CN1040087A - 球阀排泄 - Google Patents

Abstract

一种具有旋转轴和安装在流通腔中的球阀的流体控制阀。该球有一个或多个V形槽控制流体流动。在关闭位置上时，球和流通腔壁在一条连续的线上密封接触。阀的安装和打开，可将相连的管路中的流体完全排放，这对用于卫生设备有益。球和轴为阀帽组合件的一部分，球通过阀体的一个孔放入流通腔。孔中一个整体密封件提供阀体和阀帽件之间的静密封以及轴的动密封。

Description

本发明涉及流体阀，特别涉及这种阀，它在要求精确控制流量或精确开关的药物及特殊化学制品生产和卫生设备应用的流体控制方面具有特别的适应性。

可参考的相关美国专利有如下列编号，即2，510，514;2，712，454;3，275，025;3，403，887;3，536，296;3，773，291;3，779，511;3，883，113;4，103，868;4，140，149;4，342，444;4，465，259;4，696，323。

在药物及特殊化学制品的生产和卫生设备应用方面，控制流体的控制阀除了要求具有通常对阀所要求的特性，即保养方便和造价经济外，还要求具有精确的流量控制、可靠的消毒、接触流体的部件清洗方便。虽然上面提到的专利可以满足这种流体控制阀的一个或多个要求特性，但没有一个能满足全部要求。

因此，要求提供一种流体控制阀，它有精确的流量控制，易消毒，易清洗及保养，并且运转可靠而造价低廉。

本发明提供了一种流体控制阀，它具有一阀体，其中有通道形成流通腔，还有安放在流通腔中的旋转阀球，该球沿球外径和流通腔内径形成的一条连续密封接触线密封。一个弹性体覆层包覆阀球，使弹性体覆层的外径略大于流通腔内径，当球旋转时提供活动压配合，当阀关闭时将流通腔和球之间密封阻断。在球的外径上，设一个或两个最好为V形的槽，因此当将球绕球和轴的中心线旋转时，流体的流动受槽控制。

球通过一个与流通腔垂直并且其直径与流通腔相同的孔进入阀体。 球与轴可以是一个阀帽组合件的一部分，因此可将球通过阀体孔放入，直到在流通腔内完全接触，而阀帽在阀体上紧固。一个整体轴阀帽密封件在阀体和阀帽之间提供静密封，还提供轴的动密封。

在阀的安装中当轴水平放置时，在流通腔中形成流体通口的一个槽处在阀的底部上。这样，当阀开放时可使管路完全排空。这样可消除可能使控制过程污染的加工流体的任何存穴。此外，该结构使接触流体的全部阀元件，可在管路上进行清洗和消毒。

因此，这独特的阀的结构具备下面的特点：（1）使球外径和流通腔内径之间的线密封接触可成为阀的密封，从而促成通过球上的槽的精确控制;（2）使球可对流体介质产生的力起止推件的作用，藉以免除一般实现该功能所常用的若干部件;（3）使水平管路有最小斜度时可通过阀将管路流体完全排空，使清洗及消毒方便;（4）用一个密封件形成轴的动密封和阀体及阀帽间的静密封，以消除不必要的部件;（5）使阀组合件无足以使加工过程污染的加工流体存穴，从而提供消毒组合件;（6）可仅通过拆卸四个有头螺栓，将阀帽和球轴组合件整个从阀体中取出，并通过一个孔将球从阀体中取出;（7）可用普通机床切削阀的内表面并抛光。因此，按照本发明原理的阀主要用于生产药物，和诸如利用遗传变种的细菌及酵母生产的特殊化学品。在其他方面可用于需作精确流量控制或开关的任何卫生设备应用等。

本发明的特征在附加的权利要求书中有详细的阐述。参阅下面的说明并结合附图便可对本发明有详细的了解。各图中的相同元件用相同标号表示。附图简单说明如下：

图1为本发明流体控制阀的前视图，其中阀的作动轴平放，并且阀处于关闭位置;

图2为沿图1剖面线2-2的剖视图;

图3为阀体、阀帽和球轴组合件的分解剖视图;

图4为在关闭位置上的阀的放大前视图;

图5为球旋转到开放位置时的放大前视图;

图6为球的放大局部剖视图。

参看附图，图1显示根据本发明原理制造的流体控制阀10。阀10有一个阀体12，和一个用有头螺栓16在阀体12上固定的阀帽14。阀帽14的另一端设连接盘18，用以和控制阀的开/闭位置的标准作动器连接。图1中显示球20在阀体12的流通腔中处于关闭位置。

图2可最清楚地看到，阀体12有进口22及出口24，其间连接着流通腔26。图2中的箭头指示流体从进口22到出口24的流向，然而应理解，阀10也可按相反的流向运转。进口22处设夹具23，出口处设突缘盘25。球20为球形，具有两个槽28，30，各槽在球20的表面上展开一个小于180°的角度，从而在球的相对两侧，在两槽之间留下很小的球表面积部分32（见图2，5，6）。各槽为V形，其夹角X（图6）最好在90与120度之间。

当球20绕轴34的中心线向任一方向旋转时，流过阀10的流体受槽28、30的控制。槽的尺寸可变化，使阀有不同的容量，需要时也可仅采用一个槽。当将阀10安装在管路中，使轴34如图1所示处于水平位置时，本发明有很大的优点。在这情况下，当阀关闭，球20在流通腔26中处在图2和图4前视图所示的位置上。然而当轴34被旋转，将球置于如图5所示的全开放位置上时，注意槽28处在阀底部上，也就是在流通腔26中的流体最低通过点上，这样当阀开放时，便可将与阀10连接的管路完全排空。如采用两个槽28，30，则当阀开放时，两槽必有一个在流通腔的底部。如仅用一槽，则必须注意阀关闭时该槽的位置，使球在旋转到开放位置时，该槽处在流通腔的底部上。

球20有一个弹性体覆层36，完全覆盖球20的暴露外表面，然而在需要时，弹性体覆层36也可仅覆盖球20的球形表面，即非槽表面。总之， 圆球20的直径和弹性体覆层的厚度有一定尺寸，使弹性体覆层的外径略大于流通腔26的直径，因此当球旋转时，在球20和流通腔壁26间形成可活动的紧配合，而当阀关闭时，在流通腔和球之间形成密封阻断。如图2及4所示，球20外径和流通腔26内径间的线接触形成阀内的流体密封。球20与流通腔26间的线密封接触40，由一条连接球20球面上的槽28及30之间窄部32的点32a和相对点32b，以及连接槽28，30间的球面上的两相对宽部42上的点42a和其相对点42b的连续不断的密封线形成。因此，轴34可以从图4所示的阀关闭位置，即从密封点32a、32b、42a、42b相连形成线接触密封40时的位置，逆时针旋转（从随动轴端看），使球20达到图5所示的全开放位置。

本发明的另一显著优点可从图2的剖视图中了解。注意球20和流通腔26间的线接触密封，它可使球对流体介质产生的力起止推件的作用。这种特殊的结构可免除实现该功能通常需要的分别的阀部件。

将球20在阀体内安装，提供了本发明的阀的另一明显优点，这从图2及3极易见到。阀体12的壁42上有一个孔50，特别是在壁52上加工形成槽54。一个弹性体密封件56可用来嵌在孔50中，其突缘58可嵌入槽54中，其孔60的直径略大于轴34的直径。孔60还有一个小直径部分形成整体的O形环状密封件62。密封部分62的直径略小于轴34的直径，从而和轴紧配合，在轴部64上形成轴的动流体密封（见图2）。

阀体槽54有一个环形肩台66，当用有头螺栓16将阀帽14紧固在阀体12上时，该肩台66嵌入密封突缘58内。于是密封件56形成轴的动密封，以及阀体12与阀帽14间的静密封。

轴34在阀帽通道68中伸展，其上端用一个O形环70密封，该O形环70用O形定位件72夹持在位。标准夹具74将连接盘18夹在阀帽14上，O形定位件72夹在其间，如图2所示。任何从流通腔26中漏出而进入通道68的流体，必然由O形环70密封。

在阀帽14上有一个标准泄放接头件80，它正常情况下封闭，可打开，通过连接槽69与通道68接通，检测流体是否有通过密封件的不利泄漏。在必须保持无菌状态下使用阀10时，可在阀帽14上设置两个冲洗接头，各与泄放接头件80相似。可将蒸汽向一个这种冲洗接头供给，从另一个冲洗接头排出，将通道68消毒，从而防止污染物通过密封区56进入加工流体。

在轴34的顶部，用适当的销84将一个标准传动连接器82安装在轴34上，使轴34可被有控制的驱动，从而控制球20的位置。轴承86，88例如可用特夫隆制造，适当安装在阀帽中的通道68的两端上，支承轴34的运动。

为在清洁和保养时便于将部件组装或拆卸，孔50与流通腔有基本相同的直径，互相垂直，即孔30的中心线与流通腔26的纵向轴线垂直。如图3所示，将球20通过孔50插入，座落在流通腔内，如图2所示。然后用螺栓16将阀帽14固定在阀体上。球阀的拆卸易于进行，只要卸去螺栓16，就可将阀帽14从阀体12上拆下。

在本发明实施方案的构造中，将弹性体36模制在金属球21外面（图6），其厚度约为0.050英寸（1.27mm）。球20根据流通腔26来定尺寸，使金属球21上的弹性体36的外径比流通腔26的直径大0.010英寸（0.254mm）。槽28、30各形成约120度的夹角。

球20还可制成有塑料或硬橡胶的内心，而有弹性较大的弹性体外部。另一方面也可将整个球用弹性体材料制造。

槽28、30成形在球面上，可适应不同要求的阀流量。举例来说，大流量阀的每一槽28、30可使夹角约为120度。小流量阀则设置非常浅的槽，其夹角各约为90度。

因此，本发明的阀10的新颖特征如下：

1.球的外径和流通腔的内径间的线密封接触可成为阀的密封;

2.球对流体介质产生的力起止推件的作用;

3.管路流体可通过在水平管路中有最小斜度的阀完全排空;

4.单个密封件既提供轴的动密封，又提供阀体与阀帽间的静密封;

5.阀的内表面可用普通的机床来切削和抛光;

6.阀组合件中没有可能使可控加工过程污染的加工流体存穴;

7.仅需拆去四个有关螺栓，便可将整个的阀帽、球轴组合件、连接盘及驱动作动器从阀体上拆下。

上面的详细叙述，仅为促进透彻了解，不应理解为附加不必要的限制，因为本领域技术人员就发明作各种修改并非难事。

Claims (15)

1、一种流体控制阀，包括：

一个阀体，其一端有一进口，另一端有一出口，进出口之间有一圆柱形流通腔，供流体从阀体的该圆柱形流通腔的壁所限定的内径中通过；

一个球轴组合件，具有圆球体和将球旋转的轴；

该圆球的直径基本上等于该圆柱形流通腔的内径；

该圆球具有一对在该球的两相对外表面上的对称的槽；

该槽各在该球的外表面上展开小于180°的角度，形成相对的对称窄球表面，与相对的对称的宽球表面连接，分别形成相应的流体密封表面，阻止流体流过；

将该球轴组合件安装在该阀体中的安装装置，使该轴与该阀体倾斜，该圆球在该阀体的圆柱形流通腔中作可活动的压配合，各该流体密封表面和该流通腔密封接触；

该轴可旋转，将该球由(1)一个阻止流体从阀中通过的第一位置，这时球上的全部宽窄球形表面上的流体密封表面，以一条不间断的密封线和该流通腔壁作密封接触，旋转到(2)一个将通过阀的流体通道开放的第二位置，这时至少仅球的宽球形表面上的相应流体密封面与该流通腔的壁密封接触，使流体仅能通过各该槽。

2、根据权利要求1所述的流体控制阀，其特征为该圆球在各该流体密封表面上具有弹性体覆层。

3、根据权利要求2所述的流体控制阀，其特征为该安装装置具有一个阀帽，阀帽有通道供该轴插入，还具有将该阀帽安装在该阀体上的装置。

4、根据权利要求3所述的流体控制阀，其特征为该阀体的该圆柱形流通腔的壁上具有一个孔，该安装装置具有一个密封件，在该孔中密封连接，阻止流通腔中流体通过该孔流失。

5、根据权利要求4所述的流体控制阀，其特征为该孔有在该流通腔的圆柱形壁上形成的密封槽，该密封件有密封突缘，用于嵌入密封槽。

6、根据权利要求5所述的流体控制阀，其特征为该密封件有一条轴的通道，使该轴可插入。

7、根据权利要求6所述的流体控制阀，其特征为该密封件的轴通道有一个内密封部，其直径略小于轴的直径，形成围绕旋转轴的流体密封件。

8、根据权利要求1所述的流体控制阀，其特征为将该阀调正，使流体可通过阀体完全排放。

9、根据权利要求2所述的流体控制阀，其特征为该弹性体覆层覆盖该球的外表面。

10、根据权利要求1所述的流体控制阀，其特征为该圆柱形流通腔的壁上有一个孔，该安装装置有供将该球轴组合件在阀体内作可拆卸安装的装置，可将该圆球通过该孔插入或拔出。

11、根据权利要求10所述的流体控制阀，其特征为该孔为圆形，其直径基本上等于该圆球的直径。

12、根据权利要求1所述的流体控制阀，其特征为该槽为V形，形成的夹角在90度与120度之间。

13、根据权利要求3所述的流体控制阀，其特征为有一对冲洗接头，各穿过该阀帽，与该通道接通，用于接受消毒介质，将该通道中的污染物进行消毒。

14、一种流体控制阀，包括：

一个阀体，其一端有一进口，另一端有一出口，进出口之间有一圆柱形流通腔，供流体从阀体的该圆柱形流通腔的壁所限定的内径中通过;

一个球轴组合件，具有圆球和将球旋转的轴;

该圆球的直径基本上等于该圆柱形流通腔的内径;

该圆球在外表面上至少有一个槽;

该槽在该球的外表面上的展开角小于180°，形成相应的流体密封表面，阻止流体流过;

将该球轴组合件安装在该阀体中的安装装置，使该轴与该阀体倾斜，该圆球在该阀体的圆柱形流通腔中作可活动的压配合，各该流体密封表面和该流通腔壁密封接触;

该轴可旋转，将该圆球由（1）一个阻止流体从阀中通过的第一位置，这时球上的全部密封表面上的流体密封表面，和该流通腔壁在一条不间断的密封线上作密封接触，转动到（2）一个将通过阀的流体通道开放的第二位置，这时仅相应流体密封表面的一部分与该流通腔壁密封接触，因此该密封线不连贯，流体仅能从该槽通过。

15、如权利要求14之流体控制阀，而特征为该槽为V形，形成90度至120度的夹角。

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