CN103759038B - 一种顶装式球阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种顶装式球阀，包括位于球体与阀体间的阀座，阀座与球体通过密封材料密封连接，阀座与阀体通过密封件密封连接；还包括位于阀体与阀座之间的弹簧组件，弹簧组件的一端抵靠于阀体上、另一端与阀座的空隙内设置的限位件相抵触；阀体成型有第一台阶，密封件位于第一台阶的台肩与弹簧组件的径向端面形成的密封间隙内，且密封件一端抵靠于第一台阶的台肩处，另一端抵靠于弹簧组件的径向端面上。即密封件被限位在由阀体第一台阶的台肩及弹簧组件的径向端面所形成的密封间隙内，保证了密封件不会移动；同时，上述球阀不会因进压方向的改变而改变阀座的受力情况，端部进压时，压力将阀座压靠于球体上，当中腔进压时，阀座仍能压靠于球体上，实现可靠的双向密封。

Description

一种顶装式球阀
技术领域
本发明涉及一种阀门制作技术领域，具体地说是涉及一种顶装式球阀。
背景技术
球阀由于具有密封可靠，结构简单，维修方便的特点，成为应用较为广泛的阀门之一。顶装式球阀相对侧装式球阀具有外漏点少，管道应力对其影响较小等优势，同时顶装式球阀因为可实现便捷的在线维修而被广泛应用。顶装式球阀中，DBB和DIB是两种阀座功能形式，其中，DBB阀座也称单活塞效应阀座，每个阀座能抵抗一个方向的作用力，可对中腔进行排放。DIB阀座又分为DIB-1阀座和DIB-2阀座，DIB-1阀座的每个阀座抵抗两个方向作用力，称双活塞效应阀座，但这种结构需设置中腔压力泄放装置；DIB-2进口端的阀座为DBB，出口端为DIB，又叫单、双活塞效应阀座，这种结构的通过进口端自动泄放中腔压力。DIB型阀座由于密封性能良好，近年来被广泛应用。
现有常见的DIB-2型顶装式球阀中，如图1所示，由于设置于固定器11与阀体12之间的密封件13可以在空隙14内来回移动，产生摩擦，一方面密封件的磨损严重，导致密封件寿命较短，需要经常更换密封件；另一方面，一侧进压时密封件被推到固定器或者阀体端面上会受到撞击，并且内外密封唇的摩擦力不一致时，易造成密封件实际位置状态非设计理想状态，导致该球阀的密封效果大大降低，密封稳定性不能得到很好的保证。
为解决密封件移动导致密封件寿命短，密封效果差的问题，中国专利文献CN102797868A公开了一种顶装式超低温球阀，包括阀体1、阀座组件2、阀球3，阀座组件包括阀座环2-1和固装在阀座环上远离阀球一端的压环2-2；阀座环2-1靠近阀球3的一端上设有密封圈2-3；阀座环上设有第一台肩2-1-3和第二台肩2-1-4，第一台肩与阀体之间设有支撑套2-4和弹簧盘2-5，弹簧盘内嵌装有压簧2-6，第二台肩与阀体、压环形成环形密封腔2-7，在环形密封腔内安装有弹簧蓄能圈2-8，压环上设有与阀座环的端部相配合的台肩孔2-2-1，阀座环2-1与压环2-2通过沿轴向的螺钉可拆卸式连接。具体的，在压环2-2上与阀座环2-1上分别设有相配合的螺钉安装孔2-2-2和螺孔2-1-6。在安装时，将阀座环的该端插入到压环的台肩孔内，当阀座环的端面与台肩孔的台肩面对齐后，通过在对应螺钉安装孔和螺孔内拧紧螺钉2-10，实现阀座环2-1与压环2-2间的固定连接。
上述球阀结构可以使弹簧蓄能圈2-8固定于环形密封腔2-7内，避免了弹簧蓄能圈2-7移动产生磨损而降低密封效果的问题；但是，该球阀中，由于压环2-2是通过螺钉固定在阀座环2-1上的，当端部进压时，阀座环2-1的受力情况如图2所示，作用于阀座环2-1两侧的压力差使阀座环2-1压靠于阀球3上，且弹簧蓄能圈2-7不移动，因此，密封可靠；当中腔进压时，阀座环2-1的受力情况如图3所示，作用于阀座环2-1两侧的压力差使阀座环2-1推离阀球3，此时球阀泄压，阀球3与阀座环2-1间无法实现密封。可见，上述球阀只能实现单向进压时可靠的密封，适用于单活塞效应阀座(DBB球阀)，而无法实现双活塞效应阀座(DIB球阀)中双向进压时可靠的密封。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中能够实现双向密封的球阀由于密封件移动导致寿命短，密封可靠性差，而能够实现密封件固定的阀座组件结构只能实现单向密封的问题，进而通过合理设计阀座组件的结构，从而提供一种既能防止密封件移动，又能实现双向可靠密封的球阀。
为解决上述技术问题，本发明的一种，包括位于球体与阀体间的阀座，所述阀座与所述球体通过密封材料密封连接，所述阀座与所述阀体中通过密封件密封连接；还包括位于所述阀体与所述阀座之间的弹簧组件，所述弹簧组件的一端抵靠于所述阀体上、另一端与所述阀座的空隙内设置的限位件相抵触；所述阀体成型有第一台阶，所述密封件位于所述第一台阶的台肩与所述弹簧组件的径向端面形成的密封间隙内，且所述密封件一端抵靠于所述第一台阶的台肩处，另一端抵靠于所述弹簧组件的径向端面上。
所述弹簧组件包括套设于所述阀座上的弹簧座，以及位于所述弹簧座与所述阀体之间的弹簧，所述弹簧座与所述阀座的空隙内设置限位件。
所述弹簧座在接近所述阀体径向端面的侧壁上成型有凹槽，所述凹槽内设置所述弹簧。
所述阀体上成型有与所述弹簧座配合的第二台阶和第三台阶，所述弹簧座在与所述第二台阶的配合处成型有伸入所述密封间隙的凸块，所述凸块抵靠于所述密封件上，所述弹簧位于所述第二台阶的台肩处，所述弹簧座在与所述第三台阶的配合处成型有凸缘。
所述弹簧座上成型有适于所述阀座伸入的环形凹槽，所述阀座对应成型有与所述环形凹槽配合的环形凸起。
所述限位件套设于所述环形凸起上，且位于阀座的径向端面与弹簧座的径向端面之间，用于限制所述弹簧组件的轴向移动。
所述弹簧与所述阀体侧壁间设有挡圈。
所述密封件为两个反向设置实现双向密封的弹簧蓄能密封圈。
工作位置时，所述密封件的外径фS2大于所述密封材料的密封面内径фS3，所述密封件的内径фS1小于所述密封材料的密封面外径фS4。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，
1、在本发明中，工作位置时，密封件一端抵靠于第一台阶的台肩处，另一端抵靠于弹簧组件的径向端面上。即密封件被限位在由阀体第一台阶的台肩及弹簧组件的径向端面所形成的密封间隙内，保证了密封件不会移动；同时，上述球阀不会因进压方向的改变而改变阀座的受力情况，端部进压时，压力将阀座压靠于球体上，当中腔进压时，阀座仍能压靠于球体上，实现可靠的双向密封。
2、在本发明中，弹簧组件包括套设于阀座上的弹簧座，以及位于弹簧座与阀体之间的弹簧，弹簧座与阀座的空隙内设置限位件；弹簧的回弹力通过弹簧座、限位件传递给阀座，用于提供阀座与球体间密封连接的预紧力；为了稳固的设置弹簧，使弹簧提供稳固的回弹力，弹簧座在接近阀体径向端面的侧壁上成型有凹槽，凹槽内设置弹簧。弹簧与阀体侧壁间设有挡圈，挡圈用于防止转动螺纹环时带动弹簧座旋转而引起弹簧发生扭曲。
3、在本发明中，阀体上成型有与弹簧座配合的第二台阶和第三台阶，弹簧座在与第二台阶的配合处成型有伸入密封间隙的凸块，凸块抵靠于密封件上，凸块与第一台阶的台肩之间形成密封间隙，用来放置密封件；弹簧位于第二台阶的台肩处，弹簧座在与第三台阶的配合处成型有凸缘，使用工装向将凸缘向阀体一端撑开，就可实现限位件的装卸，进而完成其他零部件的拆装。
4、在本发明中，为了减小球阀的尺寸，弹簧座上成型有适于阀座伸入的环形凹槽，阀座对应成型有与所述环形凹槽配合的环形凸起，装配位置时，环形凸起插入环形凹槽内，使阀座推向阀体留出供球体装入的空间；工作位置时，环形凸起退出环形凹槽，使阀座与弹簧座间存在空隙，限位件位于环形凸起上，用于限制弹簧组件的轴向移动，弹簧的回弹力才能传递给阀座，产生阀座与球体密封的预紧力。
5、在本发明中，密封件为两个反向设置实现双向密封的弹簧蓄能密封圈，弹簧蓄能密封圈可以满足球阀在低泄漏、超低温或特殊介质等特殊工况下的使用需求，使球阀的适用范围更广。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是现有技术的双向密封球阀的结构示意图；
图2是现有技术的双向密封球阀端部进压时阀座受力的示意图；
图3是现有技术的双向密封球阀中腔进压时阀座受力的示意图
图4是本发明的一种顶装式球阀的结构示意图；
图5是图4端部进压时阀座受力的示意图；
图6是图4中腔进压时阀座受力的示意图；
图中附图标记表示为：1-球体，2-阀体，21-第一台阶，211-台肩，22-第二台阶，221-台肩，23-第三台阶，3-阀座，31-环形凸起，4-密封材料，41-密封面，5-密封件，6-弹簧组件，61-弹簧座，62-弹簧，611-环形凹槽，612-凸块，613-凸缘，7-限位件，8-挡圈。
具体实施方式
如图4所示为本发明的一种顶装式球阀，包括位于球体1与阀体2间的阀座3，阀座3与球体1通过密封材料4密封连接，阀座3与阀体2中通过密封件5密封连接；还包括位于阀体2与阀座3之间的弹簧组件6，弹簧组件6的一端抵靠于阀体2上、另一端与阀座3的空隙内设置的限位件7相抵触；阀体2成型有第一台阶21，密封件5位于第一台阶21的台肩211与弹簧组件6的径向端面形成的密封间隙内，且密封件5一端抵靠于第一台阶21的台肩211处，另一端抵靠于弹簧组件6的径向端面上。
上述一种顶装式球阀的装配过程如下：密封件5装入阀体2中，弹簧组件6放入阀座3，弹簧组件6及阀座3装入阀体2中，阀座3向阀体2端部移动，留出供球体1放置的空间，放入球体1；利用工装将阀座3拉向球体1，保证阀座3压靠于球体1上，再通过工装向阀体2端部撑开弹簧组件6，弹簧组件6向阀体2移动，从而在阀座3的径向端面与弹簧组件6的径向端面之间形成限位件7的安装空间装入限位件7。弹簧组件6一端抵靠于阀体2上，另一端与限位件7。拆卸过程与装配过程相反，此处不做详细介绍。
上述技术方案为本发明的核心技术方案，由于阀体2成型有第一台阶21，工作位置时，密封件5一端抵靠于第一台阶21的台肩211处，另一端抵靠于弹簧组件6的径向端面上，即密封件5被限位在由阀体2第一台阶21的台肩11及弹簧组件6的径向端面之间的密封间隙内，保证了密封件5不会移动；同时，工作位置时，密封件5的外径фS2大于密封材料的密封面41内径фS3，密封件5的内径фS1小于密封材料的密封面41外径фS4，因此，本实施例的球阀不会因进压方向的改变而改变阀座的受力情况，如图5及图6所示，端部进压时，作用于阀座3两侧的压力差将阀座3压靠于球体1上，当中腔进压时，作用于阀座3两侧的压力差仍能将阀座3压靠于球体1上，实现阀座3与阀体2间可靠的双向密封。
弹簧组件6包括套设于阀座3上的弹簧座61，以及位于弹簧座61与阀体2之间的弹簧62，弹簧座61与阀座3的空隙内设置限位件7；弹簧的回弹力通过弹簧座61、限位件7传递给阀座3，用于提供阀座3与球体1间密封连接的预紧力；为了稳固的设置弹簧62，使弹簧62提供稳固的回弹力，弹簧座61在接近阀体2径向端面的侧壁上成型有凹槽，凹槽内设置弹簧62。弹簧62与阀体2侧壁间设有挡圈8，挡圈8用于防止转动螺纹环时带动弹簧座61旋转而引起弹簧62发生扭曲。
阀体2上成型有与弹簧座61配合的第二台阶22和第三台阶23，弹簧座61在与第二台阶22的配合处成型有伸入密封间隙的凸块612，凸块612抵靠于密封件5上，凸块612与第一台阶21的台肩211之间形成密封间隙，用来放置密封件5；弹簧62位于第二台阶22的台肩221处，弹簧座61在与第三台阶的配合处成型有凸缘613，使用工装将凸缘613推向阀体2端部，就可在阀座3的径向端面与弹簧座6的径向端面间形成间隙以实现限位件7的装卸，进而完成其他零部件的拆装。
弹簧座61上成型有适于阀座3伸入的环形凹槽611，阀座3对应成型有与环形凹槽611配合的环形凸起31，装配位置时，环形凸起31插入环形凹槽611内，使阀座3推向阀体2留出供球体1装入的空间；工作位置时，环形凸起31退出环形凹槽611，限位件7套设于环形凸起31上，且位于阀座3的径向端面与弹簧座61的径向端面之间，用于限制弹簧组件6的轴向移动，弹簧62的回弹力才能传递给阀座3，产生阀座3与球体1密封的预紧力。环形凹槽611与环形凸起31配合使用，可以减小球阀的尺寸。
密封件5为两个反向设置实现双向密封的弹簧蓄能密封圈，弹簧蓄能密封圈可以满足球阀在低泄漏、超低温或特殊介质等特殊工况下的使用需求，使球阀的适用范围更广。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种顶装式球阀，包括位于球体(1)与阀体(2)间的阀座(3)，所述阀座(3)与所述球体(1)通过密封材料(4)密封连接，所述阀座(3)与所述阀体(2)通过密封件(5)密封连接；还包括位于所述阀体(2)与所述阀座(3)之间的弹簧组件(6)，所述弹簧组件(6)的一端抵靠于所述阀体(2)上、另一端与所述阀座(3)的空隙内设置的限位件(7)相抵触；其特征在于：
所述阀体(2)的内表面与阀座(3)的外表面之间具有间隙，并成型有第一台阶(21)，所述第一台阶(21)的台肩(211)与所述弹簧组件(6)的径向端面形成有具有所述间隙的腔室，所述密封件(5)位于所述腔室内且所述密封件(5)一端抵靠于所述第一台阶(21)的台肩(211)处，另一端抵靠于所述弹簧组件(6)的径向端面上。
2.根据权利要求1所述的一种顶装式球阀，其特征在于：所述弹簧组件(6)包括套设于所述阀座(3)上的弹簧座(61)，以及位于所述弹簧座(61)与所述阀体(2)之间的弹簧(62)，所述弹簧座(61)与所述阀座(3)的空隙内设置限位件(7)。
3.根据权利要求2所述的一种顶装式球阀，其特征在于：所述弹簧座(61)在接近所述阀体(2)径向端面的侧壁上成型有凹槽，所述凹槽内设置所述弹簧(62)。
4.根据权利要求2或3所述的一种顶装式球阀，其特征在于：所述阀体(2)上成型有与所述弹簧座(61)配合的第二台阶(22)和第三台阶(23)，所述弹簧座(61)在与所述第二台阶(22)的配合处成型有伸入所述腔室的凸块(612)，所述凸块(612)抵靠于所述密封件(5)上，所述弹簧(62)位于所述第二台阶(22)的台肩(221)处，所述弹簧座(61)在与所述第三台阶(23)的配合处成型有凸缘(613)。
5.根据权利要求2所述的一种顶装式球阀，其特征在于：所述弹簧座(61)上成型有适于所述阀座(3)伸入的环形凹槽(611)，所述阀座(3)对应成型有与所述环形凹槽(611)配合的环形凸起(31)。
6.根据权利要求5所述的一种顶装式球阀，其特征在于：所述限位件(7)套设于所述环形凸起(31)上，且位于所述阀座(3)的径向端面与所述弹簧座(61)的径向端面之间，用于限制所述弹簧组件(6)的轴向移动。
7.根据权利要求2所述的一种顶装式球阀，其特征在于：所述弹簧(62)与所述阀体(2)侧壁间设有挡圈(8)。
8.根据权利要求1所述的一种顶装式球阀，其特征在于：所述密封件(5)为两个反向设置实现双向密封的弹簧蓄能密封圈。
9.根据权利要求1所述的一种顶装式球阀，其特征在于：工作位置时，所述密封件(5)的外径фS2大于所述密封材料的密封面(41)内径фS3，所述密封件(5)的内径фS1小于所述密封材料的密封面(41)外径фS4。
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