CN106122507A - 一种防气蚀的球阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种管道控制阀门，特别是一种防气蚀的球阀，包括第一阀体部、第二阀体部、阀杆、球体、阀座、弹簧和固定轴，球体的流道口覆盖有球面壁板；球面壁板上设有壁板通孔。本发明提供的防气蚀的球阀能有效抑制气蚀的产生；同时可以消除噪声与振动，降低了阀门的能量消耗，改善了操作人员的工作环境，而且结构简单，便于加工，利于装配，具有节能高效的特点。

Description

一种防气蚀的球阀
技术领域
本发明涉及一种管道控制阀门，特别是一种防气蚀的球阀。
背景技术
球阀由于具有流体阻力小、流通能力大、开关迅速、密封性能好、寿命长、便于气控和电控等优点，广泛应用于煤化工、石化、钢铁、冶金及空分等行业。
然而，球阀具有流通能力大、开关迅速的特点，特别在阀门启闭过程中，阀门两侧的压力差较大时，流体介质流速会很高，很容易发生气蚀现象，当流体介质以很高的速度通过球阀流道时，由于液态流体压力的降低而析出气体产生气泡，气泡承受的压力达到一定值时，就会发生局部炸裂，造成阀门内件的损害。气泡爆炸时，在局部会产生很高的压力和冲击波，而气泡爆炸产生的冲击波会造成气蚀、噪音及振动。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提出一种防气蚀的球阀，通过在球体流道处设置球面壁板，在球面壁板上设有通孔，增大流体介质的阻力和摩擦损失，降低流体介质通过阀门的流速，介质通过通孔后相互撞击的流体形成的湍流促使流体介质中析出的气体气泡在远离金属零部件表面处发生破裂，避免气泡在阀门内件表面爆炸，以减少对阀门内件的破坏，抑制气蚀的产生，并有助于降低流体产生的噪声与振动；同时，在球阀处于半开状态下，通过球面壁板与阀座的接触抵消了球体与阀座的不平衡力，减少了阀座及球体的磨损，延长了阀门的使用寿命。
为达此目的，本发明提供如下的技术方案：
本发明提供的一种防气蚀的球阀，包括第一阀体部、第二阀体部、阀杆、球体、阀座、弹簧和固定轴，所述球体的流道口覆盖有球面壁板；所述球面壁板上设有壁板通孔。
通过在球体流道口处设置带有通孔的球面壁板，增大了流体介质的阻力和摩擦损失，降低了流体介质通过阀门的流速，通过通孔后相互撞击的流体形成的湍流促使流体介质中析出的气体气泡在远离金属零部件表面处发生破裂，减少了对阀门内件的破坏，抑制气蚀的产生，并有助于降低流体产生的噪声与振动；另外，在球阀处于半开状态下，通过球面壁板与阀座的接触抵消了球体与阀座的不平衡力，减少了阀座及球体的磨损，延长了阀门的使用寿命。
在一个具体的技术方案中，所述球面壁板位于所述球体的流道出口处。
在另一个具体的技术方案中，所述球面壁板为其直径与所述球体的直径相同的弧面型，且所述球面壁板的外侧弧面与所述球体外表面处于同一球面。
在另一个具体的技术方案中，所述壁板通孔有多个，多个所述壁板通孔的中心轴线之间不平行。
在另一个具体的技术方案中，多个所述壁板通孔的中心轴线汇聚于一点，该点与球心的距离为e，5mm≤e≤15mm。有助于介质流过所述壁板通孔后分散分流。
在另一个具体的技术方案中，多个所述壁板通孔的中心轴线汇聚的点位于所述球体的流道中心线上。
在另一个具体的技术方案中，多个所述壁板通孔的中心轴线汇聚的点位于所述球体的流道内。
在另一个具体的技术方案中，所述球面壁板厚度为a，10mm≤a≤20mm。
在另一个具体的技术方案中，所述壁板通孔形状为圆形，直径为b，2mm≤b≤10mm。
在另一个具体的技术方案中，所述壁板通孔均匀分布为c行d列，2≤c≤10，2≤d≤10。
本发明的有益效果为：
本发明提供的一种防气蚀的球阀，由于通过在球体流道处设置球面壁板，并在球面壁板上设有通孔。从而具有以下优点：
1.增大了流体介质的阻力和摩擦损失，降低了流体介质通过阀门的流速，介质通过球面壁板上的通孔后被分散成多束流体，相互撞击的流体形成湍流，并形成缓冲区和压力恢复区，湍流促使流体介质中析出的气体气泡在远离金属零部件表面处发生破裂，避免气泡在阀门内件表面爆炸，减少了对阀门内件的破坏，抑制气蚀的产生；
2.能实现减压和节流的作用，解决阀门在高压差工况下工作时的高噪音和强振动问题，也降低了阀门的能量消耗，改善了操作人员的工作环境；
3.在球阀处于半开状态下，通过球面壁板与阀座的接触抵消了球体与阀座的不平衡力，消除了球阀在行程过程中产生的附加力矩，避免了因为附加力矩而导致执行器过大，以及引起的阀座及球体的磨损，延长了阀门的使用寿命。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种防气蚀的球阀全开状态的前剖面结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种防气蚀的球阀全开状态的上剖面结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种防气蚀的球阀全关状态的前剖面结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种防气蚀的球阀全关状态的上剖面结构示意图。
图中：
1、第一阀体部；2、第二阀体部；3、阀杆；4、球体；4-1、壁板通孔；5、阀座；6、弹簧；7、固定轴。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例以及附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
实施例1
本实施例提供了一种防气蚀的球阀，如图1-4所示，包括：由第一阀体部1和第二阀体部2组成的阀体，以及阀杆3，球体4，阀座5，弹簧6，固定轴7，阀体中，固定轴7支撑球体4，球体4与两个阀座5形成球面密封，弹簧6提供的弹簧力将阀座5压向球体4，实现球体4与阀座5的密封，阀杆3驱动球体4转动完成控制开度动作。
球体4的流道口的出口处被球面壁板所覆盖，球面壁板为其直径与球体4的直径相同的弧面型且厚度为15mm，球面壁板的外侧弧面与球体4的外表面处于同一球面，球面壁板与球体4的实体部分固定连接，其连接方式可采用一体连接、焊接等。同时球面壁板上设有壁板通孔4-1，使得球阀在全开状态时，流体介质可以正常流通，壁板通孔4-1为圆形直通孔，其直径为6mm，并且以6行6列的排列形式均匀分布在球面壁板上。多个壁板通孔4-1的中心轴线不平行，其中心轴线汇聚于一点，该点与球心的距离为10mm，同时多个壁板通孔4-1的中心轴线汇聚的点位于球体4的流道内且在球体4的流道中心线上，有助于介质流过壁板通孔4-1后分散分流，并且这样介质流经壁板通孔4-1时被分成多束流体，相互撞击的流体形成湍流，并形成缓冲区和压力恢复区，在远离金属零部件表面发生的气泡崩溃，从而最大限度地减少对阀门内件的破坏，有效抑制气蚀的产生。
下面结合本实施例中的防气蚀的球阀，详细说明采用该球阀全开、全关以及半开时球阀的运行状态及介质的流动过程。
本实施例提供的防气蚀的球阀全开时，如图1和图2所示，阀杆3驱动球体4处于全开位置，使得球体4的流道与由第一阀体部1和第二阀体部2组成的阀体的介质出口与介质入口完全连通，介质由介质入口进入球体4的流道后被球面壁板上的壁板通孔4-1后分成多束流体，相互撞击的流体形成湍流，并形成缓冲区和压力恢复区，在远离金属零部件表面发生的气泡崩溃，从而最大限度地减少对阀门内件的破坏，有效抑制气蚀的产生，同时减缓介质流速，降低流体产生的噪声与振动。
本实施例提供的防气蚀的球阀全关时，如图3和图4所示，阀杆3驱动球体4处于关闭位置，球体4与阀座5形成球面密封，介质无法流通，球阀关闭，实现了球阀对介质的切断功能。
本实施例提供的防气蚀的球阀半开时，阀杆3驱动球体4处于半开位置，球面壁板与阀座5相接触，抵消了球体4与阀座5的不平衡力，消除了球阀在行程过程中产生的附加力矩；介质进入球体4的流道后被球面壁板上的壁板通孔4-1后分成多束流体，相互撞击的流体形成湍流，并形成缓冲区和压力恢复区，在远离金属零部件表面发生的气泡崩溃，从而最大限度地减少对阀门内件的破坏，有效抑制气蚀的产生，同时减缓介质流速，降低流体产生的噪声与振动。
实施例2
本实施例提供了一种防气蚀的球阀，如图1-4所示，包括：由第一阀体部1和第二阀体部2组成的阀体，以及阀杆3，球体4，阀座5，弹簧6，固定轴7，阀体中，固定轴7支撑球体4，球体4与两个阀座5形成球面密封，弹簧6提供的弹簧力将阀座5压向球体4，实现球体4与阀座5的密封，阀杆3驱动球体4转动完成控制开度动作。
球体4的流道口的出口处被球面壁板所覆盖，球面壁板为其直径与球体4的直径相同的弧面型且厚度为12mm，球面壁板的外侧弧面与球体4的外表面处于同一球面，球面壁板与球体4的实体部分固定连接，其连接方式可采用一体连接、焊接等。同时球面壁板上设有壁板通孔4-1，使得球阀在全开状态时，流体介质可以正常流通，壁板通孔4-1为圆形直通孔，其直径为4mm，并且以8行8列的排列形式均匀分布在球面壁板上。多个壁板通孔4-1的中心轴线不平行，其中心轴线汇聚于一点，该点与球心的距离为12mm，同时多个壁板通孔4-1的中心轴线汇聚的点位于球体4的流道内且在球体4的流道中心线上，有助于介质流过壁板通孔4-1后分散分流，并且这样介质流经壁板通孔4-1时被分成多束流体，相互撞击的流体形成湍流，并形成缓冲区和压力恢复区，在远离金属零部件表面发生的气泡崩溃，从而最大限度地减少对阀门内件的破坏，有效抑制气蚀的产生。
下面结合本实施例中的防气蚀的球阀，详细说明采用该球阀全开、全关以及半开时球阀的运行状态及介质的流动过程。
本实施例提供的防气蚀的球阀全开时，如图1和图2所示，阀杆3驱动球体4处于全开位置，使得球体4的流道与由第一阀体部1和第二阀体部2组成的阀体的介质出口与介质入口完全连通，介质由介质入口进入球体4的流道后被球面壁板上的壁板通孔4-1后分成多束流体，相互撞击的流体形成湍流，并形成缓冲区和压力恢复区，在远离金属零部件表面发生的气泡崩溃，从而最大限度地减少对阀门内件的破坏，有效抑制气蚀的产生，同时减缓介质流速，降低流体产生的噪声与振动。
本实施例提供的防气蚀的球阀全关时，如图3和图4所示，阀杆3驱动球体4处于关闭位置，球体4与阀座5形成球面密封，介质无法流通，球阀关闭，实现了球阀对介质的切断功能。
本实施例提供的防气蚀的球阀半开时，阀杆3驱动球体4处于半开位置，球面壁板与阀座5相接触，抵消了球体4与阀座5的不平衡力，消除了球阀在行程过程中产生的附加力矩；介质进入球体4的流道后被球面壁板上的壁板通孔4-1后分成多束流体，相互撞击的流体形成湍流，并形成缓冲区和压力恢复区，在远离金属零部件表面发生的气泡崩溃，从而最大限度地减少对阀门内件的破坏，有效抑制气蚀的产生，同时减缓介质流速，降低流体产生的噪声与振动。
根据不同的实际工况，可调节球面壁板上壁板通孔4-1的数量、大小、形状，来满足具体工况需求。球面壁板上的壁板通孔4-1的设置，起到了防气蚀的同时，也能起到减压和节流作用，解决了球阀在高压差工况下工作时的高噪音和强振动问题，降低了阀门的能量消耗，改善了操作人员的工作环境。
以上所述，仅为本发明的两种具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种防气蚀的球阀，包括第一阀体部(1)、第二阀体部(2)、阀杆(3)、球体(4)、阀座(5)、弹簧(6)和固定轴(7)，其特征在于：
所述球体(4)的流道口覆盖有球面壁板；
所述球面壁板上设有壁板通孔(4-1)。
2.根据权利要求1所述的防气蚀的球阀，其特征在于：
所述球面壁板位于所述球体(4)的流道出口处。
3.根据权利要求1所述的防气蚀的球阀，其特征在于：
所述球面壁板为其直径与所述球体(4)的直径相同的弧面型，且所述球面壁板的外侧弧面与所述球体(4)的外表面处于同一球面。
4.根据权利要求1-3任一项所述的防气蚀的球阀，其特征在于：
所述壁板通孔(4-1)有多个，多个所述壁板通孔(4-1)的中心轴线之间不平行。
5.根据权利要求4所述的防气蚀的球阀，其特征在于：
多个所述壁板通孔(4-1)的中心轴线汇聚于一点，该点与球心的距离为e，5mm≤e≤15mm。
6.根据权利要求5所述的防气蚀的球阀，其特征在于：
多个所述壁板通孔(4-1)的中心轴线汇聚的点位于所述球体(4)的流道中心线上。
7.根据权利要求6所述的防气蚀的球阀，其特征在于：
多个所述壁板通孔(4-1)的中心轴线汇聚的点位于所述球体(4)的流道内。
8.根据权利要求1所述的防气蚀的球阀，其特征在于：
所述球面壁板厚度为a，10mm≤a≤20mm。
9.根据权利要求1所述的防气蚀的球阀，其特征在于：
所述壁板通孔(4-1)形状为圆形，直径为b，2mm≤b≤10mm。
10.根据权利要求1所述的防气蚀的球阀，其特征在于：
所述壁板通孔(4-1)均匀分布为c行d列，2≤c≤10，2≤d≤10。
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