CN104806782A - 一种球阀用复合球芯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种球阀用复合球芯，是由金属球芯基体、阀杆孔和流道腔组成，是流道腔内紧贴腔壁固定有陶瓷流道，金属球芯的密封面为陶瓷密封面，本发明具有耐冲蚀性可与全陶瓷球相媲美，耐高压差能力跟金属球相同的特点。
Description
技术领域
本发明属于球阀的技术领域，尤其是一种将结构陶瓷镶嵌于金属球芯上，制成球体的流道与密封面位置均为陶瓷材质的球阀用复合球芯。
背景技术
目前，在球阀行业中，陶瓷球阀以其金属球阀无可比拟的优势，比如高耐磨蚀性、高耐腐蚀性及高耐冲蚀性等，正在快速地抢占金属球阀的市场，但大口径的陶瓷阀门因为大尺寸陶瓷制品烧结技术薄弱的问题尚未研发成功，由此出现了复合球阀，复合球阀将陶瓷和金属的优点完美合一，创造出了性能全面的球芯，可以实现大口径陶瓷阀门的批量生产。目前的复合球阀其结构为了兼顾抗强热冲击这一目的而设计成了非对称结构，这种结构在常温、高强冲蚀、低腐蚀的工况下并不够完美，金属基体的局部位置仍容易被冲蚀到，使用寿命不能达到预期目标。
发明内容
本发明的目的在于改进已有技术的不足而提供一种耐冲蚀性可与全陶瓷球相媲美，耐高压差能力跟金属球相同的球阀用复合球芯。
本发明是这样实现的，一种球阀用复合球芯，是由金属球芯基体、阀杆孔和流道腔组成，其特点是流道腔内紧贴腔壁固定有陶瓷流道，金属球芯的密封面为陶瓷密封面。
为了进一步实现本发明的目的，可以是所述陶瓷流道是陶瓷流道管，该陶瓷流道管在流体出口方向端设有防止流道管向出口方向移动的台肩。
为了进一步实现本发明的目的，可以是在金属球芯基体内垂直陶瓷流道管轴向设有压块，压紧螺栓压迫压块紧贴陶瓷流道管外壁。
为了进一步实现本发明的目的，可以是所述的压块由两块压垫中间设有碟簧组成。
为了进一步实现本发明的目的，可以是所述的陶瓷流道是流道腔进口端有球面的陶瓷流道管，陶瓷流道管的球面嵌在金属球芯基体内且其外表面与金属球芯基体的外表面自然过渡形成光滑球面。
为了进一步实现本发明的目的，可以是所述的陶瓷流道是是由两件一端带有球面、另一端无球面的陶瓷流道管组成，陶瓷流道管的球面嵌在金属球芯基体内且其外表面与金属球芯基体的外表面自然过渡形成光滑球面。
为了进一步实现本发明的目的，可以是金属球芯基体的陶瓷密封面的对立面同样为陶瓷密封面，形成对称结构。
为了进一步实现本发明的目的，可以是所述的陶瓷密封面为压盖安装在镶嵌在金属球芯基体内的陶瓷密封环的外侧并通过压紧螺钉与金属球芯基体连接，压盖、陶瓷密封环的外表面与金属球芯基体的外表面自然过渡形成光滑球面。
为了进一步实现本发明的目的，可以是在陶瓷密封环与金属球芯间设有密封垫。
为了进一步实现本发明的目的，可以是金属球芯基体上设有与陶瓷密封环内孔匹配的凸台。
本发明与已有技术相比具有以下显著特点和积极效果：本发明是金属球芯的密封面采用陶瓷密封面，这样使复合球在阀门任意的开启状态时，介质对球的冲蚀均由陶瓷承担，而不是金属，达到耐冲蚀的作用；流道腔内紧贴腔壁固定有陶瓷流道，这样可以避免液体对流道腔的腐蚀，这样耐冲蚀性可与全陶瓷球芯相媲美，耐高压差能力跟金属球芯相同；所述陶瓷流道是陶瓷流道管，该陶瓷流道管在流体出口方向端设有防止流道管向出口方向移动的台肩，防止陶瓷流道管被流体介质冲刷窜动；在金属球芯基体内垂直陶瓷流道管轴向设有压块，压紧螺栓压迫压块紧贴陶瓷流道管外壁，以压块压紧陶瓷流道管防止向反方向窜动；所述的压块由两块压垫中间设有碟簧组成，提供的压力为弹性压力，保证陶瓷流道管受热膨胀时不会被压碎；所述的陶瓷流道是流道腔进口端有球面的陶瓷流道管，陶瓷流道管的球面嵌在金属球芯基体内且其外表面与金属球芯基体的外表面自然过渡形成光滑球面，形成另一种结构的陶瓷流道，避免液体腐蚀，延长使用寿命；所述的陶瓷流道是是由两件一端带有球面、另一端无球面的陶瓷流道管组成，陶瓷流道管的球面嵌在金属球芯基体内且其外表面与金属球芯基体的外表面自然过渡形成光滑球面，使复合球芯在阀门任意的开启状态时，介质对球的冲蚀均由陶瓷承担，而不是金属，达到耐冲蚀的作用；两件陶瓷流道管间形成不大于1毫米的间隙，这样两件陶瓷流道管分别从不同方向装入，两者之间有缝隙，保证不会互相挤压，这里的缝隙值很小，一般不应超过1mm，对于“全通径”的介质流道而言，流阻系数可以忽略不计，且介质对缝隙底下的金属冲蚀性微乎其微，从而实现介质不能磨损密封面，介质不能冲蚀球体流道腔；金属球芯基体的陶瓷密封面的对立面同样为陶瓷密封面，形成对称结构，使复合球芯在阀门关闭状态时，与陶瓷阀座配合形成密封的均是陶瓷材质，延长了使用寿命，而当密封面磨损过量后，调换阀门安装方向180°，使复合球芯的另一个陶瓷密封面起密封作用，达到双倍寿命的作用；陶瓷密封面为压盖安装在镶嵌在金属球芯基体内的陶瓷密封环的外侧并通过压紧螺钉与金属球芯基体连接，压盖、陶瓷密封环的外表面与金属球芯基体的外表面自然过渡形成光滑球面，在金属球芯基体的两个对立面上加工工艺孔，将两件具有密封球面的陶瓷密封环环分别镶嵌在金属球芯基体的两个孔中，然后各自以压盖压紧，加工装配方便，成本低，陶瓷密封环与金属球芯是以陶瓷密封环的外圆定位密封，同时装配方式是热配，此种装配方式和密封结构在高温状态时可避免因陶瓷和金属热膨胀不同导致陶瓷胀裂的问题；在陶瓷密封环与金属球芯间设有密封垫，起到防止介质迂回导致泄露的作用；金属球芯基体上设有与陶瓷密封环内孔匹配的凸台，此凸台可保证压紧螺钉的连接长度，否则金属球芯上的螺纹孔难以加工成盲孔，而通孔将容易导致泄露，尤其是对于高温密封胶无法使用的工况下，保证了密封的可靠性；本发明采用的全对称结构可以更换密封面，即在陶瓷环密封面密封不严，开始内漏时可调换阀门180°，使用另一面陶瓷密封面的密封环来保证密封，这样相当于阀门的寿命增加了1倍；另外全对称结构使球体可能被冲蚀的点数量减半，对于常温或低热冲击、高强冲蚀、低腐蚀的工况的针对性更强，更适用。
本发明提供一种以金属球芯为基体，镶嵌球面陶瓷密封环和陶瓷流道管，间接地达到全陶瓷球芯所具有的密封可靠，高耐磨蚀性、高耐腐蚀性及高耐冲蚀性等性能，另外金属基体的球芯以其极好的抗拉能力，可以弥补陶瓷易崩瓷、极限扭矩低的缺点，从而提高阀门的耐高压差能力。本发明将陶瓷和金属的优点完美合一，创造出了性能全面的球芯，且可以实现大口径陶瓷阀门的批量生产。本发明的另一个突出优点是耐强热冲击，即对于阀门常闭、最高温度达300-456℃的工况，使用单面陶瓷密封环结构，高温介质首先接触的是复合球的金属面，热量通过金属传导给陶瓷密封面，相当于有了“预热”，此时阀门打开，介质与陶瓷间的温度差已低于陶瓷的热冲击温度；而且当陶瓷外形尺寸较小时，热传导率虽然不变，但因为能量损失较小，热传导的速度很快，故陶瓷件相邻点之间的温度梯度相差较小，此时热膨胀幅度相差较小，陶瓷件不会出现热膨胀梯度差产生的应力，由此达到耐强热冲击的目的；而对于热冲击较小的工况，对称结构将复合球的精髓最大化地体现出来，此时陶瓷和金属的优点完美融合，对于常温或低热冲击、高强冲蚀、低腐蚀的工况，尤其是对于介质含硬质颗粒或者粘性极大的浆液，复合球的性能将完全超越金属球与陶瓷球。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的一种结构示意图。
图2为本发明的另一种结构示意图。
图3为本发明的又一种结构示意图。
图4为本发明的实施例4的结构示意图。
图5为本发明的实施例5的结构示意图。
图6为本发明的实施例6的结构示意图。
图7为本发明的实施例7的结构示意图。
图8为本发明的实施例8的结构示意图。
具体实施方式
实施例1，一种球阀用复合球芯，参照图1，是在金属球芯基体1上设有阀杆孔2和流道腔3，流道腔3内紧贴腔壁固定有陶瓷流道4，金属球芯基体1的密封面5为陶瓷密封面，这构成本发明的一种结构。
实施例2，一种球阀用复合球芯，参照图2是在实施例1的基础上，所述陶瓷流道4是陶瓷流道管6，该陶瓷流道管6在流体出口方向端设有防止流道管向出口方向移动的台肩7，其他与实施例完全相同。
实施例3，一种球阀用复合球芯，参照图2、图3，是在实施例2的基础上，在金属球芯基体1内垂直陶瓷流道管6轴向设有压块8，压紧螺栓9压迫压块8紧贴陶瓷流道管6外壁，所述的压块8由两块压垫10中间设有碟簧11组成，其他与实施例2完全相同。
实施例4，一种球阀用复合球芯，参照图4，是在实施例1的基础上，所述的陶瓷流道4是流道腔进口端有球面12的陶瓷流道管6，陶瓷流道管6的球面12嵌在金属球芯基体1内且其外表面与金属球芯基体1的外表面自然过渡形成光滑球面，其他与实施例1完全相同。
实施例5，一种球阀用复合球芯，参照图5，是在实施例1的基础上，所述的陶瓷流道4是由两件一端带有球面12、另一端无球面的陶瓷流道管6组成，两流道管6之间有缝隙，缝隙不应超过1mm，陶瓷流道管6的球面12嵌在金属球芯基体1内且其外表面与金属球芯基体1的外表面自然过渡形成光滑球面，其他与实施例1完全相同。
实施例6，一种球阀用复合球芯，参照图6，是在实施例1的基础上，是金属球芯基体1的陶瓷密封面5的对立面同样为陶瓷密封面，形成对称结构，所述的陶瓷密封面5为压盖13安装在镶嵌在金属球芯基体1内的陶瓷密封环14的外侧并通过压紧螺钉与金属球芯基体1连接，压盖13、陶瓷密封环14的外表面与金属球芯基体1的外表面自然过渡形成光滑球面，在陶瓷密封环14与金属球芯基体1间设有密封垫15，其他与实施例1完全相同。
实施例7，一种球阀用复合球芯，参照图7，是在实施例6的基础上，是金属球芯基体1上设有与陶瓷密封环14内孔匹配的凸台16，其他与实施例6完全相同。
实施例8，一种球阀用复合球芯，参照图8，是在实施例3的基础上，金属球芯基体1的陶瓷密封面5的对立面同样为陶瓷密封面，形成对称结构，所述的陶瓷密封面5为压盖13安装在镶嵌在金属球芯基体1内的陶瓷密封环14的外侧并通过压紧螺钉与金属球芯基体1连接，压盖13、陶瓷密封环14的外表面与金属球芯基体1的外表面自然过渡形成光滑球面，在陶瓷密封环14与金属球芯基体1间设有密封垫15金属球芯基体1上设有与陶瓷密封环14内孔匹配的凸台16，其他与实施例1完全相同。
Claims (10)
1.一种球阀用复合球芯，是由金属球芯基体、阀杆孔和流道腔组成，其特征是流道腔内紧贴腔壁固定有陶瓷流道，金属球芯的密封面为陶瓷密封面。
2.根据权利要求1所述的一种球阀复合球芯，其特征是所述陶瓷流道是陶瓷流道管，该陶瓷流道管在流体出口方向端设有防止流道管向出口方向移动的台肩。
3.根据权利要求2所述的一种球阀用复合球芯，其特征是在金属球芯基体内垂直陶瓷流道管轴向设有压块，压紧螺栓压迫压块紧贴陶瓷流道管外壁。
4.根据权利要求3所述的一种球阀用复合球芯，其特征是所述的压块由两块压垫中间设有碟簧组成。
5.根据权利要求1所述的一种球阀用复合球芯，其特征是所述的陶瓷流道是流道腔进口端有球面的陶瓷流道管，陶瓷流道管的球面嵌在金属球芯基体内且其外表面与金属球芯基体的外表面自然过渡形成光滑球面。
6.根据权利要求1所述的一种球阀用复合球芯，其特征是所述的陶瓷流道是是由两件一端带有球面、另一端无球面的陶瓷流道管组成，陶瓷流道管的球面嵌在金属球芯基体内且其外表面与金属球芯基体的外表面自然过渡形成光滑球面。
7.根据权利要求1所述的一种球阀用复合球芯，其特征是金属球芯基体的陶瓷密封面的对立面同样为陶瓷密封面，形成对称结构。
8.根据权利要求1或7所述的一种球阀用复合球芯，其特征是所述的陶瓷密封面为压盖安装在镶嵌在金属球芯基体内的陶瓷密封环的外侧并通过压紧螺钉与金属球芯基体连接，压盖、陶瓷密封环的外表面与金属球芯基体的外表面自然过渡形成光滑球面。
9.根据权利要求8所述的一种球阀用复合球芯，其特征是在陶瓷密封环与金属球芯间设有密封垫。
10.根据权利要求8所述的一种球阀用复合球芯，其特征是金属球芯基体上设有与陶瓷密封环内孔匹配的凸台。
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