一种自动感应式压力平衡闸阀的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种自动感应式压力平衡闸阀，所述闸阀包括具有阀腔的上阀体、具有高压腔的高压侧阀体、具有低压腔的低压侧阀体、可在所述阀腔内及高压侧阀体和低压侧阀体之间滑动的闸板，所述闸阀还包括一用于平衡阀腔与高压腔的压力的压力平衡机构，所述压力平衡机构包括电动阀或电磁阀、盛装有压电材料的函箱，所述电动阀或电磁阀通过连通管分别与所述阀腔和高压腔相连通，所述函箱通过连通管分别与所述阀腔和高压侧管道相连通，所述电动阀或电磁阀的两端分别与位于所述函箱两端处的压电材料相电连，当所述高压腔和阀腔之间的压力差大于设定压力差时，所述电动阀或电磁阀连通，所述阀腔和高压侧管道相连通。
【专利说明】一种自动感应式压力平衡闸阀
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种自动感应式压力平衡闸阀。
【背景技术】
[0002]闸阀在流体工业中应用非常广泛，且大多数闸阀在管道系统中要承受非常大的压强，所以对闸阀的力学稳定性有相当高的要求，同时也要求闸阀能在较大的压力下可以正常开启和关闭。普通闸阀在设计时仅考虑了其在充满介质时整体所应承受的最大压强，同时也假设闸阀高压侧压力与阀腔内的压力相等，但闸阀在特殊工况下会存在“锅炉效应”，即异常工况下的外部热源作用于阀体内部，使阀腔内的实际压力大于闸板高压侧的压力，此时闸板上下游两个密封面会同时靠紧阀座，开启闸阀时则需要克服闸板与阀座间的两个摩擦力。当“锅炉效应”产生的阀腔与闸板高压侧的压力差达到一定极限，闸阀驱动机构的设计开启力矩将无法克服闸板与两个阀座间的摩擦力，致使阀门无法开启，当压力继续升高时，阀门本身的力学稳定性及密封性将会受到破坏。在实际应用中，为防止“锅炉效应”的产生，需要及时感知阀腔与闸板高压侧的压力差并及时加以平衡，但闸阀闸板高压侧与阀腔内压力差较为难以测定，且测定后如何及时卸除压力差也较为困难。
【发明内容】
[0003]针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种自动感应式压力平衡闸阀，其可自动平衡闸板高压侧管道和阀腔间的压力，避免产生“锅炉效应”。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案:
[0005]一种自动感应式压力平衡闸阀，所述闸阀包括具有阀腔的上阀体、具有高压腔的高压侧阀体、具有低压腔的低压侧阀体、可在所述阀腔内及高压侧阀体和低压侧阀体之间滑动的闸板，所述闸阀还包括一用于平衡阀腔与高压腔的压力的压力平衡机构，所述压力平衡机构包括电动阀或电磁阀、盛装有压电材料的函箱，所述电动阀或电磁阀通过连通管分别与所述阀腔和高压腔相连通，所述函箱通过连通管分别与所述阀腔和高压侧管道相连通，所述电动阀或电磁阀的两端分别与位于所述函箱两端处的压电材料相电连，当所述高压腔和阀腔之间的压力差大于设定压力差时，所述电动阀或电磁阀连通，所述阀腔和高压侧管道相连通。
[0006]优选地，所述压电材料为石英或锆钛酸铅。
[0007]优选地，位于所述函箱相对的两端处的压电材料均连接有一导线，所述导线与函箱相绝缘，所述导线分别连接于所述电动阀或电磁阀的两极。
[0008]优选地，所述上阀体和高压侧阀体上均开设有一通孔，所述函箱、电动阀或电磁阀均通过连通管连接于所述通孔处。
[0009]更优选地，所述连通管通过承插焊接或内螺纹连接于所述上阀体或高压侧阀体。
[0010]优选地,所述电动阀为电动球阀。
[0011]本实用新型采用以上结构，相比现有技术具有如下优点:1、压电材料可自行感知闸阀闸板高压侧与发墙内的压力差，无需通过其他测量装置测定。2、平衡阀腔内介质和高压侧管道内介质的压力的电动阀或电磁阀可自动连通和关断，无需外力介入，且任何时间均可自动连通和关断，自动化程度很高。3连通电动阀或电磁阀的触发信号来自于压电材料产生的感应电压，且触发信号与阀腔内和高压侧管路内的介质压力同步，超过设定压力差即连通电磁阀或电动阀，无滞后时间。3、由于连通管内径较小，在电动阀或电磁连通后，两侧介质流动量较小，压力平衡后即关断，以最小的介质流量达到了阀腔和高压侧管路压力的平衡，对闸阀截流效应的影响降到了最低。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的结构示意图。
[0013]其中，1、上阀体；11、阀腔；12、阀座；13、阀盖；2、闸板；21、阀杆；3、高压侧阀体；31、高压腔；4、低压侧阀体；41、低压腔；5、压力平衡机构；51、连通管；52、导线；53、函箱；54、电磁阀。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围作出更为清楚明确的界定。
[0015]图1所示为一种自动感应式压力平衡闸阀。所述闸阀包括具有阀腔11的上阀体
1、具有高压腔31的高压侧阀体3、具有低压腔41的低压侧阀体4、固定连接于所述上阀体I的用于将阀腔11封闭的阀盖13、可在所述阀腔11内及高压侧阀体3和低压侧阀体4之间滑动的闸板2，所述闸板2与一阀杆21相固定连接，所述阀杆21可滑动地穿设在所述阀盖13上以带动闸板2滑动，所述高压侧阀体3用于与上游管道相连接，所述低压侧阀体4用于与下游管道相连接，所述上阀体1、高压侧阀体3和低压侧均相固定连接，当所述闸板2向上滑动至所述阀腔11内时，所述阀腔11与高压腔31和低压腔41均相连通，即闸阀开启；当所述闸板2向下滑动至所述高压侧阀体3和低压侧阀体4之间时，所述阀腔11、高压腔31、低压腔41相隔断，即闸阀关闭。为了增强关闭状态下的闸阀的密封性能以及将阀腔11与高压腔31、阀腔11与低压腔41相隔断，高压侧阀体3和低压侧阀体4之间固定连接有阀座12，阀座12上开设有供闸板2穿过的孔。
[0016]所述闸阀还包括一用于平衡阀腔11与高压腔31的压力的压力平衡机构5，当闸阀在关断状态下，阀腔11压力过高，至高于与高压腔31的设定压力差时，压力平衡机构5平衡阀腔11与高压腔31的压力，以避免产生“锅炉效应”，消除因此造成的闸阀无法开启以及损坏等。所述压力平衡机构5包括电动阀或电磁阀、盛装有压电材料的函箱53，所述电动阀或电磁阀通过连通管51分别与所述阀腔11和高压腔31相连通，所述函箱53通过连通管51分别与所述阀腔11和高压腔31相连通，所述电动阀或电磁阀的两端分别与位于所述函箱53两端处的压电材料相电连，当所述电动阀或电磁阀两极间的感应电压大于高压腔31阀腔11的设定压力差时，所述电动阀或电磁阀连通，所述阀腔11和高压腔31相连通。
[0017]具体到本实施例中，所采用的电动阀为型号为Q961-160C DN8的电动球阀54，当然也可以为电磁阀等，具体视闸阀本体本身的设计压力及通孔口径而定，如果闸阀本身设计压力较大且通孔口径较大，则选用设计压力较大且流道口径也较大的电动球阀，如闸阀本身设计压力较小且通孔口径较小，则可选取设计压力较小且流道口径也较小的其他类型电动阀及电磁阀。所述压电材料为石英或锆钛酸铅。闸阀的型号为Z61W-160C DN500的闸阀，其公称压力16MPa，为避免锅炉效应使闸板2与阀座12间的摩擦力过大，设计允许高压腔31与阀腔11内最大压力差(即设定压力差)为2MPa。所述连通管51为钢管，所述上阀体I和高压侧阀体3上均开设有一孔径为14mm的圆形通孔，将两个Φ 14X2.5mm规格的20#钢管以承插焊接方式分别连接于上阀体I和高压侧阀体3上，上述钢管再以Y型三通分为两支，一支连通函箱53,另一支连通电动球阀54。
[0018]函箱53内装有石英或锆钛酸铅等具有压电材料效应的材料，函箱53具有相对的两端。位于所述函箱53相对的两端处的压电材料均连接有一导线52，所述导线52与函箱53相绝缘，所述导线52分别连接于所述电动球阀54的两极。即导线52从压电材料内部引出时，有绝缘胶皮阻隔导线52与压电材料函箱53外壳的接触。
[0019]如果设计允许闸阀的高压腔31与阀腔11间的压力差最大为Pmax (即设定压力差)，则在Pmax施加于压电材料两端时，压电材料会因为自身的压电效应而在函箱53两端处产生感应电压Umax，施加于函箱53两端的压电材料上的压力差减小时，感应电压相应减小。将Umax设定为电动球阀54或电磁阀的触发阈值，其实时的感应电压达到Umax时，电动球阀54或电磁阀自动开启，在Umax以下则保持关闭。具体到本实施例中，测定在函箱53两端处的压电材料施加2MPa压强时，其感应电压为12V，于是将电动球阀54的开启电压(触发阈值)设定为12V，再将由函箱53内的压电材料引出的导线52连接于电动球阀54的两极。
[0020]当本实用新型用于流体管道中以后，由于函箱53内不导通，且电动球阀54处于关断状态，如果无“锅炉效应”或者“锅炉效应”本身影响较小，通常情况下与普通闸阀作用相同，闸板起阻流作用，闸板高压侧的高压腔31与阀腔11自然隔断。当闸阀在关闭状态时，如果发生“锅炉效应”导致高压腔31与阀腔11件产生压力差，连通管51会将压力差传导至函箱53两端及电动球阀54两端。如果压力差在设计允许的范围内，本实用新型与普通闸阀一样没有动作，但当压力差达到设计上限Pmax时，函箱53内的压电材料两端会产生相应的感应电压Umax,在Umax的触发下，电动球阀54连通,此时高压腔31与阀腔11内的介质在连通管51内导通并由高压一端流向低压一端，从而降低阀腔11与高压腔31的压力差，当压力差降至Pmax以下时，电动球阀54自动关断，阀腔11与高压腔31内的介质继续隔断。
[0021]上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限定本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型的精神实质所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种自动感应式压力平衡闸阀，所述闸阀包括具有阀腔(11)的上阀体(I)、具有高压腔(31)的高压侧阀体(3)、具有低压腔(41)的低压侧阀体(4)、可在所述阀腔(11)内及高压侧阀体(3)和低压侧阀体(4)之间滑动的闸板(2)，其特征在于:所述闸阀还包括一用于平衡阀腔(11)与高压腔(31)的压力的压力平衡机构(5)，所述压力平衡机构(5)包括电动阀(54)或电磁阀、盛装有压电材料的函箱(53)，所述电动阀(54)或电磁阀通过连通管(51)分别与所述阀腔(11)和高压腔(31)相连通，所述函箱(53)通过连通管(51)分别与所述阀腔(11)和高压腔(31)相连通，所述电动阀(54)或电磁阀的两端分别与位于所述函箱(53)两端处的压电材料相电连，当所述高压腔(31)和阀腔(11)之间的压力差大于设定压力差时，所述电动阀(54)或电磁阀连通，所述阀腔(11)和高压腔(31)相连通。
2.根据权利要求1所述的自动感应式压力平衡闸阀，其特征在于:所述压电材料为石英或锆钛酸铅。
3.根据权利要求1所述的自动感应式压力平衡闸阀，其特征在于:位于所述函箱(53)相对的两端处的压电材料均连接有一导线(52)，所述导线(52)与函箱(53)相绝缘，所述导线(52)分别连接于所述电动阀(54)或电磁阀的两极。
4.根据权利要求1所述的自动感应式压力平衡闸阀，其特征在于:所述上阀体(I)和高压侧阀体(3)上均开设有一通孔，所述函箱(53)、电动阀(54)或电磁阀均通过连通管(51)连接于所述通孔处。
5.根据权利要求2所述的自动感应式压力平衡闸阀，其特征在于:所述连通管(51)通过承插焊接或内螺纹连接于所述上阀体(I)或高压侧阀体(3)。
6.根据权利要求1所述的自动感应式压力平衡闸阀，其特征在于:所述电动阀(54)为电动球阀。
【文档编号】F16K37/00GK204061951SQ201420447194
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年8月8日 优先权日:2014年8月8日
【发明者】郑昌伟, 邹平国, 张文中 申请人:苏州热工研究院有限公司, 中国广核集团有限公司