本發(fā)明涉及閥門技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自力式壓力區(qū)間流通閥及其控制方法。

背景技術(shù)：

目前，在一些場所需要使用能夠在一定壓力區(qū)間工作的流通閥，現(xiàn)有的壓力區(qū)間流通閥需要外接電源和二次儀表，不僅存在能源損耗大、安裝麻煩、成本高等缺點，而且不能在無電無氣的場所工作，否則很危險。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種自力式壓力區(qū)間流通閥及其控制方法，該流通閥無需外加能源和二次儀表，依靠自身介質(zhì)實現(xiàn)管道壓力區(qū)間變化時閥門的開啟和關(guān)閉，繼而實現(xiàn)系統(tǒng)管道流通和隔斷。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一技術(shù)方案是：一種自力式壓力區(qū)間流通閥，包括閥體、閥座、閥芯、閥桿和閥蓋，所述閥座固定設(shè)置于閥體內(nèi)，所述閥芯與閥座相配合，所述閥蓋固定連接在閥體的控制端上，所述閥桿的上端依次穿過閥體的控制端和閥蓋，所述閥桿的下端帶動閥芯上下移動進而打開或關(guān)閉閥門，所述閥蓋的上端連接有用于驅(qū)動閥桿的壓差閥，所述閥體的入口端設(shè)置有閥前小孔，所述閥體的出口端設(shè)置有閥后小孔，所述閥前小孔經(jīng)第一單向閥控制壓差閥驅(qū)動閥桿上移以打開閥門，所述第一單向閥的開啟壓力大于零，所述壓差閥經(jīng)第二單向閥控制閥桿下移以關(guān)閉閥門，所述第二單向閥的開啟壓力大于第一單向閥的開啟壓力且小于閥門連接管道的最大壓力，所述壓差閥經(jīng)閥后小孔排出介質(zhì)，所述壓差閥連接有防止介質(zhì)從閥后小孔回流的第三單向閥。

在進一步的優(yōu)選方案中，該自力式壓力區(qū)間流通閥還包括外筒、活塞中筒和活塞外筒，所述壓差閥包括主閥體和壓蓋，所述壓蓋安裝在主閥體的下端外側(cè)以封住主閥體內(nèi)的流道，所述閥蓋的上端經(jīng)主閥體與外筒的下端固定連接，所述活塞外筒的外緣與外筒的上端固定連接，所述閥桿的上端穿過主閥體后伸入活塞外筒內(nèi)腔，所述活塞中筒通過閥桿鎖緊螺母固定在閥桿的上端，所述活塞中筒的外壁與活塞外筒的內(nèi)壁滑動配合，所述活塞中筒的內(nèi)壁與主閥體向上凸起的中心管外壁滑動配合。

在進一步的優(yōu)選方案中，所述壓差閥還包括連接成一體的主活塞和副活塞，所述主活塞放置于主閥體的左氣室內(nèi)，所述左氣室內(nèi)設(shè)置有對主活塞施加向左預緊力的彈簧，所述主活塞將左氣室從左往右依次分隔成第一氣室、第二氣室和第三氣室，所述第一氣室與第一單向閥的出口端相連通，所述第一單向閥的入口端與閥前小孔相連通，所述第二氣室分別與第一單向閥的出口端和第二單向閥的入口端相連通；所述副活塞放置于主閥體的右氣室內(nèi)，所述副活塞將右氣室從左往右依次分隔成第四氣室、第五氣室和第六氣室，所述第五氣室在副活塞位于右端時與閥后小孔相連通，所述第六氣室與第三單向閥的出口端相連通，所述第六氣室在副活塞位于左端時與閥后小孔相連通。

在進一步的優(yōu)選方案中，所述外筒的內(nèi)腔形成第七氣室，所述第七氣室分別與第二單向閥的出口端和第三單向閥的入口端相連通，所述活塞外筒的內(nèi)腔形成第八氣室，所述第八氣室經(jīng)活塞外筒上的通孔與第七氣室相連通，所述活塞中筒的內(nèi)腔形成第九氣室，所述第三氣室和第五氣室分別經(jīng)主閥體內(nèi)的通道與第九氣室相連通。

在進一步的優(yōu)選方案中，所述閥蓋的中心設(shè)置有供閥桿穿過的階梯孔，所述階梯孔的上部從下往上依次設(shè)置有環(huán)繞于閥桿外周的唇形密封圈、填料隔環(huán)和填料，所述填料由填料鎖緊螺母固定于閥蓋的階梯孔內(nèi)，所述填料鎖緊螺母的下部內(nèi)側(cè)設(shè)置有與閥桿外壁滑動配合的滑動軸承；所述填料隔環(huán)的內(nèi)壁設(shè)置有與閥桿外壁密封配合的O形圈，所述填料隔環(huán)的外壁設(shè)置有與階梯孔內(nèi)壁密封配合的O形圈。

在進一步的優(yōu)選方案中，所述閥芯為閘板，所述閥桿的下端經(jīng)連接套與閘板頂部固定連接。

在進一步的優(yōu)選方案中，所述閥座設(shè)置有與閥體密封配合的O形圈，所述閥座還設(shè)置有與閥芯密封配合的密封圈。

在進一步的優(yōu)選方案中，所述閥蓋具有向下凸起的中心管，所述閥蓋向下凸起的中心管外周套設(shè)有與閥體控制端開口相配合的唇形密封圈，所述閥蓋與閥體之間的各個接觸面均設(shè)置有密封用的O形圈。

在進一步的優(yōu)選方案中，所述閥蓋的下端外緣通過緊固件固定在閥體的控制端，所述閥蓋的上端外緣通過緊固件依次固定在主閥體和外筒的下端外緣，所述活塞外筒的外緣通過緊固件固定在外筒的上端外緣。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的另一技術(shù)方案是：一種自力式壓力區(qū)間流通閥的控制方法，包括以下步驟：

（1）當閥門所在管道壓力達到第一單向閥的開啟壓力時，第一單向閥的活塞推力達到調(diào)壓彈簧預緊壓力，使第一單向閥的通道流通，介質(zhì)從閥前小孔進入壓差閥并通過壓差閥進入閥桿的下方，依靠介質(zhì)向上的推力將閥桿提起打開閥門；

（2）當閥門所在管道壓力升高至第二單向閥的開啟壓力時，第二單向閥的活塞推力達到調(diào)壓彈簧預緊壓力，使第二單向閥的通道流通，介質(zhì)通過壓差閥進入閥桿的上方，依靠介質(zhì)向下的推力推動閥桿下移至閥門關(guān)閉；

（3）當閥門所在管道壓力又下降到低于第二單向閥的開啟壓力時，第二單向閥的通道截止，介質(zhì)通過壓差閥重新進入閥桿的下方，閥桿又上升打開閥門，同時使閥桿上方的介質(zhì)通過第三單向閥排泄到閥后小孔；

（4）當閥門所在管道壓力進一步下降到低于第一單向閥的開啟壓力時，第一單向閥的通道也截止，介質(zhì)不再從閥前小孔進入壓差閥，閥桿下方的介質(zhì)通過壓差閥排泄到閥后小孔，閥桿再次下降關(guān)閉閥門。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：該自力式壓力區(qū)間流通閥不需要外接電源和二次儀表，依靠自身介質(zhì)實現(xiàn)管道壓力區(qū)間變化時閥門的開啟和關(guān)閉，繼而實現(xiàn)系統(tǒng)管道的流通和隔斷，能在無電無氣的場所工作，既方便又安全可靠。例如閥門連接管道壓力為0-C（MPa），而當管道壓力在A（MPa）-B（MPa）時實現(xiàn)閥門開啟使管道流通，不在此壓力區(qū)間時閥門關(guān)閉使管道隔斷，其中0＜A＜B＜C（MPa）；具體壓力區(qū)間范圍可根據(jù)第一單向閥和第二單向閥的調(diào)節(jié)彈簧設(shè)置，動作性能和開啟關(guān)閉不受背壓的影響。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的自力式壓力區(qū)間流通閥軸側(cè)圖。

圖2是本發(fā)明實施例的自力式壓力區(qū)間流通閥主剖視圖。

圖3是圖2中M處的放大圖。

圖4是圖2中A-A處的剖視圖。

圖5是圖4中B-B處的剖視圖。

圖6是圖4中C-C處的剖視圖。

圖7是本發(fā)明實施例的工作原理圖。

圖8是介質(zhì)依次進入閥前小孔x和閥蓋小孔X1的示意圖。

圖9是圖8中D-D處的剖視圖。

圖10是圖8中A-A處在壓力未達到A兆帕時的剖視圖。

圖11是圖8中A-A處在介質(zhì)進入第一氣室和第二氣室時的剖視圖。

圖12是圖8中A-A處在壓力達到A兆帕時的剖視圖。

圖13是圖12中B-B處的剖視圖。

圖14是圖8中A-A處在壓力未達到B兆帕時的剖視圖。

圖15是圖14中E-E處的剖視圖。

圖16是圖8中A-A處在壓力達到B兆帕時的剖視圖。

圖17是圖8中A-A處在介質(zhì)進入第一流道和第二流通時的示意圖。

圖18是圖17中B-B處的剖視圖。

圖19是介質(zhì)使閥桿下移的示意圖。

圖20是圖8中A-A處在壓力又低于B兆帕時的剖視圖。

圖21是圖20中C-C處的剖視圖。

具體實施方式

為了讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。

請參考圖1至圖7，一種自力式壓力區(qū)間流通閥，包括閥體1、閥座3、閥芯4、閥桿7和閥蓋12，所述閥座3固定設(shè)置于閥體1內(nèi)，所述閥芯4與閥座3相配合，所述閥蓋12固定連接在閥體1的控制端上，所述閥桿7的上端依次穿過閥體1的控制端和閥蓋12，所述閥桿7的下端帶動閥芯4上下移動進而打開或關(guān)閉閥門，所述閥蓋12的上端連接有用于驅(qū)動閥桿7的壓差閥21，所述閥體1的入口端設(shè)置有閥前小孔x，所述閥體1的出口端設(shè)置有閥后小孔y，所述閥前小孔x經(jīng)第一單向閥36控制壓差閥21驅(qū)動閥桿7上移以打開閥門，所述第一單向閥36的開啟壓力大于零，所述壓差閥21經(jīng)第二單向閥37控制閥桿7下移以關(guān)閉閥門，所述第二單向閥37的開啟壓力大于第一單向閥36的開啟壓力且小于閥門連接管道的最大壓力，所述壓差閥21經(jīng)閥后小孔y排出介質(zhì)，所述壓差閥21連接有防止介質(zhì)從閥后小孔y回流的第三單向閥38。

在本發(fā)明實施例中，該自力式壓力區(qū)間流通閥還包括外筒16、活塞中筒17和活塞外筒19，所述壓差閥21包括主閥體15和壓蓋14，所述壓蓋14安裝在主閥體15的下端外側(cè)以封住主閥體15內(nèi)的流道，所述閥蓋12的上端經(jīng)主閥體15與外筒16的下端固定連接，所述活塞外筒19的外緣與外筒16的上端固定連接，所述閥桿7的上端穿過主閥體15后伸入活塞外筒19內(nèi)腔，所述活塞中筒17通過閥桿鎖緊螺母18固定在閥桿7的上端，所述活塞中筒17的外壁與活塞外筒19的內(nèi)壁滑動配合，所述活塞中筒17的內(nèi)壁與主閥體15向上凸起的中心管外壁滑動配合。

在本發(fā)明實施例中，所述壓差閥21還包括連接成一體的主活塞29和副活塞32，所述主活塞29放置于主閥體15的左氣室內(nèi)，所述左氣室內(nèi)設(shè)置有對主活塞29施加向左預緊力的彈簧，所述主活塞29將左氣室從左往右依次分隔成第一氣室a、第二氣室b和第三氣室c，所述第一氣室a與第一單向閥36的出口端相連通，所述第一單向閥36的入口端與閥前小孔x相連通，所述第二氣室b分別與第一單向閥36的出口端和第二單向閥37的入口端相連通；所述副活塞32放置于主閥體15的右氣室內(nèi)，所述副活塞32將右氣室從左往右依次分隔成第四氣室d、第五氣室e和第六氣室f，所述第五氣室e在副活塞32位于右端時與閥后小孔y相連通，所述第六氣室f與第三單向閥38的出口端相連通，所述第六氣室f在副活塞32位于左端時與閥后小孔y相連通。

在本發(fā)明實施例中，所述外筒16的內(nèi)腔形成第七氣室g，所述第七氣室g分別與第二單向閥37的出口端和第三單向閥38的入口端相連通，所述活塞外筒19的內(nèi)腔形成第八氣室h，所述第八氣室h經(jīng)活塞外筒19上的通孔與第七氣室g相連通，所述活塞中筒17的內(nèi)腔形成第九氣室q，所述第三氣室c和第五氣室e分別經(jīng)主閥體15內(nèi)的通道與第九氣室q相連通。

在本發(fā)明實施例中，所述閥蓋12的中心設(shè)置有供閥桿7穿過的階梯孔，所述階梯孔的上部從下往上依次設(shè)置有環(huán)繞于閥桿7外周的唇形密封圈28、填料隔環(huán)25和填料24，所述填料24優(yōu)選但并不局限于柔性石墨，所述填料24由填料鎖緊螺母22固定于閥蓋12的階梯孔內(nèi)，所述填料鎖緊螺母22的下部內(nèi)側(cè)設(shè)置有與閥桿7外壁滑動配合的滑動軸承23；所述填料隔環(huán)25的內(nèi)壁設(shè)置有與閥桿7外壁密封配合的O形圈26，所述填料隔環(huán)25的外壁設(shè)置有與階梯孔內(nèi)壁密封配合的O形圈27。

在本發(fā)明實施例中，所述閥座3設(shè)置有與閥體1密封配合的O形圈2、6，所述閥座3還設(shè)置有與閥芯4密封配合的密封圈5。所述閥芯4優(yōu)選但不局限于閘板4，所述閥桿7的下端經(jīng)連接套8與閘板4頂部固定連接。

在本發(fā)明實施例中，所述閥蓋12具有向下凸起的中心管，所述閥蓋12向下凸起的中心管外周套設(shè)有與閥體1控制端開口相配合的唇形密封圈9，所述閥蓋12與閥體1之間的各個接觸面均設(shè)置有密封用的O形圈10、11。

在本發(fā)明實施例中，所述閥蓋12的下端外緣通過緊固件13固定在閥體1的控制端，所述閥蓋12的上端外緣通過緊固件35依次固定在主閥體15和外筒16的下端外緣，所述活塞外筒19的外緣通過緊固件20固定在外筒16的上端外緣。上述的緊固件13、20、35優(yōu)選但不局限于等長雙頭螺柱和六角螺母的組合件。

該自力式壓力區(qū)間流通閥的主要性能及指標：1）整定壓力偏差：±2%整定壓力；2）超過壓力：≤8%整定壓力；3）啟閉壓差：≤8%整定壓力。該自力式壓力區(qū)間流通閥的特點：1）動作性能和開啟高度不受背壓的影響；2）采用硬密封材料，保證了閥門在動作前后的良好密封性；3）能在較小的超過壓力下使閥門達到全開和全閉；4）可方便地對整定壓力及啟閉壓差進行調(diào)整。

例如，當閥門所在管道壓力在0-C（MPa）變化，即閥門連接管道的最大壓力設(shè)為C（MPa），第一單向閥36的開啟壓力設(shè)為A（MPa），第二單向閥37的開啟壓力設(shè)為B（MPa），其中0＜A＜B＜C（MPa），達到特定壓力區(qū)間A-B（MPa）時閥門開啟使管道流通，不在此壓力區(qū)間時閥門關(guān)閉使管道隔斷。請參考圖1至圖7，該自力式壓力區(qū)間流通閥的控制方法，包括以下步驟：

（1）當閥門所在管道壓力達到A（MPa）時，第一單向閥36的活塞30推力達到調(diào)壓彈簧31預緊壓力，使第一單向閥36的通道流通，介質(zhì)從閥前小孔x進入壓差閥21并通過壓差閥21進入閥桿7的下方，依靠介質(zhì)向上的推力將閥桿7提起打開閥門；

（2）當閥門所在管道壓力升高至B（MPa）時，第二單向閥37的活塞33推力達到調(diào)壓彈簧34預緊壓力，使第二單向閥37的通道流通，介質(zhì)通過壓差閥21進入閥桿7的上方，依靠介質(zhì)向下的推力推動閥桿7下移至閥門關(guān)閉；

（3）當閥門所在管道壓力又下降到低于B（MPa）時，第二單向閥37的通道截止，介質(zhì)通過壓差閥21重新進入閥桿7的下方，閥桿7又上升打開閥門，同時使閥桿7上方的介質(zhì)通過第三單向閥38排泄到閥后小孔y；

（4）當閥門所在管道壓力進一步下降到低于A（MPa）時，第一單向閥36的通道也截止，介質(zhì)不再從閥前小孔x進入壓差閥21，閥桿7下方的介質(zhì)通過壓差閥21排泄到閥后小孔y，閥桿7再次下降關(guān)閉閥門。

在本發(fā)明實施例中，步驟（1）在第一單向閥36的通道流通時，介質(zhì)通過閥門左側(cè)的閥前小孔x進入活塞中筒17內(nèi)腔（即第九氣室q），靠介質(zhì)推力將閥桿7頂起打開閥門。

具體如下：閥門所在管道通入介質(zhì)后當壓力逐漸升高，此時閥門還處于關(guān)閉狀態(tài)，介質(zhì)通過閥門入口進入閥前小孔x，見圖8；沿著閥體1的閥前小孔x流向閥蓋12的第一小孔X1，見圖8和圖9；從閥蓋12的第一小孔X1出來后進入閥蓋12的第二小孔X2，見圖9，通過閥蓋12的第二小孔X2流入壓差閥21的主閥體15，到達第一單向閥36的活塞30處，因此時壓力還未達到第一單向閥36的調(diào)壓彈簧31預緊力，所以第一單向閥36的活塞30處于關(guān)閉狀態(tài)，見圖10，介質(zhì)也未能進入壓差閥21的第一氣室a。隨著壓力升高到A兆帕，此時介質(zhì)壓力對第一單向閥36的活塞30產(chǎn)生的推力達到調(diào)壓彈簧31所設(shè)的預緊力，第一單向閥36的活塞30打開，見圖11，此時介質(zhì)進入到第一氣室a和第二氣室b，由于第二氣室b中的彈簧預緊力的作用，此時壓差閥21的主活塞29、副活塞32處于左側(cè)位置，第二氣室b和第三氣室c相通，見圖11。由于系統(tǒng)壓力未達到B兆帕，第二單向閥37的活塞33處于關(guān)閉狀態(tài)，該路不通，見圖12；介質(zhì)經(jīng)過第三氣室c通過主閥體15的第三小孔X3進入到活塞中筒17內(nèi)腔（即第九氣室q），此時第五氣室e由于系統(tǒng)壓力未達到B兆帕，第二單向閥37的活塞33處于關(guān)閉狀態(tài)，該路不通，見圖13，所以沒有介質(zhì)流入外筒16內(nèi)腔（即第七氣室g），此時由于閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，也沒有介質(zhì)從閥后小孔y進入，由于第六氣室f與閥后小孔y相通，故第六氣室f也沒有介質(zhì)存在。因此，第九氣室q形成壓力腔推動活塞中筒17上移，閥門打開使管道流通，見圖14和圖15。

在本發(fā)明實施例中，步驟（2）在管道壓力升高至B（MPa）時，壓差閥21的主、副活塞32右移至活塞密封面，阻斷介質(zhì)到達活塞中筒17內(nèi)腔（即第九氣室q），同時由于第二單向閥37的通道流通，介質(zhì)到達活塞外筒19內(nèi)腔（即第八氣室h）并依靠介質(zhì)推力推動閥桿7下移至閥門關(guān)閉，由于活塞外筒19內(nèi)腔面積大于活塞中筒17內(nèi)腔面積，所以有效解決了閥門介質(zhì)通過閥門右側(cè)的閥后小孔y倒流的問題。

具體如下：當系統(tǒng)管道壓力繼續(xù)升高至B兆帕，此時介質(zhì)對第一氣室a的活塞面產(chǎn)生的推力與介質(zhì)對第二氣室b的活塞面產(chǎn)生的推力之差達到第二氣室b的彈簧所設(shè)的預緊力，壓差閥21的主活塞29、副活塞32右移并逐步使第二氣室b和第三氣室c之間的密封面貼合形成密封副，見圖16；由于系統(tǒng)管道壓力繼續(xù)升高至B兆帕，壓力對第二單向閥37的活塞33產(chǎn)生的推力達到調(diào)壓彈簧34所設(shè)的預緊力，第二單向閥37的活塞33打開，見圖17和圖18，介質(zhì)經(jīng)由第七氣室g與第八氣室h相通的小孔進入到第八氣室h，壓差閥21的主活塞29、副活塞32右移使第五氣室e的第一流道Y1和第二流道Y2兩路流道相通，第一流道Y1經(jīng)壓差閥21進入第九氣室q，見圖19，第二流道Y2經(jīng)壓差閥21流入閥蓋12后從閥后小孔y流入閥后管道。由于第八氣室h中的介質(zhì)對活塞中筒17的接觸面積大于第九氣室q中的介質(zhì)對活塞中筒17的接觸面積，介質(zhì)產(chǎn)生的壓力差促使閥桿7下移，見圖19，由于第五氣室e的第一流道Y1和第二流道Y2兩路流道相通，閥桿7下移使得第九氣室q中的介質(zhì)依次流經(jīng)第五氣室e、第二流道Y2后從閥后小孔y流入閥后管道，最終閥門關(guān)閉使管道隔斷。

在本發(fā)明實施例中，步驟（3）在管道壓力降低于B（MPa）時，壓差閥21的主、副活塞32依靠彈簧推力左移，介質(zhì)重新進入活塞中筒17內(nèi)腔，閥桿7上升打開閥門使管道流通，同時閥門外筒16內(nèi)腔壓力通過第三單向閥38泄壓到閥后小孔y（即閥后管道），保證閥門開啟關(guān)閉的靈活性。

具體如下：當系統(tǒng)壓力又降低至B兆帕以下，此時壓差閥21的主、副活塞32再次回到左側(cè)位置，同時第二單向閥37的活塞33關(guān)閉，介質(zhì)再次進入到第九氣室q而無法進入第八氣室h，此時第九氣室q中的介質(zhì)對活塞中筒17產(chǎn)生推力使其拉動閥桿7上移而再次打開閥門，由于壓差閥21的主活塞29、副活塞32左移，第六氣室f的兩流道小孔相通，見圖11，第八氣室h中的介質(zhì)經(jīng)由第七氣室g后通過第三單向閥38到達第六氣室f，見圖20和圖21，并最終經(jīng)由閥后小孔y流入到閥后管道，由于第三單向閥38的作用，閥后介質(zhì)不會經(jīng)由閥后小孔y回流到第七氣室g，保證壓差閥21能正常工作。

在本發(fā)明實施例中，步驟（4）在系統(tǒng)壓力繼續(xù)降低至A兆帕以下時，此時第一單向閥36的活塞30關(guān)閉，閥門再次關(guān)閉，隔斷管道，不流通。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員但凡未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做任何簡單的修改、均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。