CN105065705B - 具有电磁悬浮阀座的固定球阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有电磁悬浮阀座的固定球阀，包括：阀体；阀盖，密封连接在所述阀体的两侧；球体，位于所述阀体内并能够相对于阀体转动；阀座，位于所述球体的两侧并位于阀盖内；固定电磁铁，固定设置在所述阀盖上；活动电磁铁，固定设置在所述阀座上，并与所述固定电磁铁相对设置，活动电磁铁和所述固定电磁铁彼此相对的一端的极性相反。本发明提供的具有电磁悬浮阀座的固定球阀，先对活动电磁铁和固定电磁铁的线圈通电，使阀座脱离球体，处于悬浮状态，然后再转动球体，此时阀座悬浮与球体不接触，球体与阀座之间就没有摩擦力，因此完全消除了球体转动时与阀座之间的摩擦力，解决了因阀座与球体之间的摩擦力引起的球体和阀座损坏的问题。

Description

具有电磁悬浮阀座的固定球阀

技术领域

本发明涉及固定球阀技术领域，尤其是涉及一种具有电磁悬浮阀座的固定球阀。

背景技术

固定球阀是工业应用最为广泛的阀(门)之一。固定球阀包括阀体、球体、阀座、阀杆和支撑轴，球体上设有通孔，球体分别与阀杆和支撑轴连接，阀杆和支撑轴固定在阀体上，球体位置固定，流体压力不能使它产生位移。球体两侧是阀座，阀座借助于弹簧和流体的推力压向球体，建立密封比压。

这种固定球阀的主要功能是切断或接通管道中的流体通道，当球体的通孔与阀体的通道的中心线重合时，固定球阀全开；当球体的通孔与阀体的通道的中心线垂直时，固定球阀全关。通常借助手柄或驱动装置在阀杆上施加一定的转矩并传给球体，使球体旋转90度，以实现固定球阀全开或全关的动作。

阀门在全开或全关位置时，阀座的密封面压紧在球体上，起到密封的作用。当球体转动时，这种压紧力使球体的球面和阀座的密封面之间产生摩擦力，这是一种有害的摩擦力，这种摩擦力会使球体的球面和阀座的密封面磨损，最终导致固定球阀的密封失效，并且这种摩擦力还会使球体的转动时产生很大的摩擦扭矩。

为了减少这种摩擦，一般采用在球体的表面和阀座的密封面上喷涂贵重、高强度耐磨合金或者提高加工精度。但是上述两种方法都只能减少球体的球面和阀座的密封面之间的摩擦力，而不可能完全消除这种摩擦力对零部件造成的损坏。

如何最大限度地减少甚至完全消除这种有害的摩擦力，一直是固定球阀行业研究的课题，但完全消除这种有害的摩擦力至今没有得到解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有电磁悬浮阀座的固定球阀，以解决现有的具有电磁悬浮阀座的固定球阀在开闭的过程中，球体的球面和阀座的密封面存在摩擦力的技术问题。

本发明提供一种有电磁悬浮阀座的固定球阀，包括：

阀体；

阀盖，密封连接在所述阀体的两侧；

球体，位于所述阀体内并能够相对于阀体转动；

阀座，位于所述球体的两侧并位于所述阀盖内；

固定电磁铁，固定设置在所述阀盖上；

活动电磁铁，固定设置在所述阀座上，并与所述固定电磁铁相对设置，所述活动电磁铁和所述固定电磁铁彼此相对的一端的极性相反。

沿所述球体两侧的所述阀座分别设有所述活动电磁铁，所述活动电磁铁与所述固定电磁铁一一对应设置。

进一步地，所述活动电磁铁和所述固定电磁铁均包括铁芯和缠绕所述铁芯的线圈，所述活动电磁铁和所述固定电磁铁的铁芯均采用硅钢或者软铁制成。

进一步地，所述阀座的外壁与所述阀盖的内壁之间设有阀座弹簧，所述阀座弹簧的弹力使所述阀座压紧在所述球体上。

进一步地，所述阀座的外壁与所述阀盖的内壁之间设置密封圈。

进一步地，所述具有电磁悬浮阀座的固定球阀包括阀杆和支撑轴，所述阀杆固定连接在所述球体的上端，所述支撑轴固定连接在所述球体的下端，所述阀杆的中心线与所述支撑轴的中心线重合，所述阀杆和支撑轴分别与所述阀体滑动连接。

进一步地，所述阀杆通过平键与所述球体固定连接。

进一步地，所述支撑轴的一端嵌入所述球体中，另一端穿过所述阀体；所述阀体的下端固定连接有底盖，所述底盖封堵所述支撑轴的下端。

进一步地，所述具有电磁悬浮阀座的固定球阀包括安装在所述阀体上端的填料函以及固定连接在所述填料函上方的填料压盖，所述填料函和所述填料压盖均套设在所述阀杆上，所述填料函内装有填料，所述填料压盖通过压紧所述填料函中的填料来密封所述填料与所述阀杆之间的间隙。

进一步地，所述阀杆的外壁上设有向外凸起的台阶，所述填料函的底部压接在所述台阶上。

本发明提供的具有电磁悬浮阀座的固定球阀，具有以下有益效果：

(1)在固定球阀开闭的过程中，先对活动电磁铁和固定电磁铁的线圈通电，使阀座脱离球体，处于悬浮状态，然后再转动球体，此时阀座悬浮与球体不接触，球体与阀座之间就没有摩擦力，因此，本发明完全消除了球体转动时与阀座之间的摩擦力，解决了因阀座与球体之间的摩擦力引起的球体和阀座损坏的问题，极大的延长了该固定球阀的使用寿命，是固定球阀设计理念的突破。

(2)由于球体在转动时，与阀座之间没有摩擦力，也就没有摩擦扭矩，因此只需要小扭矩的转动驱动装置即可使球体转动，而不必使用昂贵的大扭矩驱动装置(有些固定球阀驱动装置价格甚至大于固定球阀本身的价格)，降低了生产成本，易于使用和推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的具有电磁悬浮阀座的固定球阀的结构示意图；

图2为图1的局部放大图一(球体与阀座处于密封状态)；

图3为图1的局部放大图二(球体与阀座处于脱离状态)。

附图标记：

1-球体； 2-底盖；

3-支撑轴； 4-阀体；

5-阀座； 6-阀座弹簧；

7-密封圈； 8-活动电磁铁；

9-固定电磁铁； 10-固定螺钉；

11-阀盖； 12-平键；

13-阀杆； 14-填料函；

15-填料压盖； 16-填料；

17-间隙。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明实施例提供的具有电磁悬浮阀座的固定球阀的结构示意图；图2为图1的局部放大图一(球体1与阀座5处于密封状态)；图3为图1的局部放大图二(球体1与阀座5处于脱离状态)。

如图1至图3所示，本发明提供一种具有电磁悬浮阀座的固定球阀，包括：阀体4；阀盖11，密封连接在所述阀体4的两侧；球体1，位于所述阀体4内(在图1中，球体1位于阀体4中央)并能够相对于阀体4转动；阀座5，位于所述球体1的两侧并位于所述阀盖11内；固定电磁铁9，固定设置在所述阀盖11上；活动电磁铁8，固定设置在所述阀座5上，并与所述固定电磁铁9相对设置，所述活动电磁铁8和所述固定电磁铁9彼此相对的一端的极性相反，在图1中，活动电磁铁8的右端与固定电磁铁9的左端相对，并且活动电磁铁8的右端的极性与固定电磁铁9的左端的极性相反。具体地，参见图1，当活动电磁铁8的右端为N极时，固定电磁铁9的左端为S极；反之，当活动电磁铁8的右端为S极时，固定电磁铁9的左端为N极。

本发明提供的具有电磁悬浮阀座的固定球阀，包括活动电磁铁8和固定电磁铁9，在球体1转动之前，阀座5密封压在球体1上(参见图2)，当需要转动球体1时，先对活动电磁铁8和固定电磁铁9的线圈通电，由于活动电磁铁8和固定电磁铁9彼此相对的一端的极性相反，根据异性相吸定律，活动电磁铁8和固定电磁铁9之间产生电磁力，使活动电磁铁8和固定电磁铁9有朝向彼此运动的趋势，但是由于固定电磁铁9是固定在阀盖11上的不能移动，当活动电磁铁8受到的电磁力(图1中电磁力方向朝右)大于流体压力(图1中电磁力方向朝左)和弹簧的预紧力之和时，活动电磁铁8则朝向固定电磁铁9移动，由于阀座5与活动电磁铁8固定连接，因此阀座5随活动电磁铁8共同朝向固定电磁铁9移动，使得阀座5逐渐脱离球体1，当活动电磁铁8受到的电磁力与流体的推力和弹簧的预紧力之和平衡时，球体1与阀座5之间存在间隙17(参见图3)，阀座5处于悬浮状态而不接触球体1，此时再转动球体1，由于球体1不与阀座5接触，因此完全消除了球体1与阀座5之间的有害的摩擦力。当球体1转动90度后，活动电磁铁8和固定电磁铁9的线圈断电，电磁力消失，阀座5在流体的推力和弹簧的预紧力的共同作用下压向球体1，并最终紧贴球体1，恢复密封功能。

本发明提供的具有电磁悬浮阀座的固定球阀，具有以下有益效果：

(1)在固定球阀开闭的过程中，先对活动电磁铁8和固定电磁铁9的线圈通电，使阀座5脱离球体1，处于悬浮状态，然后再转动球体1，此时阀座5悬浮与球体1不接触，球体1与阀座5之间就没有摩擦力，因此，本发明完全消除了球体1转动时与阀座5之间的摩擦力，解决了因阀座5与球体1之间的摩擦力引起的球体1和阀座5损坏的问题，极大的延长了该固定球阀的使用寿命，是固定球阀设计理念的突破。

(2)由于球体1在转动时，与阀座5之间没有摩擦力，也就没有摩擦扭矩，因此只需要小扭矩的转动驱动装置即可使球体1转动，而不必使用昂贵的大扭矩驱动装置(有些固定球阀驱动装置价格甚至大于固定球阀本身的价格)，降低了生产成本，易于使用和推广。

如图1所示，阀体4的两侧对称设有两个阀座5和两个阀盖11。两个阀盖11可以通过螺栓与阀体4固定连接。活动电磁铁8可以镶嵌在阀座5上，例如阀座5上设有U型槽，活动电磁铁8安装在该U型槽中，以实现活动电磁铁8与阀座5的固定连接。固定电磁铁9可以嵌入阀盖11内，也可以用固定螺钉10固定连接在阀盖11内。

在本实施例中，沿所述球体1两侧的阀座5分别设有所述活动电磁铁8，所述活动电磁铁8与所述固定电磁铁9一一对应设置。如图1所示，每个阀座5上端的活动电磁铁8的右侧对应设有一个固定电磁铁9，阀座5下端的活动电磁铁8的右侧对应设有一个固定电磁铁9，当活动电磁铁8和固定电磁铁9的线圈通电时，阀座5的受到向右的电磁吸引力，阀座5整体受力均匀，阀座5向右平移，避免了阀座5偏移的现象，保证阀座5能够与球体1充分脱离。

优选地，所述活动电磁铁8和所述固定电磁铁9均包括铁芯和缠绕所述铁芯的线圈，所述活动电磁铁8和所述固定电磁铁9的铁芯均采用硅钢或者软铁制成，由于硅钢或者软铁材料消磁较快，线圈通电时产生强磁力，阀座5脱离球体1；断电后立即消磁，阀座5紧贴球体1，保持密封。

优选地，所述活动电磁铁8和所述固定电磁铁9均为条形或蹄形状，以使铁芯更加容易磁化。

在本实施例中，所述阀座5的外壁与所述阀盖11的内壁之间设有阀座弹簧6，所述阀座弹簧6的弹力使所述阀座5压紧在所述球体1上。如图2所示，阀座5与阀盖11彼此相对的一面均为台阶面，阀盖11的台阶面上开有沿阀盖11的周向均匀分布的多个圆孔，阀座弹簧6的一端置于阀盖11的圆孔中，阀座弹簧6压缩在所述阀座5的台阶端面与所述阀盖11的对应平面之间。本实施例提供的具有电磁悬浮阀座的固定球阀，在球体1转动之前，阀座5密封压在球体1上(参见图2)，当需要转动球体1时，先向活动电磁铁8和固定电磁铁9线圈通电，活动电磁铁8和固定电磁铁9线圈产生电磁力，且活动电磁铁8和固定电磁铁9线圈彼此相对的一端的极性相反，根据电磁力异性相吸的原理，活动电磁铁8和固定电磁铁9之间产生电磁吸引力，该电磁吸引力与阀座弹簧6的弹力和流体的推力方向相反，当该电磁吸引力大于流体压力与阀座弹簧6的弹力之和时，该电磁吸引力将阀座5拉向固定电磁铁9的方向。随着阀座5朝向固定电磁铁9移动，阀座弹簧6的弹力逐渐增大，当该电磁吸引力等于阀座弹簧6的弹力与流体的推力之和时，形成一种动态的平衡，球体1与阀座5之间存在间隙17(参见图3)，使阀座5悬浮而不接触球体1，此时再转动球体1，由于球体1不与阀座5接触，因此完全消除了球体1与阀座5之间的有害的摩擦力。当球体1转动90度后，活动电磁铁8和固定电磁铁9线圈断电，电磁力消失，阀座5在阀座弹簧6的弹力和流体的推力作用下压向球体1，并最终紧贴球体1，恢复密封状态。

优选地，阀座弹簧6的一端与所述阀座5的台阶端面接触，另一端与所述阀盖11的对应平面接触。为了防止阀座弹簧6脱离，阀座弹簧6置于阀盖的圆孔中，阀座弹簧6的一端嵌入阀盖的圆孔中，阀座弹簧6的另一端与阀座5台阶端面接触，，阀座弹簧6的两端均被限位，使得阀座弹簧6在变形的过程中，始终与阀座5和阀盖11连接，保证阀座弹簧6的弹力使所述阀座5压紧在所述球体1上。

更优选地，为了提高阀座5与阀盖11之间的密封性，所述阀座5的外壁与所述阀盖11的内壁之间设置密封圈7。密封圈7优选采用弹性较好的橡胶密封圈7。密封圈7可以设置多个，多个密封圈7并排间隔套设在阀座5上，将阀座5与阀盖11之间的间隙17密封，保证不泄露。

在本实施例中，具有电磁悬浮阀座的固定球阀包括阀杆13和支撑轴3，所述阀杆13和支撑轴3固定连接在所述球体1的两端(即上下两端)，所述球体1的两端方向(即图1中的上下方向)与所述球体1的两侧方向(即图1中的左右方向)垂直。如图1所示，所述阀杆13固定连接在所述球体1的上端，所述支撑轴3固定连接在所述球体1的下端，所述阀杆13的中心线与所述支撑轴3的中心线重合，所述阀杆13和支撑轴3分别与所述阀体4滑动连接，以使阀杆13和支撑轴3能够相对于阀体4转动，由于阀杆13和支撑轴3分别被阀体4限位，因此流体的压力和阀座弹簧6的弹力不会使球体1产生位移，使用安全可靠。当阀杆13与支撑轴3均为柱状时，阀杆13与支撑轴3同轴心线设置。阀杆13带动球体1和支撑轴3共同相对于阀体4转动，以使该固定球阀处于全开或者全关状态。

具体地，参见图1，所述阀杆13通过平键12与所述球体1固定连接。阀杆13与球体1连接的一端的外表面上设有键槽，键槽的长度方向与阀杆13的长度方向平行，通过平键12能够将阀杆13的转动均匀平稳地传递给球体1，使球体1所阀杆13同步转动。

参见图1，所述支撑轴3的一端嵌入所述球体1中(支撑轴3的一端可以与球体1过盈配合)，支撑轴3的另一端穿过所述阀体4；所述阀体4的下端固定连接有底盖2，所述底盖2封堵所述支撑轴3的下端。底盖2起到阻挡支撑轴3的下端，防止支撑轴3发生轴向位移的作用。

在本实施例中，具有电磁悬浮阀座的固定球阀包括安装在所述阀体4上端的填料函14以及固定连接在所述填料函14上方的填料压盖15，所述填料函14和所述填料压盖15均套设在所述阀杆13上，所述填料函14内装有填料16，所述填料压盖15通过压紧所述填料函14中的填料16来密封所述填料16与所述阀杆13之间的间隙，具体地，填料压盖15压紧填料函14中的填料16，使填料16弹性膨胀发生变形，从而消除填料16与阀杆13之间的间隙，起到密封作用。如图1所示，填料函14和填料压盖15可以通过双头螺柱连接。

优选地，所述阀杆13的外壁上设有向外凸起的台阶，所述填料函14的底部压接在所述台阶上。该台阶能够防止阀杆13在流体压力下产生纵向(即阀杆13的长度方向)位移而从阀体4中飞出，保证了该固定球阀的安全性和可靠性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种具有电磁悬浮阀座的固定球阀，其特征在于，包括：

阀体；

阀盖，密封连接在所述阀体的两侧；

球体，位于所述阀体内并能够相对于阀体转动；

阀座，位于所述球体的两侧并位于所述阀盖内；

固定电磁铁，固定设置在所述阀盖上；

活动电磁铁，固定设置在所述阀座上，并与所述固定电磁铁相对设置，所述活动电磁铁和所述固定电磁铁彼此相对的一端的极性相反。

2.根据权利要求1所述的具有电磁悬浮阀座的固定球阀，其特征在于，沿所述球体两侧的所述阀座分别设有所述活动电磁铁，所述活动电磁铁与所述固定电磁铁一一对应设置。

3.根据权利要求1所述的具有电磁悬浮阀座的固定球阀，其特征在于，所述活动电磁铁和所述固定电磁铁均包括铁芯和缠绕所述铁芯的线圈，所述活动电磁铁和所述固定电磁铁的铁芯均采用硅钢或者软铁制成。

4.根据权利要求1所述的具有电磁悬浮阀座的固定球阀，其特征在于，所述阀座的外壁与所述阀盖的内壁之间设有阀座弹簧，所述阀座弹簧的弹力使所述阀座压紧在所述球体上。

5.根据权利要求1所述的具有电磁悬浮阀座的固定球阀，其特征在于，所述阀座的外壁与所述阀盖的内壁之间设置密封圈。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的具有电磁悬浮阀座的固定球阀，其特征在于，包括阀杆和支撑轴，所述阀杆固定连接在所述球体的上端，所述支撑轴固定连接在所述球体的下端，所述阀杆的中心线与所述支撑轴的中心线重合，所述阀杆和支撑轴分别与所述阀体滑动连接。

7.根据权利要求6所述的具有电磁悬浮阀座的固定球阀，其特征在于，所述阀杆通过平键与所述球体固定连接。

8.根据权利要求6所述的具有电磁悬浮阀座的固定球阀，其特征在于，所述支撑轴的一端嵌入所述球体中，另一端穿过所述阀体；所述阀体的下端固定连接有底盖，所述底盖封堵所述支撑轴的下端。

9.根据权利要求6所述的具有电磁悬浮阀座的固定球阀，其特征在于，包括安装在所述阀体上端的填料函以及固定连接在所述填料函上方的填料压盖，所述填料函和所述填料压盖均套设在所述阀杆上，所述填料函内装有填料，所述填料压盖通过压紧所述填料函中的填料来密封所述填料与所述阀杆之间的间隙。

10.根据权利要求9所述的具有电磁悬浮阀座的固定球阀，其特征在于，所述阀杆的外壁上设有向外凸起的台阶，所述填料函的底部压接在所述台阶上。