双驱动快速关闭的升降式逆止和截止组合阀的制作方法

本发明涉及一种双驱动快速关闭的升降式逆止和截止组合阀，属于阀门和管线工程设计领域。

背景技术：

逆止阀(又名止回阀)是指依靠介质本身流动而自动开、闭阀碟，用来防止介质倒流的阀门，又称止回阀。止回阀属于一种自动阀门，其主要作用是防止介质倒流，防止透平机械、泵及驱动电动机反转事故，以及管路、容器介质的泄放。止回阀还可用于给其中的压力可能升至超过系统压的辅助系统提供补给的管路上。

截止阀，属于强制关闭和密封式阀门，所以在阀门关闭时，必须向阀碟施加压力，以强制密封面不泄漏。截止阀的启闭件是阀碟，阀碟密封面呈平面或圆锥面，阀碟沿阀座的中心线作直线运动。阀门可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。因此，这种类型的截流截止阀阀门非常适合作为切断或调节以及节流用。由于该类阀门的阀杆开启或关闭行程相对较短，而且具有非常可靠的切断功能，又由于阀座通口的变化与阀碟的行程成正比例关系，非常适合于对流量的调节。

在供汽和供水等管线上，为了实现开关控制和防止介质倒流这两个技术和安全功能目标，由于现有逆止阀和截止阀技术存在各自的技术不足，通常采用一个逆止阀(升降式或旋启式)和一个(升降式)截止阀串联布置的方式，来分别满足两种不同的功能需要，这已成为迄今为止，各种教科书、设计手册、专业标准推荐的管路设计常规。这种采用一个逆止阀和一个截止阀串联布置的方式，具有以下缺点：1、设置两个阀门的形式，其安装维护非常不便，使用时，需要对两个阀分别进行控制，操作控制不够便利，而且设备整体成本上升；2、设置两组阀，其气流压力损失为△P_阀组＝△P_逆止阀+△P_截止阀，长期运行时，其损失的能耗也很可观，大量浪费了能源；3、由于现有阀门配备的驱动装置的动力参数与体积参数成正比关系，但驱动装置体积与阀门体积比例关系不可能无限制增大，因此，作为阀门重要性能指标的关闭速度和关闭后的密封性能，与阀门流体工作介质的流量和压力这两个参数之间呈现相反的对应关系。在通常可接受的范围里，只要阀门流体工作介质的压力稍微高了，就需要配备一个比阀门体积大上几倍的驱动装置。在阀门流体工作介质大流量和高压力这两个参数情况下，简单增大驱动装置体积的技术方法就越来越不具有可行性、可靠性和经济性了。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，关闭速度快，密封性能好，成本低的双驱动快速关闭的升降式逆止和截止组合阀。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该双驱动快速关闭的升降式逆止和截止组合阀，包括阀体、阀杆和阀碟，阀体内设置有进汽腔、阀碟座和出汽腔，阀碟设置在阀杆上并位于阀体内，阀碟具有一个开启位置和一个关闭位置，并可在开启位置和关闭位置之间切换，在关闭位置时，阀碟盖设在阀碟座上并截断阀碟座，在开启位置时，阀碟相对阀碟座呈抬起状并使流体可从阀碟座通过；其特征在于：还包括进汽管、辅助活塞、主驱动装置和辅助控制阀，

所述主驱动装置与阀杆连接并控制阀杆作动；

所述辅助活塞固定在阀杆上或与主驱动装置连接，辅助活塞位于阀体内并与阀体之间形成辅助腔室，辅助腔室具有排汽口，辅助腔室通过所述进汽管与进汽腔连通；

所述辅助控制阀包括辅助驱动装置和控制阀，辅助驱动装置控制控制阀作动并使控制阀在导通进汽管的位置和导通排汽口的位置切换，在导通进汽管的位置时，排汽口被控制阀关闭，辅助腔室与进汽腔通过进汽管连通，辅助腔室与进汽腔的压力平衡，在导通排汽口的位置时，进汽管被控制阀截断，而排汽口导通。

本发明所述控制阀具有一个密封面和一个进汽通路，在导通排汽口的位置时，进汽通路与进汽管切断，在导通进汽管的位置时，排汽口被控制阀的密封面压住，而进汽管与进汽通路连通。

本发明所述进汽管包括一号管路和二号管路，其中一号管路一端与辅助腔室连通，而另一端与控制阀对应，二号管路一端与进汽腔连通，而另一端与控制阀对应，控制阀在导通排汽口的位置时，控制阀分别堵住一号管路和二号管路对应的一端，在导通进汽管的位置，一号管路、进汽通路和二号管路导通。

本发明所述主驱动装置为驱动缸，并包括第一缸体、第一活塞杆、第一主活塞和第一弹簧，第一主活塞设置在第一缸体内并与第一活塞杆连接，第一弹簧设置在第一缸体内，第一弹簧的两端分别抵在第一主活塞和第一缸体上并使第一弹簧对第一活塞杆保持预紧力，第一缸体中，在第一主活塞相对第一弹簧的另一侧形成第一油腔。

本发明所述辅助驱动装置为驱动缸，并包括并包括第二缸体、第二活塞杆、第二主活塞和第二弹簧，第二主活塞设置在第二缸体内，第二活塞杆与第二主活塞连接，所述控制阀固定在第二活塞杆上并可在第二活塞杆的带动下移动，从而使控制阀在导通进汽管的位置和导通排汽口的位置间切换，所述第二弹簧的两端分别抵在第二主活塞和第二缸体上并使第二弹簧对第二活塞杆保持预紧力。

本发明还包括锁紧结构，所述锁紧结构设置在阀杆上并与阀瓣配合。

本发明所述阀杆上设置有限位面，锁紧结构为螺母并螺纹连接在阀杆上，阀碟设置在限位面与锁紧结构之间。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：结构简单，设计合理，阀门关闭速度更快，逆气流和顺气流关闭时，阀门密封性能更好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例1中的双驱动快速关闭的升降式逆止和截止组合阀的剖视结构示意图。

图2是实施例2中的双驱动快速关闭的升降式逆止和截止组合阀的剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1。

参见图1，本实施例的双驱动快速关闭的升降式逆止和截止组合阀包括阀体1、阀杆4、阀碟2、进汽管5、辅助活塞34、主驱动装置3和辅助控制阀。

本实施例中的阀体1内设置有进汽腔11、阀碟座12和出汽腔13，阀碟2设置在阀杆4上并位于阀体1内，阀碟2具有一个开启位置和一个关闭位置，并可在开启位置和关闭位置之间切换，从而控制阀体1启闭，在关闭位置时，阀碟2盖设在阀碟座12上并截断阀碟座12，在开启位置时，阀碟2相对阀碟座12呈抬起状并使流体可从阀碟座12通过。本处的阀碟座12上开设有流道，阀碟2通过截断流道来关闭阀体。

本实施例中的主驱动装置3与阀杆4连接并控制阀杆4作动。本实施例中的主驱动装置3可以是气缸结构、油缸结构、电机进给结构等，可以实现阀杆4的动作即可。

本实施例中的辅助活塞34固定在阀杆4上或与主驱动装置3连接，辅助活塞34位于阀体1内并与阀体1之间形成辅助腔室14，辅助腔室14具有排汽口141，辅助腔室14通过进汽管5与进汽腔11连通，辅助腔室14与进汽腔11连通时，两者的压力达到平衡。

本实施例中的辅助控制阀包括辅助驱动装置8和控制阀7，辅助驱动装置8控制控制阀7作动并使控制阀7在导通进汽管5的位置和导通排汽口141的位置切换，在导通进汽管5的位置时，排汽口141被控制阀7关闭，辅助腔室14与进汽腔11通过进汽管5连通，辅助腔室14与进汽腔11的压力平衡，在导通排汽口141的位置时，进汽管5被控制阀7截断，而排汽口141导通。排汽口141导通时，辅助腔室14与大气压或疏水管连接，及辅助腔室14的压力与大气压或疏水管内的压力相等。

本实施例中的控制阀7具有一个密封面71和一个进汽通路72，在导通排汽口141的位置时，进汽通路72与进汽管5切断，在导通进汽管5的位置时，排汽口141被控制阀7的密封面71压住，而进汽管5与进汽通路72连通。

本实施例中的进汽管5的具体结构包括一号管路51和二号管路52，其中一号管路51一端与辅助腔室14连通，而另一端与控制阀7对应，二号管路52一端与进汽腔11连通，而另一端与控制阀7对应，控制阀7在导通排汽口141的位置时，控制阀7分别堵住一号管路51和二号管路52对应的一端，在导通进汽管5的位置，一号管路51、进汽通路72和二号管路52导通，即一号管路51、进汽通路72和二号管路52三者的位置对应，而进汽通路72分别与一号管路51、二号管路52错位时，进汽管5被截断。

优选的，本实施例中的主驱动装置3为驱动缸，并包括第一缸体31、第一活塞杆32、第一主活塞33和第一弹簧35，第一主活塞33设置在第一缸体31内并与第一活塞杆32连接，第一弹簧35设置在第一缸体31内，第一弹簧35的两端分别抵在第一主活塞33和第一缸体31上并使第一弹簧35对第一活塞杆32保持预紧力，第一缸体31中，在第一主活塞33相对第一弹簧35的另一侧形成第一油腔36，通过对第一油腔36的注油或泄油，从而实现对第一主活塞33的控制。第一油腔36导入流体介质，第一油腔36压力升高，第一主活塞33所受流体作用力大于第一弹簧35的作用力，第一主活塞33向上运动，并带动第一活塞杆32和阀杆4同步向上运动。第一油腔36排空时，第一油腔36压力下降，第一主活塞33所受流体作用力小于第一弹簧的作用力，第一主活塞33具备了向下运动的条件，并可以带动第一活塞杆32、阀杆4和阀碟2同步向下，这时阀碟2就获得了来自主驱动装置3的一个关闭驱动力。

优选的，本实施例中的辅助驱动装置8为驱动缸，并包括并包括第二缸体81、第二活塞杆82、第二主活塞83和第二弹簧84，第二主活塞83设置在第二缸体81内，第二活塞杆82与第二主活塞83连接，控制阀7固定在第二活塞杆82上并可在第二活塞杆82的带动下移动，从而使控制阀7在导通进汽管5的位置和导通排汽口141的位置间切换，第二弹簧84的两端分别抵在第二主活塞83和第二缸体81上并使第二弹簧84对第二活塞杆82保持预紧力。辅助驱动装置8的控制原理与主驱动装置3基本相同，此处不再赘述。

本实施例中的位置关系，仅是指的附图中的位置关系，并不代表实际使用时的位置。

本实施例的优点：

本实施例中设置了一个辅助活塞34，但这个活塞的位置与现有的阀门不同，并且也与阀门设计手册、国内主要专业阀门厂商样本可以见到的常见方式不同。本实施例将辅助活塞34设置在阀门的进汽腔11的一侧，阀碟2的下方。辅助活塞34在进汽腔11压力和辅助腔室14的压力的作用下，构成了一个汽动驱动装置，辅助活塞34与主驱动装置3一起，为阀碟2的快速关闭提供动力。并且进汽腔11的压力越高，获得的动力越大，而其他阀门由于控制/动力流体介质压力受到限制，以及动力油缸直径尺寸不可能无限制放大，在大流量高压力情况下，存在执行机构动力不足带来种种的问题。简而言之，在阀门输送的流体介质出现高压大流量的工作条件下，本实施例中的双驱动快速关闭的升降式逆止和截止组合阀表现出随流体介质压力提高而同时提升的阀门性能，作为对比对象的其他阀门，则表现出随流体介质压力提高而趋于下降的阀门性能。

本实施例中的双驱动快速关闭的升降式逆止和截止组合阀设置了排汽口141和连接管路5，辅助腔室14的排汽口141打开时，辅助腔室14的压力下降至环境大气压或低压疏水管压力的时间≤0.1S，排空时，可使辅助活塞34在进汽腔11内流体压力作用下迅速向下。

本实施例与常规的逆止阀和截止阀串联的形式对比，具有汽流压力损失减少的优势。常规方式汽流压力损失：△P_阀组＝△P_逆止阀+△P_截止阀。

升降式逆止阀压降系数＝(升降式)截止阀压降系数，因此，本项以升降式逆止阀为基础的新型阀门的压力损失为：△P新阀＝△P截止阀。由此得出：△P新阀—△P阀组＝△P逆止阀，即本实施例的升双驱动快速关闭的升降式逆止和截止组合阀如取代传统两阀串联布置方式，可以降低一个逆止阀的压力损失，其长期运行所带来的节能降耗的经济和节能环保效益十分可观。

另外，由两个阀改为一个阀，安装维护和操作控制更加便利，设备成本降低。

本实施例中的双驱动快速关闭的升降式逆止和截止组合阀的技术优势

在辅助腔室14压力降至环境大气压或低压疏水管介质压力后的0.9S时间里：

阀碟2关闭动力＝主驱动装置3动力+出汽腔13的压力×阀碟2面积+(辅助活塞34面积-阀碟2面积)×(进汽腔压力-大气压或疏水管介质压力)。

而作为本实施例中的双驱动快速关闭的升降式逆止和截止组合阀比较对象的带有辅助活塞34的截止阀或逆止阀，它们的辅助活塞最大的效用只能够平衡压力给阀碟的阻力，阀碟的关闭速度和阀碟的密封仅仅取决于阀门动力油缸的弹簧力。

另外一个关键问题是，作为本实施例中的双驱动快速关闭的升降式逆止和截止组合阀比较对象的其他截止阀或逆止阀关闭功能和关闭后的密封性能，都只能适应单一方向存在压力的情况，具体而言，截止阀在阀门出汽侧存在压力，进汽侧没有压力的情况下，阀碟有可能被重新打开；逆止阀在阀门进汽侧存在压力，出汽侧没有压力的情况下，阀碟也可能被重新打开，所以必须是一只截止阀和一只逆止阀组合使用，才可以满足双向都可能存在压力的全工况运行需要；而在本实施例中的双驱动快速关闭的升降式逆止和截止组合阀中，阀门关闭后，进汽腔11或出汽腔13存在的压力，不仅不会重新打开阀碟2，反而会提供与主驱动装置弹簧35力方向一致的作用力，确保阀碟2获得足够的密封比压，有效保证阀碟2的密封性能。

综合而言，本实施例中的双驱动快速关闭的升降式逆止和截止组合阀具有两项直接优势单一阀门全工况关闭速度优势和单一阀门全工况密封性能优势。

本实施例中的双驱动快速关闭的升降式逆止和截止组合阀的操作与控制

(1)阀门的开启

运行时，辅助腔室14的排汽口141关闭，而连接管路5导通，辅助腔室14建立压力，即辅助腔室14与进汽腔11的压力平衡，辅助活塞34上下的压力平衡，主驱动装置3的第一活塞杆32上升，阀碟2在进汽腔11的进气压力和阀杆4的带动作用下，克服自身重力沿阀杆4上升，阀门完成开启动作。

(2)阀门的关闭

辅助腔室14的排汽口141开启，连接管路5截断，辅助腔室14的压力下降至环境大气压或低压疏水管蒸汽的压力，其时间小于0.1秒，阀杆4在主驱动装置弹簧35力和辅助活塞34受压力的共同作用下，快速驱动阀碟2完成关闭动作，阀门关闭时间≤1S。

假如在正常或紧急停机的情况下，还存在阀门出汽腔13的压力大于进汽腔11压力的情况，即出现汽流倒灌现象的初期，阀碟2在逆向汽流和阀碟2自身重力作用下，还会产生独立于阀杆4的快速关闭动作，表现为普通的升降式逆止阀功能。

(3)顺汽流关闭后的密封

本实施在顺气流方向存在介质压力的情况下关闭，如果介质压力继续存在，由于辅助活塞34下方的辅助腔室14排空，压力等于大气压或疏水管压力，这时辅助活塞34上方受介质压力作用力，与阀碟2所受介质作用力抵消后的富裕部分，加上主驱动装置弹簧35的预紧力，使阀门达到密封标准。

(4)逆汽流关闭后的密封

本实施例在逆气流方向存在介质压力的情况下关闭，由于阀碟2所受介质作用力与主驱动装置弹簧35预紧力方向相同，该阀门阀碟2的密封状况更好，可以达到密封标准，并且，由于辅助活塞34上方的进汽腔11没有介质压力存在，便没有泄漏问题。

(5)正常供汽工况下的密封

在阀碟2打开，顺气流供汽的正常工作状态下，辅助腔室14的排汽口141被堵住，不存在额外泄漏的问题。

本实施例中顺气流方向，指的是进汽腔11到流道12再到出汽腔13的方向，而逆气流方向指的是出汽腔13到流道12再到进汽腔11的方向。

本实施例中的油缸的控制为现有技术，此处不再赘述。

本实施例中的升双驱动快速关闭的升降式逆止和截止组合阀，适用于各种管网，如压力管道、自来水管网等，其适用范围基本与止回阀的使用范围一致，即用到止回阀的地方，均可采用本实施例中的升双驱动快速关闭的升降式逆止和截止组合阀来代替，适用范围非常广。特别适用于汽轮机等压力较大的管路中。

本发明中所指的“双驱动”，指的是主驱动装置3和辅助驱动装置共同提供的作用力。

实施例2。

参见图2，本实施例中的双驱动快速关闭的升降式逆止和截止组合阀，其基本结构同实施例1，所不同的是，本实施例还包括锁紧结构9，锁紧结构9设置在阀杆4上并与阀瓣2配合。

本实施例中的阀杆4上设置有限位面41，锁紧结构9为螺母并螺纹连接在阀杆4上，阀瓣2设置在限位面41与锁紧结构9之间，阀瓣2可通过限位面41与锁紧结构进行锁紧，从而可将该组合阀当截止阀使用。此处的限位面41也可用螺母代替。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。