CN103148243A - 换向球阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换向球阀，该换向球阀包括阀体（5）、密封衬套（6）和阀芯（7），阀体中设有安装孔（51），密封衬套固定安装于安装孔内，多个连接通道（L）从密封衬套的内壁面延伸至阀体的外表面，阀芯中设有换向通道（H），阀芯可转动地设置在密封衬套内，以使得通过阀芯的转动换向通道能够可选择性地与连接通道连通或者断开。阀芯（7）两侧的第一轴段（71）和第二轴段（72）可分别装配于第一轴承（4）和第二轴承（4’）中。本发明的换向球阀通过增设密封衬套能够形成更好的密封性能，阀芯可转动地设置在密封衬套内，阀芯四周受力均衡。阀体内尤其是各个连接通道处的结构相对而言更简单，组成部件少，结构紧凑度更高。

Description

换向球阀

技术领域

本发明涉及一种换向阀，尤其是一种换向球阀。

背景技术

液体与气体传动系统所使用的换向阀通常主要为柱塞式阀芯的两位四通、三位四通阀等，主要通过外力改变阀芯与阀体的相对位置来实现阀体各个通口的闭合与开启。在自动化程度不高的控制系统中多使用球阀结构，这种换向球阀结构部件通常较多，安装结构和密封结构复杂，加工和装配精度要求高。例如，在授权公告号为CN201250924Y的专利中公开了一种高压超低温四通球阀。图1示出了该四通换向球阀的横向剖视图，阀芯7安装在阀体5内，阀体5上形成有四个连接通道L，阀芯7内设有换向通道H。当阀芯7由阀杆（图中未显示）操纵旋转时，换向通道H可连通不同的连接通道L，以达到换向目的。其中，每个连接通道L的端口处设置阀座10，通过螺柱12和螺母13将阀盖11固定安装到阀体5上，同时将阀座10紧压到阀芯7的球面部分上。在阀体5与阀座10以及阀体5与阀盖11之间分别设置O型密封圈进行油压密封。如图1可见，该四通球阀的结构复杂、部件多，内部配合要求较高，从而增加了加工和装配难度。而且，虽然通过螺柱12和螺母13可将阀座10压紧在阀芯7上，但四个方向上的压力难以均衡，以使得阀芯7处于中轴线无弯曲应力状态。此外，由于四个连接通道L在阀体上相互独立，在发生油液泄露时难以判断问题所在，造成维修不便。

发明内容

本发明的目的是提供一种换向球阀，该换向球阀结构简单、密封性能好并且整体结构的紧凑度高。

为了实现上述目的，本发明提供一种换向球阀，该换向球阀包括从外向内依次设置的阀体、密封衬套和阀芯，所述阀体中设有轴向贯穿的安装孔，所述密封衬套固定安装于所述安装孔内，所述密封衬套内设有容置所述阀芯的容置孔，多个连接通道从所述密封衬套的内壁面延伸至所述阀体的外表面，所述阀芯中设有换向通道，所述阀芯可转动地设置在所述密封衬套的容置孔内，以使得通过所述阀芯的转动所述换向通道能够选择性地与所述连接通道连通或者截止。

优选地，所述密封衬套为非金属材质衬套，该密封衬套与所述阀芯之间形成为过盈配合。

优选地，所述密封衬套与所述安装孔之间形成为过盈配合。

优选地，上述阀芯包括第一轴段、第二轴段和球面部，所述球面部容置于所述密封衬套的容置孔内，所述第一轴段和第二轴段分别从所述球面部的相对两侧沿所述安装孔的轴线方向向外延伸，所述换向通道形成在所述球面部内并且该换向通道的两端出口设置在所述球面部的外表面上；其中，所述换向球阀还包括设置在所述阀体内并位于所述球面部相对两侧的第一轴承和第二轴承，所述第一轴段和第二轴段分别装配于相应一侧的所述第一轴承和第二轴承中。

优选地，所述安装孔形成为贯穿所述阀体的阶梯孔，所述阀体内形成有对应于所述阶梯孔的台阶部，所述密封衬套安装在所述阶梯孔的直径最大的部分内；其中，所述换向球阀还包括衬套压盖，该衬套压盖安装到所述阶梯孔的直径最大的部分内并用于朝向所述台阶部压靠所述密封衬套。

优选地，所述第一轴承安装在所述衬套压盖上，所述第二轴承安装在所述安装孔内的所述台阶部上。

优选地，所述衬套压盖螺纹连接在所述安装孔的内壁面上。

优选地，该换向球阀还包括第一密封圈和密封压盖，所述第一轴段从所述衬套压盖的内孔中向外伸出，所述第一密封圈密封设置在所述衬套压盖的内孔中的所述第一轴段与衬套压盖之间，所述密封压盖螺纹连接于所述衬套压盖的内孔中并压靠于所述第一密封圈上。

优选地，该换向球阀还包括第二密封圈和阀底盖，所述第二轴段穿过所述台阶部并伸入所述安装孔的直径较小的部分内，所述阀底盖螺纹连接于所述安装孔的直径较小的部分的内壁上并将所述第二密封圈压靠和密封在所述第二轴段与台阶部之间。

优选地，所述阀体整体呈矩形，所述连接通道对外连通的出口分布在所述矩形的相对两侧面。

通过上述技术方案，在根据本发明的换向球阀中，在阀芯与阀体之间增设了固定在阀体的安装孔内壁上的整体式密封衬套，以形成更好的密封性能。而阀芯可转动地设置在密封衬套内，阀芯四周受力均衡。相较于现有的换向球阀结构而言，阀体内尤其是各个连接通道处的结构更简单，组成部件少，结构紧凑度更高。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是现有技术中的一种四通换向球阀的横向剖视图；

图2是根据本发明的换向球阀的爆炸示意图，其中省略了阀杆，该阀杆在密封压盖的一端与阀芯的伸出轴段相连；

图3为根据本发明的换向球阀在装配后的结构示意图；

图4为图3所示的换向球阀的纵向剖视图，其中清楚展示了沿阀芯的旋转轴线方向的各结构部件的组成和安装关系；

图5为图3所示的换向球阀的横向剖视图，其中清楚展示了阀体内的换向通道与连接通道的连接关系。

附图标记说明

1          阀底盖          2          压环

3          第一密封圈      3’        第二密封圈

4          第一轴承        4’        第二轴承

5          阀体            6          密封衬套

7          阀芯            8          衬套压盖

9          密封压盖        10         阀座

11         阀盖            12         螺柱

13         螺母            51         安装孔

52         台阶部          71         第一轴段

72         第二轴段        73         球面部

81         内孔             L         连接通道

H          换向通道

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。“纵向”是指阀芯的旋转轴线方向，“横向”则是指垂直于阀芯的旋转轴线的方向。

图2是根据本发明的换向球阀的爆炸示意图，图3为该换向球阀在装配后的结构示意图。如图2、图3所示，本发明公开了一种换向球阀，该换向球阀包括从外向内依次设置的阀体5、密封衬套6和阀芯7，阀体5中设有轴向贯穿的安装孔51，密封衬套6固定安装于安装孔51内，密封衬套6内设有容置阀芯7的容置孔，多个连接通道L从密封衬套6的内壁面延伸至阀体5的外表面，阀芯7中设有换向通道H，阀芯7可转动地设置在密封衬套6的容置孔内，以使得通过阀芯7的转动换向通道H能够选择性地与连接通道L连通或者截止，从而实现油液流道换向的目的，以下将详述。显然在整体结构上，相对于图1所示的现有的四通换向球阀而言，本发明将换向球阀中的多个连接通道L形成在单个阀体5内，使得阀芯7四周受力均衡。相对图1而言还减少了结构部件，例如阀座10、阀盖11、螺柱12和螺母13等，结构变简单，组成部件少，结构的整体性、对称性和紧凑度更好。在密封结构上，在图1所示的四通换向球阀或其它换向球阀中，通常都是在各个连接通道L朝向阀芯7的端口分别设置独立的密封结构，例如“O”型密封圈。这就需要如图1所示的将“O”型密封圈压靠在阀芯7的球形表面上以实现密封，但如前所述当各个通道受力不均时，则不仅密封效果不好，更影响阀芯7的转动。本发明中的密封结构不同于传统四通球阀，阀芯7可转动地安装在密封衬套6内，密封衬套6镶嵌并固定在阀体5的安装孔51内，这样密封结构设计为一体结构，不仅密封性能更佳，而且阀芯7在各个连接通道L处的受力更均衡，阀体5与阀芯7之间的同轴度更好，适用于工况恶劣的场合。

其中，密封衬套6与阀体5的安装孔51之间优选为过盈配合。这样在密封衬套6与阀体5对齐后可压入阀体5内，,使得二者的连接通道L对接，并且密封衬套6的安装位置固定，这种过盈配合还能给密封衬套6与阀芯7之间带来压紧性密封，增强密封性能。同样地，密封衬套6优选为非金属材质衬套，该密封衬套6与阀芯7之间优选地形成为过盈配合。密封衬套6与阀芯7之间的过盈量应在加工工艺允许的情况下设计为不至于过小而妨碍密封性能，又不至于过大而影响阀芯7的转动。密封衬套6与阀芯7之间的所述过盈量根据实际情况设定。

图4为本发明的换向球阀的纵向剖视图，其中清楚展示了沿阀芯7的旋转轴线方向的各结构部件的组成和安装关系。如图2和图4所示，阀芯7包括第一轴段71、第二轴段72和球面部73，球面部73容置于密封衬套6的容置孔内，第一轴段71和第二轴段72分别从球面部73的相对两侧沿安装孔51的轴线方向向外延伸，换向通道H形成在球面部73内并且该换向通道H的两端出口设置在球面部73的外表面上。其中，本发明的换向球阀还包括设置在阀体5内并位于球面部73相对两侧的第一轴承4和第二轴承4’，第一轴段71和第二轴段72分别装配于相应一侧的第一轴承4和第二轴承4’中。此处，阀芯7优选为一体成型结构，使得第一轴段71和第二轴段72的同轴度更好。阀芯7的两端支承安装在轴承上，两个轴承在装配时只需确保阀体5与阀芯7之间的同轴度即可，因而能够方便转动和手动操作，省力且能够确保转动时的同轴度。

如图4所示，其中的安装孔51优选形成为贯穿阀体5的阶梯孔，阀体5内形成有对应于阶梯孔的台阶部52，密封衬套6则安装在阶梯孔的直径最大的部分内。其中，换向球阀上还设有衬套压盖8，该衬套压盖8安装到阶梯孔的直径最大的部分内，且衬套压盖8的一端抵靠在密封衬套6的设有台阶部52的远端，用于朝向台阶部52压靠该密封衬套6，以在安装孔51的中心轴线方向上对密封衬套6和阀芯7进行定位压紧，防止密封衬套6松脱并调节密封衬套6的压紧力，以此提高密封衬套6与阀芯7之间的密封效果。而且，第一轴承4优选安装在球面部73一侧的衬套压盖8上，所述衬套压盖8还具有用于支撑和安装该第一轴承4的环形内凸台环部分，所述第一轴承4的一端抵靠在该环形内凸台上，其另一端抵靠在密封衬套6上，第二轴承4’优选安装在球面部73另一侧的安装孔51内的台阶部52上，且位于台阶部52与密封衬套6之间。这样在安装孔51的中心轴线方向上，可通过两个轴承可对阀芯7进行安装定位，球面部73轴向对齐地安装在密封衬套6内，只能产生转动而不能轴向移动。其中，衬套压盖8与阀体5优选为丝扣配合，即衬套压盖8螺纹连接在安装孔51的内壁面上。当然，在衬套压盖8为弹性材质时，其与阀体5之间也可设计成过盈配合，从而将衬套压盖8压入阀体5内。另外在图4中，该换向球阀还包括第一密封圈3和密封压盖9，第一轴段71从衬套压盖8的环形内凸台处的内孔81中向外伸出，第一密封圈3密封设置在衬套压盖8的内孔81中的第一轴段71外周部与衬套压盖8的环形内凸台之间，具体地，所述第一轴段具有一台阶部，所述第一密封圈3抵靠于该台阶部上，密封压盖9螺纹连接于衬套压盖8的内孔81中并压靠于第一密封圈3上。同样地，密封压盖9也可以是弹性材质，压入衬套压盖8内。此处设置第一密封圈3能够进一步密封内部的连接通道L和换向通道H，防止流通介质例如油液等泄露。其中，参见图4和图5，第一轴段71的伸出端可用于连接阀杆（图中未显示），操作者通过操纵阀杆以转动阀芯7，使得如图5所示的阀芯7内的两个换向通道H可在两个连通位置分别与不同的连接通道L连通，即形成两个连通位置，还能够旋转阀芯7使得两个换向通道H域四个连接通道L均截止，从而形成全部通道断开的截止位置，综上构成本实施方式中的三位四通换向球阀。

在阀芯7的另一侧，本发明的换向球阀还可包括第二密封圈3’和阀底盖1，其中第二轴段72穿过台阶部52并伸入安装孔51的直径较小的孔内，阀底盖1螺纹连接于安装孔51的直径较小的部分的内壁上并将第二密封圈3’压靠和密封在第二轴段72与台阶部52之间。如图4所示，图中阀底盖1压在压环2，通过压环2将第二密封圈3’压靠在台阶部52上进行密封。第二密封圈3’的作用与第一密封圈3相同，两侧的密封圈进一步增强了系统的密封效果，防止密封衬套6若损坏时造成的油液外漏，同时也为阀门的检修提供了帮助。阀底盖1用于调节第二密封圈3’的密封性能并封闭阀体5一侧的结构，如图3和图4所示。

需要说明的是，上述的本实施方式中的换向球阀为四通换向球阀，即连接通道L为四个。当然，本发明的换向球阀也可以是三通换向球阀等，即连接通道L为三个或其它个数，形成的多位多通阀可根据需要设计。

综上所述，本设计与现有技术相比，结构更简单，零部件数量较少，而且整体性非常高。因为阀芯7是装在轴承上面的，因而阀芯7的旋转也是比较省力的，在作为手动阀控制系统时，操作非常方便。此外，密封衬套6与阀芯7的配合本身就具有很好的密封作用，在装入阀体5时又是压入其中，更是增强了阀芯7与密封衬套6之间的径向压力，密封性能进一步增强。“O”型密封圈作为最外层的密封装置，主要用于当阀被长久使用之后的检修检查之用。当密封衬套6使用时间比较久之后，如果发生密封不严而泄露的情况，此时打开“O”型圈就会有液体从中渗出，用以判断密封衬套6的密封完好性。本发明中的阀芯7与阀体5的同轴度较好，克服了图1所示的现有技术的换向球阀中因四面固定螺栓的拧紧力不同或使用过程中的其它原因造成阀芯在圆周的旋转上受力不均衡的问题。其中的轴承可采用标准间轴承，使得阀芯的旋转比较省力。本发明的换向球阀由于结构简单，密封效果好，因而可用于工况比较恶劣的场所。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，例如，阀体5的外观形式及尺寸可以根据需要改变，阀芯7的第一轴段71和第二轴段72可以根据需要加工成一体形式的，也可以加工成相互配的两个零部件。但这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种换向球阀，其特征在于，该换向球阀包括从外向内依次设置的阀体（5）、密封衬套（6）和阀芯（7），所述阀体（5）中设有轴向贯穿的安装孔（51），所述密封衬套（6）固定安装于所述安装孔（51）内，所述密封衬套（6）内设有容置所述阀芯（7）的容置孔，多个连接通道（L）从所述密封衬套（6）的内壁面延伸至所述阀体（5）的外表面，所述阀芯（7）中设有换向通道（H），所述阀芯（7）可转动地设置在所述密封衬套（6）的容置孔内，以使得通过所述阀芯（7）的转动所述换向通道（H）能够选择性地与所述连接通道（L）连通或截止。

2.根据权利要求1所述的换向球阀，其特征在于，所述密封衬套（6）为非金属材质衬套，该密封衬套（6）与所述阀芯（7）之间形成为过盈配合。

3.根据权利要求1所述的换向球阀，其特征在于，所述密封衬套（6）与所述安装孔（51）之间形成为过盈配合。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的换向球阀，其特征在于，所述阀芯（7）包括第一轴段（71）、第二轴段（72）和球面部（73），所述球面部（73）容置于所述密封衬套（6）的容置孔内，所述第一轴段（71）和第二轴段（72）分别从所述球面部（73）的相对两侧沿所述安装孔（51）的轴线方向向外延伸，所述换向通道（H）形成在所述球面部（73）内并且该换向通道（H）的两端出口设置在所述球面部（73）的外表面上；

其中，所述换向球阀还包括设置在所述阀体（5）内并位于所述球面部（73）相对两侧的第一轴承（4）和第二轴承（4’），所述第一轴段（71）和第二轴段（72）分别装配于相应一侧的所述第一轴承（4）和第二轴承（4’）中。

5.根据权利要求4所述的换向球阀，其特征在于，所述安装孔（51）形成为贯穿所述阀体（5）的阶梯孔，所述阀体（5）内形成有对应于所述阶梯孔的台阶部（52），所述密封衬套（6）安装在所述阶梯孔中的直径最大的部分内；

其中，所述换向球阀还包括衬套压盖（8），该衬套压盖（8）安装到所述阶梯孔的直径最大的部分内并用于朝向所述台阶部（52）压靠所述密封衬套（6）。

6.根据权利要求5所述的换向球阀，其特征在于，所述第一轴承（4）安装在所述衬套压盖（8）上，所述第二轴承（4’）安装在所述安装孔（51）内的所述台阶部（52）上。

7.根据权利要求5所述的换向球阀，其特征在于，所述衬套压盖（8）螺纹连接在所述安装孔（51）的内壁面上。

8.根据权利要求5所述的换向球阀，其特征在于，该换向球阀还包括第一密封圈（3）和密封压盖（9），所述第一轴段（71）从所述衬套压盖（8）的内孔（81）中向外伸出，所述第一密封圈（3）密封设置在所述衬套压盖（8）的内孔中的所述第一轴段（71）与衬套压盖（8）之间，所述密封压盖（9）螺纹连接于所述衬套压盖（8）的内孔（81）中并压靠于所述第一密封圈（3）上。

9.根据权利要求5所述的换向球阀，其特征在于，该换向球阀还包括第二密封圈（3’）和阀底盖（1），所述第二轴段（72）穿过所述台阶部（52）并伸入所述安装孔（51）的直径较小的部分内，所述阀底盖（1）螺纹连接于所述安装孔（51）的直径较小的部分的内壁上并将所述第二密封圈（3’）压靠和密封在所述第二轴段（72）与台阶部（52）之间。

10.根据权利要求1所述的换向球阀，其特征在于，所述阀体（5）整体呈矩形，所述连接通道（L）对外连通的出口分布在所述矩形的相对两侧面。

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