本发明涉及一种高速开启阀及开启方法，属于阀门技术领域，尤其适用于煤矿瓦斯爆炸后的灭火装置开启。
背景技术：
通常来说，管路或者容器出口安装的阀门希望具有快速的响应性，以煤矿使用的灭火装置为例，一旦煤矿出现瓦斯爆炸，则希望煤矿中的灭火装置能够快速开启将火势控制。现有煤矿的灭火装置多是在出口位置安装球阀组件，球阀在开启时主要是利用阀芯的转动，一般需要阀芯转动90度或180度才能将阀门开启，释放存储在灭火装置内的灭火剂，但是，阀芯转动开启的过程中需要的时间较长，并且，由于灭火装置内的压力较高，为了能够实现有效可靠的密封，需要体积和重量较大的阀体才可完成，由此增加了阀芯开启时的阻力，使得现有的阀门在开启速度上难以满足使用要求，因此，如何提高阀门的开启速度，改善阀门的响应性成为亟需解决的问题。
技术实现要素：
为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种高速开启阀及开启方法，利用锁杆的直线移动实现阀门的开启，可实现阀门毫秒级的开启速度。
本发明的技术方案如下：一种高速开启阀，包括阀体，所述阀体内设置有交叉的排放通道和移动通道，所述排放通道与外界连通，移动通道与封闭部件连通，移动通道内安装有堵帽，堵帽上设置钢珠槽，移动通道内壁设置有钢珠容纳槽；
当阀体处于关闭状态时，钢珠位于钢珠槽和钢珠容纳槽内且堵帽阻挡排放通道与移动通道的连通位置；
阀体内安装锁杆，锁杆上设置有凹槽，锁杆连接有可使锁杆直线动作的锁杆驱动机构；
当阀体处于开启状态时，钢珠位于凹槽内或凹槽和钢珠容纳槽内，且堵帽打开排放通道与移动通道的连通位置。
本发明的技术方案还包括：所述阀体处于关闭状态时，凹槽与钢珠容纳槽相邻，所述凹槽靠近钢珠容纳槽的一侧设置有倾斜导向段。
本发明的技术方案还包括：所述堵帽包括阀芯，阀芯的一端设置有锥形面，阀芯的另一端连接有阀芯螺母，钢珠槽位于阀芯螺母的外侧壁上，阀芯与阀芯螺母连接的一端设置有拧紧沉孔。
本发明的技术方案还包括：所述移动通道的内壁上设置有与锥形面匹配的密封锥面，所述密封锥面位于移动通道与排放通道连通位置的下方，移动通道内壁上位于密封锥面的上方设置有密封圈安装槽。
本发明的技术方案还包括：所述锁杆驱动机构包括动力装置，所述动力装置的输出端与锁杆连接，动力装置电连接有控制板，控制板电连接有限位开关。
本发明的技术方案还包括：所述动力装置包括电机，电机通过减速机连接有丝杠轴，丝杠轴连接有锁杆螺母，所述锁杆固定在锁杆螺母上。
本发明的技术方案还包括：所述限位开关包括上限位开关和下限位开关，丝杠轴上与下限位开关对应位置为光轴。
本发明的技术方案还包括：所述阀体上设置有上盖，上盖位于移动通道远离封闭部件的一端，上盖上设置有通气孔，上盖靠近移动通道的一侧设置有缓冲垫。
本发明的技术方案还包括：所述阀体上设置有补充通道，补充通道上安装有单向阀，阀体上安装有压力开关。
本发明还提供了一种高速开启阀的开启方法，主要包括以下步骤：
步骤一，锁杆驱动机构带动锁杆直线移动，当锁杆移动到锁杆上的凹槽与钢珠相对时，在封闭部件内部介质的作用下钢珠从堵帽的钢珠槽移动至锁杆的凹槽；
步骤二，钢珠从堵帽中移开后，堵帽在封闭部件内部介质的作用下高速移动，从排放通道和移动通道的连通位置移开，排放通道通过移动通道与封闭部件连通，封闭部件内的介质经移动通道从排放通道排出。
本发明的有益效果是：在阀体上设置交叉的排放通道和移动通道，在移动通道内安装堵帽，利用堵帽的移动将排放通道与移动通道阻挡或打开，以此来实现封闭部件内介质的封闭或向外排放，即阀体的关闭或打开；设置了钢珠和锁杆来控制堵帽的动作，配合钢珠的安装与动作，在堵帽上设置了钢珠槽，在移动通道内壁设置了钢珠容纳槽，在锁杆上设置了凹槽，阀体关闭时，钢珠位于钢珠槽和钢珠容纳槽内，此时，锁杆上的凹槽与钢珠错开，当需要打开阀体时，锁杆驱动机构带动锁杆直线移动至凹槽与钢珠相对，此时，钢珠自钢珠槽移动至凹槽内，即，钢珠自堵帽中移开，解除对堵帽的锁定，堵帽在封闭部件内部介质的作用下移动从排放通道和移动通道的连通位置移开，实现阀体的打开，利用锁杆的直线动作实现钢珠位置的改变，可实现阀体毫秒级的开启速度，提升阀门开启的响应性。
附图说明
图1是本发明的使用主视示意图。
图2是本发明的使用侧视示意图。
图3是本发明堵帽结构示意图。
图4是本发明阀体结构示意图。
图5是本发明的俯视结构示意图。
图6是本发明阀体局部结构示意图。
图7是本发明锁杆驱动机构示意图。
图8是本发明关闭状态示意图。
图9是本发明开启状态示意图。
图中，1、阀体，11、排放通道，12、移动通道，121、密封锥面，122、阻挡台，123、上盖安装台，124、密封圈安装槽，125、钢珠容纳槽，13、补充通道，14、单向阀槽，15、压力开关槽，16、锁杆槽，17、驱动机构安装台；
2、堵帽，21、阀芯，211、锥形面，212、拧紧沉孔，22、阀芯螺母，221、钢珠槽；
3、锁杆，31、凹槽，4、钢珠；
5、锁杆驱动机构，51、防爆壳体，52、电机，53、减速机，54、丝杠轴，55、锁杆螺母，56、固定螺钉，57、控制板，58、限位开关，581、上限位开关，582、下限位开关；
6、密封圈，7、上盖，71、通气孔，72、缓冲垫，8、压力开关，9、单向阀，100、瓶体。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。
如图1至图9所示，本发明的高速开启阀，可实现毫秒级的开启速度，具有好的开启响应性，可在煤矿瓦斯的灭火装置中使用，实现火势的快速控制。
本发明的开启阀包括阀体1，作为示例，如图1和图2所示，使用时，阀体1安装在瓶体100上，此外，阀体1也可根据需要安装在其他结构的容器或管路上，且容器或管路可以选择竖直放置、倾斜或横置，以满足使用场所的要求，在此不做具体限定。
阀体1内部设置有交叉的排放通道11和移动通道12，其中，排放通道11与外界相通，移动通道12与瓶体100内部连通，瓶体100内部介质向外排放的路径为，瓶体100内部—移动通道12—排放通道11—外界。
为了能够对瓶体100内部介质的排放时机进行控制，即，可对阀体1的关闭和开启进行控制，在移动通道12内安装了堵帽2，当堵帽2位于排放通道11和移动通道12的连通位置、即将排放通道11和移动通道12阻挡时，阀体1处于关闭状态；当堵帽2从排放通道11和移动通道12的连通位置移开，即将排放通道11和移动通道12打开时，阀体1处于开启状态。
如图3所示，堵帽2设计为分体式结构，包括阀芯21和阀芯螺母22，这样设计的好处在于，能够实现阀体关闭时好的密封效果。具体地，阀芯21与阀芯螺母22连接的一端设计有与阀芯螺母22内螺纹匹配的外螺纹，阀芯21的另一端设计有锥形面211，配合地，在移动通道12内壁上、位于移动通道12与排放通道11连通位置的下方设计有密封锥面121，当堵帽2放置在移动通道12内后，利用工具从阀芯21顶部的拧紧沉孔212将阀芯21旋转拧紧在密封锥面121上，以此来得到较大的接触力和好的密封效果。
为了对堵帽2的动作进行控制，阀体1内安装有钢珠4和锁杆3，配合钢珠4的安装要求，在阀芯螺母22的外侧壁上设置有钢珠槽221，具体地，该钢珠槽221为钢珠尺寸的半球形槽。
如图4所示，阀体1上在移动通道12的内壁上设置有钢珠容纳槽125，具体地，钢珠容纳槽125为钢珠尺寸的半球形槽。移动通道12在钢珠容纳槽125的下方设置有阻挡台122，用来对阀芯螺母22进行阻挡限位。将堵帽2安装在移动通道12后，阀芯21下端的锥形面211抵靠在移动通道12下方的密封锥面121上，阀芯螺母22被阻挡台122限制，并且，移动通道12内壁上的钢珠容纳槽125与阀芯螺母22外壁上的钢珠槽221相对，由此，钢珠槽221与钢珠容纳槽125可形成完整的球形、以容纳钢珠4，此时，阀体1为关闭状态。
为了进一步确保阀体关闭时的密封性，在移动通道12的内壁上设置有密封圈安装槽124，在密封圈安装槽124内安装有密封圈6，具体地，密封圈安装槽124的数量是两个，分别位于与排放通道11连通位置的上方和下方，以对连通位置进行准确保护，避免介质在此处发生泄漏。
阀体1上为了配合锁杆3的安装设置有锁杆槽16，具体地，锁杆槽16的高度位置与钢珠容纳槽125一致，以方便后期钢珠4位置的移动。在阀体1内还设置有补充通道13，可向瓶体100内添加介质，在补充通道13位置设计有单向阀槽14，用来安装单向阀9，避免出现介质倒流。在阀体1上还设置有压力开关槽15，用来安装压力开关8，可对瓶体100内的介质压力进行有效监控。
移动通道12的顶部设置有上盖安装台123，可在阀体1顶部安装上盖7，以方便堵帽2的装配。在上盖7内侧，即靠近堵帽2的一侧，设置有缓冲垫72，可对堵帽2和上盖7进行有效的保护，上盖7上还设置有通气孔71，可将堵帽2上部的移动通道12与外界连通，利用气压的作用方便堵帽2的快速移动。
锁杆3的动作靠锁杆驱动机构5来驱动，如图5所示，锁杆3上设置有凹槽31，阀体1处于关闭状态时，凹槽31与钢珠4位置错开，当要开启阀体1时，锁杆驱动机构5带动锁杆3直线移动，直到凹槽31与钢珠4相对，钢珠4进入凹槽31内，即，从堵帽2的钢珠槽221中移开，接触对堵帽2的锁定，实现堵帽2的移动将移动通道12和排放通道11打开。
为了提高开启速度，提升阀体1的开启响应性，关闭状态时，凹槽31与钢珠4，即钢珠容纳槽125相邻，并且，凹槽31靠近钢珠4的一侧设计有倾斜导向段，由此，锁杆3移动很短的距离，便可实现钢珠4顺利的位置转移，以此来缩短开启时间。
如图7所示，锁杆驱动机构5包括动力装置，该动力装置可选用气缸、液压缸或电机，以电机52为例，电机52通过减速机53带动丝杠轴54转动，丝杠轴54与锁杆螺母55连接，进而带动锁杆螺母55做直线移动，锁杆3通过固定螺钉56固定在锁杆螺母55上，由此随着锁杆螺母55做直线移动，进而使凹槽31逐渐靠近钢珠4，改变钢珠4的位置，接触对堵帽2的锁定。
为了方便对阀体1控制，在锁杆驱动机构5上设置有控制板57和限位开关58，具体地，限位开关58包括有上限位开关581和下限位开关582，且电机52、减速机53、丝杠轴54、锁杆螺母55、控制板57和限位开关58均安装在防爆壳体51内，以避免内部火花进入外部环境造成事故。相应地，为了配合防爆壳体51的安装，在阀体1侧壁设置有驱动机构安装台17。
本发明中，为了对电机52进行有效保护，确保电机可高速运转不堵转，将丝杠轴54后端设计为没有丝扣的光轴，由此，当丝杠轴54转动带动锁杆螺母55向电机52方向移动到丝杠轴54后端没有螺纹光轴位置时，锁杆螺母55不再移动电机52继续运转一段时间后通过下限位开关582延时停止运转。
本发明涉及一种高速开启阀的开启方法，主要步骤有
步骤一，锁杆驱动机构5带动锁杆3直线移动，当锁杆3移动到锁杆3上的凹槽31与钢珠4相对时，在封闭部件内部介质的作用下钢珠4从堵帽2的钢珠槽221移动至锁杆3的凹槽31；
步骤二，钢珠4从堵帽2中移开后，堵帽2在封闭部件内部介质的作用下高速移动，从排放通道11和移动通道12的连通位置移开，排放通道11通过移动通道12与封闭部件连通，封闭部件内的介质经移动通道12从排放通道11排出。
本发明的开启原理是：
当控制板57接收到启动信号，电动机52正转启动丝杠轴54转动，锁杆螺母55带动锁杆3一起向电机52方向快速移动当锁杆3的凹槽31与钢珠4平行时，钢珠4在堵帽2受到钢瓶100内高压气体向上力的推动下向锁杆3凹面方向移动离开阀芯螺母22的钢珠槽221，堵帽2在钢瓶高压气体的推动脱离钢珠4向上高速移动，堵帽2打开排气通道11钢瓶内高压气体通过排气通道11喷出，锁杆螺母55移动到下限位开关582电机52停止。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡在本发明的精神和原则之内所做任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。