CN102734484B - 一种提升杆式球阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提升杆式球阀，包括阀体、阀座、球体、阀盖、阀杆、若干组密封填料、填料压盖及执行机构。阀座的密封面包括密封区域和支撑区域，密封区域包括内密封面和外密封面，内密封面和外密封面通过一缓冲槽隔开，支撑区域包括内支撑面和外支撑面，内支撑面设在内密封面的内侧，外支撑面设在外密封面的外侧，以构成双唇密封面；在球面密封环的后部的球体本体的上下外表面上分别相向地并且垂直于密封环的轴线地切割一弹性补偿槽；阀盖的压盖腔的壁面上设有一检修口，导向腔为全封闭的结构；填料腔中还设置一位于若干组密封填料中间的隔环；阀盖的填料腔的侧壁上相应隔环的位置径向开设一连通隔环并配装一密封脂单向阀的密封注脂孔。

Description

一种提升杆式球阀

技术领域

本发明涉及一种球阀，具体涉及一种提升杆式球阀。

背景技术

目前，常用的球阀多为固定球或浮动球等常规球阀。阀座一般采用聚四氟乙烯、尼龙或橡胶等高分子合成材料制造，这些材料受到本身物理性能的影响，工况使用温度一般不超过200℃，且长时间的开关作用后阀座和球体容易磨损泄漏。其次，阀座上的密封面通常是单唇结构，一旦这种结构的密封面受到流体腔中介质的冲刷破坏后阀门就会泄漏，无法保证阀门的正常使用。修复的手段只有更换整台阀门或者阀座，因此影响了用户的正常生产。

还有，球体上的球面密封环通常为实心的硬质合金材料，虽然球面密封环在刚性和强度上更有利，但是对于阀门最重要的密封却是有不可弥补的缺陷。因为通过阀杆的机械楔紧力将球体以下支点推向阀座的同时，由于杠杆原理，球面密封环上半圆的密封面可紧紧的与阀座的密封面靠紧密封，但是球面密封环下半圆的密封面由于楔紧力相对较小的缘故，容易与阀座的密封面产生间隙，使阀门泄漏，不利于高效密封。

不仅如此，常规球阀的扭矩相对较大，对执行机构的输出提出了更高的要求。传统的提升杆式球阀的阀盖通常采用全封闭式填料密封结构。在阀门长期工作运行后，随着阀杆转动后与填料间相对摩擦后导致原有的填料密封材料磨损的情况出现，管道介质会顺从阀杆与填料结构磨损后的间隙中泄露，威胁到人员的生命财产安全。如需要调整阀杆填料函的压紧深度，使阀门重新加以密封，需将阀门停机后检修，拆卸阀门上部的执行机构后才能重新维修调整，这无形中增加了繁琐的人员检修过程，造成管道停机维护过程中大量的经济损失。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种提升杆式球阀，它的结构新颖、密封性能可靠、使用寿命长，是一种适用范围广的低扭矩阀门。

实现上述目的的技术方案是：一种提升杆式球阀，包括阀体、阀座、球体、阀盖、阀杆、若干组密封填料、填料压盖及执行机构，所述阀体和阀座的中心设有同轴的流体通道，所述阀座设在所述阀体的内腔并借所述球体将阀体的流体通道分割成流体腔和阀腔，该阀座向着所述阀腔的一面为密封面；所述球体活动地设在所述阀腔中，该球体包括设有中心通道的球体本体及一同心地固定在球体本体的外表面上并与所述中心通道垂直的球面密封环；所述阀座的密封面与所述球面密封环的外球面形成密封副；所述阀盖连接在所述阀体的位于所述阀腔的上端，该阀盖的内腔自上而下依次为压盖腔、填料腔及导向腔；所述阀杆可上下移动和转动地设在所述阀盖的内腔中，该阀杆的下部与所述球体活动连接，该阀杆在位于所述导向腔的外表面上对称设有一对螺旋形的导向槽，所述阀盖的导向腔的侧壁上对称设有一对插入所述导向槽的导向销；所述若干组密封填料上下叠放在所述阀盖的填料腔中；所述填料压盖通过活节螺栓压装紧固在所述密封填料的顶面；所述执行机构通过螺纹副连接在所述阀杆的上端。其中：

所述阀座的密封面包括密封区域和支撑区域；

所述密封区域包括内密封面和外密封面，所述内密封面为与所述球体本体同心并且半径与所述球面密封环的外球面的半径相等的圆弧面，该内密封面的内端侧靠近所述流体腔；所述外密封面为与所述球体本体同心并且半径与所述球面密封环的外球面的半径相等的圆弧面，该外密封面的外端侧靠近所述阀腔，所述内密封面和所述外密封面通过一缓冲槽隔开，以构成双唇密封面；

所述支撑区域包括内支撑面和外支撑面，所述内支撑面设在所述内密封面的内侧，该内支撑面的内端侧靠近所述流体腔，所述外支撑面设在所述外密封面的外侧，该外支撑面的外端侧靠近所述阀腔；

在所述球面密封环的后部的所述球体本体的上下外表面上分别相向地并且垂直于所述密封环的轴线地切割一弹性补偿槽；

所述阀盖的压盖腔的壁面上设有一检修口，所述导向腔为全封闭的结构；

所述填料腔中还设置一位于所述若干组密封填料中间的隔环；

所述阀盖的填料腔的侧壁上相应所述隔环的位置径向开设一连通所述隔环的密封注脂孔，并在该注脂孔中配装一密封脂单向阀。

上述的提升杆式球阀，其中，所述球体的上端开设一与所述中心通道垂直的装配通道，在该装配通道的两侧面上分别设置一定位销钉；所述球体的下端设有一下端面为球面的凸轴，该凸轴与所述阀体上开设的限位凹槽适配；所述阀杆的下端穿过两个定位销钉伸入所述球体的装配通道中，该阀杆的下部设有与所述定位销钉配合的斜面。

上述的提升杆式球阀，其中，所述阀座的外端面上设有一连通所述缓冲槽的注脂孔。

上述的提升杆式球阀，其中，所述内密封面的截面弧的长度与所述外密封面的截面弧的长度相等。

上述的提升杆式球阀，其中，所述内支撑面和所述外支撑面均为与所述球体本体同心并且半径大于所述球面密封环的外球面的半径的圆弧面。

上述的提升杆式球阀，其中，所述球面密封环是由硬质合金堆焊在所述球体本体的外表面上形成的。

上述的提升杆式球阀，其中，所述弹性补偿槽的深度为所述球体壁厚的1/2～2/3，所述弹性补偿槽的宽度为1～3mm。

上述的提升杆式球阀，其中，所述阀盖的填料腔及导向腔之间还设有一全封闭的注脂腔，该注脂腔的侧壁上开设一润滑注脂孔，该润滑注脂孔中配装一润滑脂单向阀。

上述的提升杆式球阀，其中，所述阀盖的导向腔的内壁上还设有一导套。

上述的提升杆式球阀，其中，所述密封填料为聚四氟乙烯和柔性石墨。

本发明的提升杆式球阀的技术方案，阀座采用双唇密封面的结构，可以在其中一个密封面磨损后，另一个密封面依然可以正常工作，另外在两个密封面之间设有缓冲槽，既使两个密封面同时损坏，用户还可以在紧急情况下通过注脂孔向缓冲槽注入密封脂，使阀门在紧急情况下重新建立密封，保证阀门的高效运转。球体采用在球面密封环的后部的球体本体的上下外表面上分别切割两个弹性补偿槽，利用这两个弹性补偿槽可以使球面密封环的密封面上不均匀的楔紧力可通过自适应的弹性变形，从而将密封力均匀的分布在阀座的密封面上，使阀门可以高效的密封。另外，在阀盖的压盖腔中开设检修口，能使阀门在线不停工的情况下向下重新拧紧填料压盖上的活结螺栓，重新建立密封的效果，从而大大节省了维护时间和成本。其次，在两组密封填料之间加入隔环，并配备了密封脂单向阀，当密封填料出现无法修复的情况时，可通过密封脂单向阀注入外部密封脂，使填料腔重新建立密封，与原有的密封填料一起起到了双重密封的保证。此外，导向腔为全封闭结构，有效的保证了润滑脂不外泄；增加了注脂腔并配置了润滑脂单向阀，使阀门在线工作时可及时为阀杆的导向槽添加润滑脂，减小了导向槽与导向销间的摩擦阻力，为阀门减小了操作扭矩。

附图说明

图1为本发明的提升杆式球阀的结构示意图；

图2为本发明的提升杆式球阀的阀座的结构示意图；

图3为本发明的提升杆式球阀的球体的结构示意图；

图4为本发明的提升杆式球阀的阀盖的密封结构示意图。

具体实施方式

为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体的实施例并结合附图进行详细说明：

请参阅图1至图4，本发明的提升杆式球阀，包括阀体1、阀座2、球体3、阀盖4、阀杆5、两组密封填料6、填料压盖7及执行机构8。

阀体1和阀座2的中心设有同轴的流体通道。

阀座2设在阀体1的内腔并借球体3将阀体1的流体通道分割成流体腔11和阀腔12。

球体3活动地设在阀腔12中，球体3包括设有中心通道31的球体本体30及一球面密封环32，该球面密封环32同心地固定在球体本体30的外表面并与中心通道31垂直，该球面密封环32是由硬质合金堆焊在球体本体30的外表面上形成的。

阀座2向着阀腔12的一面为密封面，该密封面包括密封区域和支撑区域，其中：密封区域包括内密封面21和外密封面22，内密封面21为与球体本体30同心，并且半径与球面密封环32的外球面的半径相等的圆弧面，该内密封面21的内端侧靠近流体腔11；外密封面22为与球体本体30同心并且半径与球面密封环32的外球面的半径相等的圆弧面，该外密封面22的外端侧靠近阀腔12，内密封面21和外密封面22通过一缓冲槽23隔开，以构成双唇密封面；支撑区域包括内支撑面24和外支撑面25，内支撑面24设在内密封面21的内侧，该内支撑面24的内端侧靠近流体腔11，外支撑面25设在外密封面22的外侧，该外支撑面25的外端侧靠近阀腔12；内支撑面24和外支撑面25均为与球体本体30同心并且半径大于球面密封环32的外球面的半径的圆弧面。

在一个最佳的实施例中，阀座2的外端面上设有一连通缓冲槽23的注脂孔26；内密封面21的截面弧的长度与外密封面22的截面弧的长度相等。

球面密封环32的外球面与阀座2的密封面形成密封副，在球面密封环32的后部的球体本体30的上下外表面上分别相向地并且垂直于密封环32的轴线地切割一弹性补偿槽33、33’，该两个弹性补偿槽33、33’的深度为球体本体30的壁厚的1/2～2/3，该两个弹性补偿槽33、33’的宽度为1～3mm。球体3的上端开设一与中心通道31垂直的装配通道，在该装配通道的两侧面上分别设置一定位销钉33。球体3的下端设有一下端面为球面的凸轴34，该凸轴34与阀体1上开设的限位凹槽13适配。

阀盖4连接在阀体1的位于阀腔12的上端，该阀盖4的内腔自上而下依次为压盖腔41、填料腔42、注脂腔43及导向腔44；阀盖4的导向腔44的侧壁上对称设有一对导向销45，压盖腔41的壁面上开设一检修口，注脂腔43和导向腔44均为全封闭的结构，注脂腔43的侧壁上径向开设一润滑注脂孔，该润滑注脂孔中配装一润滑脂单向阀47；导向腔44的内壁上还设有一导套48，可减小与阀杆2之间的摩擦力；

阀杆5可转动和上下移动地设在阀盖4的内腔中，并且该阀杆5的下部与球体3活动连接，即阀杆5的下端穿过球体3上的两个定位销钉33伸入球体3的装配通道中，该阀杆5的下部设有与定位销钉33配合的斜面51；该阀杆5在位于导向腔44的外表面上对称设有一对螺旋形的导向槽50，使阀盖4上的导向销45的内端插置在导向槽50中。

两组密封填料6为聚四氟乙烯和柔性石墨，它们上下叠放在阀盖4的填料腔42中；在两组密封填料6的中间设置一隔环60；阀盖4的填料腔42的侧壁上相应隔环60的位置径向开设一连通隔环60的密封注脂孔，并在该注脂孔中配装一密封脂单向阀46；填料压盖7通过活结螺栓压装在密封填料6的顶面。

执行机构8通过螺纹副连接在阀杆5的上端。

本发明的提升杆式球阀的工作原理是：通过阀杆4控制球体3利用阀杆5下部的斜面51与其螺旋形导向槽50配合，实现球体3的倾离并转动，从而实现无摩擦的开启和关闭阀门。保证了阀门本身低扭矩操作和长期频繁开关的可靠性。阀门开启时，球体3通过阀杆5下部的斜面51和球体3上的底部为球面的凸轴34共同作用使球体3与阀座2的密封面脱离，流体通道内的流体沿球体3表面均匀通过阀门，降低了高速流体对阀座2的局部冲刷腐蚀。随后通过阀盖4上的导向销45在执行机构8提供的轴向上升力带动阀杆5随螺旋导向槽50转动直至全开位置。阀门关闭时，阀杆5在执行机构8的下降轴向力作用下使阀杆5在随导向销45作用下先将球体转至关闭位置。最后球体3依靠阀杆5下部的斜面51提供的机械楔紧力和球体3的凸轴34的作用将球体3滚动式的推向阀座2的密封面，从而保证了可靠的密封。

阀杆5在工作时是随着执行机构8上的螺纹副的传动下提供的一轴向力，使阀杆5在其90°螺旋导向槽50内的一组导向销45的作用下使球体3随着阀杆5的转动起到阀门开启和关闭的作用。但在长期频繁使用的情况下，阀杆5与密封填料6的相对移动使密封填料6出现磨损等情况而是两者之间出现微小的间隙，这样密封填料6的介质容易从此间隙中泄露。此时，阀门维护人员只需打开阀盖4上压盖腔41上的检修口，让阀门在线不停工的情况下向下重新拧紧填料压盖7上的活结螺栓，依靠密封填料6(聚四氟乙烯和柔性石墨)的弹性变形使阀门在不影响正常使用的情况下重新建立密封的效果，从而大大节省了维护时间和成本。

阀座2的密封面在使用过程中，如果内密封面21和外密封面22的其中一个密封面磨损后，另一个密封面依然可以正常工作，既使内密封面21和外密封面22同时损坏，用户还可以在紧急情况下通过注脂孔26向缓冲槽23注入密封脂，使阀门在紧急情况下重新建立密封，保证阀门的高效运转。

球体3在工作中利用两个弹性补偿槽33、33’可以使球面密封环32的外球面上不均匀的楔紧力可通过自适应的弹性变形，从而将密封力均匀的分布在阀座2的密封面上，使阀门可以高效的密封。

此外，在两组密封填料6之间加入隔环60，并配备了密封脂单向阀6，当密封填料3出现无法修复的情况时，可通过密封脂单向阀46注入外部密封脂，使填料腔42处重新密封，与原有的密封填料6一起起到了双重密封的保证。

另外，导向腔44为全封闭结构，有效的保证了其润滑脂不外泄的特点。并增加了注脂腔43和润滑脂单向阀47，使阀门在线工作时可及时为阀杆5的导向槽50添加润滑脂，减小导向槽50与导向销45间的摩擦阻力，为阀门减小了操作扭矩。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (10)

1.一种提升杆式球阀，包括阀体、阀座、球体、阀盖、阀杆、若干组密封填料、填料压盖及执行机构，所述阀体和阀座的中心设有同轴的流体通道，所述阀座设在所述阀体的内腔并借所述球体将阀体的流体通道分割成流体腔和阀腔，该阀座向着所述阀腔的一面为密封面；所述球体活动地设在所述阀腔中，该球体包括设有中心通道的球体本体及一同心地固定在球体本体的外表面上并与所述中心通道垂直的球面密封环；所述阀座的密封面与所述球面密封环的外球面形成密封副；所述阀盖连接在所述阀体的位于所述阀腔的上端，该阀盖的内腔自上而下依次为压盖腔、填料腔及导向腔；所述阀杆可上下移动和转动地设在所述阀盖的内腔中，该阀杆的下部与所述球体活动连接，该阀杆在位于所述导向腔的外表面上对称设有一对螺旋形的导向槽，所述阀盖的导向腔的侧壁上对称设有一对插入所述导向槽的导向销；所述若干组密封填料上下叠放在所述阀盖的填料腔中；所述填料压盖通过活节螺栓压装紧固在所述密封填料的顶面；所述执行机构通过螺纹副连接在所述阀杆的上端，其特征在于，

所述阀座的密封面包括密封区域和支撑区域，

所述密封区域包括内密封面和外密封面，所述内密封面为与所述球体本体同心并且半径与所述球面密封环的外球面的半径相等的圆弧面，该内密封面的内端侧靠近所述流体腔；所述外密封面为与所述球体本体同心并且半径与所述球面密封环的外球面的半径相等的圆弧面，该外密封面的外端侧靠近所述阀腔，所述内密封面和所述外密封面通过一缓冲槽隔开，以构成双唇密封面；

所述支撑区域包括内支撑面和外支撑面，所述内支撑面设在所述内密封面的内侧，该内支撑面的内端侧靠近所述流体腔，所述外支撑面设在所述外密封面的外侧，该外支撑面的外端侧靠近所述阀腔；

在所述球面密封环的后部的所述球体本体的上下外表面上分别相向地并且垂直于所述球面密封环的轴线地切割一弹性补偿槽；

所述阀盖的压盖腔的壁面上设有一检修口，所述导向腔为全封闭的结构；

所述填料腔中还设置一位于所述若干组密封填料中间的隔环；

所述阀盖的填料腔的侧壁上相应所述隔环的位置径向开设一连通所述隔环的密封注脂孔，并在该注脂孔中配装一密封脂单向阀。

2.根据权利要求1所述的提升杆式球阀，其特征在于，所述球体的上端开设一与所述中心通道垂直的装配通道，在该装配通道的两侧面上分别设置一定位销钉；所述球体的下端设有一下端面为球面的凸轴，该凸轴与所述阀体上开设的限位凹槽适配；所述阀杆的下端穿过两个定位销钉伸入所述球体的装配通道中，该阀杆的下部设有与所述定位销钉配合的斜面。

3.根据权利要求1所述的提升杆式球阀，其特征在于，所述阀座的外端面上设有一连通所述缓冲槽的注脂孔。

4.根据权利要求1所述的提升杆式球阀，其特征在于，所述内密封面的截面弧的长度与所述外密封面的截面弧的长度相等。

5.根据权利要求1所述的提升杆式球阀，其特征在于，所述内支撑面和所述外支撑面均为与所述球体本体同心并且半径大于所述球面密封环的外球面的半径的圆弧面。

6.根据权利要求1所述的提升杆式球阀，其特征在于，所述球面密封环是由硬质合金堆焊在所述球体本体的外表面上形成的。

7.根据权利要求1所述的提升杆式球阀，其特征在于，所述弹性补偿槽的深度为所述球体壁厚的1/2～2/3，所述弹性补偿槽的宽度为1～3mm。

8.根据权利要求1所述的提升杆式球阀，其特征在于，所述阀盖的填料腔及导向腔之间还设有一全封闭的注脂腔，该注脂腔的侧壁上开设一润滑注脂孔，该润滑注脂孔中配装一润滑脂单向阀。

9.根据权利要求1所述的提升杆式球阀，其特征在于，所述阀盖的导向腔的内壁上还设有一导套。

10.根据权利要求1所述的提升杆式球阀，其特征在于，所述密封填料为聚四氟乙烯和柔性石墨。

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