CN103982671A - 一种浮动球阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种浮动球阀,包括阀体、球体、阀座和阀杆,该阀体内包括一阀体腔,该球体和该阀座均放置于该阀体腔内,该阀杆与该球体连接并置于该阀体上,该阀座通过一弹性元件与该阀体连接;当该浮动球阀闭合时,该浮动球阀的球体与阀座均在该阀体腔内移动。

Description

一种浮动球阀
技术领域
本发明涉及一种用于流体控制的阀门,尤其涉及一种浮动球阀。
背景技术
球阀是一种由启闭件(球体)由阀杆带动,并绕阀杆的轴线作90度旋转运动的阀门,主要用于流体的调节与控制。球阀自诞生以来,被广泛的应用在石油炼制、长输管线、化工、造纸、制药、水利、电力、市政、钢铁等行业,属于机械领域中必不可少的零部件。
球阀的主要特点是本身结构紧凑简单,密封可靠,维修方便,密封面与球面在介质压力的作用下常处于闭合状态,不易被介质冲蚀,易于操作和维修,适用于水、溶剂、酸和天然气等一般工作介质,而且还适用于工作条件恶劣的介质,如氧气、过氧化氢、甲烷和乙烯等,在各行业得到广泛的应用。球阀阀体可以是整体的,也可以是组合式的。
现有技术领域,球阀可以分为浮动球阀和固定球阀。其中,浮动球阀是指球阀的球体是浮动的,在介质压力作用下,球体能产生一定的位移并紧压在出口端的密封面上,保证出口端密封。压力越大时,密封性能也越好,但是启动关闭的扭矩随压力的增大而增大。浮动球球阀的结构简单,密封性好,但球体承受工作介质的载荷全部传给了阀座,因此要考虑阀座能否经受得住球体介质的工作载荷,在受到较高压力挤压时,柔性的阀座材料发生偏移,因而密封效果下降。这种结构,一般用于中低压、小口径场合。
固定球阀与浮动球阀相比,球体不浮动,阀座可动。工作时,阀前流体压力在球体上产生的作用力全部传递给阀杆,不会使球体向阀座移动,因而阀座不会承受过大的压力,所以固定球阀的扭矩小、阀座变形小,密封性能稳定、使用寿命长,适用于高压、大口径场合。通常而言,固定球阀为了使球体固定,而结构复杂,制造工艺相对于浮动球阀复杂。
与固定球阀相比较,浮动球阀的制造工艺简单,成本低廉,但是由于全部压力被阀座承受,因此导致开启关闭浮动球阀时需要的驱动力非常大。另一方面,由于现有技术中的浮动阀座都是柔性阀座,多选用聚四氟乙烯制成,见专利CN201020182464.6,当介质压力增大,球体传递给阀座的压力也会增加,导致阀座磨损增大,因而密封性能下降。
综上所述,现有技术中需要一种能有效克服上述缺陷的新的浮动球阀。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺陷,本发明提供一种球体、阀座双浮动型浮动球阀。
为了实现上述发明目的,本发明公开一种浮动球阀,包括阀体、球体、阀座和阀杆,该阀体内包括一阀体腔,该球体和该阀座均放置于该阀体腔内,该阀杆与该球体连接并置于该阀体上,其特征在于,该阀座通过一弹性元件与该阀体连接;当该浮动球阀闭合时,该浮动球阀的球体与阀座均在该阀体腔内移动。
更进一步地,该弹性元件为螺旋弹簧,该螺旋弹簧的一端与该阀座连接,另一端与该阀体连接。
更进一步地,该阀座由刚性材料制成。该阀座由金属或陶瓷制成。该阀座包括一密封圈,该阀座通过该密封圈与该球体连接。该阀座在靠近该球体的一面上包含一第一凹槽,该第一凹槽用于放置该密封圈。该阀座在靠近该阀体的一面上包括一第二凹槽,该第二凹槽用于放置一第二密封圈。该第二密封圈为O型密封圈或V型密封圈。
更进一步地,该阀座与该阀体之间包括一间隙。该球体在该阀体腔内可移动的距离大于该间隙。
与现有技术相比较,本发明所提供的浮动球阀,首次将球体、阀座同时设计成为可浮动,并利用弹性元件使阀座和阀体之间通过弹性元件连接。这样能同时实现以下优点:
第一、由于压力被多个部件分散,使该浮动球阀可以使用在更大尺寸的管道中,用于更大的压力环境下;第二、由于球体、阀座均可浮动,使该浮动球阀在开启时无需事先移开阀座,仅通过二者之间的位置调节即可实现低扭矩、易开启;第三、阀座采用了刚性材料,并且压力被多个部件分散,使该浮动球阀的使用寿命更长、结构更牢靠;第四、本发明所提供的阀座和球体可以使用在温度、压力变化较大等恶劣环境下。
附图说明
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
图1是现有技术所提供的浮动球阀的结构示意图;
图2是本发明所提供的浮动球阀的示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的一种具体实施例的阀座及浮动球阀。然而,应当将本发明理解成并不局限于以下描述的这种实施方式,并且本发明的技术理念可以与其他公知技术或功能与那些公知技术相同的其他技术组合实施。
在以下描述中,为了清楚展示本发明的结构及工作方式,将借助诸多方向性词语进行描述,但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“轴向”、“径向”等词语理解为方便用语,而不应当理解为限定性词语。
图1是现有技术中浮动球阀的开启状态。其中10是阀杆、11是球体、12是介质通道,13是阀体,14是阀座。现有技术中,浮动球阀所使用的阀座14必须是弹性材料制成,否则在浮动球阀的关闭状态下,无法实现密封。在浮动球阀的开启状态下,介质流经介质通道12和球体11。现有技术中球阀由关闭进入开启时都希望能尽量减少阀杆的扭矩,这样既能减少开启时需要的驱动力,还能降低阀座的磨损,避免密封性能的下降。为了减少阀杆的开启扭矩,就必须想办法减少阀座和球体之间的摩擦力。
图2是本发明所提供的用于浮动球阀的阀座的结构示意图。图2中所示出的浮动球阀,此时为闭合状态。其中阀体构成一阀体腔,球体和阀座都放置于该阀体腔内。该浮动球阀开启时,阀体腔中充满了介质,介质流经所述球体24和通道22。由于本发明的球体24和阀座26都可以在阀体腔内移动,因此,当介质进入阀门以后,在球体腔内介质的压力推动下,可浮动的球体24与可移动的阀座26进行密合。由于阀座26通过一弹性元件23与阀体连接,因此当阀座26上承受的压力增加时,弹性元件23会吸收掉部分压力。阀座26与阀体21之间存有一间隙d1。当通道22内介质所产生的压力持续增大时,推动该球体24移动。球体在通道内可以移动的范围d2大于阀座可移动的范围d1。当阀座26移动至极限时,阀座26同时紧贴阀体21和弹性元件23,于是球体与阀座之间的压力被分散至由阀座、弹性元件、阀体三个部件来承受,同时体腔内压力分布也发生了变化。因此与现有技术相比较,本发明所提供的球体、阀座同时可以浮动的球阀更适应于较大口径和更高的压力环境下。
本发明所提供的浮动球阀,当阀杆20开始旋转时,由于阀座26与球体24之间的摩擦力的存在,自动挤压弹簧23发生形变,弹簧通过形变将摩擦力吸收,因此开启时扭矩大大减小。与现有技术相比较,阀座无法移动将承受全部的介质压力,显然摩擦力就大,导致阀座在多次开启闭合时的磨损增大。
现有技术中,浮动球阀所使用的阀座必须是弹性材料制成,否则无法实现密封。本发明中,由于阀座26同样可以在阀体腔中浮动,因此本发明中阀体采用刚性材料,如金属、陶瓷等制成,同时,阀座与球体接触表面仍由摩擦系数较小的塑性材料覆盖。这样的话,更加增强了阀座本身的使用寿命,又不增大摩擦压力,减少了因阀座损坏导致的密封效果变差的风险。在另一种较佳实施方式中,为了实现最佳的密封效果,该阀座26在靠近球体的一个面上增加了一个凹槽,该凹槽25中用于放置塑性材料密封件。这样当球体24与阀座26接触时,因为塑料密封件的存在使介质不会在球体与阀座之间流出,并且因为该塑料密封件的受压力作用下变形小,因此球体在与阀座26贴紧受压后不会严重损坏阀座表面的塑性材料。与此同时,我们还可以在阀座26与阀体21连接的一个面上再增设一个凹槽27,用于放置O型或V型等多种形状的密封圈。与现有技术相比较,本发明所提供的浮动球阀,可以适用于温度、压力变化剧烈的环境下,这是因为当低温发生时,球阀材料的热膨胀率不同以及冷缩形变,可浮动的球体和可浮动的阀座两者之间相互调节压力,因而不需要人工干预,自动达到较佳密封效果。当压力增大时,压力被多个零部件分散承受,因为不会因为单一零件负荷过重而发生形变。
本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种浮动球阀,包括阀体、球体、阀座和阀杆,所述阀体内包括一阀体腔,所述球体和所述阀座均放置于所述阀体腔内,所述阀杆与所述球体连接并置于所述阀体上,其特征在于,所述阀座通过一弹性元件与所述阀体连接;当所述浮动球阀闭合时,所述球体与阀座均在所述阀体腔内移动。
2.如权利要求1所述浮动球阀,其特征在于,所述弹性元件为多个螺旋弹簧,所述螺旋弹簧的一端与所述阀座连接,另一端与所述阀体连接。
3.如权利要求1所述浮动球阀,其特征在于,所述阀座由刚性材料制成。
4.如权利要求3所述浮动球阀,其特征在于,所述阀座由金属或陶瓷制成。
5.如权利要求3所述浮动球阀,其特征在于,所述刚性阀座包括一密封圈,所述阀座通过所述密封圈与所述球体连接。
6.如权利要求5所述浮动球阀,其特征在于,所述刚性阀座在靠近所述球体的一面上包含一第一凹槽,所述第一凹槽用于放置所述密封圈。
7.如权利要求6所述浮动球阀,其特征在于,所述刚性阀座在靠近所述阀体的一面上包括一第二凹槽,所述第二凹槽用于放置一第二密封圈。
8.如权利要求7所述浮动球阀,其特征在于,所述第二密封圈为O型密封圈或V型密封圈。
9.如权利要求1所述浮动球阀,其特征在于,所述阀座与所述阀体之间包括一间隙。
10.如权利要求9所述浮动球阀,其特征在于,所述球体在所述阀体腔内可移动的距离大于所述间隙。
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