本发明涉及石油机械及其它行业中使用的“手动平板阀”。
背景技术：
手动暗杆平板阀是石油钻采设备中常用的一种大口径闸阀，相对于另一种常用的阀体两端装阀盖、且有尾杆伸出的手动明杆平板阀，一直具有产品体积小、重量轻、价格低等优点。但是应用于超高压工况时，其不足之处就显示出来：一是手动明杆平板阀在超高压工况下，都将阀杆的梯形螺纹改为滚珠丝杠副驱动，从而大幅度地减少了操作阻力；而手动暗杆平板阀由于没有尾杆伸出，阀杆是单向受力，而滚珠丝杠副摩擦系数小、自锁能力差，故无法使用。另外，滚珠丝杠副的螺母直径粗，内设滚珠回路；而现有手动暗杆平板阀的阀杆螺母与闸板是合为一体，是在扁平的闸板体内加工内螺纹，故难以加工出滚珠丝杠副的滚珠回路，如果硬要设计加工滚珠回路，则需要较大幅度地增加闸板厚度，进而需要较大幅度地增加阀体和阀盖等零部件的体积和尺寸，让人无法接受。二是现有的手动暗杆平板阀，其阀杆螺母与闸板是同一零件，闸板在超高压含砂介质的作用下，会产生不均匀的磨损和偏移，因此会对阀杆产生不同轴度的扭曲，加大了梯形螺纹副的摩擦阻力，使得阀门的开关更加困难。三是现有手动暗杆平板阀，在阀体外看不到活动的阀杆和尾杆，使得操作人员无法直接观察到阀门的开关情况，一旦操作有误，在超高压含砂介质的冲击下，阀门会很快地磨损报废；少数经过特别设计的手动暗杆平板阀，尽管加装了开关显示器，但均局限在手轮之下，加之体积很小，观察困难。四是现有手动暗杆平板阀的密封技术和相关零部件，均难以适应超高压工况的要求，如要适应，还需要作出相应的改进。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对上述存在问题，采用多项技术措施，对手动暗杆平板阀进行创新设计，以解决其在超高压工况下操作难、观察难、寿命短等一系列问题，为客户提供更多的品种选择。
本发明由阀体部件、阀盖部件、阀杆部件、支架部件、驱动部件、显示部件、阀座部件，阀杆螺母、闸板、防砂板零件和配套的密封件、联接件组合而成；其特色之处是：在阀体部件的上方，通过阀盖部件、阀杆部件、支架部件联接着驱动部件，在阀杆部件和驱动部件的上方，装有显示部件；驱动部件为通用的手动伞形齿轮驱动器，用大伞形齿轮轴内的圆弧头槽孔，驱动着阀杆部件作旋转运动；阀杆螺母和闸板是两个各自独立的零件，用“⊥”形接头和凹槽衔接在一起，阀杆部件用其下端的螺杆穿过阀杆螺母的螺纹通孔和闸板上方的圆柱形盲孔，驱动阀门的开关；显示部件在阀杆部件的带动下，用有反向螺纹的指示螺杆驱动指示桩、相对于通孔顶盖上下运动，直观地显示阀门的开关情况。
另外，阀盖部件中的密封组件和阀座部件中的内、外密封圈，其非金属材料均采用“聚醚醚酮(代号：peek)或聚四氟乙烯(代号：ptfe)的工程塑料模塑成形。
由于本发明的驱动部件采用手动伞形齿轮驱动器，利用其传动比的杠杆作用，可以大幅度地减轻阀门的操作阻力；加之闸板和阀杆螺母各自独立，两者的衔接处可以有少许相对位移，从而消除阀杆螺母与阀杆的不同轴度扭曲现象，使得在超高压工况下，手动暗杆平板阀也能轻松操作。将阀门的开关显示部件安装在阀杆部件和手动伞形齿轮驱动器的上方，不存在任何遮挡，可以多方位轻松观察阀门的开关情况，减少了误判损失。阀盖部件中的组合密封件和阀座部件中的内、外密封圈，其非金属材料均采用“聚醚醚酮(代号：peek)或聚四氟乙烯(代号：ptfe)的工程塑料模塑成形，相对于以前的橡胶密封件，不仅摩擦阻力小，而且明显提高了耐压、耐蚀性能。使得本发明更适合在超高压含砂、含硫工况条件下工作。
附图说明
图1为本发明总体结构全剖视示意图；
图2为本发明图1中，阀盖内密封组件的局部剖面放大示意图；
图3为本发明图1中，a向指示桩外表面标志线和文字放大示意图；
图4为本发明图1中，阀座内、外密封圈b处剖面的局部放大示意图；
图5为本发明图1中，c向阀杆螺母和闸板结合处半剖视放大示意图。
图中标号所示的零部件名称如下：
1、阀体，2、阀盖，3、阀杆，4、支架，5、手动伞形齿轮驱动器，6、通孔顶盖，7、指示螺杆，8、指示桩，9、防尘盖，10、o型密封圈，11、圆柱端螺钉，12、密封垫片，13、圆柱销，14、驱动杆，15、o型密封圈，16、推力轴承，17、圆柱销，18、联接螺栓，19、油杯，20、紧定螺钉，21、密封组件，22、螺柱螺母，23、密封垫环，24、阀杆螺母，25、闸板，26、阀座，27、防砂板，28、注脂阀，29、内密封圈，30、外密封圈。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1中，本发明由阀体部件、阀盖部件、阀杆部件、支架部件、驱动部件、显示部件、阀座部件，阀杆螺母24、闸板25、防砂板27零件和配套的密封件、联接件组合而成。在驱动部件中，用手动伞形齿轮驱动器5替代常规的手轮；在阀杆部件和手动伞形齿轮驱动器5的上方，安装阀门开关的显示部件；将同一零件的阀杆螺母24和闸板25分成两个各自独立的零件，再用“⊥”形接头和凹槽衔接在一起；将阀盖部件中的密封组件21和阀座部件中的内密封圈29、外密封圈30，由常规的橡胶制品改为高性能的塑料制品；是在超高压工况下性能优异的几项关键性技术措施。
本发明的阀体部件，由阀体1和注脂阀28所组成。阀体1为三通零件，中间是柱体，柱体的中心加工成圆柱形盲孔阀腔，用来安装阀杆3、阀杆螺母24、闸板25、防砂板27和阀座部件；柱体的上端面加工有与盲孔阀腔同心的梯形垫环槽和均布的螺纹盲孔，用于联接阀盖2；阀体1的左右两侧是伸出的带颈法兰，带颈法兰的中心是与盲孔阀腔垂直贯通的通道孔；在两侧带颈法兰的端面上，均加工有与通道孔同心的梯形垫环槽和均布的螺栓孔，用于对外联接。阀体1下边缘处钻有一个进口处有锥形螺纹的径向台阶孔，孔中装有的注脂阀28。
本发明的阀盖部件，由阀盖2、密封组件21和注脂阀28所组成。阀盖2是一个“⊥”形零件，上端是直径较小的螺柱体和圆柱体，用来联接支架部件；下端是直径较大的圆柱体法兰，其下端面加工有与中心孔同心的梯形垫环槽和均布的螺柱孔，用螺柱螺母22和密封垫环23与阀体1联接密封；阀盖2的中心是两端粗、中间细的通孔，上端是直径较粗的螺纹孔和圆柱孔，用来安装密封组件21；下端是依次是一个与阀腔直径相同的大圆柱孔和一个直径较粗的圆柱孔，为阀杆3、阀杆螺母24和闸板25提供活动的空间；中间直径较细的圆柱孔中，贯穿着阀杆3；在阀盖2主体的侧壁上，钻有一个进口处有锥形螺纹的径向台阶孔，孔中装有注脂阀28；注脂阀28是通用件，用与阀体1下边的注脂阀28上下配合，向盲孔阀腔内注入密封脂。
图1和图2中，阀盖部件中的密封组件21，自上而下由一个金属压帽、一层方形v槽截面的密封圈、一层是对称翼形截面的密封圈、一层是锺形截面的复合密封圈和一层上形截面的挡圈叠加而成；三层密封圈和一层挡圈均采用“聚醚醚酮(代号：peek)或聚四氟乙烯(代号：ptfe)”的工程塑料模塑成形，在锺形截面的复合密封圈的内腔之中，还装有一个顶部弯曲成圆弧呈v形截面的环状金属弹簧圈，以防止阀腔内的超高压力从阀杆3处泄漏。
本发明的阀杆部件，由阀杆3、驱动杆14、o型密封圈15、推力轴承16和圆柱销17所组成，贯穿于阀体部件、阀盖部件、支架部件、驱动部件和阀杆螺母24、闸板25的零件之中。阀杆3的上半部分为光滑圆柱体，以便于用密封组件21密封；
上端加工有一个径向销孔，用圆柱销17与驱动杆14的下端联接；下半部分加工成螺杆，用与阀杆螺母24配合，以便将旋转力矩转变成上下推拉力。在阀杆3的中间有一个上面是锥面的坎肩，其直径大于阀盖2中心直径最小的孔，当锥面的坎肩与直径最小的孔接触时，可形成倒密封，以便带压更换破损的密封组件21或其它零部件。驱动杆14的上半部分，为圆柱体上对称地加工成两个平面的扁平柱体，用与手动伞形齿轮驱动器5中大伞形齿轮轴中心的圆弧头槽孔相配合，传送扭矩；其上端加工有一个中心盲孔和一个径向销孔，用于联接显示部件。驱动杆14的下半部分，自上而下是直径逐节加粗的圆柱体和一道凸起的坎肩；在其第一节加粗的圆柱体上加工有一道凹槽，凹槽中装有o型密封圈15；在其凸起的坎肩上下装有推力轴承16，用于对阀杆部件进行定位支撑；在其下端还加工有一个中心盲孔和一个径向销孔，用圆柱销17将由阀杆3和驱动杆14穿插连接在一起。
本发明的支架部件，由支架4、油杯19和紧定螺钉20所组成。支架4是“t”形结构的零件：中心由下而上是贯通的台阶孔，台阶孔的下端是直径最大的螺纹孔，用与阀盖2的上端联接；中间是直径较大的圆柱孔，用来安装驱动杆14凸起的坎肩和推力轴承16；上端是直径较小的圆柱孔，用来容纳驱动杆14第一节加粗的圆柱体和o型密封圈15。支架4的上端是大直径的法兰，法兰通过均布的螺栓孔，用联接螺栓18联接手动伞形齿轮驱动器5；下端是直径缩小的空心圆柱体，在空心圆柱体的上方，钻有一个径向螺纹孔，螺纹孔中装有油杯19；下边缘处对称地钻有两个小螺纹孔，小螺纹孔中各装一个紧定螺钉20，以防止支架4和阀盖2之间产生偏转。
本发明的驱动部件，采用的是通用的手动伞形齿轮驱动器5，由手轮、一对伞形齿轮、大伞形齿轮轴、轴承、端盖、壳体、底盖板和配套的密封件、联接件所组成。大伞形齿轮轴的中心是贯通的台阶孔，台阶孔上方是直径较粗的圆柱孔，用于安装显示部件；下方是直径略细的圆弧头槽孔，用于衔接驱动杆14的上端；大伞形齿轮轴的上端装有定位轴承，下端用花键与大伞形齿轮的中心孔相连接。手动伞形齿轮驱动器5的底盖板上有均布的螺纹孔，用与支架4联接固定；壳体的上方开有一个直径较粗的螺纹孔，可加装上顶盖，也可以安装显示部件或其它零部件。
图1和图3中，本发明的显示部件，由通孔顶盖6、指示螺杆7、指示桩8、防尘盖9、o型密封圈10、圆柱端螺钉11、密封垫片12和圆柱销13所组成。通孔顶盖6可以用手动伞形齿轮驱动器5中原配的顶盖进行改进：将其中心的盲孔加工成通孔，在通孔中切一道凹槽安装o型密封圈10；在其顶盖外露的圆周边上，钻一个与中心孔相通的径向螺纹孔，内装圆柱端螺钉11。指示螺杆7的绝大部分，加工成同一直径、与阀杆3下半部分螺杆旋向相反的螺杆，用来驱动指示桩8；指示螺杆7下端的一小部分，加工成圆柱体，并钻有一个径向销孔，以便用圆柱销13与驱动杆14的上端联接。指示桩8是同一外径的空心圆柱体零件，其中心是下方带有一段反向内螺纹的通孔，在指示螺杆7的驱动下产生上下运动；其圆柱体的外表面切有一道轴向凹槽，与圆柱端螺钉11配合后防止扭转；在其圆柱体的外表面上，还刻有五道间隔均等的水平位置线，在位置线的上方对应的刻有“全关、25％、50％、75％和全开”文字，与通孔顶盖6的上端平面配合后，显示闸板通道孔所在的位置；在指示桩8的上方孔口处，塞有一个塑料制品的防尘盖9，在防尘盖9的中心部位钻有一个很小的排气孔。
图1和图4中，本发明的阀座部件，由阀座26、内密封圈29和外密封圈30所组成，对称地安装在阀体1左右通道孔的内侧和闸板25之间。阀座26是一管状短节，在其外圆周的中部切有一个拆装用的凹槽，在其内端的密封面上涂有碳化钨硬质合金层，在其外端面上切有两个不同直径的环形密封槽，密封槽中分别装有内密封圈29和外密封圈30，用与阀体1接触密封。阀座部件中的内密封圈29和外密封圈30，均是一种复合型弹性密封圈：其外层主圈的径向截面呈u型，采用“聚醚醚酮(代号：peek)或聚四氟乙烯(代号：ptfe)”工程塑料模塑成形；在主圈的u型开口内，含有径向截面呈v型的金属弹簧圈；在金属弹簧圈的v型开口内，含有径向截面呈长方形、四边倒角的弹性塑料圈；内密封圈29和外密封圈30的区别：一是直径大小不同；二是内密封圈29的u型主圈开口向内，外密封圈30的u型主圈开口向外。
图1和图5中，本发明的阀杆螺母24，是独立于闸板25的柱状零件；其上方是出入阀盖2下端直径较粗的圆柱孔中的圆柱体，其下方是与闸板25上端“⊥”形凹槽衔接的“⊥”形接头，“⊥”形接头的底板呈方形，以增加防扭转的接触面积；其中心是与阀杆3下半部分螺杆配合的螺纹通孔，以此产生驱动闸板25的力。
本发明的闸板25为周边倒角的长方形钢板，在钢板的上端加工有“⊥”形凹槽，用于连接阀杆螺母24；在“⊥”形凹槽的下方钻有一个圆柱形盲孔，在盲孔的下端钻有一个与之垂直交汇的通气孔，用作阀杆3的活动空间，并以此缩短阀盖2和阀杆3的轴向尺寸；在钢板两侧的密封面上，均涂有碳化钨硬质合金层，在密封面的下方开有圆柱形的通道孔；在与左、右阀座26和下方防砂板27的内侧面贴合后，可实现阀门的双向金属密封，并具有防砂功能。在阀座26下方的两片防砂板27对称分布，除阻止闸板25通道孔中的含砂介质进入阀腔外，还用其上端的圆弧凹面对阀座26起着辅助的支撑作用。
1.一种性能优异的超高压手动暗杆平板阀，由阀体部件、阀盖部件、阀杆部件、支架部件、驱动部件、显示部件、阀座部件，阀杆螺母、闸板、防砂板零件和配套的密封件、联接件组合而成；其特征是：在阀体部件的上方，通过阀盖部件、阀杆部件、支架部件联接着驱动部件，在阀杆部件和驱动部件的上方，装有显示部件；驱动部件为通用的手动伞形齿轮驱动器，用大伞形齿轮轴内的圆弧头槽孔，驱动着阀杆部件作旋转运动；阀杆螺母和闸板是两个各自独立的零件，用“⊥”形接头和凹槽衔接在一起，阀杆部件用其下端的螺杆穿过阀杆螺母的螺纹通孔和闸板上方的圆柱形盲孔，驱动阀门的开关；显示部件在阀杆部件的带动下，用有反向螺纹的指示螺杆驱动指示桩、相对于通孔顶盖上下运动，直观地显示阀门的开关情况。
2.根据权利要求1所述的超高压手动暗杆平板阀，其特征是：阀盖部件中的密封组件，自上而下由一只压帽、一层方形v槽截面的密封圈、一层是对称翼形截面的密封圈、一层是锺形截面的复合密封圈和一个⊥形截面的挡圈叠加而成；三层密封圈和一个挡圈均采用“聚醚醚酮(代号：peek)”的工程塑料模塑成形，在锺形截面的复合密封圈的内腔之中，还装有一个顶部弯曲成圆弧呈v形截面的环状金属弹簧圈。
3.根据权利要求1所述的超高压手动暗杆平板阀，其特征是：显示部件，由通孔顶盖、指示螺杆、指示桩、防尘盖、o型密封圈、圆柱端螺钉、密封垫片和圆柱销所组成；指示桩是同一外径的空心圆柱体零件，其中心是下方带有一段反向内螺纹的通孔，其圆柱体的外表面切有一道轴向凹槽；在其圆柱体的外表面上，还刻有五道间隔均等的水平位置线，在位置线的上方对应的刻有“全关、25％、50％、75％和全开”文字。
4.根据权利要求1所述的超高压手动暗杆平板阀，其特征是：阀座部件中的内密封圈和外密封圈，均是一种复合型弹性密封圈：其外层主圈的径向截面呈u型，采用“聚醚醚酮(代号：peek)”工程塑料模塑成形；在主圈的u型开口内，含有径向截面呈v型的金属弹簧圈；在金属弹簧圈的v型开口内，含有径向截面呈长方形、四边倒角的弹性塑料圈；内密封圈和外密封圈的区别：一是直径大小不同；二是内密封圈的u型主圈开口向内，外密封圈的u型主圈开口向外。
5.根据权利要求4所述的超高压手动暗杆平板阀，其特征是：阀杆螺母，是独立于闸板的柱状零件；其上方是出入阀盖下端直径较粗的圆柱孔中的圆柱体，其下方是与闸板上端“⊥”形凹槽衔接的“⊥”形接头，“⊥”形接头的底板呈方形；其中心是与阀杆下半部分螺杆配合的螺纹通孔。
6.根据权利要求1所述的超高压手动暗杆平板阀，其特征是：闸板为周边倒角的长方形钢板，在钢板的上端加工有“⊥”形凹槽，在“⊥”形凹槽的下方钻有一个圆柱形盲孔，在盲孔的下端钻有一个与之垂直交汇的通气孔；在钢板两侧的密封面上，均涂有碳化钨硬质合金层，在密封面的下方开有圆柱形的通道孔。
技术总结