CN1026258C - 球阀 - Google Patents

Abstract

万向节十字头型球阀包括具有各装一内座的同轴相对的进出口的阀壳及可转向的有中心通道的球体。球通道在阀开启位置上和进出口对中，经机械传向后，其上二径向相对密封装置分别跟壳座密封配合，关闭通道，无须弹簧力和/或压差。壳座和球座的密封面相对球的几何中心旋转点偏心，随机械张紧力增加达到最佳密封效果，而在阀开启位置上，在各壳座上形成通向壳内的颇大流通面积的缝隙，从而有效地冲刷阀壳内部部件。

Description

本发明涉及一种万向节十字头型球阀，包括一个阀壳，阀壳具有一个方向对置的进、出口，进、出口各设有一内座;一可换向的普通阀球，被制有中心孔形式的直通道，适于跟阀开启位置上的进、出口基本对中，其中阀球适于在阀关闭位置上关闭穿过阀壳的通道，在阀壳的座处产生密封效果，所述座的密封表面沿相对于阀球几何中心偏心的轨迹延伸。

在传统型式的球阀中，阀球具有二个沿直径方向相对的外十字头，以防止球移动。在此情况下，保持密封状态，其中某一壳座顶着所述球，形成一种由横跨所述球二侧的压力差造成的密封。

为了使万向节十字头型球阀保持密封状态，现有技术实施例包含着阀壳的一个或二个座朝该球的位移。这种位移是使管道压力把壳座或各壳座推向所述球来达到的。为了使这种情况发生，人们依赖于管道压力可在其中施加压力的该座上的活塞面积。另外，人们必须依赖于柔性密封装置以保持一个确定的压力。

座和球上的沉积物可引起例如密封问题，它妨碍或阻止了必要的相对运动。众所周知，例如碳氢化合物倾向于在管道和阀内形成难于去除的沉积物。

在传统的阀中，为了使阀密封，人们可不施加机械力。正如所提到的，所述沉积问题在炼油厂和近海产油设备中的石油和石油化学产品领域内是特别明显的。

由于在所述工业范围内所处理的工质是极易燃的，因此，操作满意的阀是可靠运转的绝对先决条件。

在通流期间或在横跨阀二侧的压差下，传统的球阀不能打开或关闭。然而，在此情况下，如果有人试图努力打开或关闭，其结果将是密封环完全支持不住的“消耗”。在重复尝试下，该球的密封路径也会损坏。在市场上确实有些阀，为了达到密封，可以在其中补充机械力。然而，这些阀中的每一种仅有一个座，因此与本发案无关。

如前所述，在横跨阀二侧的压差存在时万一它们被开启，传统的万向节十字头型球阀便会毁坏。因此，这种阀不适于用作节流阀。在开启期间，会局部即仅在一侧形成一小孔，而当大量流体试图通过该小孔时，这会引起大的磨损。同时，在压力下要对阀进行保养是很困难的，而缺乏保养不可避免地导致或多或少的泄漏。在这方面，球阀有极大的需要来使自己保持自动清理。易于拆下并更换壳座和球上的密封装置的球阀结构同样会满足长时间感到迫切的要求。

DE-C-2752364公开了一种球阀，它是一种由两半圆球构成的阀球，沿着假想的分离面相互错位，从而形成这样一种阀球表面，它们沿着相对于其旋转中心，即相应于球形阀体的几何中心偏心的轨迹而行。这种特殊的阀球直接跟阀座的密封表面配合。所述两半圆球的错位需要进、出口相应相互错位。这意味着DE-C-2752364的球阀不再是一种直通道阀。因此，要使所希望的偏心阀球特点和 所希望的共轴对中的进、出口的特点相结合是不可能的。该现有技术球阀对于许多应用场合是极无用的。

本发明的目的是要减少这些困难和缺点以及使用的限制，为此，提供一种直通道球阀，它在阀座和阀球的相互配合的密封面处，呈现上面所述的偏心，同时保持进、出口精确地共轴对中。这样一种球阀将特别适于双阻断泄流阀。

按照本发明，所述目的是借助于下述结构特点来达到的：在普通阀球上设有两个沿直径方向对置的可更换的分离座，每个座适于跟相邻座（12，12′）配合，每一密封装置（15，15′）的密封表面（16，16′）沿着与相邻座的密封表面同样的、相对于所述密封装置的旋转中心，即相应阀球几何中心偏心的轨迹而行。

其它有利的实施例是通过下述结构特点来实现的：座的密封表面在轴平面内沿一圆弧延伸，其半径的中心和阀球的几何中心间隔一较短的距离，而另一密封装置的密封表面在同一轴平面内沿一圆弧延伸，其半径的中心跟阀球的几何中心同样保持间隔，但沿直径方向相对于球几何中心处于先提到的中心的相反侧。

借助于所有4个成对配合的密封表面相对于阀球中心偏心，获得了特别有效的密封效应，该密封效应随着机械关闭力的增大而达到最佳化。在阀开启的情况下，-由于相对于球中心在阀壳座密封表面轨迹-仅有二个成对角相对的球部分会处在紧靠位置，而不是整个地处于各分隔的壳座部分，因此，在各阀壳座处，在其密封表面和靠于其上的球部之间，形成了一个窄的沿整个座周围延伸的圆周缝隙，从而，显示了较大的流体进入阀壳内部的流通面积（显著大于在已知的各种阀中的相应流通面积）。在该阀壳内，流动着的流体将起到一种极希望的冲洗和清理作用，对具有密封装置的球及阀壳内壁与座产生了有效的冲刷和清理。这样，在阀开启位置，在阀壳内的流体流动，由于其冲洗作用阻止了诸如砂子、油脂、凝固了的碳氢化合物、钙、白垩等各种物料的沉积和聚集。因此，在本发明的球阀中实现了一种自动清理，它表现了一种显著的技术进步。这种在阀开启位置流经阀的流体的流动将并非不利地影响球通路转向关闭位置，因为它处于阀壳内。在阀开启位置上的阀壳座和球之间所形成的较大的流通面积所引起的阀部件磨损是完全可以忽略的。这使得本发明的球阀能用作一种节流阀。另一方面，所述的这类传统球阀是不适于这一任务的。

在阀壳内的球与座上的密封装置，包括密封面，分别由金属有利地构成。金属-金属密封装置早先本来是已知的。

具有金属座并利用本发明的偏心座-密封表面制成的球阀可用于其流动流体压力显著超过在普通球阀能够操作的那些压力状态下的管道系统中。在这样高的压力下，所述这类传统球阀的球会弯曲/挠曲，在那里，即在成对角相对的侧向部分，材料最薄。通过球的设计，使其在二密封环内有大的材料厚度，本发明的阀球在近于受相同程度的高压影响下不再挠曲。

这样，在本发明的球阀中，在阀球的二对角相对侧达到了可靠的密封，而与弹簧力和/或壳座二侧的压力差无关。在这种阀中，低压密封将和高压密封一样好。

根据下面关于一个优先实施例的例子的详细说明，参照所附简图，本发明的球阀的其它目的、优点和特点将会显现，其中：

图1用轴向剖视图表示处于关闭位置时的球阀;

图2相应于图1，表示处于开启位置时的阀;

图3是相对于图1的轴向剖视面成直角关系的剖视图，表示该阀结构和其它细节。

在这些附图中，标号1代表球阀壳体;标号2总的表示该球阀体，如从本身看出的，该阀球做成具有呈圆柱形通孔3形式的中央通道。

阀壳1做成具有呈圆柱孔形式的对置的孔口4和5，它们具有和球2的通道3相同的横断面积。在使用中，该球阀被接入一根载有流动着的液态或气态流体的管道，假如按图1和2，流动方向自左至右，一个阀壳孔口，即4，此时可用作进口，另一阀壳孔口5用作出口，反之亦然。

现在参看表示球阀结构组成的图3，其中标号6代表球2的万向节十字头，7表示衬垫。阀杆8配置得和十字头6对置。在包围阀杆8的密封环或套环9的凹口内，装有一止推轴承（球轴承）10，标号11代表阀盖。

在球阀的关闭位置，见图1和图3，球的通道 3和进、出口4、5的轴线成直角延伸，截断了其间的流体连通。按照图2处于阀的开启位置的通道3，和进、出口4、5对中，从而形成一个通过该阀的畅通的通道，这是颇熟知的球阀的主要原理。

在阀的关闭位置，应当在所述球和阀壳孔口4、5之间形成最佳密封。出于这一目的，阀壳1在内部设有环座12和12′，沿各孔口4，5的内口部延伸。为了连接壳座12，12′，阀壳1在其各孔口处做成具有坡度的凸缘状部分，相应的座经连接凸缘13，13′和螺钉14，14′固定于其上。该壳座12，12′密封表面的特殊结构以后在说明书中将被讨论。

按照本发明，阀球2，在相对二侧，设有密封装置15，15′，其密封面在图2中分别以16和16′代表，其中，壳座的相应密封面分别以17，17′表示。

按照本发明，所述座12，12′和座15，15′的所有密封面17，17′，16，16′沿着偏心于在轴平面内的球2几何中心S的路线而行，见图1和图2。

尤其是，配合密封面16和17沿圆M延伸，圆M的半径用R表示，其中心N跟球2的几何中心S保有间距。同样，配合密封面16′和17′沿圆M′延伸，圆M′的半径以R′表示，其中心N′和球2的几何中心S相应地保持间距，并且中心N和中心S成对角相对。这些作为本发明特征的条件仅应用于密封面16，16′，17，17′的结构设计，实际的转动中心只能由球的几何中心S表示。

按照所示的实施例，当球阀占据它的开启位置时，见图2，仅二个对角相对的球部分18，18′将处于接近壳座的位置，从而露出了在壳座12，12′的剩余口部和邻近的球部（通道3周围）之间的缝隙19，19′，于是允许流动着的流体流入阀壳内部并绕阀壳内部流动，从而冲洗阀的内部部件。这些在进口4和出口5处露出的缝隙19，19′显示出较大的横向流动流通面积，这一情况有助于减少阀部件可能的磨损。

当借助于阀杆8将阀球2旋转90°至关闭位置时，见图1和3，成对配合的并偏心于球2旋转中心S的阀壳上及球上的密封面会产生一个卡紧效应，导致一种非常有效的密封作用，这种密封作用，由于偏心，随着（机构）张紧力的增加而达到最佳化（张的越紧，密封越好）。二设计中心N，N′，当阀关闭时会提供一种有利的“剪子效应”，球自开启位置向关闭位置的转动，加强了在成对配合的壳座密封装置之间的密封机械力作用。此外，这种情况会支承球件，因为它是从二边被卡紧的。

除了上述的优点外，还可指出本发明的球阀是被这样设计的，万一因某种原因阀开启泄漏时，人们不必要换球2。二壳座12，12′和阀球密封装置15，15′是被这样设计的，它们能容易地被拆下和更换。

就大球阀来说，这尤其具有极大的重要性，其中，球形阀体，阀球，其价值可达500，000挪威克朗。

Claims (2)

1、一种万向节十字头型球阀，包括一个阀壳(1)，阀壳具有一个方向对置的进、出口(4、5)，进、出口各设有一内座(12、12′)；一可换向的普通阀球(2)，被制有中心孔(3)形式的直通道，适于跟阀开启位置上的进、出口(4、5)基本对中，其中阀球(2)适于在阀关闭位置上关闭穿过阀壳的通道，在阀壳(1)的座(12、12′)处产生密封效果，所述座的密封表面(17、17)沿相对于阀球几何中心(S)偏心的轨迹延伸，其特征在于所述普通阀球(2)设有两个沿直径方向对置的可更换的分离座(15，15′)，每个座适于跟相邻座(12，15′)，配合，每一密封装置(15，15′)的密封表面(16，16′)沿着与相邻座的密封表面(17、17′)同样的、相对于所述密封装置(15，15′)的旋转中心，即相应阀球几何中心(S)偏心的轨迹而行。

2、一种按权利要求1所述的阀球，其特征在于座（15）的密封表面（16）在轴平面内沿一圆弧（M）延伸，其半径（R）的中心（N）和阀球（2）的几何中心间隔一较短的距离，而另一密封装置（15′）的密封表面（16′）在同一轴平面内沿一圆弧（M′）延伸，其中径（R′）的中心（N′）跟阀球（2）的几何中心（S）同样保持间隔，但沿直径方向相对于球几何中心（S）处于先前提到的中心（N）的相反侧。

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