阀门开关及其管道系统的制作方法

本发明属于阀门技术领域，涉及一种阀门的执行机构。

背景技术：

蜗轮驱动阀门采用蜗轮减速机构作为阀门开启(关闭)的驱动设备，从而降低手动操作时所需的输入扭矩，也降低了手动操作所需的输入力，使阀门满足相应设计标准中对于手动操作力的要求。但是，通常的蜗轮驱动阀门为人工转动扳手控制阀门开关——这种设计结构操作时间过长，在周围环境具有一定的危险性、不适合操作员长时间停留或管道上下游突发情况需紧急切断介质流通的情况下造成不必要的危险和损失。

为此，人们设计了一种控制阀门开启和闭合的致动器进行控制的装置和方法，并申请了中国专利(申请号为：201710048498.2；其公布号为：106555903a)，其主要包括通过扁方孔和扁方轴相联接的阀门和蜗轮减速机构、驱动蜗轮减速机构从而开启和关闭蜗轮驱动阀门的驱动电机。相对于现有的技术而言，其控制阀门开合的自动化程度比较高，而且提升了速度。

但是，在蜗轮驱动阀门在实际应用中，有一些蜗轮驱动的大口径阀门没有实现高自动化的安装，另外，在部分阀门安装位置空间不足的情况下，没有条件安装由电机驱动的蜗轮驱动阀门，也不便于人工操作阀门的开合。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种阀门的执行机构，所要解决的技术问题是如何同时保证提升蜗轮驱动阀门开合的速度又能尽可能的减小设备的安装空间。

根据本发明的一方面，提供一种阀门开关，其特征在于，包括：第一蜗轮；与第一蜗轮相连接的第一蜗杆；以及与第一蜗杆相连接的第一主轴，其中，所述第一蜗轮包括轴孔，用于与阀轴连接，所述第一主轴具有第一轴头，用于与操作装置连接，其中，所述阀门开关用于将操作装置绕第一轴向的转动转变为所述第一蜗轮绕第二轴向的转动，并且将操作装置的第一转速减小为所述第一蜗轮的第二转速。

优选地，所述操作装置包括：手柄；以及与手柄相连接的第二主轴，其中，所述第二主轴具有第一轴孔，所述第一轴孔用于所述第一轴头配合。

优选地，所述第一轴头为方形轴头，所述第一轴孔为方形轴孔。

优选地，还包括至少一个中间减速装置，所述第一蜗杆经由所述至少一个中间减速装置连接至所述第一主轴，从而利用所述至少一个中间减速装置进行减速。

优选地，所述中间减速装置包括一对蜗轮蜗杆。

优选地，所述操作装置为电动板手，所述电动板手包括位于手柄内的电机，所述电机在工作时驱动所述第二主轴转动。

优选地，所述第一轴孔和所述第一轴头的尺寸经过应力校核，使得二者在应用中各方向所承受的应力满足材料许用应力。

根据本发明的另一方面，提供一种管道系统，其特征在于，包括：管道；位于管道中的阀芯；与阀芯相连接的阀轴，所述阀轴延伸至所述管道外部，并且具有键槽；以及上述的阀门开关，其中，所述阀门开关的第一蜗轮与所述阀轴之间采用键连接，所述阀门开关用于控制所述阀芯的开合动作。

优选地，所述键连接包括平键联接。

优选地，所述平键连接包括单键联接、双键连接、四键联接或者花键联接。

优选地，所述平键连接的键槽与平键之间过度配合。

在上述的阀门的执行机构中，所述平键连接为过度配合，以避免所述平键在阀门开关过程中因受到震动而造成脱落或因震动而影响所述平键的材料的力学性能稳定性，从而造成一系列负面影响。

在上述的阀门的执行机构中，所述第一蜗轮和第一蜗杆之间采用中间减速装置控制阀门进行开启(关闭)操作，根据阀门开关扭矩的不同选用一级、二级或者三级减速，从而降低手动操作时所需的输入扭矩，也降低了操作所需的输入力，使阀门满足相应设计标准中对于手动操作力的要求。

在上述的阀门的执行机构中，所述中间减速装置的工作原理是通过较小的扭矩输入和较大的转速，来获得较大扭矩输出并降低转速。所以，中间减速装置在降低了阀门开启(关闭)操作所需输入扭矩的同时，也增加了操作所需的时间。为了解决阀门开合操作时间过长的问题，我们采用电动扳手代替所述中间减速装置上原本用于扭矩输入的手轮，采用电动扳手的输出扭矩代替人工手动操作手轮对所述中间减速装置进行扭矩输入。

在上述的阀门的执行机构中，将所述第一主轴上原装的手柄或手轮拆下，并更换上特殊设计的第一轴头。所述电动扳手的主第二主轴上安装第一轴孔。第一轴头与第一轴孔之间为互相配合关系，并且尺寸唯一，以满足各个不同型号、不同位置阀门的同配性。该方头/方孔设计为正方形，使电动扳手的输出轴最多旋转90°即可与中间减速装置完成对接。

在上述的阀门的执行机构中，所述第一轴头与第一轴孔设计时经过受力校核，二者在应用中各方向所承受的应力满足材料需用应力，使该联接在使用过程中不会因受力过大而遭到破坏。

在上述的阀门的执行机构中，所述电动扳手为带电操作工具，所以应该具备有效的漏电保护；当阀门达到完全开启(关闭)位置时，所述中间减速装置具有机械限位功能，为了防止当所述中间减速装置达到停止位置时所述电动扳手产生瞬间巨大的旋转惯性将操作员击伤，所述电动扳手应具有急停冲击保护；部分蜗轮驱动阀门在进行开关操作时需要所述电动扳手连续长时间操作，为了防止所述电动扳手中的电机过热发生危险，所述电动扳手需要具有电机过热保护。

与现有技术相比，本发明通过第一轴头和第一轴孔的相互配合方便了第一主轴和第二主轴之间的连接和拆卸，既保证了蜗轮驱动阀门开合速度的提升又尽可能的减小设备的安装操作空间。

附图说明

图1是管道系统的结构示意图。

图2a至2d是管道系统的不同键连接方式的结构示意图。

图3a和3b分别是管道系统中第一轴头的主视图和俯视图。

图4a和4b分别是管道系统中第一轴孔的主视图和俯视图。

附图标记：

101、管道；

102、阀芯；

103、阀轴；

104、键槽；

201、第一蜗轮；

202、中间减速装置；

203、第一蜗杆；

204、第一主轴；

205、第一轴头；

303、第一轴孔；

302、第二主轴；

301、手柄。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述：

图1是管道系统的结构示意图。该管道系统100包括管道101、位于管道中的阀芯102、与阀芯相连接的阀轴103、以及与阀轴103相连接的阀门开关。所述阀轴延伸至所述管道外部，并且具有键槽104，以实现与阀门开关的连接。

如上所述，阀门开关安装在管道上。在安装过程中，在阀轴103的键槽104中放置平键。然后，将第一蜗轮201的轴孔对准阀轴103，将二者连接在一起并且利用平键彼此固定位置。平键应与键槽规格、长度相对应。

该阀门开关包括第一蜗轮201、与第一蜗轮201相连接的第一蜗杆203以及与第一蜗杆203相连接的第一主轴204。所述第一主轴204具有第一轴头205，用于与操作装置连接。

进一步地，该阀门开关还包括至少一个中间减速装置202。第一蜗杆203经由所述至少一个中间减速装置202连接至第一主轴204，从而利用所述至少一个中间减速装置202进行减速。该中间减速装置202例如包括一对蜗轮蜗杆。

在本实施例中，如附图2a、2b、2c和2d所示，阀门开关与所述阀门的阀杆之间采用平键联接，在满足材料许用应力和设计空间的前提下可以是单键联接、双键连接、四键联接或者花键联接。

进一步地，管道系统100还包括操作装置。该操作装置包括手柄301以及与手柄301相连接的第二主轴302。第二主轴302具有第一轴孔303。第一轴孔303用于第一轴头205配合。

该操作装置可以安装在阀门开关上。在安装过程中，将第一主轴204上原装的手轮/手柄取下，露出第一主轴204端部，将第一轴头205安装在第一主轴204端部，安装完成后点焊固定，注意点焊时不要影响第一轴头205与第一主轴204的同轴度。将操作装置的第二主轴302与第一轴孔303连接。上述安装方法可以节约安装的空间。

在本实施例中，如图3a、3b和图4a、4b所示，第一轴头205为将第一主轴204上原装的手柄或手轮拆下后更换的接头，第一轴孔303是安装在电动扳手第二主轴上的。第一轴头205和第一轴孔303之间为互相配合关系，并且尺寸唯一，以满足各个不同型号、不同位置阀门的同配性。该方头/方孔设计为正方形，使电动扳手的输出轴最多旋转90°即可与阀门开关完成对接。

该操作装置例如为电动板手，所述电动板手包括位于手柄内的电机，所述电机在工作时驱动所述第二主轴302转动。

该操作装置与阀门开关相连接。阀门开关将操作装置绕第一轴向的转动转变为所述第一蜗轮绕第二轴向的转动，并且将操作装置的第一转速减小为所述第一蜗轮的第二转速，从而控制阀芯的开合动作。

本管道系统在使用时，检查操作装置状态是否适合工作；手持手柄301，并控制第二主轴302位置使第一轴孔303与第一主轴204上的第一轴头205完成对接，如无法顺利对接，可以轻微旋转第一轴孔303的角度(该角度最多不超过90°)，使其顺利对接。在操作装置为电动板手的情形下，将操作装置插入适配电源，使得电机驱动第二主轴302转向，第二主轴302的转向决定了该次操作可以使阀门进行开启行程或关闭行程。按动操作装置开关，并用保证第二主轴302与第一主轴204保持同轴旋转。当阀门为全关状态时，应先将阀门手动开启10°～15°，确保阀门上游管道压力泄放至下游管道后，再用电动扳手进行操作阀门直至全开状态；当阀门为全开状态时，应先将阀门手动关闭10°～15°，确保阀门腔体内部压力泄放后，再用电动扳手进行操作阀门直至全关状态。上述操作方法保证了阀门开合速度的提升。

上述实施例只是本发明的举例，尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例和附图所公开的内容。