CN101949459B - 一种偏心球体嵌入式塑料球阀的加工方法及其产品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种偏心球体嵌入式塑料球阀的加工方法及其产品，包括有偏心球体、阀体、驱动球体转动的驱动机构以及加工方法。该阀门的偏心球体及阀座可以嵌入在模具中，并直接对阀体进行整体铸塑成型。本发明制造的阀体整体强度比现有工艺制造的阀体要高，而且阀体应力分布均匀，减轻了因应力集中产生的蠕变，使球阀的耐久性能大为改善，它的的密封性能好、开关容易且定位准确、工艺步骤减少、耗材节约、有明显的质量意义和经济效益。

Description

一种偏心球体嵌入式塑料球阀的加工方法及其产品

技术领域

本发明涉及一种塑料球阀结构，具体是指一种偏心球体嵌入式塑料球阀的加工方法及其产品。

背景技术

塑料球阀与传统的金属球阀相比，具有重量轻、制造方便、成本低以及耐腐蚀等诸多优点，已经得到越来越广泛的应用。

现有的塑料球阀其阀体以及球体部分都是由塑料直接铸塑而成。因为装配球体的需要，工程所用的塑料阀体分为左右两块或左中右三块，并用锁紧螺纹实行密封。

由于塑料球阀的材料在较大应力的作用下，会发生短期形变和随时间增长的蠕变形变，使球阀的各种装配尺寸产生负面变化，影响密封效果。而机械连接件技术的螺栓部位的塑料应力集中大，以上两种短期形变和随时间增长的蠕变形变更为严重，它能使塑料球阀的使用寿命大大降低，甚至引起密封失败。另一方面，采用阀体分块方式制造塑料球阀的工艺需要后期进行装配，装配工艺复杂、加工成本大的缺点。

另外，现有塑料球阀的加工方法上存在以下缺点： ①塑料球阀阀体是厚壁件，难以从铸塑机上一次获得所需的精度，尤其是当选择材料是慢结晶时，其结晶变形的随机性非常大。②为达到精度势必引入机械加工工序，但由于阀体体积大且形状不规则，加工难度大；③球阀的零件数量多、生产工艺复杂；④对装配精度要求高、产出效率低；⑤采取机械连接件技术加工的阀门，在螺栓部位的阀体应力集中很大，为了降低应力水平，只好增加阀体的壁厚，此举直接导致塑料的用量。⑥由于塑料有较大的蠕变性能，传统的塑料阀门在内压下阀体会随时效伸长，从而导致密封副失效；⑦为了防止蠕变引起的密封问题，传统的阀门采取加大密封副的过盈量，并使密封副迅速磨损，最终也导致密封失效；⑧密封副的过盈量使得阀门开关操作极为困难，使用不方便；⑨耗材多，生产周期长，成本高。

因此不论对生产企业和用户而言，塑料球阀发展中亟待解决的问题有：从结构和加工方法上避免塑料的球阀阀体的机加工工序和塑料阀体应力集中；控制阀门形变、简化装配工艺和提高密封的可靠性；使其开关操作容易；降低耗材和加工成本。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种偏心球体嵌入式塑料球阀的加工方法，它能用于制造应力分布均匀、蠕变变形小、密封性能好、开关力矩小、安装方便、资源节约而且寿命长的塑料球阀。

本发明的另一个目的是提供了一种制造应力分布均匀、蠕变变形小、密封性能好、开关力矩小、安装方便、资源节约而且寿命长的偏心球体嵌入式塑料球阀。

为实现本发明的第一个目的，本发明的技术方案是包括以下步骤：

（1）铸塑预制塑料的偏心球体，该偏心球体内设置有中心流道，且其上端设置有上轴柄，其下端设置有下轴柄，且该偏心球体的左右半球的的球心与中心流道的水平中心线不重合；

（2）预制内孔与阀门相等内径的塑料阀座；该塑料阀座采用耐磨耐热低摩擦系数材料来制备；

（3）制备工艺球，将偏心球体的上轴柄上套入O形密封圈、上轴套以及异形密封环，将偏心球体的下轴柄套入下轴套构成转动副；

（4）将步骤（3）制备的工艺球安置在阀体的模具的模具腔内，并在上轴柄位置插入阀杆，该模具包括有相互合模构成模具腔的的左右半模，且该模具腔内设置有芯模，芯模上置有预制的塑料阀座，所述的工艺球的两侧设置有填充物；

（5）铸塑阀体，在模具腔中注射高温高压塑料熔体，采用一次铸塑工艺将阀体整体成型；

（6）在阀体整体成型的半产品冷却后，将工艺球上的填充物移去，获得偏心球体与阀体内壁的间隙，形成偏心球体在阀体内自由转动配合的半成品；    

（7）在半成品上装上驱动机构构成成品。

进一步设置是所述的填充物为矿物盐或冰。

为实现本发明的另一个目的，本发明的技术方案是包括嵌入式偏心球体、阀座、阀体、阀杆以及驱动球体转动的驱动机构，该偏心球体内设置有中心流道，且其上端设置有上轴柄，其下端设置有下轴柄，且该偏心球体的左右半球的的球心与中心流道的水平中心线不重合，所述的阀杆设置于偏心球体的上轴柄位置，其特征在于：所述的阀体为一次铸塑工艺整体成型的塑料整体。

进一步设置是所述的偏心球体上轴柄上套入O形密封圈、上轴套以及异形密封环，将偏心球体的下轴柄套入下轴套构成转动副。

进一步设置是所述的偏心球体的上轴柄上设置有伞形凸台，所述的阀体内对应地设置有与之限位配合的90°转动限位凹槽。

进一步设置是在阀体内的阀座与阀体之间设置弹性橡皮圈，形成阀座的位移补偿的结构。

采用上述的加工方法和结构，解决了传统双偏心结构球阀在阀体为单一整体时阀芯因为空间几何原因无法转动的困难；本发明的不仅制造方便，且主要零部件直接铸塑成型，生产效率高；由于球体采用双偏心结构，缩短阀门开关过程中球与阀座的机械摩擦路径的长度，延长了动密封副的寿命；同时球体设有上下轴柄，轴柄外设有轴套，可以保证配合精度；将主要装配工序安排在阀体整体铸塑前，既大大减少了装配工作量，又利用铸塑时阀体与内部嵌入件在几何上能与阀体配合的优点，完全免去了复杂昂贵的阀体内壁机械加工；阀座和轴套均由具有良好自润滑性材料制作，确保了球阀的内密封性和开闭可操作性，不仅开关较容易，而且耐摩损；阀体内腔设有限制球体在90度范围内转动机构，能对球阀的开关实现精确限位；在阀体、球芯轴柄、轴套之间设有组合密封，由此形成的整个上密封设置阀体内部，解决了阀门的上密封问题；特别是双偏心塑料球是嵌入在阀体里的，可以利用嵌件与阀体在铸塑有形状自动协调的优点，解决了阀体内部相关尺寸链难以保证的难题。本发明解决塑料球阀开闭准确限位困难的难题，采用了阀体、阀座、球体等密封副的新结构，从而解决塑料球阀密封性和使用过程中的长时间密封性难题。

本发明的有益效果在于：①本发明将阀体设置为一个整体结构型，让阀门左右两侧的载荷通过整体结构型的阀体实现短路，这样使得阀体上的材料应力分布均匀，避免在阀体敏感部位产生应力集中现象，因此在结构上大大提高了阀门的使用寿命和耐压；②采取了双偏心的球体作为阀芯，使得阀门在关闭时有足够的过盈量，既能保证阀座密封副的正常工作，又大大降低了开关力矩，减少阀座动密封副的磨损；③利用工艺球的加工方法，解决了阀体为单一整体时双偏心结构阀芯因为空间几何原因无法转动的困难；④完全取消了复杂昂贵的阀体内壁机械加工，提高了阀体与嵌入件的配合精度；⑤将阀座设置成有位移补偿的结构，可以补偿因阀体蠕变产生的密封线上压力的减少，从而能保证阀座密封密封副的长期安全工作；⑥阀芯的上轴柄设置的限位机构，能保证操作时球阀开关的准确定位；⑦球阀主要零部件采用塑料铸塑成型，阀体采用整体铸塑一次成型；⑧阀体不必分块生产，利用工艺球将主要装配工序安排在模具里采用整体铸塑一次成型前，减少了装配工作量，减少了耗材，降低了生产成本；⑨阀门公称尺寸范围可达DN15～400，公称压力可达0.4～1.6MPa；⑩塑料球阀与管子间的连接可采用现有的符合相应规范要求的各种连接方式。

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步介绍。

附图说明

图1本发明阀门的嵌入式偏心球阀结构示意图1；

图2 本发明阀门的嵌入式偏心球阀结构示意图2；

图3阀体加工时工艺球在模具里的安放示意图；

图4 本发明阀门的阀门开启时的水平方向剖面图；

图5 本发明阀门的阀门关闭时的水平方向剖面图；

图6 本发明阀门的阀体的的转动限位凹槽部位水平剖面图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，包括有阀体1、下轴套2、偏心球体3、塑料阀座4、异形密封圈5，上轴套6、驱动球体转动的驱动机构8。

偏心球体3，采用塑料铸塑成型；偏心球体3上端设置有上轴柄31，上轴柄31套入由O型密封圈32、上轴套6、异形密封环5组合而成组合密封；偏心球体3下端设置有下轴柄33，下轴柄33套入下轴套2形成转动副；将偏心球体及其密封件和填充物一起预制成工艺球11，如图3所示；塑料阀座4装在阀体1上，球阀关闭时的密封由塑料阀座4和偏心球体3的偏心过盈来实现如图4-5所示；图1和图5所示的异形密封环5和及O型密封圈32选用橡胶材料并开模成型，而塑料阀座4和上轴套6及下轴套2则采用具有自润滑性材料并经过机加工制成；将工艺球11安置在阀体1的模具9的模具腔里，图中10为金属阀杆，12为模具的模芯，合模后向模腔注射高温高压塑料熔体，采用一次铸塑工艺将阀体1整体成型；在阀体1整体成型的半产品冷却后，将工艺球11上的填充物13移去，本实施例填充物优选采用矿物盐或冰，获得偏心球体3与阀体1内壁的间隙；此时，偏心球体3可以在阀体1的球型腔内转动，藉此来实现阀门的关闭与开启，如图4-5两个极限位置所示；所述的偏心球体3的上轴柄31上设置有伞形凸台，所述的阀体1内对应地设置有与之限位配合的90°转动限位凹槽14，可以保证球阀开关极限的准确定位，如图6所示为；在球阀的阀杆上安装开闭驱动机构8，驱动机构可采用手柄（轮）驱动、蜗轮蜗杆驱动、液压或气动或电动驱动装置之中的一种；塑料球阀与管子进行的连接，其连接可采用符合相应规范要求的各种连接工艺。

此外，本实施例还可以在阀体内的阀座与阀体之间设置弹性橡皮圈，形成阀座的位移补偿的结构，可以补偿因阀体蠕变产生的密封线上压力的减少，从而能保证阀座密封密封副的长期安全工作。

当然，以上实施例只是对本发明起到解释说明作用，而不是限定，任何对本发明非实质性的改进都应在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种偏心球体嵌入式塑料球阀的加工方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）铸塑预制塑料的偏心球体，该偏心球体内设置有中心流道，且其上端设置有上轴柄，其下端设置有下轴柄，且该偏心球体的左右半球的球心与中心流道的水平中心线不重合；

（2）预制内孔与阀门相等内径的塑料阀座；

（3）制备工艺球，将偏心球体的上轴柄上套入O形密封圈、上轴套以及异形密封环，将偏心球体的下轴柄套入下轴套构成转动副；

（4）将步骤（3）制备的工艺球安置在阀体的模具的模具腔内，并在上轴柄位置插入阀杆，该模具包括有相互合模构成模具腔的的左右半模，且该模具腔内设置有芯模，芯模上置有预制的塑料阀座，所述的工艺球的两侧设置有填充物；

（5）铸塑阀体，在模具腔中注射高温高压塑料熔体，采用一次铸塑工艺将阀体整体成型；

（6）在阀体整体成型的半产品冷却后，将工艺球上的填充物移去，获得偏心球体与阀体内壁的间隙，形成偏心球体在阀体内自由转动配合的半成品；    

（7）在半成品上装上驱动机构构成成品。

2.根据权利要求1 所述的一种偏心球体嵌入式塑料球阀的加工方法，其特征在于，所述的填充物为矿物盐或冰。   

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