一种具有自动检测功能的闸阀的制作方法

[0001]
本发明涉及一种闸阀控制技术领域，尤其涉及一种能够进行阀门关闭信号自动检测和泄漏信号自动检测，且具有手动/自动切换功能的闸阀。


背景技术：

[0002]
随着我国机械化产业的发展，各种各样的阀门层出不穷。其中，闸阀作为传统阀门中较为普遍的一种，具有切断和开启系统的作用，传统闸阀分为很多种，如明杆闸阀、暗杆闸阀、楔式闸阀、单瓣闸阀、多瓣闸阀等。闸阀在实际工业中可以作为石油、天然气的输送管线，带导流孔的平板闸阀还便于清扫管线，成品油的输送管线和贮存设备，石油、天然气的开采井口装置，带有悬浮颗粒介质的管道以及城市煤气输送管线，还可以用于自来水工程等。
[0003]
传统的闸阀的启闭件为闸板，通过阀杆带动闸板的垂直升降来实现开启和关闭，阀杆由手轮带动从而实现转动，阀体的两侧法兰设置有安装孔，阀盖与阀体紧密相连，阀盖中间采用密封圈进行密封，防止油液溢出。传统结构的闸阀主要有以下缺点：1、传统闸阀通常只采用手轮的手动控制或是仅仅只使用电机、电动推杆的自动控制，然而，传统闸阀并没有配备两种控制方式，一旦一种控制方式发生卡死的意外情况，那么整个阀门系统就可能发生瘫痪；2、传统闸阀在阀门关闭时，需要依靠外力强行将闸板压向阀座，来保证闸阀的密封性，久而久之，密封面容易引起冲蚀和擦伤，天然气在传输的过程中会造成泄漏现象，大大降低了气体传输效率，传统闸阀并没有配备泄漏自动检测装置，在发生泄漏时，维修人员需要进行实地检测，由于闸阀大多安放在偏僻的地方，因此，给维修人员的泄漏检测与维修工作造成了一定困难；3、当阀门需要关闭时，阀杆带动闸板下降，直到阀体与闸板的密封面紧密接触，才能完成关闭动作，传统闸阀由于手动操作，操作人员只能凭借经验进行关闭检测，这样的手动关闭操作容易造成阀体与闸板的密封面之间的接触过紧或过松，当阀体与闸板的密封面过紧时，容易造成密封面损坏，时间过长容易发生泄漏，且不易维修；当阀体与闸板的密封面过松时，在闸阀关闭以后，容易造成泄漏。


技术实现要素：

[0004]
本发明公开一种具有自动检测功能的闸阀，解决了传统闸阀只配备一种控制方式，当控制方式发生卡死意外情况时，导致整个阀门系统发生瘫痪且无法自动检测阀门关闭与泄露的问题，可以实现手/自动控制方式的切换，同时可进行闸阀泄漏状态和关闭状态的自动检测。
[0005]
为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：
[0006]
本发明公开一种具有自动检测功能的闸阀，包括自动控制单元、手动控制单元、阀门关闭检测单元、泄漏检测单元和闸阀阀体单元，其中，自动控制单元用以实现自动开启或关闭闸阀阀体单元；手动控制单元用以实现手动开启或关闭闸阀阀体单元；阀门关闭检测单元用以自动检测闸阀阀体单元中的阀门是否关闭；泄漏检测单元用以自动检测闸阀阀体
单元中的阀门是否存在泄漏；所述自动控制单元固定连接所述手动控制单元的外壳体，所述手动控制单元固定安装在所述闸阀阀体单元的上端，所述阀门关闭检测单元固定安装在所述闸阀阀体单元底部的凹槽内，所述泄漏检测单元固定安装在所述闸阀阀体单元中的凸台上。
[0007]
进一步地，所述闸阀阀体单元包括阀盖、阀杆、密封圈、闸板和阀体，所述阀盖固定安装在所述阀体上，所述阀盖与阀体之间设有所述密封圈，所述阀杆连接所述闸板，所述阀杆连接所述自动控制单元中。
[0008]
进一步地，所述自动控制单元为电动推杆，所述电动推杆包括第一导套、第一推动件、驱动电机和法兰装置，所述推动件输出端的形状与所述法兰装置的形状相同，所述第一推动件固定连接所述闸阀阀体单元中的阀杆。
[0009]
进一步地，所述手动单元包括第一轴承端盖、第一深沟球轴承、滑块、内卡环、轴、第二轴承端盖、第二深沟球轴承、外壳体和外卡环，所述外卡环和内卡环均安装在阀杆的凹槽内，所述外卡环固定连接所述滑块，所述滑块连接所述轴，所述轴的第一端安装有所述第一深沟球轴承和第一轴承端盖，所述轴的第二端安装有所述第二深沟球轴承和第二轴承端盖，所述第二轴承端盖连接所述外壳体。
[0010]
进一步地，所述阀门关闭检测单元包括行程开关，所述行程开关包括触头、蜂鸣器、金属触点、弹簧、第二推动件、橡胶薄膜和电池，所述行程开关固定安装在所述闸阀阀体单元上，所述蜂鸣器通过导线连接所述第二推动件的金属片，所述电池通过导线连接所述金属触点，所述触头固定在所述第二推动件的顶部。
[0011]
进一步地，所述泄漏检测单元包括显示屏、单片机、第一鼓膜、第一金属应变片、第二金属应变片、第二鼓膜、第二导套和第三导套，第二导套和第三导套位于所述泄漏检测单元的两侧且位置相对，所述第二导套内部开设有第一引流孔，所述第三导套内部开设有第二引流孔，第一鼓膜和第二鼓膜固定安装于泄漏检测单元的内部，且安装位置分别与所述第一引流孔和第二引流孔相对，所述第一金属应变片和第二金属应变片通过导线连接所述单片机，所述单片机通过导线连接所述显示屏。
[0012]
有益技术效果：
[0013]
1、本发明公开一种具有自动检测功能的闸阀，包括自动控制单元、手动控制单元、阀门关闭检测单元、泄漏检测单元和闸阀阀体单元，其中，自动控制单元用以实现自动开启或关闭闸阀阀体单元；手动控制单元用以实现手动开启或关闭闸阀阀体单元；阀门关闭检测单元用以自动检测闸阀阀体单元中的阀门是否关闭；泄漏检测单元用以自动检测闸阀阀体单元中的阀门是否存在泄漏；所述自动控制单元固定连接所述手动控制单元的外壳体，所述手动控制单元固定安装在所述闸阀阀体单元的上端，所述阀门关闭检测单元固定安装在所述闸阀阀体单元底部的凹槽内，所述泄漏检测单元固定安装在所述闸阀阀体单元中的凸台上，解决了传统闸阀只配备一种控制方式，当控制方式发生卡死意外情况时，导致整个阀门系统发生瘫痪且无法自动检测阀门关闭与泄露的问题，可以实现手/自动控制方式的切换，同时可进行闸阀泄漏状态和关闭状态的自动检测；
[0014]
2、本发明采中用电动推杆和手动控制装置的一体化控制，使得闸阀能够来回切换手/自动模式，实现了实际工况中任意一种控制方法出现意外时都能够任意灵活地进行切换的效果；
[0015]
3、本发明中通过引出阀体两侧的压力来作差，根据流量-压差特性公式进行分析处理，从而获得闸阀的泄漏状态，并在显示屏上显示，供工作人员观测，实现了闸阀一旦发生泄露情况，便能及时发现与维修；
[0016]
4、本发明通过在闸阀阀体底部安装了阀门关闭自动检测装置，当阀杆撞击阀门关闭自动检测装置时，阀门关闭自动检测装置会发出报警，提升了闸阀的自动化水平。
附图说明
[0017]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0018]
图1为本发明一种具有自动检测功能的闸阀整体结构示意图；
[0019]
图2为本发明一种具有自动检测功能的闸阀整体结构的剖面视图；
[0020]
图3为本发明一种具有自动检测功能的闸阀分解示意图；
[0021]
图4为本发明一种具有自动检测功能的闸阀中电动推杆的结构示意图；
[0022]
图5为本发明一种具有自动检测功能的闸阀手动控制装置的分解示意图；
[0023]
图6为本发明一种具有自动检测功能的闸阀阀门关闭自动检测装置的整体结构示意图；
[0024]
图7为本发明一种具有自动检测功能的闸阀阀门关闭自动检测装置的结构分解示意图；
[0025]
图8为本发明一种具有自动检测功能的闸阀中橡胶薄膜的结构示意图；
[0026]
图9为本发明一种具有自动检测功能的闸阀泄漏检测的整体结构示意图；
[0027]
图10为本发明一种具有自动检测功能的闸阀泄漏检测的结构分解示意图；
[0028]
图11为本发明一种具有自动检测功能的闸阀中阀体结构的剖面示意图；
[0029]
图12为本发明一种具有自动检测功能的闸阀泄露自动检测装置的剖面示意图；
[0030]
图13为本发明一种具有自动检测功能的闸阀泄露自动检测装置的原理图。
[0031]
其中，1-自动控制单元，11-电动推杆，111-第一导套，112-第一推动件，113-驱动电机，114-法兰装置，2-手动控制单元，21-第一轴承端盖，22-第一深沟球轴承，23-滑块，24-内齿环，25-轴，26-第二轴承端盖，27-第二深沟球轴承，28-外壳体，29-外齿环，3-阀门关闭检测单元，31-行程开关，311-触头，312-蜂鸣器，313-金属触点，314-弹簧，315-第二推动件，316-橡胶薄膜，317-电池，4-泄漏检测单元，41-显示屏，42-单片机，43-第一鼓膜，44-第一金属应变片，45-第二金属应变片，46-第二鼓膜，47-第二导套，48-第三导套，471-第一引流孔，481-第二引流孔，5-闸阀阀体单元，51-阀盖，52-阀杆，53-密封圈，54-闸板，55-阀体，551-阀体底部凹槽，56-凸台。
具体实施方式
[0032]
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0033]
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
[0034]
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0035]
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
[0036]
下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明。
[0037]
本发明公开一种具有自动检测功能的闸阀，参见图1-2，一种具有自动检测功能的闸阀包括自动控制单元1、手动控制单元2、阀门关闭检测单元3、泄漏检测单元4和闸阀阀体单元5，其中，自动控制单元1用以实现自动开启或关闭闸阀阀体单元5；手动控制单元2用以实现手动开启或关闭闸阀阀体单元5；阀门关闭检测单元3用以自动检测闸阀阀体单元5中的阀门是否关闭；泄漏检测单元4用以自动检测闸阀阀体单元5中的阀门是否存在泄漏；自动控制单元1固定连接手动控制单元2的外壳体28，手动控制单元2固定安装在闸阀阀体单元5的上端，阀门关闭检测单元3固定安装在闸阀阀体单元5底部的凹槽内，泄漏检测单元4固定安装在闸阀阀体单元5中的凸台56上。
[0038]
本发明实施例公开的具有自动检测功能的闸阀以传统闸阀的结构为基础，增加了自动/手动切换单元、阀门关闭检测单元和泄漏检测单元，能够实现自动/手动切换，阀门关闭检测单元能够实现阀门关闭的自动检测，泄漏检测单元能够实现在输送过程中泄漏时的自动检测。
[0039]
作为本发明的一个实施例，闸阀阀体单元5包括阀盖51、阀杆52、密封圈53、闸板54和阀体55，阀盖51通过螺栓安装在阀体55上，阀盖51与阀体55之间设有密封圈53，阀杆52通过螺栓与自动控制单元1中的第一推动件29连接，阀杆52通过螺纹连接与闸板54相连。
[0040]
闸阀阀体单元5的工作原理是，阀盖51作为闸阀的外部结构，保护阀杆52并使阀杆52能够竖直运动，阀体55同样作为外部结构，能够接入阀门系统并且提供天然气传输通道，密封圈53起到阻隔阀盖51和阀体55的作用，进而防止天然气泄露，闸板54的上下运动能够开启或者封闭阀体55，从而实现闸阀阀体单元5的开启或者关闭，阀杆52与闸板54相连，实现阀杆52带动闸板54上下运动。
[0041]
作为本发明的一个实施例，自动控制单元1为电动推杆11，电动推杆11包括第一导套111、第一推动件112、驱动电机113和法兰装置114，第一推动件112输出端的形状与法兰
装置114的形状相同，第一推动件29通过六角螺栓连接闸阀阀体单元5中的阀杆52，自动控制单元1通过底部的法兰装置114和六角螺栓与外壳体28相连。
[0042]
自动控制单元1的工作原理是，电动推杆的本质是将驱动电机113带动的齿轮旋转运动转化成第一推动件112的上下运动，因而电动推杆工作时与第一推动件112相连的阀杆52也能够上下运动，此时，必须拆卸手动控制单元2中的外卡环29、内卡环24和螺栓，否则会造成卡死现象。
[0043]
作为本发明的一个实施例，手动单元2包括第一轴承端盖21、第一深沟球轴承22、滑块23、内卡环24、轴25、第二轴承端盖26、第二深沟球轴承27、外壳体28和外卡环29，手动控制单元2内部两侧为相同结构，因此，本发明只描述其中一侧，外卡环29和内卡环24均通过六角螺栓安装在阀杆52的凹槽内，外卡环29通过六角螺栓连接滑块23，滑块23通过螺纹连接轴25，轴25的第一端安装有第一深沟球轴承22和第一轴承端盖21，轴的第二端安装有第二深沟球轴承27和第二轴承端盖26，第二轴承端盖26通过螺栓连接外壳体28，轴25顶部通过螺纹装有内六角螺栓。
[0044]
手动控制单元2的工作原理是，手动控制单元2以解决电动推杆卡死等意外情况为主，当自动控制单元1无法工作时，拆卸下螺栓打开外壳体28，接着拆卸第一推动件112以及六角螺栓，将外卡环29和内卡环24重新安装，然后双手转动内六角扳手和另一侧的内六角扳手，使得两个内六角螺栓同时转动，从而带动螺旋轴25转动，使得阀杆52能够上下运动，此时不能只转动一个内六角扳手，如果单独转动一个内六角扳手，另外一边的轴25将无法带动滑块23运动，会造成卡死现象。
[0045]
阀门关闭检测单元3包括行程开关31，行程开关包括触头311、蜂鸣器312、金属触点313、弹簧314、第二推动件315、橡胶薄膜316和电池317，行程开关31通过六角螺栓固定安装在闸阀阀体单元5上，第二推动件315通过弹簧314安装在行程开关31上，蜂鸣器312通过导线连接第二推动件315的金属片，电池317通过导线连接金属触点313，触头311通过胶水固定在第二推动件315的顶部，橡胶薄膜316直接铺设在行程开关31上。
[0046]
阀门关闭检测单元3的工作原理是，闸阀工作时，阀杆52带动闸板54下降关闭闸阀时，阀杆52撞击橡胶薄膜316下的触头311，触头311下降挤压弹簧314，弹簧314发生弹性形并变带动第二推动件315与电池317一侧的金属触点313接触，此时整个电路接通，蜂鸣器312发出响声，表示阀门此时已关闭；当阀杆52带动闸板54上升开启闸阀时，随着弹簧314的弹性形变向上运动，第二推动件315随着弹簧314一起向上运动，触头311重新顶起橡胶薄膜316，此时电路重新回到断开状态，从而实现了阀门关闭的自动检测。
[0047]
作为本发明的一个实施例，泄漏检测单元4包括显示屏41、单片机42、第一鼓膜43、第一金属应变片44、第二金属应变片45、第二鼓膜46、第二导套47和三导套48，泄漏检测单元4通过螺栓固定在阀体55右下角的凸台56上，第二导套47和第三导套48位于泄漏检测单元4的两侧且位置相对，第二导套47内部开设有第一引流孔471，第三导套48内部开设有第二引流孔481，第一引流孔471与第二引流孔481通过阀体内部分别引向了阀的左右两侧，第一鼓膜43和第二鼓膜46固定安装于泄漏检测单元4的内部，且安装位置分别与第一引流孔471和第二引流孔481相对，第一金属应变片44与第二金属应变片45通过胶水分别粘在第一鼓膜43与第二鼓膜46上，第一金属应变片44和第二金属应变片45通过导线连接单片机42，单片机42通过导线连接显示屏41。
[0048]
泄漏检测单元4的工作原理为，参见图13，当闸阀开始工作时，阀体内第一引流孔471和第二引流孔481分别引出闸阀两侧的流体，流体顺着第二导套44和第三导套48内引向第一鼓膜43和第二鼓膜46的小孔进入，然后油液撞击第一鼓膜43和第二鼓膜46，第一鼓膜43和第二鼓膜46上的第一金属应变片44和第二金属应变片45发生形变，形变的数值通过单片机42将其转化为闸阀两侧的压力值，其接着在单片机42中将两个值作差，获得闸阀两端的压力差，根据流量-压差特性公式
[0049][0050]
其中，q
f
表示流量，k为流量系数，ε为闸阀开口度，d为阀体内管道的半径，ρ为流体密度，δp为管道两侧压差。
[0051]
在实际的工程应用过程中，闸阀开口度ε为确定值，一般不会改变，k、ε、、ρ均为常数，则流量q
f
与压差δp方成正比，当不发生泄漏时，压差δp恒定，为一稳态值，则在显示屏41显示为“正常状态”；如若出现泄漏情况，则压差值δp将变会小，当小于某一极限值时，则判定为泄漏状态，在显示屏41报警显示为“泄漏状态”，从而使得操作人员便于维修。
[0052]
以上的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。