PE球阀自动关闭装置的制作方法

本实用新型属于阀门领域，尤其是涉及一种PE球阀自动关闭装置。

背景技术：

在城市化建设和节能减排工作快速推进的大背景下，燃气输配管网敷设里程也在快速增长，城市燃气管网中使用高密度PE材质管道和阀门的管线愈来愈多，因其具有耐腐蚀、长寿命、低流阻等一系列特点，有逐步取代以往钢质管网的趋势。然而，随着城市燃气管网里程数的快速增长，泄漏和爆炸的安全隐患也随之增加。对比现有天然气长输干线运行安全监控技术应用，城市管网运行监控措施明显薄弱，而PE管网因核心部件和相关技术准备不足，尤其无法适应管网自动运行及安全监控需求。

随着工业技术的进步，各种能源输送，原料供给越来越依赖专用管道。比如管道天然气的使用的普及，城市燃气管网中使用高密度PE材质管道和阀门的管线愈来愈多，因其具有耐腐蚀、长寿命、低流阻等一系列特点，有逐步取代以往钢质管网的趋势。然而，天然气易燃易爆，具有危险性，一旦发生泄漏将会严重危险人民生命财产安全，造成重大经济损失。因此，及时关闭天然气管道阀门对于控制泄漏有着重大意义。传统的钢阀门采用气动、电动、液动方式操控阀门，存在着价格昂贵，可靠性差，能源供应不稳定等问题，而且并不能够与PE管网参数匹配，PE阀门目前又没有可实现自力式开关的装置。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足,本实用新型提供一种响应快、一旦发生燃气泄漏问题就能及时快速关闭阀门、无需人工操作的PE球阀自动关闭装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种PE球阀自动关闭装置，包括连接有阀杆的上端轴，可拆卸连接于上端轴下方的下端轴，连接于上端轴外周的第一齿部，可与第一齿部啮合防止其转动的第二齿部，部分与上端轴相连的储能机构，所述下端轴通过连接件与PE球阀的阀头相连；于阀杆上手动施加外力旋转上端轴时，下端轴随之旋转，打开PE球阀，所述储能机构随之转动存储能量，此时第一齿部和第二齿部啮合；于外界向第二齿部发送电信号将其脱离第一齿部时，所述第一卷簧和第二卷簧释放能量驱动下端轴反向旋转，关闭PE球阀。

进一步的，所述储能机构包括套设于上端轴外周并一端与其相连的第一卷簧，设于上端轴和下端轴连接处的基座，套设于下端轴外周的第二卷簧，所述第二卷簧的一端与基座相连。

本发明在使用时通过手动旋转阀杆带动PE球阀转动使得PE球阀处于打开状态，此时在第二齿部卡住第一齿部的作用下，使得第一卷簧和第二卷簧卷曲储存弹性势能，第一卷簧和第二卷簧增加了其输出力矩，其上下位置分布可实现力的平衡，有效避免卡死现象发生；当发生燃气泄漏需要关闭PE球阀时，可以远程发送电信号，将第二齿部脱离第一齿部，释放第一卷簧和第二卷簧存储的弹性势能，并带动PE球阀转动至关闭状态；整个动作响应快，在短时间内就能快速关闭阀门，操作及时，动作有效，可以有效避免产生大面积燃气泄漏事件的发生。

进一步的，所述基座为用于承载第一卷簧的平板结构，其中心设有供上端轴穿过的通孔，该通孔边缘一周向下凸起形成用于套设第二卷簧的轴套，靠近轴套位置设有用于卡设第二卷簧一端的挡片。

进一步的，所述基座上方固定连接有上盖，所述第一卷簧内端与上端轴相连，外端与上盖内的第一卡槽相连；所述基座下方设有下盖，所述第二卷簧内端与基座相连，外端与下盖内的第二卡槽相连。

进一步的，所述第一齿部为棘轮，所述第二齿部为连接在控制机构上的至少两个三角块结构，所述控制机构包括与第一齿部等高的连接板、设于连接板下表面的弹性件及与连接板相配合的电磁铁，于电磁铁通电时，所述连接板随着电磁铁下移压缩弹性件，所述第二齿部脱离第一齿部；所述三角块结构通过转轴可转动地连接于连接板上，且与连接板之间连接有弹件。第二齿部较灵活，其可以相对连接部发生小范围的转动，而且弹件的设置保证其被第一齿部推动后能及时复位，保证对第一齿部的有效啮合；第二齿部为至少两个三角块结构使得第一齿部不易压断，提高装置的使用寿命。

进一步的，所述下盖底面与至少两个支撑轴相连，支撑轴底端连接于固定板；所述弹性件的一端与设于固定板上的支撑杆相连。

进一步的，所述上端轴底部形成十字键，所述下端轴顶部设有与该十字键配合的十字槽；或所述上端轴底部形成十字槽，所述下端轴顶部设有与该十字槽配合的十字键。上端轴可以带动下端轴同步转动，连接结构稳固，连接方式简单有效。

进一步的，所述连接件包括与下端轴相连的上部体和与阀头相连的下部体，所述上部体中心形成供下端轴伸入的插孔，该插孔径向形成长度大于插孔外径的一字槽；所述下部体形成可套设于阀头外部的套筒结构，其与阀头止转配合，且套筒结构的顶部形成凹陷槽。套筒和凹陷槽配合可以实现阀头与连接件的稳固连接，有效保证阀头和连接件的止转配合，而且连接件上部体和下部体不同结构的设置使得不同型号的PE球阀只需要改变连接件就能适配本实用新型的自动关闭装置，适应性更广，降低使用成本。

进一步的，所述阀头通过减速器与旋转轴相连，旋转轴下端与PE球阀连接。

进一步的，所述上端轴上通过轴承连接有用于包覆PE球阀自动关闭装置的外壳，所述阀杆至少部分伸出外壳。上端轴通过轴承与外壳相连不仅可以减少摩擦，使之关闭省力、自动关闭效果更好，而且外壳紧贴着减速器形状设计，形状美观，节约材料，能够发挥保护内部结构的作用。

本实用新型在使用时通过旋转阀杆带动上端轴和下端轴转动，与下端轴通过连接件相连的阀头也随之转动，阀头带动减速器中设置的阀头齿轮、中间齿轮和箭头齿轮，并在该箭头齿轮的作用下带动旋转轴转动，同时该旋转轴带动了PE阀门转动使得PE阀门处于打开状态，此时第一齿部转动并在第二齿部的支撑作用下使得设置在上端轴和下端轴连接处的第一卷簧和第二卷簧存储弹性势能；当需要关闭PE球阀时，远程给电磁铁通电，在电磁铁的磁性拉动连接块的作用下，并由连接块带动设置在该连接块上的第二齿部同时下滑，使得第一齿部在没有该第二齿部的支撑作用下释放第一卷簧和第二卷簧存储的弹性势能，同时通过减速器将由该第一卷簧和第二卷簧释放弹性势能输出的扭矩放大并传输给旋转轴，由该旋转轴带动PE阀门关闭。

本实用新型的有益效果是：本发明在各结构的配合下，通过推拉式电磁铁控制释放平面涡卷弹簧弹性势能的作用下为实现PE球阀的自动关闭创造了条件，可满足智慧燃气管网在紧急需要时远程控制快速关闭阀门的需要；结构简单，安装方便，可以在普通PE阀门上进行加装，具有广泛的通用性和实用性。

附图说明

图1为本实用新型与PE球阀配合(带外壳)的结构示意图。

图2为本实用新型与PE球阀配合的结构示意图。

图3为本实用新型与PE球阀配合的俯视结构示意图。

图4为本实用新型与PE球阀配合的侧视结构示意图。

图5为图4中的A-A剖面结构示意图。

图6为图5中的A处结构放大图。

图7为本实用新型的结构示意图一。

图8为本实用新型的部分结构与减速器的配合结构示意图。

图9为本实用新型的部分结构示意图。

图10为本实用新型减速器与旋转轴的部分配合结构示意图。

图11为本实用新型上端轴的结构示意图。

图12为本实用新型下端轴的结构示意图。

图13为本实用新型的部分结构示意图二。

图14为本实用新型的部分结构示意图三。

图15为本实用新型连接件的结构示意图一。

图16为本实用新型连接件的结构示意图二。

图17为本实用新型的部分结构示意图四。

图18为本实用新型上盖的结构示意图。

图19为本实用新型基座的结构示意图一。

图20为本实用新型基座的结构示意图二。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

如图1-20所示，一种PE球阀自动关闭装置，包括阀杆1，与该阀杆1连接的上端轴2，在上端轴2的下端连接有下端轴3，该下端轴3与阀头81通过连接件7连接，阀头81通过减速器83与旋转轴82连接，旋转轴82下端与PE球阀8连接。

如图11、12所示，由20Cr材料制成的上端轴2的底端形成十字槽21，十字槽21的相对两侧壁上开设有安装孔23，下端轴3的顶部形成可以插入十字槽21的十字键31，装配时，销子可以自安装孔23穿过上端轴2后与下端轴3固定连接。上端轴2为阶梯轴，其还开设有与十字槽21贯穿的加深槽25，以及用于固定第一齿部4的键槽24。当然也可以将上端轴2底端的十字槽换到下端轴3的顶端，而将下端轴3顶端的十字键结构换到上端轴底端。

上端轴2的键槽24上固定连接有第一齿部4，于本实施例中，第一齿部4为固定连接在上端轴2外周的棘轮，棘轮的齿数为z＝24，在上端轴2和下端轴3的连接处设置有基座62，如图19、20所示，基座62为法兰结构，其包括用于承载第一卷簧61的平板结构，平板的中心形成供上端轴2穿过的通孔621，通孔621的边缘一周向下凸起形成轴套622，靠近轴套622的位置，与平板垂直地连接有与轴套622同心设置的弧形挡片623。

如图17所示，第一卷簧61，于本实施例中为平面涡卷弹簧，其宽度为1.8mm，厚度为20mm，套设在上端轴2的外周，第一卷簧61的内端缠绕在上端轴2的加深槽25内实现第一卷簧61与上端轴2的连接，第一卷簧61的外端与上盖64连接，如图18所示，上盖64内形成有第一卡槽641，具体的，上盖64内圈对称位置形成两个第一卡槽，其由大致呈向外扩张的梯形缺口槽和设置在缺口槽的开口处的三角形卡块642组成，三角形卡块642和缺口槽之间形成供第一卷簧61外端卡入的缝隙，三角形卡块642与缺口槽底部相对的位置形成一个用于容置第一卷簧61端部弯折的空间。上述结构不仅连接稳固，而且拆装方便。

上盖64与基座62的上表面固定连接。基座62的下方设置有下盖65，第二卷簧63套设在轴套622外周，其内端与挡片623缠绕连接，其外端与下盖65内部的第二卡槽相连，第二卡槽的结构与第一卡槽的结构相同。下盖65的下底面沿周向与四个支撑轴91相连，支撑轴91的底端与固定板9连接，固定板9下方连接有减速器83，固定板9和减速器83为配套的零部件，仅需要通过螺丝固定即可，可节约额外的加工费用。减速器83上设有阀头齿轮、中间齿轮和箭头齿轮，中间齿轮上形成一个齿部不连续的空齿位831，该空齿位831无法传动扭力，在人工开/闭PE球阀时，此处空齿位831为已经旋转到位，无法再转动的终点，可以有效避免过度转动，给操作者一个良好的手感提示。

下端轴3通过连接件7与PE球阀8的阀头81相连，连接件7包括上部体71和下部体72，上部体71的中心位置形成可与下端轴3下端插入的插孔711，该插孔711的径向还形成长度大于插孔711的外径的一字槽712；下部体72的中心位置形成可与阀头81外部形状适配的套筒结构，套筒结构的顶部形成一字型的凹陷槽721，有效保证连接件7与阀头81的止转配合。

固定板9上还设置有与第一齿部4配合的控制机构，其包括固定连接在固定板9上两个平行的支撑杆92，两个支撑杆92的顶部分别连接有弹性件53，弹性件53的另一端与连接板52固定连接，连接板52与第一齿部4等高，连接板52靠近第一齿部4的一侧面设置有两个三角块结构，即为第二齿部51，三角块结构通过与支撑杆92平行的转轴511可相对转动地连接在连接板52上，三角块结构的尖端与第一齿部4啮合，其与连接板52相平行的一侧面通过弹件512与连接板52相连，从而容许三角块结构在各个方向都能产生一定的位移偏差，有效保证其与第一齿部4的配合。固定板9上还通过支架541连接有电磁铁54，电磁铁54为双耦合微型直流牵引贯穿框架式吸力推拉式电磁铁，其位于连接板52的下方与连接板52相配合，从而可以借助电磁铁本身的重力，节省能量，降低三角块结构卡死的发生概率。

为了达到防尘、防水、防爆的目的，在PE球阀自动关闭装置的外侧包覆保护外壳93，在上端轴2位于第一齿部4上方的位置通过轴承22连接外壳93，外壳93的底面与固定板9相抵连接，将第一齿部4、第二齿部51等包覆在内，阀杆1暴露于外壳93外部。

使用时，通过外力手动旋转阀杆1，带动上端轴2同步旋转，连接在上端轴2上的第一卷簧61随之转动，旋转收紧后带动上盖64转动，继而带动基座62转动，由于下盖65为固定，从而第二卷簧63也跟着旋转收紧，储存弹性势能，此时第一齿部4虽跟着上端轴2转动，但一直保持与第二齿部51啮合的状态。

当燃气发生泄漏需要关闭PE球阀8时，远程控制电磁铁54通电，电磁铁54的磁性拉动连接板52下移，带动连接板52上的两个三角块结构同步下移压缩弹性件53，使得第二齿部51脱离第一齿部4，在失去第二齿部51的支撑作用下，第一齿部4旋转，释放第一卷簧61和第二卷簧63存储的弹性势能，同时通过减速器83将第一卷簧61和第二卷簧63释放弹性势能输出的扭矩放大并传输给旋转轴82，由该旋转轴82带动PE阀门8关闭。一般PE球阀阀杆仅有90度的开合角度，按传动齿数对应关系，本发明中减速器与自动关闭装置配合，手动及弹性势能释放带动的机构转动，可以实现旋转开合角度大于90°。当完成关闭动作后，电磁铁54断电，在弹性件53的回复力作用下，第二齿部51恢复原位与第一齿部4啮合。

上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。