有第一阀杆填料17和第二阀杆填料24，第一阀杆填料17和第二阀杆填料24之间的装配方向相反。阀杆11与接口以及阀盖23之间分别设置有第一导向带6和第二导向带25，防止阀杆11与周围部件之间在旋转时直接的金属接触，导致擦伤。

如图1和4所示，在本实施例中为了实现阀门的密封性，做出如下设置：为防止外部的海水通过阀门的连接间隙进入到阀门的内部，在阀杆11与法兰22之间设置了第一阀杆填料17并进行反向装配，起到密封海水外压的作用，同时还在阀杆11与法兰22两者之间还设置了o型圈18和挡圈19辅助密封；阀杆11与阀盖23之间设置有第二阀杆填料24，起到二次密封的作用；阀体1和阀盖23之间设置有金属密封垫环29(水平接触面处)和o形圈30(竖直接触面处)的双重密封；法兰22与阀盖23之间设置有bx密封圈20和o型圈21的密封，bx密封圈20的设置即可防止第二阀杆填料24密封腔体36内流体介质不良，起到第三道密封的作用，同时也防止法兰22与阀盖23之间的o形圈21密封外部海水不良的二次密封作用；支撑座27的顶部外缘与阀盖23接触的地方还设置有垫环26。每道密封之后均设置有检漏通道，用于有效检测各位置密封的可靠性。

阀杆11贯穿阀盖23、法兰22、rov接口10的底部后连接在rov连接套12的上，阀盖23上开设有与阀盖23匹配的贯穿孔。rov连接套12上设置有螺钉16，其抵住阀杆11顶部径向，从而将阀杆11与rov连接套12固定连接。为了进一步加强密封，阀杆11的下部具有直径大于贯穿孔直径的加强部38，加强部38位于支撑座27的上方。加强部38的上方还设置有过渡部43，过渡部43包括弧形部39和密封斜面40，弧形部39由阀杆11内凹形成，即弧形部39的直径小于阀杆11的直径；密封斜面40的上端与弧形部39连接，密封斜面40的下端与加强部38连接。贯穿孔的下端即靠近腔体36的一端开设有与密封斜面40匹配的配合斜面41，两个斜面的倾斜角度相同，均为45°，两个斜面相互配合以加强密封效果。在阀门腔体36有压力时，阀杆11会在内腔压力的作用下与阀盖23挤压接触形成阀门的倒密封(密封斜面40与配合斜面41贴合)。

本实施例中法兰22与阀盖23之间通过螺钉5固定，rov接口10的底部与法兰22之间通过螺钉7固定。rov接口10的上部还通过螺钉14安装有指示板15以对阀门的开关状态进行指示。指示板15上设置有开指示9和关指示13。如上所述，本实施例中的旋转式闸阀具有打开状态和关闭状态，打开状态下，流道、通道和腔体36相互贯通。阀门的打开状态和关闭状态是通过阀杆11旋转带动支撑座27转动实现的。当支撑座27上的通道旋转至阀体1流道的上方的时候(通道的轴心线和流道的轴心线重合)，流道、通道以及腔体36相互贯通，流体能够流动，此时阀门为打开状态。当支撑座27上的通道旋转至与阀体1流道相互错开，且支撑座27上的阀座旋转至阀体1流道的上方的时候，即阀座的轴心线与流道的轴心线重合，阀门完全关闭，流体无法流动，此时阀门为关闭状态。阀座与阀体1之间为金属-金属接触的硬密封形式，因此密封表面需要进行硬化处理，金属-金属的硬密封可有效保证水下闸阀长期使用寿命。本实施例中阀体1及其上的流道、支撑座27及其上的阀座和凹槽46为对称设计，因此阀门使用没有取向性的要求。

本发明的旋转式闸阀，其结构设计合理，部件结构紧凑，通过在阀杆的下端固定设置阀座组件并在阀座组件上开设贯穿其厚度方向的通道，使得能够通过阀杆转动带动阀座组件转动，使得阀座组件上的通道与阀体上的流道相互贯通或错开，以实现阀门的开启和关闭，将传统的升降操作模式转变成为旋转操作模式，使得闸阀可以在固定角度如90°操作阀门开关，达到快速开关阀门的目的；具有传动效率高、开关快速、密封效果好等优点，适用于某些具有特殊要求的情况下。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。