CN102313039A - 压力选向密封的球阀或蝶阀或旋塞阀 - Google Patents

Abstract

阀芯(1)下端圆孔(1c)及孔内圆形塞(5)，配在定心座(3)上端圆轴(3a)的轨道平台(3d)上，留滚动间隙(3b)；上端竖方孔(1d)与流通孔(1a)垂直的两面孔壁上，有箭尖朝上的箭形键(1e)，另两面有滚柱(7)。竖方孔(1d)中插入的阀杆(2)下端方榫(2a)，与箭形键(1e)配合的表面，也有箭尖朝下的箭形键(2c)，另两面有下大上小的锥形斜平面(2b)。当阀杆(2)及阀杆增强套(10)、限位销(11)、滚套(12)，按支架(4)上的竖直槽和螺旋槽轨道(4a)下行，方榫(2a)上的斜平面(2b)与阀芯(1)上的滚柱(7)之间间隙增大，压差力推阀芯(1)向出口滚动，箭形键(2c)朝下的箭尖也能压偏箭形键(1e)朝上的箭尖，强推阀芯(1)向阀座滚动。反之，间隙减小，斜平面(2b)反推阀芯(1)扶正。

Description

压力选向密封的球阀或蝶阀或旋塞阀

技术领域：

本发明涉及阀门，特别涉及球阀或蝶阀或旋塞阀的密封结构和启闭结构。

背景技术：

采用强制式密封，是提高通用的预紧式密封的球阀或蝶阀或旋塞阀性能参数的较好方法。简单、可靠的撑拢式强制密封的球阀或蝶阀或旋塞阀结构，是阀门用户的需求，也是阀门行业的追求。ORBIT美国轨道阀门国际公司制造的轨道球阀，为整体球单阀座、单向单面撑拢式强制密封的结构；其阀杆中段和下端分别制有对称的螺旋轨道和单边凸轮，球体上端有与阀杆凸轮配合的扁圆通孔及滚柱，下端有供球体旋转和倾斜的定芯座。阀杆升降加旋转时带动球体顺、逆时针旋转。阀杆下降时带动球体的单密封面向单阀座倾斜，密封面被紧密的挤压在一起，球阀关闭。阀杆上升时球体脱离阀座，密封面间有了间隙，再逆时针旋转90度扶正球体，球阀开启。撑拢式强制密封的轨道球阀虽然提高了通用的预紧式密封球阀的性能参数，金属硬密封副能实现高温高压，但是轨道球阀也存在单向密封、密封比压不均衡和螺旋轨道易被滚销卡死等缺陷。为了克服轨道球阀的上述缺陷，《斜槽插板升降撑拢式阀门》ZL00115137.1，《滚动球球阀密封结构》ZL99124153.3及ORBIT美国轨道阀门公司制造的TruSeal双关断带泄放的旋塞阀等，都属撑拢式强制密封的阀门，都将整体阀芯改为可撑拢的组合阀芯，从而达到双向密封和密封比压均衡的目的。但是组合阀芯结构复杂，与其配套的启闭机构也很复杂，所以制造困难，成本也高，而且组合阀芯的撑拢距离较小，高压差时芯瓣难以收拢，容易被压死在出口端的阀座上，使组合阀芯无法旋转，无法开启阀门。

发明内容：

本发明的目的是提供一种：双密封面的整体阀芯与双阀座，双向撑拢式强制密封结构的“压力选向密封的球阀或蝶阀或旋塞阀”。

压力选向密封的球阀或蝶阀或旋塞阀，主要由壳体、阀芯、阀座、阀杆、定心座、阀盖、支架等零件组装而成。其中，阀芯上、下端分别与阀杆、定心座配合、连动，阀芯两侧密封面与二只固定式或浮动式阀座配合密封，阀杆或阀杆增强套又与支架配合，并按轨道升、降、旋转。壳体阀腔的侧面或上面或下面制有置入阀芯的阀腔口，阀腔口处置有封腔式阀盖或支架式封腔阀盖或阀座式封腔阀盖或连接端式封腔阀盖。阀腔上面的支架，设置在阀腔外或阀腔内或阀腔内外。从阀腔口置入的整体阀芯，即整体球或整体蝶板或整体旋塞位于阀腔中间，其特征在于：阀芯的外形为球形或鼓形或圆柱形或截头圆锥形，阀芯的中间制成一道圆形或方形或椭圆形或葫芦形或等腰梯形的流通孔，阀芯的两侧，即与流通孔平行的两侧面上，对称制有或置有两道球面状或圆弧状或圆锥状密封面，与阀座配对密封。阀芯上端中心，竖向制有一道方孔或圆孔，或置有带方孔或圆孔的塞，方孔或圆孔与流通孔成90度直角三通的孔，方孔或圆孔的内壁，与流通孔垂直的两面，各制有或置有一只凸出并相互平行、对称的箭形键或圆形键或箭形键加圆形键，箭形键竖向设置，箭尖朝上，方孔或圆孔的内壁，与箭形键或圆形键或箭形键加圆形键相垂直的两面，即无键的两面，还为方孔或圆孔的孔壁。

阀芯上端中心的方孔或圆孔中插入阀杆下端的方形加方锥形榫头或扁圆形加扁圆锥形榫头配合，阀杆下端榫头与阀芯上端竖孔内壁上键的表面配合的两平面上，也对称制有或置有凸出的箭形键或圆形键或箭形键加圆形键，箭形键竖向设置，箭尖朝下，与阀芯上端竖孔内壁上两只凸出并相互平行、对称的箭形键，箭尖相对，榫头上与竖孔内的两种键的表面与键的根面为相互配合的平面。阀杆下端榫头的另外两面，即无键的两面，还为下段直平面加上段斜平面，或下段直圆弧面加上段斜圆弧面，两边对称的斜平面或斜圆弧面合成下大上小的锥形。

阀芯下端的中心，与定心座上端是竖向上互为配合的圆孔圆轴或扁形凹槽凸榫，配合处留有阀芯向阀座方向滚动或摆动时必需的间隙。滚动密封的阀芯，在阀芯底端内孔或凹槽中，设置一只底端制有与流通孔中心同心的弧面或球面的圆形塞或扁形塞，或在阀芯底端制成与流通孔中心同心的弧面或弧线，并在圆孔圆轴或凹槽凸榫上，与流通孔垂直的中心线上制有圆形通孔或弧形通孔，孔中设置一根与流通孔平行的圆销。定心座上制有或置有供阀芯底端弧面或球面或弧线滚动的轨道平台，也是限止阀芯在最低位置的平台。

阀芯上端中心的方孔或圆孔的内壁，与两只凸出并相互平行的键垂直的两面，即无键的两面，制成一道或多道对称的滚柱孔，孔中置有滚柱，滚柱凸出方孔或圆孔内壁的表面。

阀芯上端中心的方孔或圆孔的孔口，与流通孔垂直的两面，制成与流通孔中心同心的弧面或弧线，弧面或弧线能在最高限位圈底平面滑动。

阀杆下端榫头段向上的圆柱段或阀杆增强套的圆柱段上，横向置有限位销和滚套，限位销和滚套端插入支架上对称设置的轨道槽内，轨道槽的上段和下段为竖直槽，中段为90度螺旋槽，90度螺旋槽连接上段和下段的竖直槽，轨道槽上段的竖直槽与阀杆、支架或阀盖上的上密封结构共同存在或共同消失。

支架上对称设置的轨道槽段设制隔渣套，或隔渣滑片，或将轨道槽下段的竖直槽延伸，与阀腔连通。

当阀门阀腔中的阀芯处于全开启的位置时，阀杆受操纵下行，当阀杆或阀杆增强套的圆柱段上的限位销和滚套，从支架轨道槽的上段竖直槽内下行，阀杆的上密封圆锥面脱离上密封座也下行，阀杆下端的榫头也在阀芯上端的竖孔中向流通孔内下行，阀芯不动。阀杆继续下行，限位销和滚套从轨道槽上段竖直槽进入中段90度螺旋槽，下行至下段竖直槽处，限位销和滚套连同阀杆按轨道槽中段90度螺旋槽的轨迹，一边下行，一边顺时针旋转90度，阀杆下端榫头上的两平面，也在阀芯上端竖孔中两键的表面之间，一边向流通孔内下行，一边带动阀芯也顺时针旋转90度，使阀芯两侧的两道密封面，与阀腔进出口处的二只阀座相对。阀杆下端榫头无键的两面，下大上小的锥形处，与阀芯上端竖孔中无键的两面孔壁，或滚柱之间形成间隙，而且随阀杆下端榫头的锥形处下行距离增加，其间隙会越来越大，这时，阀芯即可按定心座上端轨道平台的轨迹，向两侧阀座自由滚动或摆动倾斜。当进出口介质压力有压差时，定会将阀芯推向出口一侧的阀座倾斜，阀芯上端的竖孔及滚柱和孔内凸出的箭形键或圆柱形键或箭形键加圆形键，也同时倾斜，孔内无键的孔壁或凸出的滚柱，与阀杆下端榫头上无键的锥形处之间已形成的间隙，一边会越来越大，另一边会越来越小，甚至没有间隙。阀杆继续带动限位销和滚套在轨道槽下段竖直槽内下行，阀杆下端榫头上的箭形键或圆柱形键或箭形键加圆柱形键，已经错过阀芯上端竖孔内倾斜的箭形键或圆柱形键或箭形键加圆形键而相对的箭尖或圆柱形键的外圆高点，并压在箭形键较上一侧的斜面上，或圆柱形键的侧弧面上滑行或滚行，并推动阀芯一侧的密封面压贴在出口端阀座密封面上形成密封，阀门全关闭。若无介质压差力推动阀芯滚动或摆动倾斜，阀芯上端竖孔与阀杆下端榫头上的箭尖或圆柱形键的外圆高点即相遇相对，下行的阀杆榫头上的箭尖或圆柱形键的外圆低点，定会强行压偏阀芯上端竖孔内的箭尖或圆柱形键的外圆高点，也能将阀芯及上端竖孔压倾斜，并将阀芯一侧的密封面压贴在不一定是出口端的阀座密封面上，形成强制密封，关闭阀门。如果阀腔二侧有了压差，可重新操纵阀杆升降一次，阀芯及一侧的密封面定会被压差力推向出口端阀座密封面，阀门又在出口端阀座上形成密封，阀门即关闭。

反之，当阀门阀腔中的阀芯处于全关闭的位置时，阀杆受操纵上行，限位销和滚套在轨道槽下段竖直槽内上行。阀杆下端的榫头也在阀芯上端竖孔内同步上行，阀芯上端竖孔壁中与阀杆下端榫头上的锥形处，一边间隙较小，甚至没有间隙的配合面，受阀杆下端榫头锥形处上的斜平面或斜圆弧面反推，使阀芯向阀腔中心滚动或摆动，并脱离阀座密封面泄压、进出口压差减小，阀芯被扶正。限位销和滚套进入轨道槽中段90度螺旋槽内继续上行，阀杆下端的榫头在阀芯上端竖孔内，一边上行，一边带动阀芯逆时针旋转90度，使阀芯中间的流通孔与进出口阀座流通孔相通，阀门全开启。限位销和滚套从90度螺旋槽进入上段竖直槽内继续上行，阀杆的上密封圆锥面与阀盖或支架的上密封座压紧，形成上密封，阀芯不动。

压力选向密封的球阀或蝶阀或旋塞阀，阀腔中阀芯上端竖孔与阀杆下端榫头的配合、连动机构：是压力自动选向出口密封，箭尖强行分向强制密封，阀杆下端榫头上的斜平面或斜圆弧面反推阀芯上端竖孔孔壁或滚柱，使阀芯脱离阀座密封面的一种独特结构，并使双密封面的整体阀芯与双阀座成功实现撑拢式双向强制密封的技术效果，达到提高现有球阀或蝶阀或旋塞阀性能的目的。阀芯下端与定心座上端中心配合、连动机构：是阀芯下端的弧面或球面或弧线，按定心座上端的轨道平台滚动的一种独特结构，能成功实现整体阀芯双向滚动，密封面上比压均衡的技术效果，达到延长球阀或蝶阀或旋塞阀使用寿命的目的。阀杆上的限位销和滚套与支架上轨道槽之间的配合、连动机构：比ORBIT美国轨道阀门国际公司制造的轨道球阀阀杆上的轨道更可靠，限位销和滚套更不会被轨道槽卡死，也比ZL99124107.X《双轨道式阀门复合启闭结构》更简单、零件更少、启闭力矩更小。

阀腔中设置的上密封结构，还改善了产品的使用和维修性能。若在球阀阀腔中设置浮动式阀座，还能适应渣浆介质的流通。

附图说明：

图1是压力选向密封的球阀示意图。该球阀为法兰连接，手轮连同阀杆螺母操纵阀杆启闭。球体从上面置入阀腔，整体球与定心座为圆孔圆轴配合，在球体底端内孔中，设置一只底端制有与流通孔中心同心的球面圆形塞，在定心座上端轨道平台上滚动。球体一侧的密封面滚压在出口端浮动式阀座的密封面上形成密封，球体在全关闭位置。支架上的轨道槽段设制在阀腔外，即阀杆填料密封段上面。限位销和滚套在轨道槽下段竖直槽内，即全关闭位置。

图2是压力选向密封的蝶阀示意图。该蝶阀为法兰连接，手轮连同阀杆螺母操纵阀杆启闭。整体蝶板从侧面置入阀腔，蝶板与定心座为槽榫及圆销与圆弧孔配合，蝶板底端制有与流通孔中心同心的弧面，在定心座上端轨道平台上滚动。蝶板两侧的密封面与二只固定式阀座相对，即全关闭至全开启或全开启至全关闭的中间位置。支架上的轨道槽段设制在阀腔内，即阀杆填料密封段下面。限位销和滚套在轨道槽的中段90度螺旋槽与下段竖直槽相连接的位置。

图3是压力选向密封的蝶阀示意图。该蝶阀为对夹连接，手轮连同阀杆螺母操纵阀杆启闭。整体蝶板从侧面置入阀腔，蝶板与定心座为槽榫及圆销与圆弧孔配合，蝶板底端制有与流通孔中心同心的弧面，在定心座上端轨道平台上滚动。蝶板中间的流通孔与阀座流通孔相通，即全开启的位置。支架上的轨道槽段设制在阀腔内，即阀杆填料密封段下面。限位销和滚套在轨道槽上段竖直槽内，即上密封的位置。

具体实施方法：

如图1、图2、图3所示，压力选向密封的球阀或蝶阀，主要由壳体阀腔中的阀芯1、阀杆2、定心座3、支架4及阀座等零件组装而成。其中，阀芯1的上、下端分别与阀杆2、定心座3配合、连动，阀芯1两侧密封面与二只固定式或浮动式阀座配合密封，阀杆2又与支架4配合，并按轨道升、降、旋转。壳体阀腔的上面或侧面制有置入阀芯1的阀腔口，阀腔口处置有支架式封腔阀盖或阀座式封腔阀盖；阀腔上面的支架4，设置在阀腔内或外。从阀腔口置入的整体阀芯1，即整体球或整体蝶板位于阀腔中间，其特征在于：

阀芯1的外形为球形或鼓形，阀芯1的中间制成一道圆形或方形流通孔1a，阀芯1的两侧，即与流通孔1a平行的两侧面上，对称制有与阀座配对的密封面1b。阀芯1上端中心，竖向制有一道方孔1d，方孔1d与流通孔1a成90度直角三通的孔，方孔1d的孔壁上，与流通孔1a垂直的两面，各制一只凸出并相互平行、对称的箭形键1e，箭形键1e竖向设置，箭尖朝上。方孔1d的孔壁，与箭形键1e相垂直的两面，即无键的两面孔壁上，制成一道对称的滚柱孔，孔中置有滚柱7，滚柱7凸出方孔1d的孔壁。方孔1d的孔口，与流通孔1a垂直的两面，制成与流通孔1a中心同心的弧面1f，弧面1f在最高限位圈8底平面滑动，最高限位圈8中心也制有与阀芯1上端相同的方孔。

阀芯1上端方孔1d中插入阀杆2下端的方形加方锥形榫头2a配合，方榫头2a与方孔1d孔壁上的箭形键1e表面配合的两平面上，也对称制有凸出的箭形键2c，或箭形键加圆形键9，箭形键2c竖向设置，箭尖朝下，与阀芯1上端方孔1d中两只凸出并相互平行、对称的箭形键1e，箭尖相对，方榫头2a与方孔1d上的两种键的表面与键的根面为相互配合的平面。方榫头2a的另外两面，即无键的两面，还为下段直平面加上段斜平面2b，两边对称的斜平面2b合成下大上小的锥形。

阀芯1的下端中心与定心座3上端是竖向上互为配合的圆孔1c圆轴3a或凹槽1c凸榫3a，配合处留有阀芯1滚动或摆动时必需的间隙3b。在阀芯1底端圆孔1c中，设置一只底端制有与流通孔1a中心同心的球面圆形塞5，或在阀芯1底端中心处制成与流通孔1a中心同心的弧面，并在圆孔1c圆轴3a或凹槽1c凸榫3a上，与流通孔1a垂直的中心线上，设置与流通孔1a平行的限位圆销6、圆弧孔3c。定心座3上端制有供球面或弧面滚动的轨道平台3d，也是阀芯1最低限位的平台3d。

阀杆2下端方榫头2a段向上的圆柱段或阀杆增强套10的圆柱段上，横向置有限位销11和滚套12，限位销11和滚套12端插入支架4上对称设置的轨道槽4a内，轨道槽4a的上段和下段为竖直槽，中段为90度螺旋槽，90度螺旋槽连接上段和下段的竖直槽。轨道槽4a上段的竖直槽与阀杆2、支架4或阀盖上共同组成上密封结构2d、4b。

Claims (5)

1.压力选向密封的球阀或蝶阀或旋塞阀，主要由壳体、阀芯、阀座、阀杆、定心座、阀盖、支架组装而成；其中，阀芯上、下端分别与阀杆、定心座配合、连动，阀芯两侧密封面与二只固定式或浮动式阀座配合密封，阀杆或阀杆增强套又与支架配合，并按轨道升、降、旋转；壳体阀腔的侧面或上面或下面制有置入阀芯的阀腔口，阀腔口处置有封腔式阀盖或支架式封腔阀盖或阀座式封腔阀盖或连接端式封腔阀盖；阀腔上面的支架，设置在阀腔外或阀腔内或阀腔内外；从阀腔口置入的整体阀芯，即整体球或整体蝶板或整体旋塞位于阀腔中间，其特征在于：阀芯的外形为球形或鼓形或圆柱形或截头圆锥形，阀芯的中间制成一道圆形或方形或椭圆形或葫芦形或等腰梯形的流通孔，阀芯的两侧，即与流通孔平行的两侧面上，对称制有或置有两道球面状或圆弧状或圆锥状密封面，与阀座配对密封；阀芯上端中心，竖向制有一道方孔或圆孔，或置有带方孔或圆孔的塞，方孔或圆孔与流通孔成90度直角三通的孔，方孔或圆孔的内壁，与流通孔垂直的两面，各制有或置有一只凸出并相互平行、对称的箭形键或圆形键或箭形键加圆形键，箭形键竖向设置，箭尖朝上，方孔或圆孔的内壁，与箭形键或圆形键或箭形键加圆形键相垂直的两面，即无键的两面，还为方孔或圆孔的孔壁；阀芯上端中心的方孔或圆孔中插入阀杆下端的方形加方锥形榫头或扁圆形加扁圆锥形榫头配合，阀杆下端榫头与阀芯上端竖孔内壁上键的表面配合的两平面上，也对称制有或置有凸出的箭形键或圆形键或箭形键加圆形键，箭形键竖向设置，箭尖朝下，与阀芯上端竖孔内壁上两只凸出并相互平行、对称的箭形键，箭尖相对，榫头上与竖孔内的两种键的表面与键的根面为相互配合的平面；阀杆下端榫头的另外两面，即无键的两面，还为下段直平面加上段斜平面，或下段直圆弧面加上段斜圆弧面，两边对称的斜平面或斜圆弧面合成下大上小的锥形；阀芯下端的中心，与定心座上端是竖向上互为配合的圆孔圆轴或扁形凹槽凸榫，配合处留有阀芯向阀座方向滚动或摆动时必需的间隙；滚动密封的阀芯，在阀芯底端内孔或凹槽中，设置一只底端制有与流通孔中心同心的弧面或球面的圆形塞或扁形塞，或在阀芯底端制成与流通孔中心同心的弧面或弧线，并在圆孔圆轴或凹槽凸榫上，与流通孔垂直的中心线上制有圆形通孔或弧形通孔，孔中设置一根与流通孔平行的圆销；定心座上制有或置有供阀芯底端弧面或球面或弧线滚动的轨道平台，也是限止阀芯在最低位置的平台。

2.根据权利要求1所述的阀芯，其特征在于：阀芯上端中心的方孔或圆孔的内壁，与两只凸出并相互平行的键垂直的两面，即无键的两面，制成一道或多道对称的滚柱孔，孔中置有滚柱，滚柱凸出方孔或圆孔内壁的表面。

3.根据权利要求1、2所述的阀芯，其特征在于：阀芯上端中心的方孔或圆孔的孔口，与流通孔垂直的两面，制成与流通孔中心同心的弧面或弧线，弧面或弧线在最高限位圈底平面滑动。

4.根据权利要求1所述的阀杆与支架配合的机构，其特征在于：阀杆下端榫头段向上的圆柱段或阀杆增强套的圆柱段上，横向置有限位销和滚套，限位销和滚套端插入支架上对称设置的轨道槽内，轨道槽的上段和下段为竖直槽，中段为90度螺旋槽，90度螺旋槽连接上段和下段的竖直槽，轨道槽上段的竖直槽与阀杆、支架或阀盖上的上密封结构共同存在或共同消失。

5.根据权利要求1、4所述的支架，其特征在于：支架上对称设置的轨道槽段设制隔渣套，或隔渣滑片，或将轨道槽下段的竖直槽延伸，与阀腔连通。

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