CN101551023B - 球阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种球阀，尤其是带有分体阀芯的球阀，阀体上装有可拆装的上压盖，安装在阀体内的阀芯包括两个密封半球和安装在两个密封半球中间的楔形球芯，密封半球与楔形球芯通过防旋导向机构确定相对位置，楔形球芯的上端加工有防旋装置，上压盖与楔形球芯之间装有止推机构，楔形球芯底部与阀座之间装有弹性元件。该种球阀具有开关轻松、球阀阀体磨损小、使用寿命长、装卸维护方便等优点。可在多种领域应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种球阀。
背景技术
在工业或民用的基础建设中通常利用管路输送介质，其中由于压力或温度的变化要对管路进行调节，为调节流量而在管路中使用调节机构，尤其是球阀，以确保最佳的工作条件以及环境的安全。
球阀通常是用带有圆形通道的球体作为启闭元件，球体随阀体的转动而实现启闭动作的阀门。球阀的启闭件是一个有通孔的球体，绕垂直于通道的轴线旋转，从而达到启闭通道的目的。传统的球阀通常是一个带有通孔的球体安装在阀座上，通过球体的转动来实现开启和关闭。球阀因为具有流体阻力小，结构简单、紧密可靠、操作方便、开闭迅速、适用范围广等优点已广泛应用于石油、化工、发电、造纸、原子能、航空、火箭等各部门，以及人们日常生活中。
但现有的球阀为保证不发生内漏，所以安装时必须将球体，也就是关闭件，紧紧的压在阀座上，在开闭时扭矩大，密封件磨损很大，使得球阀工作寿命很短，并且现有的球阀在使用时一旦发生故障或者因为老化需要更换时，须将整个球阀从管路上拆下才可以修理及更换，在实际的工作条件下，修理及更换球阀都非常困难。
发明内容
针对现有的球阀在使用过程中遇到的问题。本发明设计了一种上装式分体球阀，基本上可以克服上述缺点。
本发明中所述球阀具体结构为：一种球阀，包括阀体、安装在阀体内的阀芯，阀体上设置有可拆装的上压盖，回转轴上端与手柄相连，下端穿过上压盖与阀芯相连。所述的阀芯包括两个密封半球和安装在两个密封半球中间的楔形球芯，密封半球与楔形球芯通过防旋导向机构确定相对位置，楔形球芯上在垂直两个密封半球方向设置有通道，上压盖与楔形球芯之间装有止推机构，楔形球芯底部与阀座之间装有弹性元件；随着楔形球芯在手柄操纵下绕其回转轴转动，所述止推机构顶推楔形球芯，带动楔形球芯沿其回转轴线相对两密封半球上下滑动，并在上下滑动的同时，使两密封半球产生径向位移。
进一步，所述防旋导向机构由分别设置在所述楔形球体与所述密封半球两者贴合面上并相互配合的导向键和导向槽构成，所述导向键和导向槽为燕尾键和燕尾槽，或平键及其键槽。
进一步，所述止推机构由平面凸轮和活顶头组成，该平面凸轮和活顶头分别与所述上压盖和所述楔形球芯其中之一相固定，止推机构或者由分别与上压盖和楔形球芯相固定的两个平面凸轮组成，或由固定在上压盖上的平面凸轮和楔形球芯上表面的凸起组成。
进一步，所述回转轴与所述楔形阀芯之间通过防旋装置可拆卸连接，所述防旋装置为在楔形阀芯顶端设置的长圆槽、矩形槽或带有键槽的圆槽之一和与所述槽相配合的回转轴的轴头和键。
进一步，所述的回转轴与所述楔形阀芯之间还设置有弹性部件，在拆卸球阀时可将回转轴弹出，便于拆卸。
进一步，所述的阀座带有支撑密封半球的支撑平面，该支撑平面可在球芯转动时保持密封半球相对楔形半球的位置。
进一步，所述的两个密封半球底部与阀座支撑平面之间设置减阻部件，减阻部件可为：密封半球底部的球面为设置在密封半球底部的圆头杆或设置在密封半球底部槽中的滚动装置。
进一步，所述的减阻部件中设置滚动装置的槽中还设置有弹性元件。
本发明有以下优点：随着楔形球芯在手柄操纵下绕其回转轴转动，所述止推机构顶推楔形球芯沿其回转轴线相对两密封半球上下滑动，并在上下滑动的同时，使两密封半球产生径向位移。在开启过程中，楔形球芯相对与密封半球向上运动，使整个阀芯的径向收缩，密封半球从阀体上脱离开，随楔形球芯转动到开启位置。关闭球阀时，由于止推机构的作用，楔形球芯向下运动，逐渐撑开两个密封半球，在达到关闭位置时，两密封半球紧贴在阀座上实现液密封，由于在阀芯旋转过程中密封半球与阀体是脱开的，所以本发明中的球阀，开关轻松，球阀阀体磨损小，使用寿命长。并且该球阀带有上压盖，在装卸和维护球阀时，只需将上压盖打开，即可维修更换，无须将球阀整体从管路中拆卸下来。所以，装卸维护都很方便。
附图说明
图1a为球阀关闭状态的剖面图。
图1b为图1a中部件3的放大图。
图2为实施例1中的一种球芯结构俯视图。
图3为实施例1中的一种球芯结构俯视图。
图4a为实施例2中所述球阀的剖面图。
图4b为图4a中部件3的放大图。
图5a为实施例3中所述球阀的剖面图。
图5b为图5a中部件3的放大图。
图6为实施例4中球芯结构俯视图。
图7为实施例5中球芯结构俯视图。
图8a为实施例6、7中所述球阀剖面图。
图8b为实施例6图8a中部件8的放大图。
图8c为实施例7中图8a中部件8的放大图。
图9为图实施例8中所述球阀的剖面图。
具体实施方式
实施例1：
如图1a、1b、2、3所示：上压盖1由螺栓固定在阀体上，上压盖1与阀体之间装有密封元件12，实现液密封。回转轴2的上端与把手相连，下端穿过上压盖1插入楔形球芯6上端的孔中，该孔为长圆型孔，方形孔，长方形孔、圆形孔带有固定两者位置的键或其他可以防止两者在旋转过程中相对转动的其他装置。回转轴2下端的轴头与楔形球芯6上端的孔相对应，回转轴2与上压盖1之间装有密封件13，实现液密封。
上压盖的下端与楔形球芯之间装有止推机构3，在回转轴2转动过程中，止推机构3可带动楔形球芯6相对密封半球4上下移动。本实施例中该止推机构3为：安装在上压盖1下表面的平面凸轮15和安装在楔形球芯6上表面的活顶头14。活顶头的头部为球状，活顶头14的头部顶在平面凸轮15上，楔形球芯6转动时带动活顶头14沿着平面凸轮15表面移动。
球阀的阀芯由两个密封半球4和安装在两个密封半球之间的楔形球芯6组成。楔形球芯6两侧的平面与两个密封半球4表面贴合，楔形球芯6与两个密封半球4之间设置有防旋导向机构5，防旋导向机构5由楔形球芯6与密封半球4的贴合面上的燕尾槽，和在密封半球4与楔形球芯6的贴合表面上的与楔形球芯6表面燕尾槽对应的燕尾键组成，或者由楔形球芯6两侧的燕尾键，和密封半球4上的燕尾槽组成。燕尾键和燕尾槽可以在安装的时候起到导向作用，在工作过程中可以防止楔形球芯6与密封半球4之间的相对转动。
楔形球芯6的下端与阀座10之间装有弹簧9。
密封半球4下端与阀座10支撑平面19的接触处为球面，以减小摩擦。在阀体与密封半球4的接触处装有密封件7，在阀芯处于关闭状态下可实现液密封。
实施例2：
如图4a、4b所示：所述的止推机构3由平面凸轮15和活顶头14组成，其中平面凸轮15安装在楔形球芯6上，活顶头14安装在上压盖1的下表面上。活顶头14的头部顶在平面凸轮15上，楔形球芯6转动时带动活顶头14沿着平面凸轮15表面移动。在止推机构3的带动下，楔形球芯6可相对密封半球4上下移动。
实施例1、2中的活顶头14也可以直接加工在楔形球芯6或上压盖1下表面上。
实施例3：
如图5a、5b所示：所述止推机构3也可以由两个平面凸轮15组成，上面平面凸轮15安装在上压盖1下表面上，下面平面凸轮15安装在楔形球芯6顶端，两个平面凸轮15的表面相接触。在回转轴2带动楔形球芯6转动时，两个平面凸轮15也相对转动，在两个平凸轮15的带动下，楔形球芯6可相对密封半球4上下移动。
实施例4：
如图6所示：防旋导向机构5也可以由楔形球芯6与两个密封半球4的贴合面上的平键槽，和两个密封半球4内侧的平键组成。
实施例5：
如图7所示：防旋导向机构5还可以由楔形球芯6与两个密封半球4的贴合面上和两个密封半球4与楔形球芯6的贴合面均加工有半槽，两个槽在楔形球芯6与密封半球4贴合在一起后组成键槽，和可放入槽中的键组成。
实施例6：
如图8a，8b所示：密封半球4底部的减阻机构8为设置在密封半球4底部与阀座10的支撑平面19接触处的圆头杆16。
实施例7：
如图8a，8c所示：密封半球4底部的减阻机构8由密封半球4底部与阀座10的支撑平面19接触处的凹槽，和凹槽内的滚珠18和弹性元件17组成。
实施例8：
如图9所示：回转轴2下端与楔形球芯6之间装有弹性元件11。
球阀的工作原理：
球阀的拆卸：松开螺栓卸下上压盖1，楔形球芯6在弹簧9的作用下被顶出，取出楔形球芯6，随后取出两个密封半球4。
在实际工作中，可以根据实际情况更换或修复损坏的部件修复球阀。
开启过程：在开启过程中，转动手柄，使其由关闭位置向打开位置过渡，回转轴2随之转动，回转轴2带动楔形球芯6转动，楔形球芯6转动的同时，安装在其上部的止推机构3中的活顶头14也随着转动，止推机构3中的活顶头14转动到平面凸轮15放松位置，在弹簧9的推动下楔形球芯6向上运动，两个密封半球4径向收缩，从而使两个密封半球4脱离阀体随楔形球芯6一起转动到打开位置。
关闭过程：在关闭过程中，转动手柄，使其由打开位置向关闭位置过渡，回转轴2随之转动，通过回转轴2带动楔形球芯6转动，安装在其上部的止推机构3中的活顶头14也随着转动，止推机构中的活顶头转动到平面凸轮15压紧位置，弹簧9被压缩，楔形球芯6向下运动，撑开两个密封半球4，将其紧压在阀体上，实现液密封。
Claims (9)
1.一种球阀，包括阀体、安装在阀体内的阀芯和阀体下部阀座(10)，阀芯通过回转轴(2)与手柄相连，其特征在于：所述的阀体上装有可拆装的上压盖(1)，所述的阀芯包括两个密封半球(4)和安装在两个密封半球(4)中间的楔形球芯(6)，楔形球芯(6)上在垂直两个密封半球(4)方向设置有通道，密封半球(4)与楔形球芯(6)通过防旋导向机构(5)确定相对位置，楔形球芯(6)的上端有防旋装置，回转轴(2)穿过上压盖(1)通过防旋装置与楔形球芯(6)连接，上压盖(1)与楔形球芯(6)之间设置有止推机构(3)，楔形球芯(6)底部与阀座(10)之间设有弹性元件(7)；随着楔形球芯(6)在手柄操纵下绕其回转轴(2)转动，所述止推机构(3)顶推楔形球芯(6)，带动楔形球芯(6)沿其回转轴线相对两密封半球(4)上下滑动，并在上下滑动的同时，使两密封半球(4)产生径向位移。
2.根据权利要求1中所述的球阀，其特征在于：所述防旋导向机构(5)由分别设置在所述楔形球芯(6)与所述密封半球(4)两者贴合面上并相互配合的导向键和导向槽构成，所述导向键和导向槽为燕尾键和燕尾槽，或平键及其键槽。
3.根据权利要求1中所述的球阀，其特征在于：所述止推机构(3)由平面凸轮(5)和活顶头(4)组成，该平面凸轮(15)和活顶头(4)分别与所述上压盖(1)和所述楔形球芯(6)其中之一相固定，止推机构(3)或者由分别与上压盖(1)和楔形球芯(6)相固定的两个平面凸轮(15)组成，或由固定在上压盖(1)上的平面凸轮(15)和楔形球芯(6)上表面的凸起组成。
4.根据权利要求1中所述的球阀，其特征在于：所述回转轴(2)与所述楔形阀芯(6)之间通过防旋装置可拆卸连接，所述防旋装置为在楔形阀芯(6)顶端设置的长圆槽、矩形槽或带有键槽的圆槽之一和与所述槽相配合的轴头和键。
5.根据权利要求1中所述的球阀，其特征在于：所述的回转轴(2)与楔形阀芯(6)之间装有弹性部件(11)。
6.根据权利要求1中所述的球阀，其特征在于：所述的阀座(10)带有支撑密封半球(4)的支撑平面(19)，该支撑平面(19)可在阀芯转动时保持密封半球(4)相对楔形半球(6)的位置。
7.根据权利要求1中所述的球阀，其特征在于：所述两个密封半球(4)底部有减阻部件(8)。
8.根据权利要求7中所述的球阀，其特征在于：所述减阻部件(8)为：密封半球(4)底部与阀座(10)接触处的圆面为设置在密封半球(4)底部的圆头杆(16)。
9.根据权利要求7中所述球阀，其特征在于：所述的减阻部件(8)为：安装在密封半球(4)底部槽中的滚动装置(18)和弹性元件(17)。
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