CN105014523B - 一种金属密封球阀的全方位研磨工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种金属密封球阀的全方位研磨工具，包括支架，支架上设有水平设置的主轴以及位于主轴上侧的上研磨部，主轴设有第一驱动电机并在第一驱动电机的驱动下自转；上研磨部包括第二驱动电机、与第二驱动电机的驱动轴连接的第一偏心盘、与第一偏心盘连接的第一偏心轴、与第一偏心轴连接且沿竖直方向伸缩的第一伸缩杆、通过万向节联轴器与第一伸缩杆端部连接的第一研磨组件以及套设在第一偏心轴和第一伸缩杆上的第一弹性件，第一弹性件位于第一偏心盘和第一研磨组件之间；主轴与金属密封球阀的球体固定连接，第一研磨组件与金属密封球阀的主阀座固定连接。本发明以简单的结构设计实现高精度的球体研磨以及阀座与球体的对研磨。

Description

一种金属密封球阀的全方位研磨工具

技术领域

本发明涉及一种金属密封球阀的加工、维修设备技术领域，尤其涉及一种金属密封球阀的全方位研磨工具。

背景技术

在中国石油化工等行业使用的阀门中，能够满足高温、高压、耐磨擦工况使用的阀门，其有一大部分采用金属密封球形结构，而该类型阀门的生产加工和维修一直是各国厂商的一大难题。高性能的硬密封球型密封阀门生产加工技术基本上都掌握在国外厂商手里，中国国内的企业需要耗费大量外汇从国外进口，由于成熟球型密封类阀门的研磨设备价格昂贵，就连国际知名阀门厂仍然由专业人员手工完成研磨，这就限制了高性能硬密封球阀的生产和维修，在阀门的泄漏等级上难以达到要求。

阀门的泄漏等级难以达到要求的原因有几种，但主要原因在于金属球体的加工工艺，通用的机加乃至于机械加工中心等手段，加工得到的球体，其真圆度很难达到金属密封的要求，必须要经过密封面的对研磨，所以只有解决了球体的真圆度和阀座密封面的接触面积，才能使其达到完全密封、实现“零泄漏”。

由以上的内容可知，生产硬密封球阀的关键是解决球体加工工艺，提高球体的真圆度和光洁度，所以球体的研磨和密封面的对研磨是决定球阀性能的关键。现有的球体研磨方式主要是在球体的自转基础上，研磨头按特定的轨迹旋转而对球体进行研磨，虽然在球体加工上可以达到要求，但是在球体与阀座的密封面上由于主要是以手工操作为主，所以不但效率低而且性能也不稳定。而专用的自动对研磨机都是利用二维方式进行的，要两个阀座分别与球体进行对研磨，而当研好一个密封面后研另一个密封面时则会损坏研好的密封面，使得无法保证球阀的两个密封面同时密封，无法保证硬密封以使球阀的泄漏等级达到Ⅵ。

由此可见，如何对现有的技术进行改进，使得研磨时既保证球体的真圆度和光洁度又保证两个阀座与球体的三体完全密封，这是本领域需要解决的重要技术问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种金属密封球阀的全方位研磨工具，能够在硬密封球阀密封面对研磨时，实现球体、主阀座及副阀座三体同时进行全方位立体研磨。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案是：

一种金属密封球阀的全方位研磨工具，其包括支架，所述支架上设有水平设置的主轴以及位于主轴上侧的上研磨部，所述主轴设有第一驱动电机并在第一驱动电机的驱动下自转；所述上研磨部包括第二驱动电机、与第二驱动电机的驱动轴连接的第一偏心盘、与第一偏心盘连接的第一偏心轴、与第一偏心轴连接且沿竖直方向伸缩的第一伸缩杆、通过万向节联轴器与第一伸缩杆端部连接的第一研磨组件以及套设在第一偏心轴和第一伸缩杆上的第一弹性件，所述第一弹性件位于第一偏心盘和第一研磨组件之间；所述主轴与金属密封球阀的球体固定连接，所述第一研磨组件与金属密封球阀的主阀座固定连接。

作为上述技术方案的改进，所述支架上还设有位于主轴下侧的下研磨部，所述下研磨部包括第三驱动电机、与第三驱动电机的驱动轴连接的第二偏心盘、与第二偏心盘连接的第二偏心轴、与第二偏心轴连接且沿竖直方向伸缩的第二伸缩杆、通过万向节联轴器与第二伸缩杆端部连接的第二研磨组件以及套设在第二偏心轴和第二伸缩杆上的第二弹性件，所述第二弹性件位于第二偏心盘和第二研磨组件之间；所述第二研磨组件与金属密封球阀的副阀座固定连接。

作为上述技术方案的改进，所述第一研磨组件包括第一随动盘以及第一研磨盘，所述第一随动盘通过万向节联轴器与所述第一伸缩杆的端部活动连接，所述第一研磨盘通过推力轴承与所述第一随动盘活动连接；所述第一研磨盘与金属密封球阀的主阀座固定连接；所述第二研磨组件包括第二随动盘以及第二研磨盘，所述第二随动盘通过万向节联轴器与所述第二伸缩杆的端部活动连接，所述第二研磨盘通过推力轴承与所述第二随动盘活动连接；所述第二研磨盘与金属密封球阀的副阀座固定连接。

作为上述技术方案的改进，所述第一偏心轴设有第一连接座，所述第一偏心盘与所述第一连接座连接；所述第二偏心轴设有第二连接座，所述第二偏心盘与所述第二连接座连接。

作为上述技术方案的改进，所述第一偏心盘与第一连接座之间的连接为沿水平方向可调式连接；所述第二偏心盘与第二连接座之间的连接为沿水平方向可调式连接。

作为上述技术方案的改进，所述第一偏心盘上沿水平方向设有长槽，所述第一连接座通过螺丝与所述第一偏心盘的长槽连接；所述第二偏心盘上沿水平方向设有长槽，所述第二连接座通过螺丝与所述第二偏心盘的长槽连接。

作为上述技术方案的改进，所述第一偏心轴的下端设有开口的空腔，所述第一伸缩杆伸入到所述第一偏芯轴下端的空腔中并可在空腔中上下移动；所述第二偏心轴的上端设有开口的空腔，所述第二伸缩杆伸入到所述第二偏芯轴上端的空腔中并可在空腔中上下移动。

作为上述技术方案的改进，所述支架设有上悬臂，所述上研磨部设置在上悬臂上。

作为上述技术方案的改进，所述支架设有下悬臂，所述下研磨部设置在下悬臂上。

与现有技术相比，实施本发明的金属密封球阀的全方位研磨工具，能够应用到金属密封球阀的生产与维修中，造价低廉、结构简单、易操作、适用范围广、占用空间小、便于普及，具体说来具有如下优点：

（1）本发明通过主轴、上研磨部、下研磨部这种全方位立体结构实现金属密封球阀阀座与球体的对研磨，使两者同时进行全方位的立体研磨，使球体能在任何状态下均能与阀座紧密配合，提高球阀整体密封性，实现球体与阀座的精整加工；

（2）本发明通过偏心盘、偏心轴、伸缩杆、万向节联轴器、研磨组件、弹性件等部件的设置，使阀座与球体形成柔性接触，能够按特定的轨迹模拟人的手工作业，替代了现有技术中的手工作业，大大节约人力成本，提高了生产和维修的效率；

（3）本发明可通过调换不同的研磨盘用于O球、V球、C球、半球的研磨及密封面的对研磨。

附图说明

图1为本发明金属密封球阀的全方位研磨工具的一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案更加清楚，以下结合附图通过具体的实施例来对本发明进行详细说明。

参见图1，本实施例中的金属密封球阀的全方位研磨工具包括支架1和上研磨部。

其中，支架1上设有上悬臂1a和下悬臂1b。在支架1的中部连接一水平设置的主轴2，主轴2位于上悬臂1a和下悬臂1b之间，主轴2与第一驱动电机3连接，在第一驱动电机3的驱动下可饶其自身轴线转动。

上研磨部设置在上悬臂1a上且位于主轴2上侧，上研磨部包括第二驱动电机4、与第二驱动电机4的驱动轴连接的第一偏心盘5、与第一偏心盘5连接的偏心轴6、与第一偏心轴6连接的第一伸缩杆7、与第一伸缩杆7通过万向节联轴器8连接的第一研磨组件9、以及套设在第一偏心轴6与第一伸缩杆7上的第一弹性件10，该第一弹性件10优选为补偿弹簧且位于第一偏心盘5与第一研磨组件9之间。其中，第一偏心轴6与第一伸缩杆7均为竖直设置，第一偏心轴6的上部设有第一连接座6a，该第一连接座6a与第一偏心盘5连接，并且二者的连接位置沿水平方向可调，具体的，第一偏心盘5上沿水平方向设有长槽，第一连接座6a通过螺丝与所述第一偏心盘5的长槽连接，进而能调节第一偏心轴6与第二驱动电机4的驱动轴的距离，从而使得研磨装置能够适应不同尺寸的金属密封球阀的研磨。第一偏芯轴6设有下端开口的内部空腔，第一伸缩杆7从第一偏心轴6的下端伸入到其内部空腔中，在第一弹性件10（即补偿弹簧）的作用下第一伸缩杆带动第一研磨组件9及主阀座A实现竖直方向的伸缩，并通过万向节联轴器8实现主阀座A沿球体C周围紧密接触。第一研磨组件9包括第一随动盘9a和第一研磨盘9b，随动盘9a与研磨盘9b通过推力轴承连接，其中第一随动盘9a可随着第一偏心轴6转动，而第一研磨盘9b在研磨时与主阀座A固定连接在一起，不会随着第一偏心轴6转动。

在上述实施例的基础上，金属密封球阀的全方位研磨工具还包括下研磨部。

下研磨部设置在下悬臂1b上且位于主轴2下侧，下研磨部包括第三驱动电机11、与第三驱动电机11的驱动轴连接的第二偏心盘12、与第二偏心盘12连接的第二偏心轴13、与第二偏心轴13连接的第二伸缩杆14、与第二伸缩杆14通过万向节联轴器15连接的第二研磨组件16以及套设在偏心轴13与伸缩杆4上的第二弹性件17，该第二弹性件17优选为补偿弹簧位于第二偏心盘12与第二研磨组件16之间。其中，第二偏心轴13与第二伸缩杆14均为竖直设置，第二偏心轴13的下部设有第二连接座13a，该第二连接座13a与第二偏心盘12连接，并且二者的连接位置沿水平方向可调，具体的，第二偏心盘12上沿水平方向设有长槽，第二连接座13a通过螺丝与所述第二偏心盘12的长槽连接，进而能调节第二偏心轴13与第三驱动电机11的驱动轴的距离，从而使得研磨装置能够适应不同尺寸的金属密封球阀的研磨。第二偏芯轴13设有上端开口的内部空腔，第二伸缩杆14从第二偏心轴13的上端伸入到其内部空腔中，在第二弹性件17（即补偿弹簧）的作用下第二伸缩杆14带动第二研磨组件16及副阀座B实现竖直方向的伸缩，并通过万向节联轴器15实现副阀座B沿球体C周围紧密接触。第二研磨组件16包括第二随动盘16a和第二研磨盘16b，第二随动盘16a与第二研磨盘16b通过推力轴承连接，其中第二随动盘16a可随着第二偏心轴13转动，而第二研磨盘16b在研磨时与副阀座B固定连接在一起，不会随着第二偏心轴13转动。

其中，水平方向设置的主轴2用来固定及驱动金属球阀的球体C，通过0.5千瓦减速电机（即第一驱动电机3），把转速控制在0---60转/小时，利用配套工装带动球体按稳定的速度自转。

其中，竖直方向的研磨速度，通过0.5千瓦减速电机（即第二驱动电机4和第三驱动电机11），把转速控制在0---200转/分钟，通过可调偏心轴、偏心盘、伸缩杆、补偿弹簧、万向节联轴器等带动阀座沿球体做圆周大旋转。

其中，沿水平方向可调的偏心盘5、12和偏心轴6、13，通过调节第一偏心轴6和第二驱动电机4的驱动轴的距离，以及调节第二偏心轴13和第三驱动电机11的驱动轴的距离，使其适应不同规格尺寸球体，带动阀座沿球体表面360度扇形转动。

其中，伸缩杆7、14及弹性件10、17可通过调整弹性件10、17的预紧力，实现研磨面压力恒定和位移的自动补偿，适应不同材质和各类型的球体。

其中，随动盘9a、16a，能够利用推力轴承带动与研磨盘9b、16b连接的阀座（主阀座A、副阀座B），使阀座在沿球体C表面360度扇形转动时，研磨盘9b、16b自身不发生转动。其中，由于设置万向节联轴器8、15，能够利用万向节联轴器8、15的特性模拟人手碗灵活的换向功能。

本实施例的结构简单，但却实现了大型设备能够实现的效果，并解决球体研磨及密封面的对研磨，替代了传统的手工作业，大大提高了生产和维修效率，提高了加工精度的统一性，降低了人员的技术要求。

在应用本实施例的研磨工具进行生产或维修时，首先通过常规的机加工等手段对球体及密封阀座进行硬化处理，然后在研磨工具设置专用的研磨盘对球体及阀座进行二维研磨使其达到精度要求后，再利用机器的全方位立体结构，对两个阀座与球体的密封面同时进行同步对研磨，对研磨后既要保证球体的真圆度又要保证密封面与整个球体的完全接触，使生产或维修后的球阀在工作过程中开关力矩均匀和最小。

以下通过对一个4寸600磅进口硬密封浮动结构球阀的维修来说明本实施例研磨装置的工作过程：

1、首先通过常规机加工手段对损坏的球体及阀座进行处理，使其恢复原设计的尺寸和材质；

2、利用本实施例的研磨工具对损坏的球体进行研磨

2.1、球体通过工装固定在水平设置的主轴上，设定自转速度为30转 /小时；

2.2、在上研磨部的研磨盘上，分别安装目数不同的研磨头，设定自转速度为60转/分钟；

2.3、开启装置，在冷却液的配合下对球体进行研磨，大约1小时的时间完成球体的研磨；

2.4、研磨后的球体技术指标为：研磨后真圆度最高可以达到： 1μm、表面光洁度可以达到：Ra值0.1μm；

3、全方位立体对研磨：主阀座A固定在上研磨部的研磨组件9上，副阀座B固定在下研磨部的研磨组件16上，设定第二驱动电机4和第三驱动电机11的自转速度均为30转/分钟，球体C通过工装固定在水平设置的主轴2上，设定第一驱动电机3的自转速度为10转/小时，开启机器进行全方位的对研磨，用不同规格的研磨液的可实现不同的研磨效果，最高可以使对研磨后的真圆度最高提高到：0.1μm，光洁度最高可以达到：Ra值0.01μm；

4、经研磨后的阀座和球体回装后，经测试，泄漏等级达到Ⅵ，转动力矩300牛·米。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种金属密封球阀的全方位研磨工具，其特征在于，包括支架，所述支架上设有水平设置的主轴以及位于主轴上侧的上研磨部，所述主轴设有第一驱动电机并在第一驱动电机的驱动下自转；所述上研磨部包括第二驱动电机、与第二驱动电机的驱动轴连接的第一偏心盘、与第一偏心盘连接的第一偏心轴、与第一偏心轴连接且沿竖直方向伸缩的第一伸缩杆、通过万向节联轴器与第一伸缩杆端部连接的第一研磨组件以及套设在第一偏心轴和第一伸缩杆上的第一弹性件，所述第一弹性件位于第一偏心盘和第一研磨组件之间；所述主轴与金属密封球阀的球体固定连接，所述第一研磨组件与金属密封球阀的主阀座固定连接。

2.如权利要求1所述的金属密封球阀的全方位研磨工具，其特征在于，所述支架上还设有位于主轴下侧的下研磨部，所述下研磨部包括第三驱动电机、与第三驱动电机的驱动轴连接的第二偏心盘、与第二偏心盘连接的第二偏心轴、与第二偏心轴连接且沿竖直方向伸缩的第二伸缩杆、通过万向节联轴器与第二伸缩杆端部连接的第二研磨组件以及套设在第二偏心轴和第二伸缩杆上的第二弹性件，所述第二弹性件位于第二偏心盘和第二研磨组件之间；所述第二研磨组件与金属密封球阀的副阀座固定连接。

3.如权利要求2所述的金属密封球阀的全方位研磨工具，其特征在于，所述第一研磨组件包括第一随动盘以及第一研磨盘，所述第一随动盘通过万向节联轴器与所述第一伸缩杆的端部活动连接，所述第一研磨盘通过推力轴承与所述第一随动盘活动连接；所述第一研磨盘与金属密封球阀的主阀座固定连接；所述第二研磨组件包括第二随动盘以及第二研磨盘，所述第二随动盘通过万向节联轴器与所述第二伸缩杆的端部活动连接，所述第二研磨盘通过推力轴承与所述第二随动盘活动连接；所述第二研磨盘与金属密封球阀的副阀座固定连接。

4.如权利要求3所述的金属密封球阀的全方位研磨工具，其特征在于，所述第一偏心轴设有第一连接座，所述第一偏心盘与所述第一连接座连接；所述第二偏心轴设有第二连接座，所述第二偏心盘与所述第二连接座连接。

5.如权利要求4所述的金属密封球阀的全方位研磨工具，其特征在于，所述第一偏心盘与第一连接座之间的连接为沿水平方向可调式连接；所述第二偏心盘与第二连接座之间的连接为沿水平方向可调式连接。

6.如权利要求5所述的金属密封球阀的全方位研磨工具，其特征在于，所述第一偏心盘上沿水平方向设有长槽，所述第一连接座通过螺丝与所述第一偏心盘的长槽连接；所述第二偏心盘上沿水平方向设有长槽，所述第二连接座通过螺丝与所述第二偏心盘的长槽连接。

7.如权利要求2所述的金属密封球阀的全方位研磨工具，其特征在于，所述第一偏心轴的下端设有开口的空腔，所述第一伸缩杆伸入到所述第一偏芯轴下端的空腔中并可在空腔中上下移动；所述第二偏心轴的上端设有开口的空腔，所述第二伸缩杆伸入到所述第二偏芯轴上端的空腔中并可在空腔中上下移动。

8.如权利要求1所述的金属密封球阀的全方位研磨工具，其特征在于，所述支架设有上悬臂，所述上研磨部设置在上悬臂上。

9.如权利要求2所述的金属密封球阀的全方位研磨工具，其特征在于，所述支架设有下悬臂，所述下研磨部设置在下悬臂上。