可精准调节阀位的自锁型自动控制球阀阀盖结构及其方法

1.本发明属于阀领域，特别涉及一种可精准调节阀位的自锁型自动控制球阀阀盖结构及其方法。


背景技术：

2.阀门密封性能是指阀门各密封部位阻止介质泄漏的能力，是阀门重要的性能指标。阀门的主要作用是控制介质在管道中的通断流量，因其内部介质经常是高温高压，易燃危险，有毒有害的，并作为关键节流件能显著影响整个工艺流程的工作状态，一旦产生泄露，其后果是十分严重的。
3.阀门泄露分为内漏和外漏，内漏的产生机理较为复杂，其可能的原因有多种，比如关闭阀位不精确，阀门未完全闭合，部分介质从夹缝中泄露；软质密封圈贴合球体抱死，阀杆转矩过大，阀门启闭困难；阀门关闭后阀杆未完全锁死，介质压力差导致球体产生微小转动；介质压力、温度等工况的变化导致密封圈涨缩，影响密封圈密封性能以及密封比压；阀门磨损，关闭阀位不是很精确或有些许变动；杂质进入球体和密封圈夹缝处，导致阀芯卡涩等等。自动控制球阀的阀杆由电机驱动，其能提供的转矩是出厂后设定的，然而球阀在投入实际使用过程中工况往往会面对不同的工况，导致电机提供的转矩未能使球阀完全关闭经常引起假漏，当阀门使用时长增大后，如检修不当还会引起真漏。所以针对引起阀门内漏的诱因，研究一种可精准调节阀位的自动控制球阀机械结构及其方法，提高球阀密封综合性能具有重要意义。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，并提供了一种可精准调节阀位的自锁型自动控制球阀阀盖结构及其方法。本发明实现了自动控制球阀在开启和关闭的过程中精准定位阀位的功能，从而避免了电机转矩传递不精确导致阀位不准，阀杆动作过程中提升阀位，减少了改变阀位的过程中对密封圈和阀座的磨损和球阀球体的转矩阻力，使用压紧盖的可拆卸灵活组装，实现了阀位和密封性能的便捷调试，从多方面提升了自动控制球阀防止内漏的综合性能。
5.本发明所采用的具体技术方案如下：
6.第一方面，本发明提供了一种可精准调节阀位的自锁型自动控制球阀阀盖结构，包括轴套、套筒和定位板；
7.所述轴套为筒体结构，底部向外周水平延伸并构成具有四个楔形齿的第一螺旋盘体；所述套筒包括由上至下同轴相连的第一环体和第一筒体，第一环体中心开设有与所述第一螺旋盘体相匹配的第一螺旋凹槽，第一螺旋凹槽包括第一上滑移层和第一下固定层；所述第一上滑移层沿内周周向开设四个第一楔形槽，每个第一楔形槽内部分别设有粗端朝向相同的第一楔形滑块；第一楔形滑块通过能提供径向弹力的第一弹簧与第一楔形槽的内侧壁相连，且能完全收回至第一楔形槽内；所述套筒顶部固定有第一限位盖，第一限位盖将
第一螺旋盘体限位于第一筒体顶部与第一限位盖之间；当第一螺旋盘体位于第一下固定层处，轴套与套筒处于相对静止状态；当第一螺旋盘体位于第一上滑移层处，轴套仅能沿第一方向相对套筒转动，转动过程中第一螺旋盘体能将第一楔形滑块压入第一楔形槽中；
8.所述第一筒体底部向外周水平延伸并构成具有四个楔形齿的第二螺旋盘体，第二螺旋盘体的楔形齿朝向与第一螺旋盘体的楔形齿朝向相反；所述定位板为环体结构，固定于阀盖顶部，定位板中心开设有与所述第二螺旋盘体相匹配的第二螺旋凹槽，第二螺旋凹槽包括第二上滑移层和第二下固定层；所述第二上滑移层沿内周周向开设四个第二楔形槽，每个第二楔形槽内部分别设有粗端朝向相同的第二楔形滑块，第二楔形滑块的粗端朝向与第一楔形滑块的粗端朝向相反；第二楔形滑块通过能提供径向弹力的第二弹簧与第二楔形槽的内侧壁相连，且能完全收回至第二楔形槽内；所述定位板顶部固定有第二限位盖，第二限位盖将第二螺旋盘体限位于定位板底部与第二限位盖之间；当第二螺旋盘体位于第二下固定层处，定位板与套筒处于相对静止状态；当第二螺旋盘体位于第二上滑移层处，套筒仅能沿第二方向相对定位板转动，转动过程中第二螺旋盘体能将第二楔形滑块压入第二楔形槽中；所述第二方向与第一方向相反；所述阀杆由下至上依次穿过阀盖、定位板、第二限位盖和套筒后与轴套套设固定连接。
9.作为优选，所述第二限位盖的顶部还设有压紧盖，压紧盖通过若干第二螺栓固定于阀盖上，以将第二限位盖和定位板压设固定于阀盖顶部。
10.作为优选，所述第一限位盖通过若干第一螺栓固定于套筒顶部。
11.作为优选，所述第二限位盖通过若干第三螺栓固定于定位板顶部。
12.作为优选，所述第一螺旋盘体和第二螺旋盘体的楔形齿内弧度角均为90
°
。
13.作为优选，所述第一下固定层的高度≥第一上滑移层的高度，第二下固定层的高度≥第二上滑移层的高度。
14.作为优选，所述定位板和套筒均为中心对称结构。
15.作为优选，相邻所述第一楔形槽之间设有用于对每个第一楔形滑块限位的凸角，相邻所述第二楔形槽之间设有用于对每个第二楔形滑块限位的凸角。
16.作为优选，当所述第一螺旋盘体位于第一下固定层时，第二螺旋盘体位于第二下固定层；当所述第一螺旋盘体位于第一上滑移层时，第二螺旋盘体位于第二上滑移层。
17.第二方面，本发明提供了一种利用第一方面任一所述可精准调节阀位的自锁型自动控制球阀阀盖结构的阀位调节方法，具体如下：
18.当球阀开启时，抬升阀杆使第一螺旋盘体位于第一上滑移层、第二螺旋盘体位于第二上滑移层；随后沿第一方向旋转阀杆，由于第二楔形滑块粗端的阻挡作用，第二弹簧无法被压缩，套筒无法转动，而阀杆带动轴套旋转并将第一楔形滑块向第一楔形槽内挤压，第一弹簧被压缩，直至第一螺旋盘体转过90
°
，第一弹簧弹起并带动第一楔形滑块复位；在开启过程中，第一螺旋盘体会在第一弹簧和第一楔形滑块挤压的作用下带动阀杆精准转过90
°
，使球阀被完全打开，避免阀位不准确；当球阀完全开启后令阀杆回落，使第一螺旋盘体回落至第一下固定层中、第二螺旋盘体回落至第二下固定层中，阀杆无法环向旋转，阀位锁死；
19.当球阀关闭时，抬升阀杆使第一螺旋盘体位于第一上滑移层、第二螺旋盘体位于第二上滑移层；随后沿第二方向旋转阀杆，由于第一楔形滑块粗端的阻挡作用，第一弹簧无
法被压缩，第一螺旋盘体无法在套筒内转动，从而使阀杆通过轴套带动套筒一同旋转；套筒旋转过程中，第二螺旋盘体将第二楔形滑块向第二楔形槽内挤压，第二弹簧被压缩，直至第二螺旋盘体转过90
°
，第二弹簧弹起并带动第二楔形滑块复位；在关闭过程中，第二螺旋盘体会在第二弹簧和第二楔形滑块挤压的作用下带动阀杆精准转过90
°
，使球阀被完全关闭，避免阀位不准确；当球阀完全关闭后令阀杆回落，使第一螺旋盘体回落至第一下固定层中、第二螺旋盘体回落至第二下固定层中，阀杆无法环向旋转，阀位锁死，保证了球阀的密封性；
20.若球阀全关时仍有介质内漏，则通过转动定位板以调整阀杆角度，使球阀完全关闭时介质内漏最小，随后固定定位板。
21.本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
22.本发明实现了自动控制球阀在开启和关闭的过程中精准定位和锁定阀位的功能，减少了改变阀位的过程中对密封圈和阀座的磨损和球阀球体的转矩阻力，实现了阀位和密封性能的便捷调试。
附图说明
23.图1为阀盖结构的爆炸零件图；
24.图2为阀盖结构的装配效果图；
25.图3为套筒零件图(a)及剖视图(b)；
26.图4为定位板零件图(a)及剖视图(b)；
27.图中：101、第一螺栓；102、第二螺栓；103、第三螺栓；201、第一限位盖；202、第二限位盖；3、轴套；401、第一弹簧；402、第二弹簧；5、套筒；6、压紧盖；7、定位板；8、阀盖；9、阀杆。
具体实施方式
28.下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
29.如图1和2所示，为本发明提供的一种可精准调节阀位的自锁型自动控制球阀阀盖结构，该阀盖结构主要包括轴套3、套筒5和定位板7。轴套3与阀杆9固连，轴套3下部套设于套筒5中，套筒5下部套设于定位板7中，定位板7固定于阀盖8上表面。当阀杆9带动轴套3转动时，轴套3和套筒5之间能实现一个方向的相对静止和另一个方向的相对转动，例如，当轴套3以顺时针方向转动时，轴套3能在套筒5顶部的限位下实现相对转动，当轴套3以逆时针方向转动时，轴套3和套筒5之间无法实现相对转动，两者处于相对静止状态。同样的，套筒5和定位板7之间也能实现一个方向的相对静止和另一个方向的相对转动，但需要与轴套3和套筒5之间的配合方向相反，例如，若轴套3和套筒5之间能实现顺时针方向的相对转动和逆时针方向的相对静止，则套筒5和定位板7之间需要实现逆时针方向的相对转动和顺时针方向的相对静止。
30.下面将具体说明本发明阀盖结构的具体组成和连接方式，以期实现上述配合效果。为了便于说明，下面均以第一方向为逆时针方向、第二方向为顺时针方向为例，但需要理解的是，在实际应用时，也可以采用第一方向为顺时针方向、第二方向为逆时针方向，对于第二种情况，在此不再赘述。
31.轴套3为内部中空的筒体结构，底部向外周水平延伸并构成具有四个楔形齿的第一螺旋盘体，四个楔形齿均朝向顺时针方向偏转。如图3所示，套筒5主要包括第一环体和第一筒体，第一环体和第一筒体由上至下同轴相连。第一环体中心开设有与第一螺旋盘体相匹配的第一螺旋凹槽，使第一螺旋盘体能够卡合进入第一螺旋凹槽中并能在第一螺旋凹槽中上下滑动。第一螺旋凹槽分为上下两层，包括第一上滑移层和第一下固定层。第一上滑移层在第一螺旋凹槽形状的基础上，还沿内周向外周向开设四个第一楔形槽，相邻第一楔形槽之间通过凸角间隔开，每个第一楔形槽内部分别设有粗端朝向相同的第一楔形滑块。在本实施例中，第一楔形滑块的粗端朝向逆时针方向，且第一楔形滑块和第一螺旋盘体四个楔形齿的内周弧度角均为90
°
，以保证球阀开启时的90
°
准确偏移。第一楔形滑块通过能提供径向弹力的第一弹簧401与第一楔形槽的内侧壁相连，且能完全收回至第一楔形槽内。初始状态下，第一弹簧401对第一楔形滑块没有弹力作用，第一楔形滑块与第一螺旋凹槽的内周在轴向上相吻合，使得第一螺旋盘体能够自由伸入第一螺旋凹槽中不受阻隔。
32.套筒5顶部固定有第一限位盖201，轴套3中第一筒体的内径应小于第一螺旋凹槽开设的孔洞，使得第一螺旋盘体仅能在第一筒体顶部与第一限位盖201之间滑动。在本实施例中，第一限位盖201通过多个第一螺栓101可拆卸式固定于套筒5顶部。当第一螺旋盘体滑动至位于第一下固定层处，轴套3无法在套筒5转动，轴套3与套筒5之间处于相对静止状态。当第一螺旋盘体滑动至位于第一上滑移层处，轴套3仅能沿逆时针方向相对套筒5转动，转动过程中，第一螺旋盘体能将第一楔形滑块压入第一楔形槽中，直至第一螺旋盘体转动至90
°
后，第一楔形滑块才会在第一弹簧401的作用下弹起复位。
33.第一筒体底部向外周水平延伸并构成具有四个楔形齿的第二螺旋盘体，第二螺旋盘体的楔形齿朝向与第一螺旋盘体的楔形齿朝向相反，即在本实施例中，第二螺旋盘体的四个楔形齿均朝向逆时针方向偏转。如图4所示，定位板7为环体结构，固定于阀盖8顶部。定位板7中心开设有与第二螺旋盘体相匹配的第二螺旋凹槽，使第二螺旋盘体能够卡合进入第二螺旋凹槽中并能在第二螺旋凹槽中上下滑动。第二螺旋凹槽分为上下两层，包括第二上滑移层和第二下固定层。第二上滑移层在第二螺旋凹槽形状的基础上，还沿内周向外周向开设四个第二楔形槽，相邻第二楔形槽之间通过凸角间隔开，每个第二楔形槽内部分别设有粗端朝向相同的第二楔形滑块，且第二楔形滑块的粗端朝向与第一楔形滑块的粗端朝向相反。例如在本实施例中，第二楔形滑块的粗端朝向顺时针方向，且第二楔形滑块和第二螺旋盘体四个楔形齿的内周弧度角均为90
°
，以保证球阀关闭时的90
°
准确偏移。第二楔形滑块通过能提供径向弹力的第二弹簧402与第二楔形槽的内侧壁相连，且能完全收回至第二楔形槽内。初始状态下，第二弹簧402对第二楔形滑块没有弹力作用，第二楔形滑块与第二螺旋凹槽的内周在轴向上相吻合，使得第二螺旋盘体能够自由伸入第二螺旋凹槽中不受阻隔。
34.定位板7顶部固定有第二限位盖202，定位板7底部的内径应小于第二螺旋凹槽开设的孔洞，使得第二螺旋盘体仅能在定位板7底部与第二限位盖202之间滑动。在本实施例中，第二限位盖202通过多个第三螺栓103固定于定位板7顶部，同时，定位板7是通过压紧盖6固定于阀盖8顶部的，具体结构如下：在第二限位盖202的顶部设有压紧盖6，压紧盖6通过多个第二螺栓102固定于阀盖8上，以将第二限位盖202和定位板7压设固定于阀盖8顶部。在上述结构下，当第二螺旋盘体滑动至位于第二下固定层处，套筒5无法在定位板7内滑动，定
位板7与套筒5处于相对静止状态。当第二螺旋盘体滑动至位于第二上滑移层处，套筒5仅能沿顺时针方向相对定位板7转动，转动过程中第二螺旋盘体能将第二楔形滑块压入第二楔形槽中，直至第二螺旋盘体转动至90
°
后，第二楔形滑块才会在第二弹簧402的作用下弹起复位。阀杆9由下至上依次穿过阀盖8、定位板7、第二限位盖202和套筒5后与轴套3套设固定连接。
35.在实际应用时，定位板7和套筒5均可以采用中心对称结构。通过调整第一螺旋盘体、第二螺旋盘体、第一上滑移层、第一下固定层、第二上滑移层和第二下固定层的厚度配比情况，使得当第一螺旋盘体位于第一下固定层时，第二螺旋盘体位于第二下固定层，当第一螺旋盘体位于第一上滑移层时，第二螺旋盘体位于第二上滑移层。优选的，第一下固定层的高度≥第一上滑移层的高度，第二下固定层的高度≥第二上滑移层的高度。在本实施例中，第一螺旋盘体、第二螺旋盘体、第一上滑移层、第一下固定层、第二上滑移层和第二下固定层的厚度相同，采用等高度结构设置。
36.利用上述可精准调节阀位的自锁型自动控制球阀阀盖结构的阀位调节方法，具体如下：
37.当球阀需要开启或关闭时，电机会作用阀杆9使其抬升一段距离，此时固定式球阀球体下端会脱离球阀底座，减少了球体旋转过程中由于球体下端和阀座摩擦导致阀座和球体磨损；同时，由于抬升预紧位置一段距离，球体侧面和密封圈之间的预紧力下降，缓解了由于密封圈抱死导致阀杆9转矩过大，引起阀芯卡涩，阀门难以启闭的情况。
38.当球阀开启时，首先抬升阀杆9，使第一螺旋盘体位于第一上滑移层、第二螺旋盘体位于第二上滑移层。随后沿逆时针方向旋转阀杆9，由于第二楔形滑块粗端的阻挡作用，第二弹簧402无法被压缩，套筒5无法转动，而阀杆9带动轴套3旋转并将第一楔形滑块向第一楔形槽内挤压，第一弹簧401被压缩，直至第一螺旋盘体转过90
°
，第一弹簧401弹起并带动第一楔形滑块复位。在开启过程中，第一螺旋盘体会在第一弹簧401和第一楔形滑块挤压的作用下带动阀杆9精准转过90
°
，使球阀被完全打开，避免了阀位不准确情况的发生。当球阀完全开启后令阀杆9回落，使第一螺旋盘体回落至第一下固定层中、第二螺旋盘体回落至第二下固定层中，阀杆9无法环向旋转，此时阀位锁死。
39.当球阀关闭时，抬升阀杆9使第一螺旋盘体位于第一上滑移层、第二螺旋盘体位于第二上滑移层。随后沿顺时针方向旋转阀杆9，由于第一楔形滑块粗端的阻挡作用，第一弹簧401无法被压缩，第一螺旋盘体无法在套筒5内转动，从而使阀杆9通过轴套3带动套筒5一同旋转。套筒5旋转过程中，第二螺旋盘体将第二楔形滑块向第二楔形槽内挤压，第二弹簧402被压缩，直至第二螺旋盘体转过90
°
，第二弹簧402弹起并带动第二楔形滑块复位。在关闭过程中，第二螺旋盘体会在第二弹簧402和第二楔形滑块挤压的作用下带动阀杆9精准转过90
°
，使球阀被完全关闭，避免了阀位不准确情况的发生。当球阀完全关闭后令阀杆9回落，使第一螺旋盘体回落至第一下固定层中、第二螺旋盘体回落至第二下固定层中，阀杆9无法环向旋转，此时阀位锁死并完全关闭，保证了球阀的密封性。
40.若设定的角度不合理，阀门全关时仍有介质内漏，需要调整阀杆9角度以保证密封性能，方法是松开第二螺栓102取下压紧盖6，此时定位板7可以环向转动。将定位板7微调至阀门完全关闭，内漏达到最小，再次使用第二螺栓102安装压紧盖6，此时设定角度又达到了密封性能最优的状态。
41.本发明实现了自动控制球阀在开启和关闭的过程中精准定位阀位的功能，从而避免了电机转矩传递不精确导致阀位不准，阀杆动作过程中提升阀位，减少了改变阀位的过程中对密封圈和阀座的磨损和球阀球体的转矩阻力，使用压紧盖的可拆卸灵活组装，实现了阀位和密封性能的便捷调试，从多方面提升了自动控制球阀防止内漏的综合性能。
42.以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。