蒸汽自驱动蒸汽隔离阀的制作方法

本发明涉及用于核电厂的蒸汽隔离阀，具体地指一种蒸汽自驱动蒸汽隔离阀。

背景技术：

目前，核电厂所用的蒸汽隔离阀存在以下不足：

其中，在二代及二代加技术核电厂中，二代和二代加核电厂采用主阀为闸阀的主蒸汽隔离阀，闸阀的运动为直行程，所以对空间要求很高，主蒸汽隔离阀往往有数米之高；所用执行机构多为气—液联动型式，需要有高压的液压油和氮气作为动力源，辅助驱动机构复杂；且漏油严重，十分容易造成泄漏事故。

在三代技术(ap1000)核电厂中，同样采用主阀为闸阀的主蒸汽隔离阀，阀门运动也为直行程；执行机构采用蒸汽自驱动式，用蒸汽作为动力源，气缸驱动；阀体结构复杂。

小堆核动力装置，目前小堆核动力装置中使用的蒸汽隔离阀采用电动阀，一旦失电，将无法自动关闭。

综上所述，开发一种用于核电厂，且简单、安全的蒸汽隔离阀尤为重要。

技术实现要素：

本发明目的在于克服上述现有技术的不足而采用一种蒸汽自驱动蒸汽隔离阀，该蒸汽隔离阀的执行机构上设有进汽口，利用蒸汽压力在隔间隔板中产生的压力差来实现阀杆的转动，阀门的关闭和开启全部依靠主蒸汽管道内的蒸汽驱动，不需要其他外部气源及电源供电。

实现本发明目的采用的技术方案是一种蒸汽自驱动蒸汽隔离阀，其包括阀体，阀体包括阀门，

该蒸汽自驱动蒸汽隔离阀还包括执行机构，所述执行机构包括外筒、活塞、阀杆和曲柄，阀杆的轴心位于外筒的圆心处，阀杆的外围设有限位封闭环，限位封闭环上设有封闭板和导向板，且封闭板和导向板相隔一段距离，所述外筒、封闭板、导向板和限位封闭环形成封闭的空间，所述活塞位于该空间之间，并将该空间分割为两个隔间，所述两个隔间内分别设有通气口；所述曲柄穿过导向板，一端与所述活塞连接，另一端与所述阀杆连接，活塞运动驱使曲柄带动阀杆转动，阀杆带动阀门的开关。

在上述技术方案中，所述限位封闭环为具有一段开口的环，曲柄转到开口的两端时对应阀杆带动阀门的开或关。

在上述技术方案中，所述曲柄包括一半圆状连杆和一直形连杆，所述半圆状连杆的一端与活塞连接；所述直形连杆沿外筒直径方向，直形连杆的一端与阀杆连接，另一端与所述半圆状连杆的另一端连接，直形连杆转到限位封闭环开口的两端时对应阀杆带动阀门的开或关。

进一步地，所述限位封闭环为四分之三圆环，开口为四分之一圆环。

在上述技术方案中，所述隔间内设有疏水口。

本发明蒸汽自驱动蒸汽隔离阀的工作原理为：通过向两个隔间内的通气口分别通入具有一定压强的气体，由于活塞两个隔间的受力面积不同，因此活塞两面的受力不同，从而驱动活塞运动，活塞运动驱使曲柄带动阀杆转动，阀杆带动阀门的开关。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、执行机构简单、运行高效，通过蒸汽在两个隔间内的压力差对阀门实现准确的开关控制。

2、本发明蒸汽自驱动蒸汽隔离阀不需使用任何压力传感器、开关等器件参与控制，提高了整体装置的安全性，减少了设备的故障率。

3、全船丧失正常和应急供电的情况下，蒸本发明汽隔离阀也能执行关闭动作。

附图说明

图1为本发明蒸汽自驱动蒸汽隔离阀的外部结构示意图。

图2为本发明蒸汽自驱动蒸汽隔离阀中执行机构的结构示意图。

图3为本发明蒸汽自驱动蒸汽隔离阀中执行机构的另一结构示意图。

图中标号：执行机构1、阀体2、活塞3，外筒4，封闭板5，限位封闭环6、阀杆7、曲柄8、导向板9。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1～图3所示，本发明蒸汽自驱动蒸汽隔离阀，其包括执行机构1和阀体2，阀体2包括阀门。

其中，执行机构1包括外筒4、活塞3、阀杆7和曲柄8，阀杆7的轴心位于外筒4的圆心处，阀杆7的外围设有限位封闭环6，限位封闭环6上设有封闭板5和导向板9，且封闭板5和导向板9相隔一段距离，外筒4、封闭板5、导向板9和限位封闭环6形成封闭的空间，活塞3位于该封闭空间中，并将该封闭空间分割为两个隔间形成s1面腔室和s2面腔室，两个隔间内分别设有通气口；曲柄8穿过导向板9，一端与活塞3的s2面腔室连接，另一端与阀杆7连接，活塞3的往返运动驱使曲柄8带动阀杆7转动，阀杆7带动阀门的开关。

作为本发明的一种优选实施方案，限位封闭环6为具有一段开口的环，曲柄8转到开口的两端处时对应阀杆8带动阀门的开或关。具体地，如图2和图3所示，本实施例中，曲柄8的结构是包括一半圆状连杆和一直形连杆，半圆状连杆的一端与活塞3连接；直形连杆沿外筒直径方向，直形连杆的一端与阀杆7连接，另一端与半圆状连杆的另一端连接，直形连杆转到限位封闭环开口的两端时对应阀杆带动阀门的开或关。

本实施例中，限位封闭环为四分之三圆环，开口为四分之一圆环(即图中开口为圆环的90°～180°)，限位封闭环在曲柄运动中起到了很好的限位作用，关—开整个过程刚好转过90°，符合球阀开启关闭的操作。

本实施例中，执行机构设置两路进汽，分别是a路和b路，a路和b路分别为蒸汽隔离阀的上游进汽和下游进汽，这样可以保证在蒸汽隔离阀上游或者下游主蒸汽管道破裂时，下游或者上游的蒸汽仍能驱动阀门关闭。本实施例两个隔间内分别设有两个通气口，如图2和图中，活塞3一侧s2面腔室的两个通气口c，d以及活塞另一侧s1面腔室的两个通气口e，f。

此外，由于本发明所用的驱动介质为蒸汽，所以隔间内难免产生凝结水，隔间内设置疏水接口g有利于将凝水排出。

下面结合附图说明本发明蒸汽自驱动蒸汽隔离阀实现开关的过程。

蒸汽自驱动隔离阀快关示意图如图2所示，此时，活塞3两边的腔室气体不互通，活塞s1面腔室的气体由通气口e，f与外界相通。当蒸汽由a、b路通过通气口c，d进入活塞s2面腔室时，蒸汽压强p作用在s2面，产生推力f2，而s1面腔室因无压力源，所以无法产生作用力，从而推动活塞顺时针运动，阀杆顺时针转动，当直形连杆转动至限位封闭环开口的下端180°时(竖直向)时，阀门关闭。该过程中，作用在活塞上的合力即为f2，f2较大，可以使阀门快速运动。以一个dn200的主蒸汽隔离阀为例，假定外筒4半径＝400mm，s1＝0.175m²，s2＝0.174m²，可得知在p＝0.2mpa时的推动力f2＝p×s2＝34800n，对阀杆的力矩m2＝6960n·m，大于dn200球阀所需的速关力矩5000n·m，所以能实现阀门的快关。

蒸汽自驱动隔离阀慢开示意图如图3所示，此时，活塞两边腔室气体互通，压力始终相等。在上述阀门快关后，活塞s2面腔室维持压强为p的蒸汽压强，当蒸汽由a、b路进入s1面腔室后，压强p的蒸汽在活塞两面上分别产生作用力f1和f2，f1和f2是两个方向相反的力，由于活塞3的s2面腔室连接有曲柄，因此s1＞s2，所以f1＞f2，在f1和f2的合力下，活塞3将带动曲柄8，继而将阀杆沿逆时针方向旋转，按照上述设定的结构尺寸及压力大小，f1＝p×s1＝35000n，f2＝p×s2＝34800n，合力矩＝80n·m，实现阀门的慢开，当直形连杆转动至限位封闭环开口的上端90°时(水平向)时，阀门打开，上述活塞运动带动阀门关—开的过程正好转动90°，符合球阀开启关闭的操作。