[发明专利]快速启闭的大型闸阀和球阀

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种大口径快速启闭的闸阀和球阀，其工作压力有低、中、高压。

背景技术

当前，大口径阀门主要有闸阀、球阀和蝶阀三种。闸阀的结构成熟、密封可靠，但在大口径管道中，特别是在输送危险介质(如煤气、易燃易爆气体)时，已逐渐被价格高、结构复杂而密封性能、启闭力矩和寿命都不如闸阀的的球阀和蝶阀所取代。其主要原因是闸阀的启闭速度太慢。一旦发生爆管，不能很快切断介质，当管内是易燃易爆或有毒介质时，会引发事故进一步扩大和造成更多的人员和财产损失，此外生产危险化学物质的生产装置和储运装置，一旦发生事故，也急需将装置中的危险化学物质尽快排放到安全地点，以防事故扩大。从技术层面上说，电动阀门也可以快速启闭，但是有两个问题，一是其造价昂贵，二是即便为确保人民生命安全，不计代价安装电动阀门，还存在着在发生事故时，往往伴随着停电，电动阀门虽可改为手动，但其启闭速度仍然很慢。

在开启之初和关闭之末，闸板和阀座间的磨损严重(俗称‘拉毛’)，显著降低阀门的可靠性和寿命。闸阀的另一重大缺点是密封付是硬密封，要求加工精度特高，需高精度机加设备，还需辅以研磨，增加固定资产投资和聘用高级技工。

球阀的启闭速度很快，但制造工艺复杂，特别是球形阀芯和阀座间的密封是予置的，阀芯在转动时总是和阀座紧压，带着密封力转动，其后果是：(1)转动阀芯的力矩很大；(2)它们间的密封付磨损严重，寿命较短。和闸阀一样，球阀的另一重大缺点是密封付是硬密封，要求加工精度特高，需高精度机加设备，还需辅以研磨，增加固定资产投资和聘用高级技工。

为了启闭阀芯和保证阀芯/阀座间的密封，操作阀门时需要两种力，即移动阀芯的力(以下简称启闭力)和达到必需的密封比压的密封力(以下简称密封力)。两者任务不同，数值上有很大的差异。

现有的民用和工业阀门，都没有把这两种力区别对待，都是由同一根阀杆来传递的。

表一为现有各类阀门中这两种力的传递和作用方向的情况表。大口径阀门，主要有闸阀，球阀和蝶阀三种。

小型阀门的密封力不大而行程又短，需要的力矩不大，启闭时间不长，而当阀门大型化以后，由于还采用小型阀门力的传递方式，使原有的隐性缺点就显现出来。大型化以后，直径变大，行程变长，为保证足够的密封比压，需要的密封力很大，行程变长后，启闭时间变长，对阀门的设计和制造者来说，确保密封是第一位的，为获得足够的轴向力，阀杆螺距选得很小，使得启闭速度很慢，启闭时间很长。当依靠同一根阀杆采用同一个螺距来传递上述两种力时，就出现了顾此失彼的现象。如现有的大型闸阀就存在开启之初和关闭之未需要的力矩很大，而启闭后，开启速度十分缓慢。

表一

球阀的密封力是予置的，虽然满足了密封比压的要求，当大型化后，密封面积变大，使启闭力矩加大，增加磨损，寿命短。

为减少密封付的磨损，现有技术措施是，提高阀芯和阀座的加工精度，用高精度的机加设备，有时还辅以人工研磨，需聘用高级技工，这是现有大型阀门的另一缺点。可以说，迄今为止，尚没有一种适合大口径阀门理想的结构形式。

理想的大型阀门应该同时满足以下要求：密封可靠、启闭迅速、密封力是非予置的、采用软密封，以降低加工精度，也便于更换，使阀门生产的固定资产投资省，生产成本低，维修费用小。

由申请人发明的中国专利“分力式阀门”(申请号：CN03132283.2公开号：CN1474080A)克服了现有大型阀门普遍存在的上述缺点，满足理想的大型阀门同时满足密封可靠、启闭迅速、密封力是非予置的的要求。

但上述分力式阀门，仍有以下缺点：(1)用凸轮为侧压执行机构，密封力有限，加之大型化后，阀芯的密封力不匀，故阀门的工作压力不高，实践证明，其性价比还不如现有的蝶阀；(2)密封付没有采用软密封，要求的加工精度仍很高；(3)安装时需要较大的操作空间，当用于埋地管网时，需要较大的阀门井。因此，所述专利的样机在试制成功后未能产业化。

发明内容