本發(fā)明涉及一種閥門，尤其是一種具有自動密封功能的氣動球閥。

背景技術(shù)：

球閥被廣泛的應(yīng)用在石油煉制、長輸管線、化工、造紙、制藥、水利、電力、市政、鋼鐵等行業(yè)，球閥根據(jù)驅(qū)動方式的不同可分為：具有自動密封功能的氣動球閥、電動球閥和液動球閥等，其中具有自動密封功能的氣動球閥應(yīng)用較為廣泛，具有自動密封功能的氣動球閥的旋塞體為球體或是半球體，有圓形通孔或者通道通過其軸線，使用過程中，只需要旋轉(zhuǎn) 90 度和使用很小的力矩就能使其關(guān)閉嚴密，其主要是由氣動裝置驅(qū)動運行，從而控制球閥的開閉，具有操作簡單，密封性能好等優(yōu)點。

中國專利號為201210410089.X的專利，其公布了一種密封可靠啟閉扭矩小的具有自動密封功能的氣動球閥，包括具有閥腔的球閥體、置于閥腔內(nèi)部的球體、與球體聯(lián)動連接的閥桿以及置于球閥體與球體之間的閥座密封機構(gòu)，閥腔兩側(cè)分別與進口通道和出口通道聯(lián)通，閥桿部分露置于球閥體外部，球閥體外部設(shè)有驅(qū)動閥桿旋轉(zhuǎn)的氣動裝置，閥座密封機構(gòu)包括環(huán)狀閥座組件和三通換向閥，球閥體內(nèi)腔壁設(shè)有開口朝向球體的環(huán)狀閥座組件腔，閥座組件相對球體可滑動地設(shè)置在環(huán)狀閥座組件腔中，閥座組件與環(huán)狀閥座組件腔氣密配合構(gòu)成類似活塞結(jié)構(gòu)，球閥體背向球體的一側(cè)設(shè)有預(yù)緊彈性件，球閥體上設(shè)有與閥座組件背向球體一側(cè)的環(huán)狀閥座組件腔導(dǎo)通連接的閥座腔通道，所述三通換向閥的三個接口分別與閥座腔通道、進口通道及出口通道聯(lián)通，在具有自動密封功能的氣動球閥關(guān)閉狀態(tài)下，進口通道經(jīng)過三通換向閥與閥座腔通道聯(lián)通，在具有自動密封功能的氣動球閥開啟時，閥座腔通道經(jīng)過三通換向閥與出口通道聯(lián)通；具有自動密封功能的氣動球閥還設(shè)有壓力控制換向閥，壓力控制換向閥串接在氣動裝置的供氣氣源管路中，壓力控制換向閥為常閉狀態(tài)，當(dāng)出口通道的壓力與環(huán)狀閥座組件腔的壓力差達到設(shè)定值，壓力控制換向閥開通。上述技術(shù)存在的問題:閥體在密封狀態(tài)時，壓力控制換向閥檢測閥座腔通道和出口通道的壓力差大于設(shè)定值時，壓力控制換向閥關(guān)閉；閥體打開時，需要操縱三通換向閥使得閥座腔通道和出口通道聯(lián)通，進行卸壓操作，壓力控制換向閥檢測閥座腔通道和出口通道的壓力差小于設(shè)定值時，壓力控制換向閥打開，通氣源，驅(qū)動氣動裝置運行，這樣需要手動控制三通換向閥進行換向，操作繁瑣，不夠便捷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種具有自動密封功能的氣動球閥，其具有較好的控制回路，控制換向機構(gòu)進行換向?qū)﹂y座腔進行增壓或卸壓，自動進行密封操作或是卸壓操作，密封性能好，啟閉低扭矩。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種具有自動密封功能的氣動球閥，包括閥體、閥芯、閥桿、驅(qū)動閥桿轉(zhuǎn)動的驅(qū)動裝置、閥座密封機構(gòu)以及密封控制裝置，所述閥座密封機構(gòu)包括閥座組件以及放置閥座組件的閥座腔，所述閥體的兩側(cè)分別設(shè)有高壓端取壓口和低壓端取壓口，高壓端取壓口與閥座腔聯(lián)通實現(xiàn)對閥座腔的增壓，低壓端取壓口與閥座腔聯(lián)通實現(xiàn)對閥座腔的卸壓，所述密封控制裝置包括可對閥座腔增壓或卸壓進行切換的換向機構(gòu)，驅(qū)動換向機構(gòu)運行的控制回路，所述控制回路包括控制電源通斷的電源開關(guān)和控制開關(guān)，所述的電源開關(guān)、控制開關(guān)和換向機構(gòu)形成串聯(lián)回路，所述閥桿上設(shè)有在閥體完全關(guān)閉位置觸動控制開關(guān)閉合的執(zhí)行件，當(dāng)串聯(lián)回路通電時，閥座腔通過換向機構(gòu)與高壓端取壓口聯(lián)通；當(dāng)串聯(lián)回路斷電時，閥座腔通過換向機構(gòu)與低壓端取壓口聯(lián)通。

通過上述方案可知，當(dāng)電源開關(guān)閉合，驅(qū)動裝置帶動閥門開始關(guān)閉動作時，此時控制開關(guān)處于斷開狀態(tài)，經(jīng)過換向機構(gòu)的換向卸壓操作，高壓端取壓口與閥座腔隔離而低壓端取壓口與閥座腔聯(lián)通，閥座腔的壓力與管道的壓力基本平衡，閥門扭矩力較小，可使驅(qū)動裝置輕松關(guān)閉閥門，當(dāng)閥門完全關(guān)閉時，閥桿上的執(zhí)行件觸動控制開關(guān)，使其閉合，此時換向機構(gòu)得電換向增壓操作，高壓端取壓口與閥座腔聯(lián)通而低壓端取壓口與閥座腔隔離，高壓介質(zhì)進入閥座腔，推動閥座組件貼近球體，形成嚴密的密封；當(dāng)電源開關(guān)斷開，驅(qū)動裝置帶動閥門開啟時，換向機構(gòu)失電換向減壓操作，高壓端取壓口與閥座腔隔離而低壓端取壓口與閥座腔聯(lián)通，閥座腔內(nèi)的高壓介質(zhì)快速排出至低壓端取壓口，閥座腔內(nèi)的壓力與出口通道保持平衡，球體所受壓力減小，摩擦扭矩減小，驅(qū)動裝置可輕松開啟球閥，實現(xiàn)低扭矩開啟。

本發(fā)明的進一步設(shè)置是：所述換向機構(gòu)包括第一電磁閥、副氣缸以及三通換向閥，所述第一電磁閥連接有氣源,所述電源開關(guān)、控制開關(guān)和第一電磁閥形成串聯(lián)回路，通電后實現(xiàn)氣源與副氣缸的導(dǎo)通，所述三通換向閥的三個接口分別與閥座腔、高壓端取壓口及低壓端取壓口聯(lián)通，副氣缸驅(qū)動三通換向閥的閥瓣轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)高壓端取壓口與閥座腔聯(lián)通或低壓端取壓口與閥座腔聯(lián)通。

通過上述方案可知，當(dāng)驅(qū)動裝置帶動球閥開始關(guān)閉動作時，此時電源開關(guān)閉合，控制開關(guān)處于斷開狀態(tài)，第一電磁閥處于常閉狀態(tài)，副氣缸保持原狀不運行，三通換向閥的高壓端取壓口的接口與閥座腔的接口隔離而低壓端取壓口的接口與閥座腔的接口導(dǎo)通，閥座腔的壓力與管道的壓力基本平衡，球閥扭矩力較小，可使驅(qū)動裝置輕松關(guān)閉球閥，當(dāng)球閥完全關(guān)閉時，閥桿上的執(zhí)行件觸動控制開關(guān)，使其閉合，此時第一電磁閥得電換向通氣，副氣缸通氣，驅(qū)動三通換向閥的閥瓣轉(zhuǎn)動，三通換向閥的高壓端取壓口接口與閥座腔的接口導(dǎo)通而低壓端取壓口與閥座腔隔離，高壓介質(zhì)進入閥座腔，推動閥座組件貼近球體，形成嚴密的密封，當(dāng)電源開關(guān)斷開，第一電磁閥斷電后不導(dǎo)通，副氣缸斷氣，副氣缸復(fù)位操作，驅(qū)動三通換向閥的閥瓣反向轉(zhuǎn)動，使得三通換向閥的高壓端取壓口的接口與閥座腔的接口隔離而低壓端取壓口的接口與閥座腔的接口導(dǎo)通。

本發(fā)明的進一步設(shè)置是：所述副氣缸包括殼體、驅(qū)動三通換向閥的閥瓣轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸、驅(qū)動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的活塞以及驅(qū)動活塞復(fù)位的復(fù)位彈簧，所述殼體內(nèi)設(shè)有腔體，所述轉(zhuǎn)軸定位轉(zhuǎn)動設(shè)置在腔體內(nèi)，并與三通換向閥的閥瓣聯(lián)動，所述活塞沿腔體內(nèi)壁滑移在轉(zhuǎn)軸的一側(cè)，所述復(fù)位彈簧一端抵觸在遠離轉(zhuǎn)軸的活塞側(cè)面上，另一端抵觸在殼體內(nèi)壁上，所述轉(zhuǎn)軸上設(shè)有外齒輪，所述活塞靠近轉(zhuǎn)軸的一側(cè)設(shè)有與外齒輪嚙合的齒條，所述齒條沿活塞滑移方向設(shè)置。

通過上述方案可知，當(dāng)副氣缸通氣時，活塞在氣壓的作用下，壓縮復(fù)位彈簧，沿殼體內(nèi)壁移動，活塞上設(shè)有齒條，轉(zhuǎn)軸上設(shè)有外齒輪，齒條與外齒輪相互嚙合，帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，從而帶動三通換向閥的閥瓣轉(zhuǎn)動，使得高壓端取壓口與閥座腔聯(lián)通而低壓端取壓口與閥座腔隔離，當(dāng)副氣缸斷氣時，在復(fù)位彈簧需要恢復(fù)變形，在彈性力的作用下，帶動活塞復(fù)位，于是帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，從而帶動三通換向閥的閥瓣，使得高壓端取壓口與閥座腔隔離而低壓端取壓口與閥座腔聯(lián)通。

本發(fā)明的進一步設(shè)置是：所述執(zhí)行件為與閥桿聯(lián)動的凸輪，所述控制開關(guān)為順控開關(guān)，所述凸輪與順控開關(guān)的機械觸頭觸動配合實現(xiàn)順控開關(guān)的閉合或斷開。

通過上述方案可知，閥桿轉(zhuǎn)動至球閥完全關(guān)閉狀態(tài)時，凸輪觸動順控開關(guān)的機械觸頭，順控開關(guān)閉合，實現(xiàn)通電操作；凸輪未觸動順控開關(guān)的機械觸頭，順控開關(guān)斷開。

本發(fā)明的進一步設(shè)置是：所述驅(qū)動裝置包括驅(qū)動閥桿轉(zhuǎn)動的主氣缸以及調(diào)節(jié)主氣缸進行換向轉(zhuǎn)動的調(diào)節(jié)組件，所述調(diào)節(jié)組件包括第二電磁閥和二位五通氣控閥，所述二位五通氣控閥包括第一輸入口、第二輸入口、第一輸出口和第二輸出口，所述第二電磁閥與氣源連接，所述二位五通氣控閥的第一輸入口與氣源連接，所述第二電磁閥與二位五通氣控閥的第二輸入口連接，所述第二電磁閥與電源開關(guān)形成串聯(lián)回路，通電后實現(xiàn)氣源與二位五通氣控閥的第二輸入口的導(dǎo)通，所述第一輸出口和第二輸出口分別與主氣缸的連接，氣源與第一輸出口導(dǎo)通或氣源與第二輸出口導(dǎo)通實現(xiàn)主氣缸的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。

通過上述方案可知，二位五通氣控閥的第一輸入口與氣源連接，電源開關(guān)閉合，第二電磁閥通電導(dǎo)通，氣源的氣體通過第二電磁閥由第二輸入口進入二位五通氣控閥，二位五通氣控閥進行換向，主氣缸帶動閥桿轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)球閥的閉合操作，電源開關(guān)斷開，第二電磁閥未導(dǎo)通，氣源的氣體直接由第一輸入口進入二位五通氣控閥，二位五通氣控閥未進行換向，主氣缸帶動閥桿反向轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)球閥的打開操作。

本發(fā)明的更進一步設(shè)置是：所述氣源的管口還設(shè)有過濾減壓閥。

通過上述方案可知，在氣源的管口設(shè)置過濾減壓閥，用于減少氣源的壓力，減小扭矩。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中具有自動密封功能的氣動球閥關(guān)閉狀態(tài)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例中具有自動密封功能的氣動球閥打開狀態(tài)示意圖；

圖3為副氣缸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為調(diào)節(jié)組件連接示意圖。

具體實施方式

如圖1-4所示，一種具有自動密封功能的氣動球閥，包括閥體1、閥芯2、閥桿3、驅(qū)動閥桿3轉(zhuǎn)動的驅(qū)動裝置4、閥座密封機構(gòu)5以及密封控制裝置6，閥座密封機構(gòu)5包括閥座組件51以及放置閥座組件51的閥座腔52，閥體1的兩側(cè)分別設(shè)有高壓端取壓口11和低壓端取壓口12，閥體1上還設(shè)有與閥座腔52導(dǎo)通連接的閥座腔通道53，高壓端取壓口11與閥座腔52聯(lián)通實現(xiàn)對閥座腔52的增壓，低壓端取壓口12與閥座腔52聯(lián)通實現(xiàn)對閥座腔52的卸壓，密封控制裝置6包括可對閥座腔52增壓或卸壓進行切換的換向機構(gòu)61,驅(qū)動換向機構(gòu)61運行的控制回路62，控制回路62包括控制電源通斷的電源開關(guān)621和控制開關(guān)622，輸出電源為24VDC/220DC,控制開關(guān)622為一種順位開關(guān)，可以是一個普通的防爆開關(guān)，設(shè)置防護箱加以保護，電源開關(guān)621、控制開關(guān)622和換向機構(gòu)61形成串聯(lián)回路，閥桿3上設(shè)有在閥體完全關(guān)閉位置觸動控制開關(guān)622閉合的執(zhí)行件7，當(dāng)串聯(lián)回路通電時，閥座腔52通過換向機構(gòu)61與高壓端取壓口11聯(lián)通；當(dāng)串聯(lián)回路斷電時，閥座腔52通過換向機構(gòu)61與低壓端取壓口12聯(lián)通。

本發(fā)明技術(shù)方案，該換向機構(gòu)可以采用一個高壓二位四通電磁閥來實現(xiàn)同樣的控制。換向機構(gòu)61包括第一電磁閥611、副氣缸8以及三通換向閥612，第一電磁閥611連接有氣源9,電源開關(guān)621、控制開關(guān)622和第一電磁閥611形成串聯(lián)回路，通電后實現(xiàn)氣源9與副氣缸8的導(dǎo)通，三通換向閥612的三個接口分別與閥座腔52、高壓端取壓口11及低壓端取壓口12聯(lián)通，副氣缸8驅(qū)動三通換向閥612的閥瓣6121轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)高壓端取壓口11與閥座腔52聯(lián)通或低壓端取壓口12與閥座腔52聯(lián)通。

在本實施例中，副氣缸8包括驅(qū)動三通換向閥612的閥瓣6121轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸81、驅(qū)動轉(zhuǎn)軸81轉(zhuǎn)動的活塞82、驅(qū)動活塞82復(fù)位的復(fù)位彈簧83以及殼體84，殼體84內(nèi)設(shè)有腔體85，轉(zhuǎn)軸81定位轉(zhuǎn)動設(shè)置在腔體85的中部位置，并能帶動三通換向閥612的閥瓣6121轉(zhuǎn)動，活塞82為兩個，其分別沿腔體85內(nèi)壁滑移在轉(zhuǎn)軸81的兩側(cè)，復(fù)位彈簧83為兩個，復(fù)位彈簧83一端抵觸在遠離轉(zhuǎn)軸81的活塞82側(cè)面上，另一端抵觸在殼體84內(nèi)壁上，轉(zhuǎn)軸81上設(shè)有外齒輪86，活塞82靠近轉(zhuǎn)軸81的一側(cè)設(shè)有與外齒輪86嚙合的齒條87，齒條87沿活塞82滑移方向設(shè)置。該活塞82也可以設(shè)置為一個，以及一個復(fù)位彈簧83，也能帶動轉(zhuǎn)軸81轉(zhuǎn)動。

本發(fā)明技術(shù)方案，該執(zhí)行件7與開關(guān)配合，可以是：開關(guān)設(shè)置在電路板上，采用光電感應(yīng)執(zhí)行件的轉(zhuǎn)動位置，從而實現(xiàn)開關(guān)的閉合。在本實施例中，執(zhí)行件7為與閥桿3聯(lián)動的凸輪，控制開關(guān)622為順控開關(guān)，凸輪與順控開關(guān)的機械觸頭6221觸動配合實現(xiàn)順控開關(guān)的閉合或斷開。

在本實施例中，驅(qū)動裝置4包括驅(qū)動閥桿3轉(zhuǎn)動的主氣缸41以及調(diào)節(jié)主氣缸41進行換向轉(zhuǎn)動的調(diào)節(jié)組件42，調(diào)節(jié)組件42包括第二電磁閥421和二位五通氣控閥422，二位五通氣控閥422包括第一輸入口4221、第二輸入口4222、第一輸出口4223和第二輸出口4224，第二電磁閥421與氣源9連接，二位五通氣控閥422的第一輸入口4221與氣源9連接，第二電磁閥421與二位五通氣控閥422的第二輸入口4222連接，第二電磁閥421與電源開關(guān)621形成串聯(lián)回路，通電后實現(xiàn)氣源9與二位五通氣控閥422的第二輸入口4222的導(dǎo)通，第一輸出口4223和第二輸出口4224分別與主氣缸41的連接，氣源9與第一輸出口4223導(dǎo)通或氣源9與第二輸出口4224導(dǎo)通實現(xiàn)主氣缸41的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。

在本實施例中，氣源9為一個總的通氣氣源，其通過管路與各部件連接，實線為管路，虛實線為電路連接，氣源9的管口處還設(shè)有過濾減壓閥43。氣源也可以是多個分離開的氣源。