CN101285530A

CN101285530A - 一种泵球阀

Info

Publication number: CN101285530A
Application number: CNA2008100615689A
Authority: CN
Inventors: 卓旦春
Original assignee: ZHEJIANG WOERDA COPPER INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG WOERDA COPPER INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2008-05-07
Filing date: 2008-05-07
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2028-05-07
Also published as: CN101285530B

Abstract

本发明提供了一种泵球阀，属于阀门技术领域。它解决了现有的泵球阀的密封圈弹性较差，密封性能不佳的问题。本泵球阀，包括阀体、阀芯、阀杆和手柄，所述的阀芯位于阀体内，阀杆的内端与阀芯相联，阀杆的外端伸出阀体与手柄相联，阀芯与阀体之间设有密封圈，密封圈的材料由无机纤维、无机颗粒、聚四氟乙烯等组成；其中无机纤维为碳纤维、玻璃纤维中的一种；所述的无机颗粒为石墨、二硫化钼、三氧化二铝中的一种。本发明的泵球阀的密封性较好，泵球阀使用过程中稳定性较高，且密封圈经过长时间使用后，仍然具有耐腐蚀、耐老化、低磨擦系数及不粘性、耐温范围广、弹性好。

Description

一种泵球阀

技术领域

本发明属于阀门技术领域，涉及一种泵球阀。

背景技术

球阀是一种常见阀门，在管路上主要作切断、分配和改变流体介质流动方向用，一般用于与水泵连接的球阀叫作泵球阀。

随着工业化程度的提高，对一些高压高温泵球阀上的密封性能要求也越来越高。现有的泵球阀通常由阀体、阀杆、阀芯和手柄等组成，阀体上具有进水口和出水口，阀芯装于阀体内，阀杆的内端与阀芯相联，阀杆的外端伸出阀体与手柄相固连。为了达到较好的密封效果，往往在泵球阀的阀体和球芯之间设有密封圈，通常该密封圈的材料往往都是单一的耐磨性塑料成分，虽然采用耐磨性塑料成分制成的密封圈在一定时间范围内可以满足密封的效果，但是由于该密封圈弹性较差，将其安装到泵球阀的阀体和球芯之间时，对密封圈尺寸要求非常精确，而且单一材料成分制成的密封圈在长时间使用过程中，它的耐腐蚀、耐老化、耐温范围等力学特性都会变得较差。

同时，现有的泵球阀中密封圈通常为O型密封圈。它的结构虽然简单，但是其接触面比较小。同时，使用一段时间O型密封圈可能会变形，从而影响使得泵球阀的密封性较差。

发明内容

本发明的目的在于针对现有泵球阀存在的上述问题，提供一种设有密封圈的泵球阀，该泵球阀中阀芯与阀体之间密封性较好，泵球阀使用过程中稳定性较高，该密封圈经过长时间使用后，仍然具有耐腐蚀、耐老化、低磨擦系数及不粘性、耐温范围广、弹性好等特性。

本发明的上述目的可通过以下技术方案得以实现：一种泵球阀，包括阀体、阀芯、阀杆和手柄，所述的阀芯位于阀体内，所述的阀杆的内端与阀芯相联，阀杆的外端伸出阀体与手柄相联，所述的阀芯与阀体之间设有密封圈，其特征在于，所述的密封圈的材料由以下重量百分比的成分组成：无机纤维：5～15％；无机颗粒：5～15％；聚四氟乙烯：75％～90％；其中所述的无机纤维为碳纤维、玻璃纤维中的一种；所述的无机颗粒为石墨、二硫化钼、三氧化二铝中的一种。本发明泵球阀的密封圈采用的聚四氟乙烯材料是由四氟乙烯单体聚合而成的聚合物，是一种类似于聚乙烯(PE)的透明或不透明的蜡状物，它的化学结构与聚乙烯(PE)相似，只是聚乙烯(PE)中的全部氢原子都被氟原子所取代。由于C-F键键能高，性能稳定，因而聚四氟乙烯的耐化学腐蚀性极佳，能够承受除了熔融的碱金属、氟化介质以及高于300℃的氢氧化钠之外的所有强酸(包括王水)、强氧化剂、还原剂和各种有机溶剂的作用；聚四氟乙烯分子中F原子对称，C-F键中两种元素以共价键结合，分子中没有游离的电子，使整个分子呈中性，因此它具有优良的介电性能，而且其电绝缘性不受环境及频率的影响。它的体积电阻，介电损耗小，击穿电压高和耐电弧性好，能适应温度为250℃的电气环境；由于聚四氟乙烯分子结构中没有氢键，结构对称，所以它的结晶度很高(一般结晶度为55％～75％，有时高达94％)，使聚四氟乙烯耐热性能极好，其熔融温度为324℃，分解温度为415℃，最高使用温度为250℃，脆化温度为-190℃，热变形温度(0.46MPa条件下)为120℃。聚四氟乙烯的力学性能良好，其拉伸强度为21～28MPa，弯曲强度为11～14MPa，伸长率为250％～300％，对钢的动静磨擦系数均为0.04，比尼龙、聚甲醛、聚酯塑料的磨擦系数都小，但是现有技术阀门上使用的密封圈一般采用单一的聚四氟乙烯材料制成，该密封圈的强度低、耐磨性差以及耐蠕变性不好，本发明泵球阀上使用的密封圈是在聚四氟乙烯聚合物中添加一定量的无机颗粒和无机纤维，无机颗粒如石墨、二硫化钼、三氧化二铝等，无机纤维如玻璃纤维、碳纤维等来提高其力学性能；但是由于聚四氟乙烯和这些无机颗粒以及无机纤维配伍合理性方面要求比较高，如果无机颗粒和无机纤维加入量较多，则整个密封圈的硬度就较大，弹性较差，加入量太少，则密封圈的耐磨性差以及耐蠕变性较差。本发明通过长时间的试验将无机纤维的重量百分含量控制在5～15％；无机颗粒的重量百分含量控制在5～15％；聚四氟乙烯的重量百分含量控制在75％～90％。采用上述重量百分含量的材料制成的密封圈满足经过长时间使用后，仍具有耐腐蚀、耐老化、低磨擦系数及不粘性、耐温范围广、弹性好等特性。

在上述的泵球阀中，所述密封圈采用的材料成分的优化重量百分比为：

无机纤维：7～12％；无机颗粒：7～12％；聚四氟乙烯：78％～85％；其中所述的无机纤维为玻璃纤维；所述的无机颗粒为石墨。

在上述的泵球阀中，所述的密封圈为U形密封圈，且U形密封圈的开口朝向阀体。

由于密封圈自身具有一定的密封性与耐磨性，因此，在泵球阀中密封圈始终紧贴于阀芯上，从而使得阀芯与阀体之间形成良好的密封。

同时，U形密封圈被紧压在阀芯与阀体之间的过程中，U形密封圈始终有一个压在阀芯上的趋势，这样使得阀芯能更加紧密的与密封圈接触。

在上述的泵球阀中，所述密封圈的数量为两个，且对称的设置于阀芯的两侧。由于阀体上具有进水口和出水口，同时阀芯上具有能与上述进水口和出水口相通的通水孔。上述的两个密封圈设置于阀芯的两侧，即设置于通水孔的两个端口处，这样就使得水不会由阀芯与阀体之间泄漏。

在上述的泵球阀中，所述的阀体内还设有一个卡接件和卡簧，所述的阀体内具有凹入的卡槽，上述的卡簧卡接于卡槽处，上述的卡接件的一侧与卡簧接触，卡接件的另一侧与密封圈接触且卡接件的该侧具有与密封圈凹入处相匹配的凸环。

在装配本泵球阀过程中，依次将密封圈、阀芯及卡接件装入后，再将卡簧卡接于卡槽处。通过卡簧使卡接件与密封圈紧密接触，同时卡接件上的凸环嵌在密封圈的凹入处。

可以看出，阀芯就被牢牢的定位在了阀体内，同时，上述的两个密封圈分别被紧紧的压在阀芯与阀体之间和阀芯与卡接件之间。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本泵球阀的密封圈采用三种材料通过普通工艺制成，配伍合理，具有耐腐蚀、耐老化、低磨擦系数及不粘性、耐温范围广、弹性好等良好特性；从而克服了由单一材料聚四氟乙烯制成的密封圈强度低、耐磨性和耐蠕变性差的缺点。

2、本泵球阀中由于密封圈为U形密封圈，同时它具有一定密封性和耐磨性，因此，泵球阀长时间使用后，阀芯与阀体之间也能保持良好的密封性。也就是说，它的使用稳定性较高，密封性较好。

附图说明

图1是本泵球阀的剖面结构示意图。

图2所本泵球阀上密封圈的结构示意图。

图中，1、阀体；1a、进水口；1b、出水口；1d、卡槽；2、阀芯；2a、通水孔；3、阀杆；4、手柄；5、密封圈；6、卡簧；7、卡接件；7a、凸环。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，本泵球阀由阀体1、阀芯2、阀杆3、手柄4和密封圈5等组成。

阀体1上具有进水口1a和出水口1b，阀芯2位于阀体1内且它处于进水口1a和出水口1b之间，阀芯2上具有能与进水口1a和出水口1b相通的通水孔2a。阀杆3的内端位于阀体1内且它与阀芯2固连，阀杆3的外端伸出阀体1且它与手柄4固连。密封圈5的数量为两个，这两个密封圈5设置在阀芯2与阀体1之间。

密封圈为U形密封圈，见图2所示。

表1：本泵球阀用密封圈所采用的材料的组分(按重量％)

其中实施例1中所述的无机纤维为玻璃纤维；所述的无机颗粒为二硫化钼；

其中实施例2中所述的无机纤维为碳纤维；所述的无机颗粒为石墨；

其中实施例3中所述的无机纤维为玻璃纤维；所述的无机颗粒为石墨；

其中实施例4中所述的无机纤维为玻璃纤维；所述的无机颗粒为三氧化二铝。

本泵球阀用密封圈的制作过程如下所示：

按照表1中实施例1～4的重量百分比的成分配制原料；根据图2中所示的密封圈形状制作模具，将制作好的模具安装在冲床上，将称好的上述原料的粉末均匀倒入模具的凹槽内，转动小冲床转盘，使冲头往下运动，上述配置好的原料在压力作用下形成密封圈半成品，然后将密封圈半成品放入烘箱中，在高温条件下连续烘烤数小时后，降温冷却后即得泵球阀用密封圈成品，上述工艺流程除了采用三种原料配伍以外，其它工艺流程同现有技术中制备阀门用密封圈，不再赘述。

通过对上述实施例1～4制备的本泵球阀用密封圈成品和现有技术普通的聚四氟乙烯制成的阀门用密封圈(比较例1)进行定性检测，检测后的本密封圈和现有技术普通的聚四氟乙烯密封圈(比较例1)的特性如表2所示：

表2：本发明实施例1～4制备的密封圈定性检测的特性

从表2可以看出：本发明通过三种成分配制而成的泵球阀使用的密封圈较现有技术普通的聚四氟乙烯密封圈更具有耐腐蚀、耐老化、低磨擦系数及不粘性、耐温范围广、弹性好等良好特性。

如图1和图2所示，设置于阀体1与阀芯2之间的密封圈5为U形密封圈。

密封圈5的开口方向朝向阀体1。由于阀芯2呈球状，这样的结构使得密封圈5能紧密的与阀芯2接触。

本实施例中，阀体1内还设有卡接件7和卡簧6，在阀体1内还具有一个呈环形凹入的卡槽1d，卡簧6卡接于卡槽1d处。卡接件7的一侧与卡簧1d接触，卡接件7的另一侧具有呈环状凸出的凸环7a，凸环7a与U形密封圈凹入处相匹配。且凸环7a抵靠在密封圈5的凹入处。

密封圈5的数量为两个，且这两个密封圈5对称的设置于阀芯2的两侧。也就是说，两个密封圈5分别设置于阀芯2通水孔2a的两个端口处。同时，这两个密封圈5被分别紧压在阀芯2和阀体1之间以及阀芯2和卡接件7之间。

在操作本泵球阀时，扳动手柄4，通过阀杆3带动阀芯2转动，阀芯2转动后其上的通水孔2a就能与阀体1的进水口1a和出水口1b相通，此时泵球阀处于打开状态。在这个过程中，通过密封圈5使得阀芯2与阀体1之间保持良好的密封，即流体介质不会由阀芯2与阀体1之间的连接处泄漏。

相反，关闭本泵球阀时，扳动手柄4，使得阀芯2随着转动，即使得阀芯2上的通水孔2a不与进水口1a和出水口1b相通。当然，在这个过程中，阀芯2与阀体1之间也具有良好的密封性。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了1、阀体；1a、进水口；1b、出水口；1d、卡槽；2、阀芯；2a、通水孔；3、阀杆；4、手柄；5、密封圈；6、卡簧；7、卡接件；7a、凸环等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims

1、一种泵球阀，包括阀体(1)、阀芯(2)、阀杆(3)和手柄(4)，所述的阀芯(2)位于阀体(1)内，所述的阀杆(3)的内端与阀芯(2)相联，阀杆(3)的外端伸出阀体(1)与手柄(4)相联，所述的阀芯(2)与阀体(1)之间设有密封圈(5)，其特征在于，所述的密封圈(5)的材料由以下重量百分比的成分组成：无机纤维：5～15％；无机颗粒：5～15％；聚四氟乙烯：75％～90％；其中所述的无机纤维为碳纤维、玻璃纤维中的一种；所述的无机颗粒为石墨、二硫化钼、三氧化二铝中的一种。

2、根据权利要求1所述的泵球阀中，其特征在于，所述的密封圈(5)采用的材料成分的优化重量百分比为：

3、根据权利要求2所述的泵球阀中，其特征在于，所述的密封圈(5)为U形密封圈(5)，且U形密封圈(5)的开口朝向阀体(1)。

4、根据权利要求1或2或3所述的泵球阀中，其特征在于，所述的密封圈(5)的数量为两个，且对称的设置于阀芯(2)的两侧。

5、根据权利要求1或2或3所述的泵球阀中，其特征在于，所述的阀体(1)内还设有一个卡接件(7)和卡簧(6)，所述的阀体(1)内具有凹入的卡槽(1d)，上述的卡簧(6)卡接于卡槽(1d)处，上述的卡接件(7)的一侧与卡簧(6)接触，卡接件(7)的另一侧与密封圈(5)接触且卡接件(7)的该侧具有与密封圈(5)凹入处相匹配的凸环(7a)。