CN101614285A - 球阀 - Google Patents

Abstract

一种球阀，主阀体组件(300)包括主阀体(1)、位于主阀体(1)内的球体(3)、与主阀体(1)转动配合的上轴(4)、与主阀体(1)连接并对上轴(4)轴向限位的压盖(5)和与主阀体(1)连接的下轴(6)，所述的上轴(4)与球体(3)的上端固定连接，球体(3)的下端与下轴(6)转动连接，所述的左阀座9的右端与主阀体1的左端滑动连接，所述的右阀座9.1的左端与主阀体1的右端滑动连接，所述的左副阀体(2)右端面和右副阀体(2.1)左端面之间的垂直距离要大于主阀体(1)的轴向距离。本发明与现有技术相比，同时具备浮动球球阀和固定球球阀的优点，又具有操作扭拒小，使用寿命长及密封可靠性较好。

Description

球阀

技术领域

本发明属于阀类装置领域，特别是涉及一种球阀。

背景技术：

目前，球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向。球阀以流体阻力小，结构简单，球体和阀座的密封面与介质隔离，通道平整光滑，不易沉积介质，且不仅适用于一般工作介质，而且还适用于工作条件恶劣的介质，已广泛的应用于石油、化工、发电、造纸、原子能、航空、火箭等各领域内，以及人们日常生活中。

球阀的阀体可以是整体的，也可以是组合式的。现有技术在高压力大口径的环境使用的是固定球球阀，该球阀的上下转轴，被固定在球体上，所以球体也是固定的，受压后不产生移动，使用于高压大口径环境。由于固定球球阀都带有浮动的阀座，受到介质压力或弹簧作用后，阀座产生移动，使密封圈紧压在球体上，以保证密封，但是球体是固定的，而阀座又始终紧压球体上，所以阀座与球体密封面始终存在磨损的问题，使用寿命短，且开关过程属于动态密封过程，阀座动态受力容易造成密封不均匀而出现泄漏，密封可靠性差；在中低压小口径的环境使用的是浮动球球阀，该球阀的球体是浮动的，在介质压力作用下，球体能产生一定的位移并紧压在出口端的密封面上，保证出口端密封。虽然浮动球球阀的密封性好，但是球体承受工作介质的载荷全部传给了出口密封圈，因此出口端的密封圈经受着介质的工作载荷，只适用于中低压小口径的环境，而且球体浮动，而阀杆是固定的，则在开启过程中，由于球体与阀杆的轴线存在偏离，这就造成了额外的操作扭拒，使得操作扭拒增大。

发明内容：

本发明针对以上问题提供一种同时具备浮动球球阀和固定球球阀的优点，又具有操作扭拒小，使用寿命长及密封可靠性较好的球阀。

本发明解决以上问题所用的技术方案：提供一种具有以下结构的球阀，它包括主阀体组件、与主阀体组件连接的阀座和与阀座一端连接的副阀体，所述的阀座与副阀体之间设有弹簧，所述的阀座包括左阀座和右阀座，所述的副阀体包括左副阀体和右副阀体，所述的主阀体组件包括主阀体、位于主阀体内的球体、与主阀体转动配合的上轴、与主阀体连接并对上轴轴向限位的压盖和与主阀体连接的下轴，所述的上轴与球体的上端固定连接，球体的下端与下轴转动连接，所述的阀座的另一端与主阀体滑动连接，所述的左副阀体右端面和右副阀体左端面之间的垂直距离要大于主阀体的轴向距离。

所述的阀座与球体之间设有密封件。

所述的左阀座和右阀座之间设有双头螺柱和支撑支柱。

所述的左副阀体右端面和右副阀体左端面之间的垂直距离要大于主阀体的轴向距离是指，主阀体位于左副阀体和右副阀体之间的中心位置时，所述的左副阀体右端面与主阀体左端面之间设有间距I，右副阀体左端面与主阀体右端面之间设有间距II。

所述的弹簧为碟型弹簧。

采用以上结构后，本发明与现有技术相比，由于左副阀体右端面和右副阀体左端面之间的距离要大于主阀体的轴向距离，且阀座一部分是滑配合在主阀体内，阀座的另一部分滑配合在副阀体内，则在一定压力开启状态时，右阀座受到介质压力作用，右阀座向右侧浮动，直至右阀座的端面与右副阀体的端面完全贴合，碟型弹簧被压缩至最小位置，此时，球体与右阀座完全脱离，左阀座对球体无作用力，所以密封面没有贴合，不存在磨擦，关闭扭矩主要是上轴在介质压力作用下形成的轴向力而产生的摩擦力引起的扭矩；在一定压力关闭状态时，在快速关闭的瞬间，由于出口的有效流通截面积远小于入口管径的截面积，形成压差，球体在压差的作用下向出口端浮动，从而带动阀体组件整体向出口端浮动，直至球体贴合在右阀座上。因此本发明具备浮动球球阀和固定球球阀的优点，同时又具有操作扭拒小，关闭迅速，阀座与球体密封面不会始终存在磨损及密封性能好可实现“零”泄漏的特点。

作为改进，所述的间距I和间距II均大于间距III的距离，但均小于间距III加密封件的许用挤压变形量的总和，则可以保证在一定压力关闭状态时，球体对右阀座与球体之间的密封件有一个挤压的变形量不超过密封件本身的许用挤压变形量，以便在高压大流量的工作环境保持良好的密封状态。

作为进一步改进，所述的左副阀体和右副阀体上均设有与碟型弹簧相配的凹槽，所述的凹槽的深度小于自由放置时碟型弹簧两工作端之间的垂直距离，以防止阀座的端面与副阀体的端面贴合时，碟型弹簧被压平而失效，从而保证密封的可靠性。

附图说明：

图1为本发明球阀的结构示意图。

图2为图1的俯视结构示意图。

图3为图1的A部分在一定压力开启状态下的放大结构示意图。

图4为图1的A部分在一定压力关闭状态下的放大结构示意图。

如图所示：1、主阀体，101、间距I，102、间距II，103、间距III，2、左副阀体，2.1、右副阀体，3、球体，300、主阀体组件，4、上轴，5、压盖，6、下轴，7、滑动轴承I，8、滑动轴承II，9、左阀座，9.1、右阀座，10、碟型弹簧，11、支撑支柱，12、垫片，13、双头螺柱。

具体实施方式：

以下结合附图和具体实施实例，对本发明做进一步描述，但本发明不限于以下实施实例：

如图1和图2所示的一种球阀，它包括主阀体组件300、与主阀体组件300连接的阀座和与阀座一端连接的副阀体，所述的阀座与副阀体之间设有碟型弹簧10，所述的阀座包括左阀座9和右阀座9.1，所述的副阀体包括左副阀体2和右副阀体2.1，左阀座9的左端滑配合在左副阀体2内腔的右端，左阀座9的右端滑配合在主阀体1内腔的左端，且左阀座9与左副阀体2之间及左阀座9与主阀体1之间均设有O型密封圈，以保证彼此之间的密封性能；右阀座9.1的左端滑配合在右副阀体2.1内腔的左端，右阀座9.1的左端滑配合在主阀体1内腔的右端，且右阀座9.1与右副阀体2.1之间及右阀座9.1与主阀体1之间均设有O型密封圈，以保证彼此之间的密封性能；所述的主阀体组件300包括主阀体1、位于主阀体1内的球体3、与主阀体1转动配合的上轴4、与主阀体1连接并对上轴4轴向限位的压盖5和与主阀体1连接的下轴6，主阀体1与下轴6之间装有O型密封圈，上轴4一端延伸出主阀体1，上轴4与主阀体1之间设有滑动轴承I 7，且上轴4被压盖5通过上轴4上的台阶上下限位在主阀体1上，为了减少上轴4转动是受到的摩擦力，在压盖5与上轴4台阶之间垫上摩擦系数较低的垫片12，同时为了保证主阀体1的密封效果，滑动轴承I 7与主阀体1之间及滑动轴承I 7于上轴4之间均设有O型密封圈，所述的上轴4与球体3的上端固定连接，球体3的下端与下轴6转动连接，是指球体3的下端与下轴6设有滑动轴承II 8，所述的阀座的另一端与主阀体1滑动连接，是指左阀座9的右端滑配合在主阀体1的左端内腔，右阀座9.1的左端滑配合在主阀体1的右端内腔，所述的左副阀体2右端面和右副阀体2.1左端面之间的垂直距离要大于主阀体1的轴向距离。

所述的阀座与球体3之间设有密封件，所述的密封件与球体3之间设有间距III103，所述的间距III103不小于零。

所述的左副阀体2和右副阀体2.1之间设有双头螺柱13和支撑支柱11。

所述的左副阀体2右端面和右副阀体2.1左端面之间的垂直距离要大于主阀体1的轴向距离是指，主阀体1位于左副阀体2和右副阀体2.1之间的中心位置时，所述的左副阀体2右端面与主阀体1左端面之间设有间距I 101，右副阀体2.1左端面与主阀体1右端面之间设有间距II 102。

所述的间距I 101和间距II 102均大于间距III103的距离，但均小于间距III103加密封件的许用挤压变形量的总和。

所述的左副阀体2和右副阀体2.1上均设有与碟型弹簧10相配的凹槽，所述的凹槽的深度小于自由放置时碟型弹簧10的两个工作端之间的垂直距离。

组装时，首先装配主阀体组件300，将滑动轴承I 7装入主阀体1中、滑动轴承II8装入球体3中，随后将球体3装入主阀体1中，再分别将上轴4和下轴6套上O型密封圈后装入主阀体1，并分别配入球体3上下端，再用螺栓将下轴6固定在主阀体1上，随后在上轴4上依次装入垫片12和压盖5，再通过螺栓将压盖5固定在主阀体1上，此时，上轴4被压盖5的端面压在主阀体1上，再将左阀座9和右阀座9.1套上O型密封圈后，左右装入主阀体1，随后在左副阀体2和右副阀体2.1上的凹槽中配入碟型弹簧10后，再分别装配到相应的左阀座9和右阀座9.1上，同时将支柱11装配到左阀座9和右阀座9.1上，再用双头螺柱13将左阀座9和右阀座9.1固定。

如图3所示，在一定压力开启状态时，左副阀体2、右副阀体2.1、左阀座9、右阀座9.1和球体3内都有压力，到介质压力作用，当这个作用力超过碟型弹簧10的弹力时，右阀座9.1向右侧浮动，直至右阀座9.1的右端面与右副阀体2.1完全贴合，这时碟型弹簧10被压缩至最小位置，由于右副阀体2.1上设置了凹槽，可以避免碟型弹簧10被压平而失效。此时，球体3与右阀座9.1完全脱离，在此状态下，由于球体3与右阀座9.1的密封面没有贴合，就不存在摩擦问题，所以关闭时的扭矩主要是上轴4在压力的作用下形成轴向力，而产生的摩擦力引起的扭矩，再者由于在上轴4的台阶处安装了摩擦系数极低的垫片12，使得扭矩降到最小。

如图4所示，在一定压力关闭状态时，在快速关闭的瞬间，由于出口的有效流通截面积远小于入口管径的截面积，在通道中形成压差，球体3在压差作用下，向出口端浮动，通过上轴4和下轴6的作用球体3带动阀体组件300整体向出口端浮动，直至球体3与右阀座9.1上密封件的密封面贴合，此时间距III103等于零，在此状态下，间距II 102的距离小于密封圈的许用挤压变形量。则在压力的继续作用下，间距II 102的间距不断的减小直至等于零，由于间距II 102剩余的距离小于密封圈的许用挤压变形量，承压的密封件还在许用挤压变形范围内，仍能正常使用，当介质载荷继续不断增大时，此时这部分增加的介质载荷通过主阀体组件300与右副阀体2的作用力与反作用力，而间接承受在上轴4、滑动轴承I 7、下轴6及滑动轴承II 8上，则这种状态下的受力等同于固定球球阀受力状态，所以后续介质压力增大而增加的载荷，没有直接作用在密封圈上，又能保持一定的密封比压，密封可靠好而又能有效的保护密封圈不受破坏。

Claims (7)

1、一种球阀，它包括主阀体组件(300)、与主阀体组件(300)连接的阀座和与阀座一端连接的副阀体，所述的阀座与副阀体之间设有弹簧，所述的阀座包括左阀座(9)和右阀座(9.1)，所述的副阀体包括左副阀体(2)和右副阀体(2.1)，所述的主阀体组件(300)包括主阀体(1)、位于主阀体(1)内的球体(3)、与主阀体(1)转动配合的上轴(4)、与主阀体(1)连接并对上轴(4)轴向限位的压盖(5)和与主阀体(1)连接的下轴(6)，所述的上轴(4)与球体(3)的上端固定连接，球体(3)的下端与下轴(6)转动连接，其特征在于：所述的左阀座9的右端与主阀体1的左端滑动连接，所述的右阀座9.1的左端与主阀体1的右端滑动连接，所述的左副阀体(2)右端面和右副阀体(2.1)左端面之间的垂直距离要大于主阀体(1)的轴向距离。

2、根据权利要求1所述的球阀，其特征在于：所述的阀座与球体(3)之间设有密封件，所述的密封件与球体(3)之间设有间距III(103)，所述的间距III(103)不小于零。

3、根据权利要求1所述的球阀，其特征在于：所述的左副阀体(2)和右副阀体(2.1)之间设有双头螺柱(13)和支撑支柱(11)。

4、根据权利要求2或3所述的球阀，其特征在于：所述的左副阀体(2)右端面和右副阀体(2.1)左端面之间的垂直距离要大于主阀体(1)的轴向距离是指，主阀体(1)位于左副阀体(2)和右副阀体(2.1)之间的中心位置时，所述的左副阀体(2)右端面与主阀体(1)左端面之间设有间距I(101)，右副阀体(2.1)左端面与主阀体(1)右端面之间设有间距II(102)。

5、根据权利要求4所述的球阀，其特征在于：所述的间距I(101)和间距II(102)均大于间距III(103)的距离，但均小于间距III(103)加密封件的许用挤压变形量的总和。

6、根据权利要求1所述的球阀，其特征在于：所述的弹簧为碟型弹簧(10)。

7、根据权利要求1或6所述的球阀，其特征在于：所述的左副阀体(2)和右副阀体(2.1)上均设有与碟型弹簧(10)相配的凹槽，所述的凹槽的深度小于自由放置时碟型弹簧(10)两工作端之间的垂直距离。

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