CN105443796A - 一种金属密封耐磨球阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种管道控制阀门，特别是一种金属密封耐磨球阀，包括第一阀体部、第二阀体部、阀杆、球体、进口阀座、出口阀座、碟簧、下垫片、上垫片、下填料、填料箱、上填料、填料压套、填料压板，所述球体的流道的流道口处设置有弧形缺口A、弧形缺口B，所述弧形缺口A、弧形缺口B位于当所述球体微开启或将关闭时所述流道的流道口处与所述进口阀座和出口阀座形成细小流通通道的那一侧。通过新的球体结构、进口阀座结构、密封设计以及球体导向结构的设计，改善了阀门开关过程中介质的流动形态，减小了介质对球体与阀座的冲蚀与磨损，提高了阀门的密封性能，减小了操作力矩，阀门开关动作更加平稳，保证了阀门的安全可靠性和使用寿命。

Description

一种金属密封耐磨球阀
技术领城
本发明提供了一种管道控制阀门，特别是一种金属密封耐磨球阀。
背景技术
球阀由于具有流阻小、开关迅速、密封性能好、使用寿命长，便于气控和电控等特点，应用范围广泛。金属密封耐磨球阀是球阀中重要的一类，具有球阀的优点，特别适用于各类颗粒介质，如煤化工装置的煤粉、煤浆、煤渣；有机硅、多晶硅装置的硅粉、硅尘、高温气体；有色金属行业的铝粉、镍粉等金属粉末；同时也适用于电力、钢铁行业的各种恶劣工况。
金属密封耐磨球阀广泛应用于颗粒介质和高压差的恶劣工况下，极容易出现开关动作卡滞、球体和阀座密封不严、密封面被冲蚀及介质从阀杆处泄漏等一系列威胁装置安全的严重问题。本发明针对以上问题做了一系列创新的设计，以解决恶劣工况下开关动作卡滞和密封问题。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明的一个目的在于提供一种金属密封耐磨球阀，球体流道口处采用独特的弧形缺口设计，以降低球阀开关时介质颗粒的流速，同时减小介质颗粒对球体与阀座的冲刷与磨损。
本发明的第二个目的在于提供一种金属密封耐磨球阀，其进口阀座采用了外缘缺口设计，使得阀门前的介质压力可顺利进入阀门中腔，在阀门开关过程中介质流动更加顺畅，动作更加平稳。
本发明的第三个目的在于提供一种金属密封耐磨球阀，其阀杆的下端设置有一处圆柱状凸起，作为阀杆与球体的导向限位结构，以避免阀杆与球体之间产生过大的相对线性位移而增加不必要的操作力矩。
本发明的第四个目的在于提供一种金属密封耐磨球阀，阀杆处设置两处密封，以充分保证阀杆处的密封，避免介质从阀杆处发生泄漏，同时阀杆与填料箱之间设置有两片高硬度耐磨垫片，从而有效地降低阀杆与填料箱之间的摩擦力矩，避免阀杆发生卡滞。
为达此目的，本发明提供如下的技术方案：
本发明提供了一种金属密封耐磨球阀，包括第一阀体部、第二阀体部、阀杆、球体、进口阀座、出口阀座、碟簧、下垫片、上垫片、下填料、填料箱、上填料、填料压套、填料压板，所述球体的流道的流道口处设置有弧形缺口A、弧形缺口B，所述弧形缺口A、弧形缺口B位于当所述球体微开启或将关闭时所述流道的流道口处与所述进口阀座和出口阀座形成细小流通通道的那一侧，从而降低球阀开关时介质颗粒的流速，同时减小介质颗粒对球体与阀座的冲刷与磨损。
在一个具体的技术方案中，所述弧形缺口A、弧形缺口B经过修磨处理，以减小球体流道口的应力集中和介质的冲蚀与磨损，保证了球阀的安全性、可靠性和使用寿命。
在另一个具体的技术方案中，所述进口阀座外缘分布有外缘缺口，使得阀门前的介质压力可顺利进入阀门中腔，在阀门开关过程中介质流动更加顺畅，动作更加平稳。
在另一个具体的技术方案中，所述外缘缺口为圆弧形。
在另一个具体的技术方案中，所述外缘缺口为均匀分布。
在另一个具体的技术方案中，所述阀杆下端设置有圆柱状凸起，作为所述阀杆与所述球体间的导向限位结构，避免阀杆与球体之间产生过大的相对线性位移而增加不必要的操作力矩。
在另一个具体的技术方案中，所述球体设置有圆孔，所述圆孔与所述阀杆下端的圆柱状凸起相配合。
在另一个具体的技术方案中，所述填料箱具有上下两个填料位，所述上填料和所述下填料分别位于所述填料箱内的两个填料位内，两处密封的设置可充分保证阀杆处的密封，避免介质从阀杆处发生泄漏。
在另一个具体的技术方案中，所述阀杆和所述填料箱之间设置有所述上垫片和所述下垫片，其中所述上垫片与所述填料箱接触并与所述下填料压紧，所述下垫片被压紧在所述阀杆和所述第一阀体部上，通过设置两片垫片可有效地降低阀杆与填料箱之间的摩擦力矩，避免阀杆发生卡滞而影响到阀门的动作性能。
在另一个具体的技术方案中，所述上垫片和所述下垫片的材料是高硬度耐磨合金。
本技术方案提供的一种金属密封耐磨球阀，通过采用了设有弧形缺口的球体结构、设有外缘缺口的进口阀座结构、下端设有导向限位结构的阀杆、阀杆处设有的两处密封结构及阀杆与填料箱之间设有的耐磨垫片结构，从而具有以下优点：改善了阀门开关过程中介质的流动形态，减小了介质对球体与阀座的冲蚀与磨损，提高了阀门的密封性能，减小了操作力矩，阀门开关动作更加平稳，保证了阀门的安全性、可靠性和使用寿命。同时，本发明具有结构简单、易于加工、利于装配、节能高效等特点，可广泛应用于颗粒介质和高压差的恶劣工况。
附图说明
图1为金属密封耐磨球阀的结构示意图；
图2A为金属密封耐磨球阀的球体结构示意图；
图2B为金属密封耐磨球阀的球体结构剖视图；
图3为金属密封耐磨球阀的进口阀座结构示意图；
图4为金属密封耐磨球阀的阀杆与球体结构示意图。
图中：
1、第一阀体部；2、第二阀体部；3、阀杆；4、球体；5、进口阀座；6、出口阀座；7、碟簧；8、下垫片；9、上垫片；10、下填料；11、填料箱；12、上填料；13、填料压套；14、填料压板；3-1、阀杆驱动块；3-2、圆柱状凸起；4-1、弧形缺口A；4-2、弧形缺口B；4-3、流道；4-4、长方槽；4-5圆孔；5-1、外缘缺口；5-2、密封面；5-3、阀座流道。
具体实施方式
下面结合附图1～4对本发明做出进一步详细的说明，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对于本发明的保护范围有任何限制作用。
如图1所示，本发明提出的金属密封耐磨球阀，包括：由第一阀体部1和第二阀体部2组成的阀体,，阀杆3、球体4、进口阀座5、出口阀座6、碟簧7、下垫片8、上垫片9、下填料10、填料箱11、上填料12、填料压套13、填料压板14，其中，球体4是浮动的，阀杆3驱动球体4完成开关动作，阀门关闭状态下，在碟簧7提供的预紧力以及在介质压力的作用下，球体4产生一定的位移并紧压在出口阀座6上，形成球面密封。
如图1所示，阀杆3处设有两处密封，填料箱11具有两个填料位，两个填料位内分别装有下填料10和上填料12，且填料压套13和填料压板14将上填料12、填料箱11以及下填料10压紧，保证阀杆3处的密封，避免介质从阀杆3处泄漏。阀杆3和填料箱11之间设有下垫片8和上垫片9，垫片材料采用高硬度耐磨合金，其中上垫片9与填料箱11接触并与下填料10压紧，下垫片8被压紧在阀杆3和第一阀体部1上，这样的设置既能保证阀杆3的耐磨性，又可避免阀杆3与填料箱11出现咬合的情况，以确保阀杆3操作的平稳与顺畅。
如图2A和图2B所示，本发明提出的金属密封耐磨球阀，球体4中流道4-3的流道口处采用了弧形缺口设计。具体在于，球体4上设置有弧形缺口A4-1和弧形缺口B4-2，可降低球阀开关时介质颗粒的流速，同时减小介质颗粒对球体与阀座的冲刷与磨损。通常情况下，球阀在微开启和将关闭时，球体4的流道4-3与进口阀座5或出口阀座6可形成一个近似椭圆的流通面积，流体介质会因受到节流而形成高速流体，在高压时甚至可达超音速，弧形缺口A4-1和弧形缺口B4-2设置在当球体4微开启或将关闭时流道4-3的流道口处与进口阀座5和出口阀座6形成细小流通通道的那一侧，这样当球体4在微开启和将关闭时，球体4的流道4-3与进口阀座5或出口阀座6形成的流通面积可扩大数倍以上。通过扩散流体，可有效降低介质流速，显著减小介质颗粒对球体4与进口阀座5或出口阀座6的冲刷与磨损。同时，对球体4中流道4-3的流道口处的弧形缺口A4-1和弧形缺口B4-2进行修磨处理，以减小球体4流道口的应力集中和介质对其的冲蚀与磨损，保证了球阀的安全性、可靠性和使用寿命，在球体4上方有一长方槽4-4，且长方槽4-4内设置有一圆孔4-5，以便与图1中所示的阀杆3配合并形成密封。
如图3所示，本发明提出的金属密封耐磨球阀，进口阀座5中的密封面5-2与图1中所示的球体4接触，阀座流道5-3作为介质流通通道，且进口阀座5外圆面设有外缘缺口5-1，优选地，外缘缺口5-1为圆弧形，且均匀分布。在阀门开关过程中，阀门前的介质压力可以较快地通过进口阀座5的外缘缺口5-1，进入阀门中腔，保证介质的流通更加顺畅，动作更加平稳。
如图4所示，本发明提出的金属密封耐磨球阀，阀杆3的下端设有导向限位结构。阀杆3上的阀杆驱动块3-1与图2B中所示的球体4上的长方槽4-4接触，驱动球体4旋转，完成阀门的开关动作。阀杆3下端的圆柱状凸起3-2插入图2B中所示的球体4上的圆孔4-5，采用间隙配合，作为阀杆3和球体4的导向限位结构，避免阀杆3和球体4之间产生较大的相对线性位移而引起不必要的操作力矩。
本发明采用了设有弧形缺口的球体结构、设有外缘缺口的进口阀座结构、下端设有导向限位结构的阀杆、阀杆处设有的两处密封结构及阀杆与填料箱之间设有的耐磨垫片结构等一系列的创新设计，具有以下优点：球体流道口处采用独特的弧形缺口设计，以降低球阀开关时介质颗粒的流速，同时减小介质颗粒对球体与阀座的冲刷与磨损；进口阀座采用了创新的外缘缺口设计，使得阀门前介质压力顺利进入阀门中腔，在阀门开关过程中介质流动更加顺畅，动作更加平稳；阀杆的下端设置有一处圆柱状凸起作为阀杆与球体的导向限位结构，避免阀杆与球体之间产生过大的相对线性位移而增加不必要的操作力矩；阀杆处设置两处密封，可充分保证阀杆处的密封，避免介质从阀杆处发生泄漏；阀杆与填料箱之间设置两片高硬度耐磨垫片，以降低阀杆与填料箱之间的摩擦力矩，避免阀杆卡滞，影响阀门的动作性能。本发明通过以上的创新设计，改善了阀门开关过程中介质的流动形态，减小了介质对球体与阀座的冲蚀与磨损，提高了阀门的密封性能，减小了操作力矩，阀门开关动作更加平稳，保证了阀门的安全性、可靠性和使用寿命。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，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 (10)

1.一种金属密封耐磨球阀，包括第一阀体部(1)、第二阀体部(2)、阀杆(3)、球体(4)、进口阀座(5)、出口阀座(6)、碟簧(7)、下垫片(8)、上垫片(9)、下填料(10)、填料箱(11)、上填料(12)、填料压套(13)、填料压板(14)，其特征在于：所述球体(4)的流道(4-3)的流道口处设置有弧形缺口A(4-1)、弧形缺口B(4-2)，所述弧形缺口A(4-1)、弧形缺口B(4-2)位于当所述球体(4)微开启或将关闭时所述流道(4-3)的流道口处与所述进口阀座(5)和出口阀座(6)形成细小流通通道的那一侧。
2.根据权利要求1所述的金属密封耐磨球阀，其特征在于所述弧形缺口A(4-1)、弧形缺口B(4-2)经过修磨处理。
3.根据权利要求1所述的金属密封耐磨球阀，其特征在于所述进口阀座(5)外缘分布有外缘缺口(5-1)。
4.根据权利要求3所述的金属密封耐磨球阀，其特征在于所述外缘缺口(5-1)为圆弧形。
5.根据权利要求4所述的金属密封耐磨球阀，其特征在于所述外缘缺口(5-1)为均匀分布。
6.根据权利要求1所述的金属密封耐磨球阀，其特征在于所述阀杆(3)下端设置有圆柱状凸起(3-2)，作为所述阀杆(3)与所述球体(4)间的导向限位结构。
7.根据权利要求6所述的金属密封耐磨球阀，其特征在于所述球体(4)设置有圆孔(4-5)，所述圆孔(4-5)与所述阀杆(3)下端的圆柱状凸起(3-2)相配合。
8.根据权利要求1所述的金属密封耐磨球阀，其特征在于所述填料箱(11)具有上下两个填料位，所述上填料(12)和所述下填料(10)分别位于所述填料箱(11)内的两个填料位内。
9.根据权利要求1所述的金属密封耐磨球阀，其特征在于所述阀杆(3)和所述填料箱(11)之间设置有所述上垫片(9)和所述下垫片(8)，其中所述上垫片(9)与所述填料箱(11)接触并与所述下填料(10)压紧，所述下垫片(8)被压紧在所述阀杆(3)和所述第一阀体部(1)上。
10.根据权利要求9所述的金属密封耐磨球阀，其特征在于所述上垫片(9)和所述下垫片(8)的材料是高硬度耐磨合金。
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