CN104633169B - 一种球阀用启闭结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球阀用启闭结构，其中，包括：球芯，球芯具有球芯轴线T；阀孔，阀孔设置在球芯内，阀孔具有阀孔轴线P；连接体，连接体包括上连接体和下连接体，上连接体和下连接体分别连接在球芯的两端且相对阀孔轴线P对称，其中，上连接体包括上本体和若干个沿上本体周向均匀分布的上凸缘，下连接体包括下本体和若干个沿下本体周向均匀分布的下凸缘；阀杆，阀杆具有阀杆轴线H，阀杆轴线H与连接体上的球芯轴线T的同轴度误差为0.005mm～0.01 mm，阀杆包括上阀杆和下阀杆，上阀杆连接体在上连接体上，下阀杆连接体在下连接体上。本发明具有制造成本低，球芯与阀杆同轴度高，具有应力低、可减少裂纹的作用。

Description

一种球阀用启闭结构

技术领域

本发明涉及阀门领域，具体涉及一种球阀用启闭结构。

背景技术

目前球阀的内部结构往往分两种，一种是阀杆与球芯分开，阀杆与球芯之间主要依靠凹凸扣接实现扭矩的传递，这种结构缺点往往是使用次数多以后，凹凸扣之间相互磨损，凹凸扣之间的间隙会越来越大，尤其使用时间长、频繁关闭开合的场所，这样最终导致球阀在凹凸扣之间磨损失效，而球阀容然保持完好，根据上述缺点，人们将阀杆与球芯合为一体制造，以此来解决凹凸扣因间隙问题失效的缺点。

中国专利CN201120313162.2公开了一种带有球芯的球阀阀杆，包括有阀杆本体，在所述的阀杆本体上设有球芯，所述的球芯与阀杆本体一体成型，所述的球芯上设有供介质流过的连接通道。采用上述技术方案，能降低生产成本，而且能保证球芯旋转可靠。此专利虽降低了生产成本，能保证球芯旋转可靠，但是球芯与阀杆本体为一体式结构，另外阀杆本体设计在球芯的两端，这样势必造成球芯与阀杆本体精加工的困难，目前球芯与阀杆本体一体式结构加工存在的问题是：1.在保证球芯与阀杆本体的精度要求情况下，必须采用多工序精密加工，采用多工序精密加工导致成本增高，作为一般场合使用的阀，很不经济，无法应用；2.在保证成本低，适可应用的情况下，球芯与阀杆本体的精度必然降低，精度的降低导致阀在使用时，由于球芯与密封圈存在摩擦扭矩，阀杆扭转必须克服球芯与密封圈之间的摩擦扭矩，球芯与阀杆本体的精度降低，尤其是球芯与阀杆本体的同心度降低，球面相对阀杆本体的跳动降低，造成球芯实际中心轴线与阀杆本体中心轴线产生偏心，这样进一步导致在使用时，球芯与密封圈之间磨损加大，引起泄漏，同时球芯与阀杆本体之间连接处在交变力作用下产生裂纹甚至损坏，在使用过程中往往容易因应力过大导致金属疲劳，是的阀杆与球芯发生断裂，如阀门使用在一些特殊场合，在紧急情况时需要切断管道输送，如此时发生断裂，往往会造成巨大的损失。

因此急需一种能有效提高球芯与阀杆同心度、避免阀杆与球芯之间应力过大，降低球芯与阀杆制造成本、减少阀杆与球芯发生断裂的连接结构。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种制造成本低、球芯与阀杆同轴度高、降低应力、减少裂纹的球阀用启闭结构。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种球阀用启闭结构，其中，包括：球芯，球芯容纳在阀座的密封圈内，球芯具有球芯轴线T；阀孔，阀孔设置在球芯内，阀孔具有阀孔轴线P；连接体，连接体包括上连接体和下连接体，上连接体和下连接体分别连接在球芯的两端且相对阀孔轴线P对称，其中，上连接体包括上本体和若干个沿上本体周向均匀分布的上凸缘，下连接体包括下本体和若干个沿下本体周向均匀分布的下凸缘，其中，所述上凸缘的上凸缘第一面呈弧面形状，所述上凸缘第一面由所述上本体的小端外缘延伸至上所述球芯的上端面的外缘；阀杆，阀杆具有阀杆轴线H，阀杆轴线H与连接体上的球芯轴线T的同轴度误差为0.005mm～0.01 mm，阀杆包括上阀杆和下阀杆，上阀杆连接体在上连接体上，下阀杆连接体在下连接体上。

进一步地，上连接体呈锥形，上连接体的大端连接在球芯的上端面，上连接体的小端连接在上阀杆的末端。

更进一步地，下连接体呈锥形，下连接体的大端连接在球芯的下端面，下连接体的小端连接在下阀杆的末端。

更进一步地，上本体呈锥形，上本体的大端连接在球芯的上端面，上本体的小端连接在上阀杆的末端。

更进一步地，下本体呈锥形，下本体的大端连接在球芯的下端面，下本体的小端连接在下阀杆的末端。

更进一步地，上凸缘还具有上凸缘第二面和上凸缘第三面，上凸缘第二面位于上凸缘第一面的一侧，上凸缘第三面位于上凸缘第一面的另一侧。

更进一步地，下凸缘具有下凸缘第一面、下凸缘第二面和下凸缘第三面，下凸缘第二面位于下凸缘第一面的一侧，下凸缘第三面位于下凸缘第一面的另一侧。

更进一步地，上凸缘第二面由上凸缘第一面径向延伸至上本体的锥面且轴向延伸至上端面，上凸缘第三面由上凸缘第一面径向延伸至上本体的锥面且轴向延伸至上端面。

更进一步地，下凸缘第一面呈弧面形状，下凸缘第一面由下本体的小端外缘延伸至下端面的外缘，下凸缘第二面由下凸缘第一面径向延伸至下本体的锥面且轴向延伸至下端面，下凸缘第三面由下凸缘第一面径向延伸至下本体的锥面且轴向延伸至下端面。

更进一步地，阀孔延伸至球芯的外球面，阀孔与球芯的外球面之间设有过渡面。

本发明的优点是：

1. 本发明中，球芯和阀杆由连接体连接在一起，连接体包括上连接体和下连接体，上连接体包括上本体和若干个沿上本体周向均匀分布的上凸缘，下连接体包括下本体和若干个沿下本体周向均匀分布的下凸缘，因而连接体刚性好、强度好，此外连接体与球芯和阀杆连接在一起作为整体式结构，强度和刚性更好，另外采用普通机床加工时，能够很好保证球芯轴线T与阀杆轴线H的同轴度，在使用时，连接体使得球芯轴线T与阀杆轴线H的同轴度误差始终保持在0.005mm～0.01 mm，为此，该球芯和阀杆的同轴度高，另外由于采用普通机床加工就能保证球芯轴线T与阀杆轴线H的同轴度误差在使用时始终保持在0.005mm～0.01 mm，因而制造成本低；

2. 本发明采用连接体结构保证在普通机床加工后的较高同轴度，因而避免了多工序精加工造成的裂纹和加工成本，通常多次加工会造成零件连接处应力集中，导致零件连接处产生裂纹或零件在扭力作用下在连接处断裂，本发明由连接体连接球芯和阀杆，另外上连接体呈锥形、下连接体呈锥形、上本体呈锥形、下本体呈锥形，锥形结构使得连接体部分用材少，节省空间，但同时连接体的刚度和强度满足保证球芯轴线T与阀杆轴线H的同轴度误差在使用时始终保持在0.005mm～0.01 mm，上凸缘和下凸缘周向均匀分布，使得连接体在受扭转时各部位受力均匀，使得连接体抗摩擦扭矩N和转动扭矩R更强；

3. 上凸缘第一面呈弧面形状，下凸缘第一面呈弧面形状，弧面形状结构在满足强度和刚性的情况下，节省原材料和空间；

4. 本发明采用连接体，保证球芯轴线T与阀杆轴线H的同轴度误差在使用时始终保持在0.005mm～0.01 mm，因而减少了同轴度偏大导致球芯与密封圈之间磨损的加大，从而避免引起泄漏，另外，同轴度误差保持在0.005mm～0.01 mm，使得摩擦扭矩N减少，因而使用时开启和关闭的转动扭矩R也会减少，断裂和裂纹发生减少，阀的使用寿命延长。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本说明书的一部分、用于进一步理解本发明的附图示出了本发明的优选实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中：

图1是本发明的总体立体结构示意图；

图2是本发明在受力状态下的立体结构示意图；

图3是本发明的另一视角立体结构示意图；以及

图4是本发明的又一视角立体结构示意图。

其中，图中标记为：

10为球芯、11为上端面、12为下端面、20为阀杆、21为上阀杆、22为下阀杆、30为上连接体、31为上本体、32为上凸缘、33为上凸缘第一面、34为上凸缘第二面、35为上凸缘第三面、30′为下连接体、31′为下本体、32′为下凸缘、33′为下凸缘第一面、34′为下凸缘第二面、35′为下凸缘第三面、40为阀孔、41为过渡面。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参考图1至图4，如图1所示的一种球阀用启闭结构，其中，包括球芯10、阀孔40、连接体和阀杆20，球芯轴线定义为T，阀杆轴线定义为H，阀孔轴线定义为P，球芯10容纳在阀座的密封圈内，球芯10具有球芯轴线T，阀孔40设置在球芯10内，阀孔40具有阀孔轴线P，阀孔40延伸至球芯10的外球面，阀孔40与球芯10的外球面之间设有过渡面41，过渡面41使得球阀启闭时阀孔40端部冲击力减少，连接体包括上连接体30和下连接体30′，上连接体30和下连接体30′分别连接在球芯10的两端且相对阀孔轴线P对称，阀杆20具有阀杆轴线H，阀杆轴线H与连接体上的球芯轴线T的同轴度误差为0.005mm～0.01 mm。

如图2所示，球芯10与密封圈之间的抗摩擦扭矩定义为N，阀在使用时，球芯10开启和闭合的转动扭矩定义为R，阀在使用时，球芯轴线T与阀杆轴线H之间产生的夹角定义为W，阀杆20包括上阀杆21和下阀杆22，上阀杆21连接体在上连接体30上，下阀杆22连接体在下连接体30′上。

如图3所示，上连接体30包括上本体31和若干个沿上本体31周向均匀分布的上凸缘32，上连接体30呈锥形，上连接体30的大端连接在球芯10的上端面11，上连接体30的小端连接在上阀杆21的末端，优选地，上本体31呈锥形，上本体31的大端连接在球芯10的上端面11，上本体31的小端连接在上阀杆21的末端。

如图3所示，上凸缘32具有上凸缘第一面33、上凸缘第二面34和上凸缘第三面35，上凸缘第二面34位于上凸缘第一面33的一侧，上凸缘第三面35位于上凸缘第一面33的另一侧。上凸缘第一面33呈弧面形状，上凸缘第一面33由上本体31的小端外缘延伸至上端面11的外缘，上凸缘第二面34由上凸缘第一面33径向延伸至上本体31的锥面且轴向延伸至上端面11，上凸缘第三面35由上凸缘第一面33径向延伸至上本体31的锥面且轴向延伸至上端面11。

如图4所示，下连接体30′包括下本体31′和若干个沿下本体31′周向均匀分布的下凸缘32′，下连接体30′呈锥形，下连接体30′的大端连接在球芯10的下端面12，下连接体30′的小端连接在下阀杆22的末端，优选地，下本体31′呈锥形，下本体31′的大端连接在球芯10的下端面12，下本体31′的小端连接在下阀杆22的末端。

如图4所示，下凸缘32′具有下凸缘第一面33′、下凸缘第二面34′和下凸缘第三面35′，下凸缘第二面34′位于下凸缘第一面33′的一侧，下凸缘第三面35′位于下凸缘第一面33′的另一侧。下凸缘第一面33′呈弧面形状，下凸缘第一面33′由下本体31′的小端外缘延伸至下端面12的外缘，下凸缘第二面34′由下凸缘第一面33′径向延伸至下本体31′的锥面且轴向延伸至下端面12，下凸缘第三面35′由下凸缘第一面33′径向延伸至下本体31′的锥面且轴向延伸至下端面12。

由上述的描述可知，在该球阀用启闭结构中，球芯10和阀杆20由连接体连接在一起，连接体包括上连接体30和下连接体30′，上连接体30包括上本体31和若干个沿上本体31周向均匀分布的上凸缘32，下连接体30′包括下本体31′和若干个沿下本体31′周向均匀分布的下凸缘32′，因而连接体刚性好、强度好，此外连接体与球芯10和阀杆20连接在一起作为整体式结构，强度和刚性更好，另外采用普通机床加工时，能够很好保证球芯轴线T与阀杆轴线H的同轴度，在使用时，连接体使得球芯轴线T与阀杆轴线H的同轴度误差始终保持在0.005mm～0.01 mm，为此，该球芯10和阀杆20的同轴度高，另外由于采用普通机床加工就能保证球芯轴线T与阀杆轴线H的同轴度误差在使用时始终保持在0.005mm～0.01 mm，因而制造成本低。

在球阀用启闭结构中采用连接体结构保证在普通机床加工后的较高同轴度，因而避免了多工序精加工造成的裂纹和加工成本，通常多次加工会造成零件连接处应力集中，导致零件连接处产生裂纹或零件在扭力作用下在连接处断裂，本发明由连接体连接球芯10和阀杆20，另外上连接体30呈锥形、下连接体30′呈锥形、上本体31呈锥形、下本体31′呈锥形，锥形结构使得连接体部分用材少，节省空间，但同时连接体的刚度和强度满足保证球芯轴线T与阀杆轴线H的同轴度误差在使用时始终保持在0.005mm～0.01 mm，上凸缘32和下凸缘32′周向均匀分布，使得连接体在受扭转时各部位受力均匀，使得连接体抗摩擦扭矩N和转动扭矩R更强。

在球阀用启闭结构中，上凸缘第一面33呈弧面形状，下凸缘第一面33′呈弧面形状，弧面形状结构在满足强度和刚性的情况下，节省原材料和空间。

在球阀用启闭结构中采用连接体，保证球芯轴线T与阀杆轴线H的同轴度误差在使用时始终保持在0.005mm～0.01 mm，因而减少了同轴度偏大导致球芯10与密封圈之间磨损的加大，从而避免引起泄漏，另外，同轴度误差保持在0.005mm～0.01 mm，使得摩擦扭矩N减少，因而使用时开启和关闭的转动扭矩R也会减少，断裂和裂纹发生减少，阀的使用寿命延长。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种球阀用启闭结构，其特征在于，包括：

球芯（10），所述球芯（10）容纳在阀座的密封圈内，所述球芯（10）具有球芯轴线T；

阀孔（40），所述阀孔（40）设置在所述球芯（10）内，所述阀孔（40）具有阀孔轴线P；

连接体，所述连接体包括上连接体（30）和下连接体（30′），所述上连接体（30）和下连接体（30′）分别连接在所述球芯（10）的两端且相对阀孔轴线P对称，其中，所述上连接体（30）包括上本体（31）和若干个沿上本体（31）周向均匀分布的上凸缘（32），所述下连接体（30′）包括下本体（31′）和若干个沿下本体（31′）周向均匀分布的下凸缘（32′），其中，所述上凸缘（32）的上凸缘第一面（33）呈弧面形状，所述上凸缘第一面（33）由所述上本体（31）的小端外缘延伸至上所述球芯（10）的上端面（11）的外缘；

阀杆（20），所述阀杆（20）具有阀杆轴线H，所述阀杆轴线H与连接体上的球芯轴线T的同轴度误差为0.005mm～0.01 mm，所述阀杆（20）包括上阀杆（21）和下阀杆（22），所述上阀杆（21）连接体在所述上连接体（30）上，所述下阀杆（22）连接体在所述下连接体（30′）上。

2.根据权利要求1所述的球阀用启闭结构，其特征在于，所述上连接体（30）呈锥形，所述上连接体（30）的大端连接在球芯（10）的上端面（11），所述上连接体（30）的小端连接在上阀杆（21）的末端。

3.根据权利要求2所述的球阀用启闭结构，其特征在于，所述下连接体（30′）呈锥形，所述下连接体（30′）的大端连接在球芯（10）的下端面（12），所述下连接体（30′）的小端连接在下阀杆（22）的末端。

4.根据权利要求3所述的球阀用启闭结构，其特征在于，所述上本体（31）呈锥形，所述上本体（31）的大端连接在球芯（10）的上端面（11），所述上本体（31）的小端连接在上阀杆（21）的末端。

5.根据权利要求4所述的球阀用启闭结构，其特征在于，所述下本体（31′）呈锥形，所述下本体（31′）的大端连接在球芯（10）的下端面（12），所述下本体（31′）的小端连接在下阀杆（22）的末端。

6.根据权利要求5所述的球阀用启闭结构，其特征在于，所述上凸缘（32）还具有上凸缘第二面（34）和上凸缘第三面（35），所述上凸缘第二面（34）位于上凸缘第一面（33）的一侧，所述上凸缘第三面（35）位于上凸缘第一面（33）的另一侧。

7.根据权利要求6所述的球阀用启闭结构，其特征在于，所述下凸缘（32′）具有下凸缘第一面（33′）、下凸缘第二面（34′）和下凸缘第三面（35′），所述下凸缘第二面（34′）位于下凸缘第一面（33′）的一侧，所述下凸缘第三面（35′）位于下凸缘第一面（33′）的另一侧。

8.根据权利要求7所述的球阀用启闭结构，其特征在于，所述上凸缘第二面（34）由上凸缘第一面（33）径向延伸至上本体（31）的锥面且轴向延伸至上端面（11），所述上凸缘第三面（35）由上凸缘第一面（33）径向延伸至上本体（31）的锥面且轴向延伸至上端面（11）。

9.根据权利要求8所述的球阀用启闭结构，其特征在于，所述下凸缘第一面（33′）呈弧面形状，所述下凸缘第一面（33′）由所述下本体（31′）的小端外缘延伸至下端面（12）的外缘，所述下凸缘第二面（34′）由下凸缘第一面（33′）径向延伸至下本体（31′）的锥面且轴向延伸至下端面（12），所述下凸缘第三面（35′）由下凸缘第一面（33′）径向延伸至下本体（31′）的锥面且轴向延伸至下端面（12）。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的球阀用启闭结构，其特征在于，所述阀孔（40）延伸至球芯（10）的外球面，所述阀孔（40）与球芯（10）的外球面之间设有过渡面（41）。