CN103363147A - 低扭矩无磨损固定球阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低扭矩无磨损固定球阀，它包括阀体、副阀体、阀盖、具有流通的球体、上阀杆、下阀杆、阀座，其阀座外部的数只呈圆周排列的不通孔中依次安装有弹簧、柱塞，柱塞的外侧与传力板相接，传力板的外侧具有数套呈圆周排列安装在副阀体上的压力推进装置，阀门开启时压力室必须先卸压，然后再通过驱动装置使阀杆带动球体朝开启方向作90°旋转来完成开启，阀门关闭时，使球体朝开启时相反的方向旋转90°，然后即可通过液压传动系统对压力推进装置增压，使球体和阀座之间产生密封比压达到密封，所述阀座与阀体之间的密封方式是采用了压力自紧密封装置，加螺旋升降杆装置推进压紧，保证密封效果，本发明结构简单，效果显著，能够使固定球阀在低扭矩、无磨损的情况下完成操作，介质为高温高压时在螺纹密封圈压套和液压系统之间安装有减温器，极大地提高和延长了固定球阀性能和使用期。

Description

低扭矩无磨损固定球阀

技术领域

本发明涉及一种阀门，特别是涉及一种低扭矩无磨损固定球阀。

背景技术

球阀是一种具有流道的球体作为关闭件的阀门，它具有流阻小，不破坏流体形状，开关方便等优点，但是球体和阀座之间在开关时所产生的磨损也是目前的一大难题，它严重地影响了阀门的使用期。阀门业界的研究人员为此也做了大量的工作，如化学工业出版社2010年3月出版的[英J(Brian Nesbitt)编著、张清双等译的《阀门和驱动装置技术手册》一书113页所介绍——轨道球阀，此球阀在开启时球面摆脱金属阀座，这种球阀虽然无磨损，但是流道有缺口，流体会产生旋涡，在苛刻工作环境中如：黑水、灰浆等，这种阀门容易产生结垢、堵阻等现象，直接影响球阀的使用性能。又如中国发明专利201010295018.0所公开的一种“内密封比压可调式固定球阀”，此发明虽然在不破坏流体形状的情况下，可在外部对球阀体内密封元件之间的密封比压进行合理的调节，能够起到减少磨损、防止卡阻、噪声低、振动小、提高安全性能的效果，但是球阀开关时还是在有磨损的状态下操作，调节方式比较烦琐，自动化程度较低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种低扭矩无磨损固定球阀。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种无磨损固定球阀，它包括阀体、副阀体、阀盖、具有流道的球体、支撑板、上阀杆、下阀杆、阀座、副阀座，其阀座外部的数只呈圆周排列的不通孔中依次安装有弹簧、柱塞、柱塞的外侧与传力板相接，所述传力板的外侧具有数套呈圆周排列安装在副阀体上的活塞、密封圈垫、密封圈和螺纹密封圈压套所构成的压力推进装置，传力板并和其中的活塞相接，所述阀座的外圆与阀体的台阶孔及副阀体之间由内向外依次安装有具有部分圆锥的阀座填料垫、具有部分孔类圆锥的阀座填料及阀座填料压盖，它们所构成的是压力自紧密封装置，所述阀座填料压盖的外侧具有数套呈圆周排列安装在副阀体上的由螺旋升降杆、升降杆填料及螺纹填料压套所构成的螺旋升降杆装置，并和其中的螺旋升降杆相接。

所述活塞具有粗圆杆部分和细圆杆部分，其粗圆杆的台肩与密封圈垫相接，其细圆杆与密封圈垫、密封圈及螺纹密封圈压套的内孔相配合，螺纹密封圈压套的外螺纹与副阀座上的螺孔相旋合，以压紧密封圈保证密封，使活塞具有动密封进退性能。

所述螺纹密封圈压套具有中孔压力室，并可与液压系统接通。

所述流体介质为高温、高压时，液压系统中的液体随着温度的升高、液体的粘性变小，影响液压系统的工作稳定性，所以在压力推进装置和液压系统之间安装有具有压力推进功能的减温器，其活塞与具有压力推进功能的减温器的推力杆相接，螺纹密封压套与具有压力推进功能的减压温器的接头体相接连。

所述螺旋升降杆装置中的螺旋升降杆具有螺杆部分和螺纹填料压套的螺孔相旋合，同轴上还具有圆杆部分与升降杆填料相配合，螺纹填料压套具有的外螺纹与副阀体上的螺孔相旋合，以压紧升降杆填料，使螺旋升降杆具有动密封旋进的性能。

本发明的有益效果是：

1、本发明低扭矩无磨损固定球阀在开关时.球体与阀座之间是在低摩擦无磨损下相对旋转的，彻底变革了传统球阀在密封压力下旋转来完成开关而造成的严重磨损。

2、本发明低扭矩无磨损固定球阀的启闭扭矩很小，无卡阻现象发生。

3、本发明低扭矩无磨损固定球阀球体与阀座之间的密封，采用液压系统的压力来驱动压力推进装置，密封性能得到可靠的保证。

4、本发明低扭矩无磨损固定球阀的阀座填料密封，采用压力自紧密封结构加螺旋升降杆推进压紧，使高端密封材料得到有效地利用，保证密封效果。

5、本发明低扭矩无磨损固定球阀的使用期得到了很大的提高。

6、本发明低扭矩无磨损固定球阀在压力推进装置上安装具备压力推进功能的减温器，其使用性能和适用范围得以提高和扩大。

7、本发明低扭矩无磨损固定球阀的结构较容易实现自动化及远程控制。

8、本发明低扭矩无磨损固定球阀的结构简单、制造方便，零部件可根据管路系统中流体介质的参数选择合适的材料制造，能够适用于各种苛刻的流体和环境。

9、本发明低扭矩无磨损固定球阀的流道形状可与流体管道相同，无变形，无缺口，不破坏流体形状、无旋涡区、噪音低、振动小，所以能量损耗较小。

附图说明

图1为本发明所提供的一种低扭矩无磨损固定球阀的结构示意图。

图2为本发明所提供的一种低扭矩无磨损固定球阀的开启状态，压力室在无压力时的相关零部件的结构示意图。

图3为本发明所提供的一种低扭矩无磨损固定球阀的关闭状态，压力室在有压力时的相关零部件的结构示意图。

图4为本发明的压力自紧密装置加螺旋升降杆装置的结构示意图。

图5为本发明所提供的一种低扭矩无磨损固定球阀的另一实施例的示意图。

图中1.阀体，2.副阀体，3.阀盖，4.球体，5.阀座，6.弹簧，7.柱塞，8.传力板，9.活塞，10.密封圈，11.螺纹密封圈压套，12.具有部分圆锥的阀座填料垫圈，13.具有部分孔类圆锥的阀座填料，14.阀座填料压盖，15.螺旋升降杆，16.升降杆填料，17.螺纹填料压套，18.副阀座，19.支撑板，20.上阀杆，21.下阀杆，22.压力室，23.密封圈垫。24.具有压力推进功能的减温器，25.推力杆，26.接头体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

如图1所示的低扭矩无磨损固定球阀，它包括阀体1，阀体1的两侧分别呈静密封安装有副阀体2和阀盖3，阀体1的中腔安装具有流道的球体4，球体4的两侧分别安装有阀座5和副阀座18，球体4的上、下端分别与上阀杆20、下阀杆21相配合，球体4的上、下台肩上安装有支撑板19，上阀杆20与驱动装置相配套。

如图2所示，所述阀座5的外部具有数只呈圆周排列的不通孔中置有弹簧6、柱塞7，柱塞7的外侧与传力板8相接，传力板8的外侧具有数套呈圆周排列安装在副阀体2上的由活塞9、密封圈垫23、密封圈10、螺纹密封圈压套11所构成的压力推进装置，传力板8的外侧与活塞9相接，所述活塞9具有粗圆杆部分和细圆杆部分，其粗杆部分的台肩平面与密封圈垫23相接，其细圆杆部分与密封圈垫23、密封圈10及螺纹密封圈压套11的内孔相配合，并在螺纹密封圈压套11的旋紧压力下使活塞9和密封圈10呈动密封配合，具有压力室22螺纹密封圈压套11与液压系统相接通。

所述当液压系统卸压后压力室22无压力时，弹簧6的变形能量处于释放状态，其柱塞7、传力板8及活塞9的位置都在初始位置，球体4与阀座5之间的密封比压仅取决于设计时给予弹簧6的预紧力所形成的密封比压，所以说本发明在开关时作90°旋转的球体4和阀座5之间均在很小的密封比压下旋转的，所说无磨损，准确地说开关时有较小的摩擦，其较小的摩擦力用以刮除球体4上的污垢，但磨损很小。

如图3所示，当液压系统对压力室22增压时，活塞9向内推动传力板8和柱塞7同时向内位移压迫弹簧6产生变形能并推动阀座5和球体4之间的密封面产生密封比压，压力室22中的压力越高密封比压越大，根据需要确定压力室22的压力大小。

如图2和图3所示，本发明低扭矩无磨损固定球阀的操作过程是：(阀门由关向开)开启前压力室22必须先卸压，然后再通过驱动装置使阀杆20带动球体4朝开启方向作90°旋转，球体4的流道和阀座5的流道贯通即开启，(阀门由开向关)阀门关闭时驱动装置使阀杆20带动球体4朝开启时相反的方向作90°旋转，球体4的球面和阀座5的流道处于关闭位置时，即可通过液压系统对压力室22增压，使阀座5和球体4的密封面之间产生密封比压，达到密封的效果。

如图4所示，低扭矩无磨损固定球阀的阀座5与阀体1的台阶孔之间由内向外依次安装有：具有部分圆锥的阀座填料垫12、具有部分孔类圆锥的阀座填料13和阀座填料压盖14，所述阀座填料压盖14的外侧和副阀体2的台阶孔的内侧面相接，上述零件相互间的配合构成一压力自紧密封装置，所述阀座填料压盖14的外侧还和安装于副阀体2上数只呈圆周排列的螺旋升降杆装置中螺旋升降杆15相接。

所述螺旋升降杆装置是由副阀体2的外侧具有数套呈圆周排列的并在同一轴线上的台阶孔和螺孔，其台阶孔中安装有升降杆填料16，螺孔中安装有螺纹填料压套17，螺纹填料压套17具有螺孔与螺旋升降杆15的外螺纹相旋合，所述螺旋升降杆15还具有圆杆部分与螺纹填料压套17及升降杆填料16的内孔相配合并穿过副阀体2及传力板8与阀座填料压盖14的外侧相接，通过旋转螺纹填料压套17可压紧升降杆填料16，螺旋升降杆15具有动密封进退性能。

所述压力自紧密封装置和螺旋升降杆装置的功能是：压力自紧密封装置运用了楔形槽增压的原理，阀腔中流体压力越高其密封性能越好，但是为了防止不确定因素发生，当密封达不到要求时，可在副阀体2外旋转螺旋升降杆15推动阀座填料压盖14压紧具有部分孔类圆锥的阀座填料13，使阀座5和阀体1之间得到可靠的密封。

图5为本发明低扭矩无磨损固定球阀在高温、高压流体管路系统中运行时，因为液压系统中的液体介质对温度变化比较敏感，随着温度的升高粘性变小，影响液压系统的工作稳定性，所以本发明在压力推进装置和液压系统之间安装具有压力推进功能的减温器24，其压力推进装置中的活塞9与具有压力推进功能的减温器24中的推力杆25相接，螺纹密封圈压套11和具有压力推进功能的减温器的接头体26相连接，通过安装具有压力推进功能的减温器24，可使液压系统中作为工作介质来传递能量的液体温度控制在有效温度范围内。

如图1所示，本发明低扭矩无磨损固定球阀的球体4和阀座5之间的密封形式为球体后阀座密封，并且为金属硬密封。

如图1至4所示，本发明低扭矩无磨损固定球阀，所述的低扭矩是因为在作用在球体4和阀座5之间密封面上的总作用力和摩擦阻力的减少而达到的积极效果。

在说明书等文件中所述的驱动装置、液压系统以及具有压推进功能的减温器在此只作功能性介绍不作详细赘述，所述的“相接”一词可以解释为零部件之间的“接触”或“接碰”，还有所述的“内”“外”是相对的概念，在涉及同一零件的轴向方向时，以球体4为基准，以朝向或接近球体4的方向或接近位置为“内”，反之为“外”。

所述压力推进装置及螺旋升降杆装置在同一圆周上呈间隔安装于副阀体2上。

Claims (6)

1.一种低扭矩无磨损固定球阀，它包括阀体(1)、副阀体(2)、阀盖(3)、球体(4)、支撑板(19)、上阀杆(20)、下阀杆(21)、阀座(5)、副阀座(18)、阀座(5)外部数只呈圆周排列的不通孔中依次安装有弹簧(6)、柱塞(7)，柱塞(7)的外侧与传力板(8)相接，其特征在于：传力板(8)的外侧具有数套呈圆周排列安装在副阀体(2)上的由活塞(9)、密封圈垫(23)、密封圈(10)和螺纹密封圈压套(11)所构成的压力推进装置，传力板(8)的外侧与活塞(9)相接，所述阀座(5)的外圆与阀体(1)的台阶孔及副阀体(2)之间由内向外安装由具有部分圆锥的阀座填料垫圈(12)、具有部分孔类圆锥的阀座填料(13)及阀座填料压盖(14)所构成的是压力自紧密封装置，阀座填料压盖(14)的外侧与副阀体(2)中台阶孔的内侧面相接，所述阀座填料压盖(14)的外侧具有数套呈圆周排列安装在副阀体(2)上的由螺旋升降杆(15)、升降杆填料(16)及螺纹填料压套(17)所构成的螺旋升降杆装置，阀座填料压盖(14)的外侧与螺旋升降杆(15)相接。

2.根据权利要求1所述的低扭矩无磨损固定球阀，其特征在于：所述活塞(9)具有粗圆杆部分和细圆杆部分，其粗圆杆部分外侧的台肩与密封圈垫(23)的内端面相接，其细圆杆部分与密封圈垫(23)、密封圈(10)及螺纹密封圈压套(11)的内孔相配合，螺纹密封圈压套(11)的外螺纹与副阀座(2)上的螺孔相旋合，以压紧密封圈(10)，使活塞(9)具有动密封推进性能。

3.根据权利要求2所述的低扭矩无磨损固定球阀，其特征在于：所述螺纹密封圈压套(11)的中孔具有压力室(22)，并可与液压系统相连接。

4.根据权利要求1至3所述的低扭矩无磨损固定球阀，其特征在于：当流体为高温、高压介质时，所述压力推动装置和液压系统之间安装具有压力推进功能的减温器(24)，其活塞(9)与推力杆(25)相接，螺纹密封圈压套(11)与接头体(26)相连接。

5.根据权利要求1所述的低扭矩无磨损固定球阀，其特征在于：螺旋升降杆装置中的螺旋升降杆(15)具有螺杆部分和螺纹填料压套(17)的螺孔相旋合，同轴上还具有圆杆部分与升降杆填料(16)、螺纹填料压套(17)的内孔相配合，螺纹填料压套(17)具有外螺纹与副阀体(2)上的螺孔相旋合以压紧升降杆填料(16)，使螺旋升降杆(15)具有动密封性能。

6.根据权利要求1所述的低扭矩无磨损固定球阀，其特征在于：球体(4)和阀座(5)之间的密封形式为球体后阀座密封，并且为金属硬密封。

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