一种两位四通式旋塞阀、主阀及操作器的制作方法

本发明属于阀门领域，涉及旋塞阀，具体涉及一种两位四通式旋塞阀、主阀及操作器。

背景技术：

两位四通式旋塞阀，是一种阀体为四通道式结构的旋塞阀，其四通式阀体结构，最多可与四条管路相连接，特有的旋塞(阀芯)结构，保证阀门至少有两条管路相连通，通过连接操作器结构和执行机构可自由控制各管路之间的连通或断开，实现管路中介质切断、流向切换等功能。可广泛应用于石油行业中的油品计量及油品输送管路切换等场合。

目前，在油品贸易的交接计量中，通常采用标定体积管的方式来计量油品交易量。在体积管计量方法中，一般采用四通球阀与体积管连接，完成油品计量。但四通球阀在开关动作中，阀杆容易卡死，操作扭矩大，阀芯与阀座相互磨损，易发生泄漏，使用效果不佳。其次，在油品输送切换中，通常通过单管路上的开关闸阀或双关断旋塞阀配合一台换向阀完成油品管道切换。这种方法操作繁琐复杂，运行维护成本高，使用不便。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种两位四通式旋塞阀、主阀及操作器，解决现有技术中的阀体操作繁琐负责，成本高的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种两位四通式旋塞阀，包括主阀和操作器，操作器安装在主阀上，主阀的上轴与操作器的下阀杆相连，使得操作器带动主阀工作，其特征在于：所述的主阀包括阀体，阀体上设置有第一通道、第二通道、第三通道和第四通道，阀体内安装有旋塞，旋塞上端固接的上轴伸出安装在阀体上端的上端盖，旋塞下端固接的下轴伸出安装在阀体下端的下端盖，使得旋塞在阀体内能够升降和旋转；

所述的旋塞上沿着与旋塞的轴线垂直的方向加工有贯通旋塞两端端面的流道，流道两侧的旋塞的外壁上安装有密封滑片，旋塞能够相对于密封滑片升降运动；旋塞两端端面呈上大下小的倒梯形状，使得旋塞相对于密封滑片升降时，旋塞的外壁能够使得密封滑片收缩和撑开，密封滑片与阀体的通道端面相接触的位置设置有橡胶密封凸起，旋塞上升带动密封滑片与通道端面脱离，旋塞转动带动密封滑片转动，旋塞下降带动密封滑片与通道端面接触密封；

所述的操作器包括两端开放的壳体，壳体内安装有从上至下依次设置的上阀杆、中阀杆和下阀杆，中阀杆和下阀杆均为中空阀杆，上阀杆的下部外壁与中阀杆的内壁之间通过第一传动螺纹相连，中阀杆的下部外壁与下阀杆的内壁之间通过第二传动螺纹相连，第一传动螺纹和第二传动螺纹的螺纹旋向相反；

所述的上阀杆的中部外壁上加工有上滚子滑槽，中阀杆的上部加工有上滚子安装孔；中阀杆的中部外壁上加工有下滚子滑槽，下阀杆的上部加工有下滚子安装孔；壳体内还安装有紧贴壳体内壁的滚子套筒，滚子套筒内壁上沿着轴向加工有滚子滑槽，上滚子安装孔中安装的上滚子能够在上滚子滑槽、上滚子安装孔和滚子滑槽的上部径向移动；下滚子安装孔中安装的下滚子能够在下滚子滑槽、下滚子安装孔和滚子滑槽的下部径向移动；

所述的上阀杆的顶端伸出壳体的顶端，中阀杆顶端的上阀杆中部安装有驱动销；下阀杆的中部侧壁上加工有贯通侧壁内外的U型槽，所述的U型槽包括依次相连的第一竖槽、横槽和第二竖槽形成，U型槽上与横槽相对的开放端为槽口，槽口沿着轴向朝上设置，壳体上安装有沿着径向设置的导向销，导向销嵌入在U型槽中；在下阀杆的带动下导向销能够相对于U型槽运动，导向销运动至横槽时，中阀杆的顶端与驱动销相接触；

所述的操作器中的导向销从第一竖槽的槽顶运动至槽底进入横槽的一端，主阀中的旋塞上升至上极限位置，使得密封滑片与通道端面脱离；操作器中的导向销从横槽的一端运动至另一端进入第二竖槽的槽底，主阀中的旋塞带动密封滑片旋转；操作器中的导向销从第二竖槽的槽底运动至槽顶，主阀中的旋塞下降至下极限位置，使得密封滑片与通道端面接触密封。

本发明还具有如下区别技术特征：

所述的主阀中的旋塞带动密封滑片转动的角度为90°。

所述的旋塞的侧壁上设置有燕尾键，密封滑片上设置有与燕尾键相配合的燕尾键槽，通过燕尾键和燕尾键槽的配合将旋塞与密封滑片装配在一起。

所述的上阀盖与阀体之间设置有密封垫，所述的下阀盖与阀体之间也设置有密封垫。

所述的上滚子安装孔和下滚子滑槽在轴向的投影有90°的错位夹角；上阀杆、中阀杆和下阀杆锁定在一起旋转90°，导向销相对于U型槽从横槽的一端运动到另一端。

所述的上阀杆和壳体之间安装有轴承，滚子套筒的顶端顶在轴承上，滚子套筒的底端顶在壳体内设置的凸台上。

本发明还保护一种两位四通式旋塞阀的主阀，包括阀体，阀体上设置有第一通道、第二通道、第三通道和第四通道，阀体内安装有旋塞，旋塞上端固接的上轴伸出安装在阀体上端的上端盖，旋塞下端固接的下轴伸出安装在阀体下端的下端盖，使得旋塞在阀体内能够升降和旋转；

所述的旋塞上沿着与旋塞的轴线垂直的方向加工有贯通旋塞两端端面的流道，流道两侧的旋塞的外壁上安装有密封滑片，旋塞能够相对于密封滑片升降运动；旋塞两端端面呈上大下小的倒梯形状，使得旋塞相对于密封滑片升降时，旋塞的外壁能够使得密封滑片收缩和撑开，密封滑片与阀体的通道端面相接触的位置设置有橡胶密封凸起，旋塞上升带动密封滑片与通道端面脱离，旋塞转动带动密封滑片转动，旋塞下降带动密封滑片与通道端面接触密封。

所述的主阀中的旋塞带动密封滑片转动的角度为90°。

所述的旋塞的侧壁上设置有燕尾键，密封滑片上设置有与燕尾键相配合的燕尾键槽，通过燕尾键和燕尾键槽的配合将旋塞与密封滑片装配在一起。

所述的上阀盖与阀体之间设置有密封垫，所述的下阀盖与阀体之间也设置有密封垫。

本发明还保护一种两位四通式旋塞阀的操作器，包括两端开放的壳体，壳体内安装有从上至下依次设置的上阀杆、中阀杆和下阀杆，中阀杆和下阀杆均为中空阀杆，上阀杆的下部外壁与中阀杆的内壁之间通过第一传动螺纹相连，中阀杆的下部外壁与下阀杆的内壁之间通过第二传动螺纹相连，第一传动螺纹和第二传动螺纹的螺纹旋向相反；

所述的上阀杆的中部外壁上加工有上滚子滑槽，中阀杆的上部加工有上滚子安装孔；中阀杆的中部外壁上加工有下滚子滑槽，下阀杆的上部加工有下滚子安装孔；壳体内还安装有紧贴壳体内壁的滚子套筒，滚子套筒内壁上沿着轴向加工有滚子滑槽，上滚子安装孔中安装的上滚子能够在上滚子滑槽、上滚子安装孔和滚子滑槽的上部径向移动；下滚子安装孔中安装的下滚子能够在下滚子滑槽、下滚子安装孔和滚子滑槽的下部径向移动；

所述的上阀杆的顶端伸出壳体的顶端，中阀杆顶端的上阀杆中部安装有驱动销；下阀杆的中部侧壁上加工有贯通侧壁内外的U型槽，所述的U型槽包括依次相连的第一竖槽、横槽和第二竖槽形成，U型槽上与横槽相对的开放端为槽口，槽口沿着轴向朝上设置，壳体上安装有沿着径向设置的导向销，导向销嵌入在U型槽中；在下阀杆的带动下导向销能够相对于U型槽运动，导向销运动至横槽时，中阀杆的顶端与驱动销相接触。

所述的上滚子安装孔和下滚子滑槽在轴向的投影有90°的错位夹角；上阀杆、中阀杆和下阀杆锁定在一起旋转90°，导向销相对于U型槽从横槽的一端运动到另一端。

所述的上阀杆和壳体之间安装有轴承，滚子套筒的顶端顶在轴承上，滚子套筒的底端顶在壳体内设置的凸台上。

本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

(Ⅰ)本发明的阀门流通能力好、密封可靠性强，楔形主动式密封可以避免密封圈磨损、操作力矩小、大大提高阀门的使用寿命，可广泛用于石油化工行业中油品计量、油品输送切换等场合。

(Ⅱ)本发明能够实现多管路切换，油品输送切换中，使用一台两位四通式旋塞阀可代替至少两台单管路普通开关阀门，操作简单、使用方便，大大节约了成本。

(Ⅲ)本发明的楔形式密封结构，消除了密封磨损，提高了阀门使用寿命。

(Ⅳ)本发明的操作力矩小，旋转时滑片与阀体内壁脱离，旋塞旋转动作时，操作扭矩小，适合频繁操作的场合。

(Ⅴ)本发明的操作器结构功能性强，特有的机械式操作器结构，巧妙实现阀门的复合运动，功能性强，制造成本低，后期维护方便。

(Ⅵ)本发明的阀门能够提高原油贸易计量精度，两位四通式旋塞阀与体积管装置连接，有效克服传统油罐观察窗的方法所导致的操作难度大，计量精度低等缺点，大大降低了供需双方的损失，提高了体积管计量的精确度及操作便利性。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的主阀的机构示意图。

图3是本发明的主阀的第一种初始状体示意图。

图4是本发明的主阀的第二种初始状体示意图。

图5是本发明的主阀的第三种初始状体示意图。

图6是本发明操作器的外部结构示意图。

图7是本发明操作器处于一种状态下的正剖视结构示意图。

图8是本发明操作器处于另一种状态下的侧剖视结构示意图。

图中各个标号的含义为：1-主阀，2-操作器，11-阀体，12-第一通道，13-第二通道，14-第三通道，15-第四通道，16-旋塞，17-上轴，18-上端盖，19-下轴，110-下端盖，111-流道，112-密封滑片，113-通道端面，114-橡胶密封凸起，115-燕尾键，116-燕尾键槽，117-密封垫；

21-壳体，22-上阀杆，23-中阀杆，24-下阀杆，25-第一传动螺纹，26-第二传动螺纹，27-上滚子滑槽，28-上滚子安装孔，29-下滚子滑槽，210-下滚子安装孔，211-滚子套筒，212-滚子滑槽，213-上滚子，214-下滚子，

215-驱动销，216-U型槽(216)，2161-第一竖槽，2162-横槽，2163-第二竖槽，2164-槽口，217-导向销，218-轴承，219-凸台。

以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

两位四通式旋塞阀，是一种阀体为四通道式结构的旋塞阀，具体由主阀和操作器两部分组成。其中主阀的四通式阀体结构，最多可与四条管路相连接，特有的旋塞(阀芯)结构，保证阀门至少有两条管路相连通。特有的楔式旋塞和密封滑片结构，使阀门形成可靠密封，同时在操作过程中，密封面完全脱开，消除了密封磨损，操作扭矩小，使用寿命长，适合频繁操作的场合。操作器由上阀杆、中阀杆、下阀杆、滚子、导向销、驱动销等组成的机械式结构，上阀杆与中阀杆、中阀杆与下阀杆之间由两个旋向相反的传动螺纹连接，通过这种特有的机械式结构，上阀杆与驱动机构连接后，驱动上阀杆，最终可以实现下阀杆的提升、旋转90°、再下压的动作过程。该操作器为机械式结构，制造成本低，操作方便，性能可靠。

当主阀的旋塞轴与操作器的下阀杆相连接后，通过驱动机构，可以实现两位四通式旋塞阀中旋塞(阀芯)的先提升、再旋转90°、再下压的阀门动作。

在油品贸易计量中，通过两位四通式旋塞阀与体积管连接，即可完成油品的精确计量。由于阀门动作时无密封磨损，操作扭矩小，适合频繁操作。使用一台两位四通式旋塞阀可代替至少两台单管路普通开关阀门及一台换向阀，完成油品输送切换，操作简单、使用方便，能够有效降低企业成本。

遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

实施例1：

本实施例给出一种两位四通式旋塞阀的主阀，如图2至图5所示，包括阀体11，阀体11上设置有第一通道12、第二通道13、第三通道14和第四通道15，阀体11内安装有旋塞16，旋塞16上端固接的上轴17伸出安装在阀体11上端的上端盖18，旋塞16下端固接的下轴19伸出安装在阀体11下端的下端盖110，使得旋塞16在阀体11内能够升降和旋转；

所述的旋塞16上沿着与旋塞16的轴线垂直的方向加工有贯通旋塞16两端端面的流道111，流道111两侧的旋塞16的外壁上安装有密封滑片112，旋塞16能够相对于密封滑片112升降运动；旋塞16两端端面呈上大下小的倒梯形状，使得旋塞16相对于密封滑片112升降时，旋塞16的外壁能够使得密封滑片112收缩和撑开，密封滑片112与阀体11的通道端面113相接触的位置设置有橡胶密封凸起114，旋塞16上升带动密封滑片112与通道端面113脱离，旋塞16转动带动密封滑片112转动，旋塞16下降带动密封滑片112与通道端面113接触密封。

作为本实施例的一种优选方案，主阀1中的旋塞16带动密封滑片112转动的角度为90°。密封滑片112的结构设计，通过合理设计计算，当旋塞16与阀体11不同流道口连通时，都能保证阀门的可靠密封，本实施例的密封滑片112的结构，既减轻了重量，又可以保证阀门内介质的流通能力。

作为本实施例的一种优选方案，旋塞16的侧壁上设置有燕尾键115，密封滑片112上设置有与燕尾键115相配合的燕尾键槽116，通过燕尾键115和燕尾键槽116的配合将旋塞16与密封滑片112装配在一起。

作为本实施例的一种优选方案，上阀盖18与阀体11之间设置有密封垫117，所述的下阀盖110与阀体11之间也设置有密封垫117。

实施例2：

本实施例给出一种两位四通式旋塞阀的操作器，如图6至图8所示，包括两端开放的壳体21，壳体21内安装有从上至下依次设置的上阀杆22、中阀杆23和下阀杆24，中阀杆23和下阀杆24均为中空阀杆，上阀杆22的下部外壁与中阀杆23的内壁之间通过第一传动螺纹25相连，中阀杆23的下部外壁与下阀杆24的内壁之间通过第二传动螺纹26相连，第一传动螺纹25和第二传动螺纹26的螺纹旋向相反；

所述的上阀杆22的中部外壁上加工有上滚子滑槽27，中阀杆23的上部加工有上滚子安装孔28；中阀杆23的中部外壁上加工有下滚子滑槽29，下阀杆24的上部加工有下滚子安装孔210；壳体21内还安装有紧贴壳体内壁的滚子套筒211，滚子套筒211内壁上沿着轴向加工有滚子滑槽212，上滚子安装孔28中安装的上滚子213能够在上滚子滑槽27、上滚子安装孔28和滚子滑槽212的上部径向移动；下滚子安装孔210中安装的下滚子214能够在下滚子滑槽29、下滚子安装孔210和滚子滑槽212的下部移动；

所述的上阀杆22的顶端伸出壳体21的顶端，中阀杆23顶端的上阀杆21中部安装有驱动销215；下阀杆24的中部侧壁上加工有贯通侧壁内外的U型槽216，所述的U型槽216包括依次相连的第一竖槽2161、横槽2162和第二竖槽2163形成，U型槽216上与横槽2162相对的开放端为槽口2164，槽口2164沿着轴向朝上设置，壳体21上安装有沿着径向设置的导向销217，导向销217嵌入在U型槽216中；在下阀杆24的带动下导向销217能够相对于U型槽216运动，导向销217运动至横槽2162时，中阀杆23的顶端与驱动销215相接触。

作为本实施例的一种优选方案，导向销217运动至横槽2162时，中阀杆23的顶端与驱动销215相接触。中阀杆23的顶端设置有与第一传动螺纹25相配套的螺旋滑坡，当中阀杆23的顶端与驱动销215相接触时，螺旋滑坡底端的对应的侧壁也与驱动销215相接触，使得中阀杆23与上阀杆22之间不再发生相对运动。

作为本实施例的一种优选方案，上滚子安装孔28和下滚子滑槽29在轴向的投影有90°的错位夹角；上阀杆22、中阀杆23和下阀杆24锁定在一起旋转90°，导向销217相对于U型槽216从横槽2162的一端运动到另一端。

作为本实施例的一种优选方案，上阀杆22和壳体21之间安装有轴承218，滚子套筒211的顶端顶在轴承218上，滚子套筒211的底端顶在壳体21内设置的凸台219上。

实施例3：

本实施例给出一种一种两位四通式旋塞阀，如图1至图8所示，包括主阀1和操作器2，操作器2安装在主阀1上，主阀1的上轴17与操作器2的下阀杆24相连，使得操作器2带动主阀1工作。

本实施例中，主阀1采用实施例1中所述的两位四通式旋塞阀的主阀。

本实施例中，操作器2采用实施例2中所述的两位四通式旋塞阀的操作器。

所述的操作器2中的导向销217从第一竖槽2161的槽顶运动至槽底进入横槽2162的一端，主阀1中的旋塞16上升至上极限位置，使得密封滑片112与通道端面113脱离；操作器2中的导向销217从横槽2162的一端运动至另一端进入第二竖槽2163的槽底，主阀1中的旋塞16带动密封滑片112旋转；操作器2中的导向销217从第二竖槽2163的槽底运动至槽顶，主阀1中的旋塞16下降至下极限位置，使得密封滑片112与通道端面113接触密封。

本实施例的两位四通式旋塞阀的主阀通过操作器驱动机构可以使阀门处于不同的开关状态，有效实现阀门连通管路的切换功能，应用于输油管路中的油品输送切换，并在石化行业的油品计量中，配合体积管计量装置实现精确计量。

如图2所示，阀门第一通道12与第二通道13相连通，第三通道14和第四通道15被可靠截断密封。通过操作器驱动旋塞5逆时针旋转90°后，第三通道14与第四通道15连通，第一通道12与第二通道13被可靠截断密封。利用上述工作原理，两位四通式旋塞阀可以取代原来油品管路切换中使用的四通球阀，实现输油管线中的不同管路快速切换，操作简单，使用方便，性能可靠。

如图3所示，第一通道12与第三通道14相连通，第二通道13和第四通道15相连通。旋塞5由图3位置逆时针旋转90°后，阀门处于图4的状态，第一通道12与第四通道15相连通，第二通道13和第三通道14相连通。利用上述工作原理，在图3和图4中，第一通道12连接供油方输油管路，第二通道13连接贸易方输油管路，在第四通道15和第三通道14之间连接体积管计量装置，通过外部传感器感应计量时间和阀门流向状态切换，即可实现石化行业中的油品精确计量。

本实施例的旋塞阀处于初始位置时，上滚子滑槽27、上滚子安装孔28和滚子滑槽212的上部对齐，上滚子213安装在上滚子安装孔28和滚子套筒211的滚子滑槽212的上部，并且上滚子213在中阀杆23的带动下能够在滚子滑槽212的上部轴向运动。上滚子滑槽27与上滚子安装孔28错位，使得上阀杆22与滚梯套筒211脱离。

下滚子滑槽29与下滚子安装孔210对齐，下滚子214安装在下滚子滑槽29和下滚子安装孔210，使得中阀杆23和下阀杆24通过下滚子214连接锁定在一起。下滚子安装孔210与滚子滑槽212的下部错位，使得下阀杆24与滚梯套筒211脱离。

导向销217位于U型槽216的第二竖槽2163的槽顶。

驱动电机带动上阀杆22旋转，通过第一传动螺纹25传动，使得中阀杆23与下阀杆24一起向上运动提升，导向销217相对于U型槽216也随之运动，当导向销217从第一竖槽2161的槽顶运动至槽底进入横槽2162的一端，主阀1中的旋塞16上升至上极限位置，使得密封滑片112与通道端面113脱离，此时导向销217运动至横槽2162时，中阀杆23的顶端与驱动销215刚好相接触。操作器2中的下阀杆24的提升带动主阀1中的上轴17提升，使得旋塞16提升，密封滑片112上的橡胶密封凸起114与通道端面113相脱离，阀门完全开启。此时中阀杆23的顶端与驱动销215接触，上阀杆22上的上滚子滑槽27刚好与中阀杆23上的上滚子安装孔28对齐，驱动销215对中阀杆23的上升进行限位，使得中阀杆23相对于上阀杆22不再沿着轴向上升，在驱动电机带动上阀杆22的旋转趋势下，即在周向驱动力的作用下，上滚子213会从滚子套筒211中的滚子滑槽212中滑出并被挤压进入上滚子滑槽27和上滚子安装孔28中，使得上阀杆22和中阀杆23连接锁定，此时，上阀杆22、中阀杆23和下阀杆24三者锁定在一起。

驱动电机带动上阀杆22继续旋转，带动上阀杆22、中阀杆23和下阀杆24三者一起转动，操作器2中的导向销217从横槽2162的一端运动至另一端进入第二竖槽2163的槽底，主阀1中的旋塞16带动密封滑片112旋转，从一种开关状态切换至另一种开关状态。下滚子214与滚子套筒211的滚子滑槽212的下部对齐，继续运动，在驱动电机带动上阀杆22的旋转趋势下，即在周向驱动力的作用下，下滚子214会从中阀杆23的下滚子滑槽29中滑出并被挤压进入下滚子安装孔210和滚子滑槽212的下部中，使得中阀杆23和下阀杆24脱离，下阀杆24与滚子套筒211锁定在一起，此时，上阀杆22和中阀杆23二者锁定在一起。

驱动电机带动上阀杆22继续旋转，驱动电机带动上阀杆22和中阀杆23一起旋转，通过第二传动螺纹26传动，由于第二传动螺纹26与第一传动螺纹25的螺纹旋向相反，所以下阀杆24相对于中阀杆23向下运动下降，导向销217相对于U型槽216也随之运动，当操作器2中的导向销217从第二竖槽2163的槽底运动至槽顶，主阀1中的旋塞16下降至下极限位置，使得密封滑片112与通道端面113接触密封。同理，在上述操作器2的动作结束状态下，驱动电机带动上阀杆22旋转，导向销217在U型槽216中反向走一个同样的行程，中阀杆23下降至初始位置，整个两位四通式旋塞阀恢复至初始状态。

通过上述操作器动作原理，当驱动电机反转时，操作器2控制操作主阀1，即可实现两位四通式旋塞阀的旋塞16的提升、逆时针旋转90°和再下压密封的阀门动作；当驱动电机反转时，实现旋塞16的提升、顺时针旋转90°和再下压密封的阀门动作。