专利名称：变径清管阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及工业清管工艺技术和清管设备，尤其涉及在一条具有两种 不同管径的管道上实现变径清管。
背景技术：
在工业清管工艺系统中，如何从经济性和适用稳定性两方面提高清管 工艺技术是一项相当重要的课题。
收发球筒是一套完整的清管工艺系统，其稳定的性能使得清管技术得 到了巨大的发展；但是其复杂的系统构成，庞大的占地空间和巨大的维护 成本不仅严重影响了清管的效率，更增加了许多额外的成本开支。清管阀 克服了以传统的收发球筒为核心的复杂清管工艺系统的缺点，其稳定的性 能，方便的操作维护和较小的安装空间使得成本得到很大的降低，是清管 工艺的一大进步；但是要在一条具有不同管径的管道上实现清管，如图3， 则至少需要2个规格不同的清管阀2、 4和一个变径接头3才能实现功能； 上游管径D1〉下游管径D2，安装在上游管道上的清管阀1向下游发射清管 器，当清管器到达清管阀2时，关闭清管阀2,打开快开盲板，取出清管 器，再关闭快开盲板，然后打开清管阀2;在操作清管阀2的同时，关闭 清管阀4，打开其快开盲板，装入发往下游的清管器，再关闭快开盲板， 然后与清管阀2同时打开，完成对清管器的转换。最后再操作管线下游的 清管阀5接收清管器，完成对清管阀1与清管阀5之间的管道变径清管。 这种方法对清管阀2和4的同步性有一定的要求，需要至少两个人才能完 成。在空间狭小的地方或需要隔离输送介质的情况下，则更加麻烦复杂。 同时，从理论上讲，阀门数量越多，泄漏源也就越多。而利用收发球筒来 实现变径清管则系统更复杂，占用空间更多，建设周期更长，投资更大， 操作更加麻烦费时；同时由于所需要的阀门和管件数量增多，整个系统的泄漏源就更多。
发明内容
本发明的目的在于针对上述清管工艺装置的不足之处，提供一种变径 清管阀，实现更经济、更方便和更可靠的变径清管方式。
本发明包括阀体3、阀盖4、球体32、球体挡条31、阀杆15、球体与 阀杆之间的导静电螺钉5、球体与阀盖之间的滑动轴承18、阀杆与阀盖之 间的滑动轴承17、支管10、支管与阀杆之间的0型圈11、 12、支管与阀 盖之间的0型圈8、支管与阀盖之间的垫圈9、连接芝管与阀盖的内六角螺 钉6、接盘7、填料14、传递扭矩的销钉16、连接阀体与阀盖的螺柱19、 螺母20、垫圈21、 0型圈22、底座36、连接底座与阀体的螺栓38、底座 与球体之间的止推轴承39、垫圈35、底座与阀体之间的0型圈37、脚座 40、上游法兰l、上游法兰与阀体之间的垫圈25、 0形圈2、上游阀座28、 上游阀座插件30、下游阀座43、下游法兰46、连接阀座与法兰的螺柱44、 螺母45、弹簧26、上游阀座与阀体之间的O型圈27、 29、变径助推环A34 及0型圈53、变径助推环B41及0型圈55、隔离密封筒56及0型圈57、 58、密封套圈48、快开盲板49、摇臂50、弹性密封圈51及各种连接件和 密封件。
本发明实现其功能的关键部件是变径助推环和隔离密封筒，见下述 变径助推环变径助推环由助推环A34和助推环B41构成，主要用于 对清管器的密封和支撑助推，是实现变径清管的关键部件。助推环A主要 用于密封清管器，防止因介质泄漏而导致清管器不动或运动缓慢。如图15， A、 B是助推环的示意图。助推环A后部有一止脱钩环54，防止装入清管器 时助推环A脱落，而助推环A后部为一角度与清管器最前端皮碗的倾斜角 度一致的锥形环面a，作用是便于将助推环套上清管器；b环面的倾斜角度 与清管器皮碗倾斜角度一致，作用是使清管器与助推环A紧密结合。助推 环B靠近助推环A的一边的内环面c为倾斜角度与清管器皮碗倾斜角度一致的圆锥环面，作用是保证清管器在A、 B两环作用下保持平衡，使清管器 轴线与球孔中心线重合，同时形成对清管器的辅助密封；远离助推环A的 一边的内侧为一圆锥环面d，它的倾斜角度与大管径端发射来的清管器的 皮碗的锥角一致，其作用是当球体顺时针旋转180°再次接受上游发射来 的清管器时，减小环对清管器皮碗的破坏，并对上游发射来的清管器实现 附加密封；B环外侧为一与阀座倾斜角度一致的锥面e，其作用是当助推环 B在介质作用下与阀座接触时，减小对阀座支撑圈的掎压，降低破坏程度。 助推环A和助推环B外环柱面均设置了 2道0形密封圈53和55，防止了 介质从环间泄漏，密封圈的设置还可以避免金属与金属的摩擦，从而降低 摩擦力和减小发射清管器时的噪音。当介质含有杂质时，可以将杂质阻挡 在0形圈外面，避免了杂质卡涩变径助推环而影响变径清管功能的实现。
隔离密封筒隔离密封筒56是一个具有密封作用的金属筒，在金属筒 的前后两端分别设置有两道0型密封圈57和58，用于防止介质从变径助 推筒与球孔之间的空隙泄漏而影响清管器的发射与接受，同时弹性密封圈 的设置，避免了金属与金属之间摩擦而产生的摩擦力和噪音过大的问题。 隔离密封筒的内径比清管器的内径大3%，使其能够适应隔离输送介质的需 要。隔离密封筒内侧面f为倾斜角度与清管器皮碗倾斜角度一致的圆锥环 面，作用是实现对清管器皮碗的密封，保证隔离输送的可靠性。
本发明的效果在于
1、 用一个阀门代替复杂的传统的成套清管设备，在具有不同管径的管 路上轻松实现清管，简化清管工艺系统，节约操作时间，大大的降低维护 成本。
2、 变径助推环和隔离密封筒的设计，改变了清管作业方式，使变径清 管方式得到很大程度的简化，独特的结构使也操作更简单快捷。
3、 同一直线上异径法兰和异径阀座的设计，在限制清管器位移的同时，实现了规格大小不一的清管器的转换，有效地保证了清管器的收发得以实 现。
4、球体的两个90°和180°的回转，使得一个阀门实现多种运转方式， 保证了整个清管作业的流畅性和稳定性。
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图l:变径清管阀功能实现及结构图 图2:组成变径清管阀的各部件布局图 图3:普通清管阔在变径管路中的应用示意图 图4:变径清管阀的工作系统图(D1〉D2) 图5:变径清管阀的工作系统图(DKD2) 图6:内置变径助推环变径清管阀接受清管器(D1〉D2) 图7:内置变径助推环变径清管阀准备发射清管器(D1>D2) 图8:内置变径助推环变径清管阀发射清管器(D1〉D2) 图9:内置变径助推环变径清管阀接受清管器(DKD2) 图10:内置变径助推环变径清管阔发射清管器(DKD2) 图ll:内置隔离密封筒变径清管阀接受清管器(D1〉D2) 图12:内置隔离密封筒变径清管阀发射清管器(D1>D2) 图13:内置隔离密封筒变径清管阀接受清管器(DKD2) 图14:内置隔离密封筒变径清管阀发射清管器(DKD2) 图15:变径助推环和隔离密封筒示意图
具体实施例方式
阀体整体锻造或铸造，阀体与上游法兰和下游法兰采用螺栓连接，以
垫片和0型密封圈实现密封；当上游管道直径大于下游管道直径时，下游 法兰内径比上游法兰内径小；当上游管道直径小于下游管道直径时，下游
法兰内径比上游法兰内径大。球体位于阀体中央，由底座和阀盖定位，具
有防飞出结构的阀杆以扁方与球体配合，阀杆不受剪力和弯矩；阀杆与阀盖之间设置有减磨滑动轴承，降低摩擦扭矩；阀杆与支管间密封采用填料 和2重0型圈实现阀杆密封，填料由填料压盖压紧，阀杆上设有防静电装 置。底座由螺栓连接在阀体上，由O型密封圈实现密封。阀座插件镶嵌在 阀座里面，并由弹簧提供补偿力，上游陶座与下游阀座不对称，当上游管 道直径大于下游管道直径时，下游阀座内径比上游阀座内径小，下游阀座 将阻挡隔离密封筒或变径助推环；当上游管道直径小于下游管道直径时， 下游阀座内径比上游阀座内径大。球体一端设有挡条，具有隔离输送的变 径清管阔的球孔挡条内侧有一附加密封，球体中设置有变径助推环或隔离 密封筒，实现对清管器的接受和发射功能。快开盲板位于阀体侧面，垂直 于流道中心线，以卡扣方式实现开关，采用弹性密封材料来保证密封，操 作快开盲板即可打开或关闭快开盲板；快开盲板所在的流道孔比任意一条 管道的内径都大，如图2所示，D3>D1， D3〉D2;打开快开盲板可以对清 管器实现接受或发射。阀体上带有排污阀、连锁放空阀、冲洗阀和压力表 等。快开盲板上设置有开或关状态指示器。阀体底部带有支撑脚座。球体 可以设计为只实现普通清管的球体、带旁通的球体和隔离输送介质的球体。 球体流道孔的长度大于变径助推环A、 B的长度加上结构长度更长的清管器 的长度。
上游管径大，下游管径小的变径清管
参照图4:上游管径D1，下游管径D2，且D1〉D2。设计球体球孔比上 游管径略大，目的是当上游清管器到达时，可方便地取出清管器。变径清 管阀清管过程为管线上游清管阀1向下游发射清管器，清管器在变径清 管阀2处实现清管器的接收并发射，下游的清管阀3接收由变径清管阀2 发射来的清管器，完成对清管阀1到清管阀3之间的管段的变径清管作业。
参照图6:上游清管阀发射来的清管器到达球体后，被设置在球体内 的挡条阻挡而停止，逆时针旋转球体90。，打开快开盲板，直接取出清管 器，完成对清管器的接收。参照图7、图8:先后将助推环A、助推环B套上将发往下游的清管器， 再将清管器和助推环一起装入球体，逆时针旋转球体90。，助推环将同清
管器一起运动，直到B环与下游阀座接触；清管器渐渐进入下游法兰孔内， 在介质的推力作用下，助推环A也将逐渐和清管器脱离，并最终和助推环 B挤压在一起。需要多次接收发射清管器时，在前一次发射完清管器后， 顺时针旋转球体180°使球体回位，以便于下一次接收清管器。 上游管径小，下游管径大的变径清管
参照图5:上游管径D1，下游管径D2，且DKD2。设计球体流道孔比 下游管径略大，目的是往下游发射清管器时，可方便地装入清管器。变径 清管阀清管过程为管线上游清管阀1向下游发射清管器，清管器在变径 清管阀2处实现清管器的接收并发射，下游的清管阀3接收由变径清管阀 2发射来的清管器，完成对清管阀1到清管阀3之间的管段的变径清管作 业。
参照图9:当变径清管阀接收清管器时，阀内不设置助推环。当上游 清管器到达球体并被挡条阻挡后，逆时针旋转球体90。，打开快开盲板， 直接取出清管器，即完成对清管器的接收。
参照图10:将要发往下游的清管器装入球体，关闭快开盲板后，再逆 对针旋转球体90。，利用介质推力完成清管器的发射。需要多次接收发射 清管器时，只需要在前一次发射完清管器后，顺时针旋转球体180°使球 体回位，以便于下一次接收清管器。
隔离输送变径清管阀
参照图11、图12、图15:上游管段直径比下游管段直径大，上游发
射到来的清管器直接进入球孔，在清管器碰到挡条时，挡条前面的附加密 封即对清管器实现密封，从而实现对清管器前后两种介质的隔离。然后再
逆时针旋转球体90。，取出清管器，完成对上游发射来的清管器的接收。 再将需要发往下游的清管器装入隔离密封筒(图15中C)，使清管器头部的皮碗与g面接触，然后将隔离密封筒和清管器一起装入球孔，逆时针旋 转球体90° ，利用介质推力发射清管器，实现从大口径端到小口径端的变 径清管。需要多次接收发射清管器时，在前一次发射完清管器后，顺时针 旋转球体90° ，取出隔离密封筒，再顺时针旋转球体90。使球体回位，以 便于下一次接收清管器。
参照13、图14:当上游管段直径比下游管段直径小时，在上游发射的
清管器到达变径清管阀之前，先在变径清管阀里面装入隔离密封筒，待上
游发射来的清管器进入球孔后，逆时针旋转球体9(T ，实现对上游发射来 的清管器的接收。取出清管器和隔离密封筒，再装入发往下游的清管器， 再逆时针旋转球体90。，利用介质推力发射清管器，实现从小口径端到大 口径端的变径清管。需要多次接收发射清管器时，在前一次发射完清管器 后，顺时针旋转球体90。，装入隔离密封筒，再顺时针旋转球体90。使球 体回位，以便于下一次接收清管器。
权利要求
1、一种变径清管阀，安装在一条具有不同管径的管道上实现清管工艺的装置。其特征是球体由底座和阀盖定位，上游法兰和下游法兰具有不同的管径，由螺栓与阀体连接。球体设置有挡条和变径助推环或隔离密封筒，可以实现对上游管径大、下游管径小，上游管径小、下游管径大的管道清管。
2、 根据权利要求书l所述变径清管阀，其特征是用一个阀门在一条 具有不同管径的管路上实现变径清管。简化了系统，降低了成本，操作维 护也变得更简单，由于只有一个阀门，因此理论的泄漏源减少了，系统更 可靠。
3、 根据权利要求书l所述变径清管阀，其特征是助推环A和助推环 B的联合设计应用，解决了清管器装入后与球孔间隙过大的问题，有利于保持清管器的平衡，便于清管器的装入，保证了清管器变径清管功能的实现。变径助推环A止脱钩环的设计，防止了在装入清管器时清管器从助推 环上脱落；助推环B两内环锥面和外环锥面的设计，防止了助推环B对阀 座的破坏，在接收上游发射来的清管器时，避免了助推环B对清管器皮碗 的破坏。助推环A和助推环B弹性密封圈的设置，使得在实现对清管器密 封的同时，也减轻了助推环与球体之间的摩擦，从而消除了因金属对金属 摩擦时的噪音。
4、 根据权利要求书l所述变径清管阀，其特征是上游阀座与下游阀 座非对称，上游管径比下游管径大时，下游阀座比上游阀座内径更小，保 证该阀在发射清管器时，阀座保持对变径助推环或隔离密封筒的阻挡作用， 限制了变径助推环或隔离密封筒的轴向位移，便于清管器顺利脱套，实现 有效发射。
5、 根据权利要求书l所述变径清管阀，其特征是隔离密封筒的设计保证在接受或发射清管器的同时能够有效的实现对清管器的密封，最大限 度的防止隔离输送的两种介质的混杂。
6、 根据权利要求书l所述变径清管阀，其特征是球体能够逆时针旋转90° ，接收清管器；装入清管器后再逆时针旋转90° ，发射清管器；需 重复接收发射清管器时，180°的回转球体，实现其功能。
全文摘要
本发明公开了一种变径清管阀，用于对一条具有两种不同管径的一条管道实现变径清管。该阀由阀体、阀杆、上下游阀座、阀盖、底座、支管、上下游法兰、快开盲板、变径助推环、隔离密封筒、填料、填料压盖、密封环及各个密封装置等组成。连接管道与阀体的法兰采用内径不等的上下游法兰连接，以适配不同的管径；阀座采用内径不等的上下游阀座，以配合清管器的接收与发射；变径助推环和隔离密封筒是实现变径清管功能的关键部件。
文档编号F16K27/00GK101566243SQ20081004433
公开日2009年10月28日 申请日期2008年4月27日 优先权日2008年4月27日
发明者黄前刚 申请人:自贡新地佩尔阀门有限公司