CN106763858A - 微扭矩金属密封固定球阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微扭矩金属密封固定球阀，它包括阀体、副阀体、球体、浮动阀座驱动装置，所述浮动阀座驱动装置是在浮动阀座的台肩上具有轴向U形槽分别和传力杆上的环形槽相连接，传力杆的同轴上具有细圆杆部分呈动密封贯穿于副阀体的侧壁内外，传力杆的同轴上还具有螺杆部分和安装于副阀体流体管道上的传力板固定连接，所述传力板外侧的还均衡安装有数只伸缩式液压缸，其中缸体与传力板呈固定连接，活塞杆与副阀体呈固定连接，伸缩式液压缸的伸缩位移可带动传力板、传力杆及浮动阀座同时位移，使球阀在低扭矩下作90开关旋转，并可实现浮动阀座和球体之间强制密封，其相关联动作可由自动控制装置来完成，本发明结构简单，容易制造，使用寿命长。

Description

微扭矩金属密封固定球阀

技术领域

本发明涉及一种阀门，特别是涉及微扭矩金属密封固定球阀。

背景技术

球阀是一种具有流道的球体作为关闭件的阀门，它具有流阻小，不破坏流体形状，开关方便等优点，但是球体和阀座之间在开关时所产生的压力旋转磨损也是目前的一大难题，人们常把传统的球阀比作为松不了制动的汽车，高摩擦阻力下转动往往造成单个密封零部件的磨损失效而影响了球阀整机的使用寿命，阀门业界的研究人员为此也做了大量的工作，如中国发明专利ZL201010295018.0、此发明可在球阀体外对阀腔内球体和阀座以及阀座与阀座填料之间的密封比压进行有效的调节，并且能防止卡阻和提高安全性能，但是在球阀开关过程中降低球体和阀座之间的压力旋转磨损上没有特别进步，中国实用新型专利ZL201320456935.1所公开的一种“低扭矩无磨损固定球阀”具体表现在球阀启闭时的旋转是球体相对于阀座是在比压很小的状态下完成90°旋转动作的，所以操作扭矩低，球体与阀座之间磨损也较小，但是它必须是球体后阀座密封才能达到以上效果，其中不足之处主要表现为：阀座密封圈及球体和阀座之间的密封难度还是较大和不确定性，实践中证明管道中流体压力越高密封难度越大。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术不足，提供微扭矩金属密封固定球阀。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种低扭矩强制密封固定球球阀，它包括：阀体、副阀体、阀盖、上固定轴、下固定轴、阀杆、球体、浮动阀座、阀座填料、还包括由浮动阀座、传力杆、传力板、伸缩式液压泵所构成的浮动阀座驱动装置，阀杆驱动装置20和控制装置22，其特征在于；所述浮动阀座驱动装置是其浮动阀座上具有一大直径的台肩，在其台肩的边缘部位的同一圆周上加工有数只呈均匀排列的轴向U形槽，其U形槽中分别和传力杆相连接，所述传力杆同轴上由内向外分别具有内大径圆杆部分、环形槽部分、外大径圆杆部分、细圆杆部分和螺杆部分，其环形槽插于阀座台肩上的U形槽之中，环形槽和内大径圆杆部分及外大径圆杆部分形成有左右径向内环形侧面，其左右两个径向内环形侧面和阀座台肩U形槽的两个径向外侧面相匹配，所述传力杆的细圆杆部分和静密封安装于副阀体上的传力杆填料筒以及传力杆填料筒中所置的传力杆填料、传力杆螺纹压套螺母配合，并由传力杆螺纹压套螺母压紧传力杆填料，使传力杆具备动密封性能，所述传力杆的螺杆部分在球阀体外和传力板固定连接，所述传力板的内孔和副阀体流体管道的外圆呈间隙配合，所述传力板外侧的同一圆周上还均匀安装有数只伸缩式液压缸，其伸缩式液压缸的缸体与传力板呈固定连接，伸缩式液压缸中的活塞杆与副阀体呈固定连接，伸缩式液压缸的液压流体管路与液压泵相连，所述传力板和副阀体之间安装有外移定位螺杆，外移定位螺杆的扳体侧平面和一导向套管侧平面相贴，所述副阀体上固定安装有内移定位螺杆，所述球阀的安装流向可以为球前阀座密也可以为球后阀座密封。

上述结构中，由浮动阀座、传力杆、传力板、伸缩式液压缸、副阀体之间的相互连接构成一浮动阀座驱动装置，当传力杆在外力作用下作轴线伸缩时可带动浮动阀座作轴向位移，其轴向伸缩位移的距离可由外移定位螺杆和内移定位螺杆进行调控，由于采用了浮动阀座驱动装置及外移定位螺杆和内移定位螺杆，所以能够在固定球阀的体外对阀腔内的浮动阀座和球体之间的密封比压进行有效控制，使固定球球阀90°旋转动作为低扭矩操作，其密封形式具有截止阀性质的强制密封。

作为本发明的进一步设置，所述在传力板的内孔和副阀体流体管道的外圆之间填充有隔温填充料。

上述结构中，其隔温填充料作用是降低管道介质温度的高、低对伸缩式液压缸中的液体及密封元件的影响。

作为本发明的进一步设置，所述伸缩式液压缸缸体的外侧具有密封安装的控温夹套。

上述结构中，其控温夹套的能够有效地保障伸缩式液压缸在苛刻的管道介质温度或苛刻的环境温度下安全运行。

作为本发明的进一步设置，所述浮动阀座台肩上还具有数只中心和U形槽的R圆心同一圆周并呈均匀间隔排列的通孔，具有动密封功能的螺旋推力杆可穿过其通孔挤压填料压盖以压紧阀座填料，传力杆填料筒和螺旋推力杆填料筒在副阀体同一圆周上呈间隔安装。

上述结构中，球阀在关闭时其阀座填料在阀座填料函中受螺旋推力杆的推力和流体介质压力的双重压力作用下达到可靠的密封。

作为本发明的进一步设置，所述阀体的上端固定安装有上固定轴，其伸入阀腔内轴端的外圆与球体上部的内孔相配合。

上述结构中，其固定轴端部的外圆和球体上部的内孔相配合可以为大直径配合，提高球体和固定轴之间的配合强度和抵御高压流体的推力，并有效地保护阀杆，使阀杆不受介质压力的影响。

作为本发明的进一步设置，所述上固定轴的内孔安装有阀杆，其阀杆同轴上由内向外依次具有方榫、大圆杆、小圆杆，在大、小圆杆之间的台肩和上固定轴的内孔的台阶端面之间安装有轴承，其阀杆端部的方榫和球体上端的方榫槽相配合。

上述结构中，可防止阀杆吹出，同时还可以减少阀杆和上固定轴的内孔台阶端面之间摩擦力。

作为本发明的进一步设置，所述阀体的下端固定安装有下固定轴，其伸入阀腔内轴端部的外圆与球体下部盲孔的内圆相配合，下固定轴的端部与球体下部的盲孔内端面之间安装有轴承。

上述结构中，下固定轴不但可以和球体下部盲孔的内圆呈大直径配合，下固定轴还可承托球体的自重，使球体和阀座密封面之间配合不会产生偏重，同时还利用轴承来减少球体和下固定轴之间的摩擦力。

作为本发明的进一步设置，所述下固定轴的阀体内孔与球体之间的间隙部位具有径向通孔，其径向通孔又和中孔构成一排污通道，其排污通道并和排污阀门相通，

上述结构中，其阀腔中的污垢可通过下固定轴的排污通道并经排污阀门排出阀门之外。

作为本发明的进一步设置，所述阀盖上安装有副阀座，其副阀座在背部弹簧力的作用下紧贴球体，

上述结构中，其副阀座在背部弹簧力的作用下紧贴球体，它不但可以刮除球体表面沾附物，同时也能够使球阀保持无缺口的整体流道。

作为本发明的进一步设置，所述控制装置由PLC等自动化控制元器件所构成。

上述结构中，浮动阀座驱动装置和阀杆驱动装置之间相互关联的动作程序可由控制装置完成。

本发明的有益效果是：

1.本发明微扭矩金属密封固定球阀，采用了浮动阀座驱动装置，它能够在球阀体外对阀腔内的浮动阀座进行有效的轴向拉伸控制，球阀在开、关过程中作90°旋转动作过程中球体与阀座之间是在低摩擦阻力下的相对旋转，球阀关闭密封形式类似于截止阀的强制密封形式，其浮动阀座驱动装置和阀杆驱动装置之间相关联的动作可由自动化控制系统来完成，本发明启闭扭矩很低、磨损小，有效地提高球阀的安全性能、技术参数、自动化操作性能和使用寿命。

2.本发明微扭矩金属密封固定球阀，由于采用了浮动阀座驱动装置，可减小阀杆驱动装置动力配置，同时还可以减少球阀的旁路系统，密封注脂堵漏等消极措施，能够在很大程度上节约能源和节省资源。

3.本发明微扭矩金属密封固定球阀结构简单、制造方便，零部件可根据管路系统中流体介质的参数选择合适的材料制造，能够适用于高温、低温、高压、强腐、黑水、灰浆等苛刻流体管道，本发明的流道形状可与流体管道相同，无变形弯道，无缺口，不破坏流体形状、无旋涡区、噪音低、振动小，其流体阻力低于所有的闸阀、截止阀、蝶阀等截断阀，所以节能效果尤为显著。

附图说明

图1为本发明的开启状态的结构示意图。

图2为本发明的关闭状态的结构示意图。

图3为本发明的左视图。

图4为本发明中浮动阀座与传力杆的连接结构示意图。

图5为本发明中浮动阀座示意图。

图中标记为：1.阀体，2.副阀体，201.副阀体流体管道，3.球体，4.浮动阀座，401.U形槽，402.通孔，5.阀盖，6.传力杆，61.传力杆填料筒，62.传力杆填料，63.传力杆螺纹填料压套，601.内大径圆杆，602.环形槽，603.外大径圆杆，604.细圆杆，605.螺杆，7.传力板，8.伸缩式液压缸，801.缸体，802.活塞杆，803.控温夹套，9.阀座填料，901.阀座填料压盖，10.螺旋推力杆，101.螺旋推力杆填料筒，102.螺旋推力杆填料，103.螺纹填料压套，11.上固定轴，1100.上固定轴轴承，12.阀杆，13.下固定轴，1300.下固定轴轴承，1301.径向通孔，1302.中孔，14.排污阀，15.副阀座，151.弹簧，16.外移定位螺杆，161.导向套管，162.螺钉，17.内移定位螺杆，18.隔温填充料，19.液压泵，20.阀杆驱动装置，21.阀杆填料，22.自动化控制装置。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

如图1-5所示是微扭矩金属密封固定球阀，它包括阀体1的两侧分别固定安装有副阀体2和阀盖5，阀体1的上端安装有上固定轴11和置于阀腔内的球体3上端的圆孔相配合，阀体1的下端安装有下固定轴13和球体3下端的圆孔相配合，阀杆12贯穿于上固定轴11之中，在上固定轴13和阀杆12之间置有阀杆填料21，其阀杆12内端的方榫和球体3的方榫孔相配合，浮动阀座4置于球体3的外侧，其密封面和球体3相贴，在浮动阀座4和阀体1之间置有阀座填料9，它还包括由浮动阀座4、传力杆6、传力板7、伸缩式液压泵8所构成的浮动阀座驱动装置、阀杆驱动装置20和控制装置22，所述浮动阀座驱动装置是其浮动阀座4上具有一大直径的台肩，在其台肩的边缘部位的同一圆周上加工有数只呈均匀排列的轴向U形槽401，其U形槽401中分别安装有传力杆6，所述传力杆6的同轴上由内向外分别具有内大径圆杆部分601、环形槽部分602、外大径圆杆部分603、细圆杆部分604及螺杆部分605，其环形槽602插于浮动阀座台肩上的U形槽401之中，环形槽602的两个环状径向内侧面和浮动阀座台肩U形槽401的外侧面相配合，所述传力杆6的细圆杆部分604和静密封安装于副阀体2上的传力杆填料筒61以及其中所置的传力杆填料62、传力杆螺纹压套螺母63相配合，并由传力杆螺纹压套螺母63压紧传力杆填料62，使传力杆6具备动密封性能，所述传力杆6的螺杆部分605在球阀体外和传力板7固定连接，所述传力板7的内孔和副阀体流体管道201的外圆呈间隙配合，所述传力板7外侧的同一圆周上还均匀安装有数只伸缩式液压缸8，其伸缩式液压缸8的缸体801与传力板7呈固定连接，伸缩式液压缸8中的活塞杆802与副阀体2呈固定连接，伸缩式液压缸8的液压流体管路与液压泵19相连通，所述传力板7和副阀体2之间安装有阀座外移定位螺杆16，外移定位螺杆16的扳体侧平面和一导向套管161的侧平面相贴，其导向套管161由螺钉162加以固定，所述副阀体2上安装有阀座内移定位螺杆17，所述球阀的安装流向可以为球前阀座密封也可以为球后阀座密封。

上述结构中，由浮动阀座4、传力杆6、传力板7、伸缩式液压缸8、副阀体2之间的相互连接构成一浮动阀座驱动装置，当伸缩式液压缸8在液压力的作用下产生伸缩位移时可联动传力板7和传力杆6并可带动浮动阀座4作轴向位移，其轴向伸缩位移的距离可由外移定位螺杆16和内移定位螺杆17进行调控，由于采用了浮动阀座驱动装置及外移定位螺杆16和内移定位螺杆17，所以能够在固定球阀的体外对阀腔内的浮动阀座4和球体3之间的密封比压进行有效控制，使固定球球阀90°旋转动作为低扭矩操作，其密封形式具有截止阀性质的强制密封。

在传力板7的内孔和副阀体流体管道201的外圆之间填充有隔温填充料18，其隔温填充料18作用是降低管道介质温度的高、低对伸缩式液压缸8中的液体及密封元件的影响，伸缩式液压缸8缸体801的外侧具有密封安装的控温夹套803，其控温夹套803的具备能够有效地保障伸缩式液压缸8在苛刻的管道介质温度或苛刻的环境温度下安全运行。

浮动阀座4台肩上还具有数只中心和U形槽401的R圆心在同一圆周并呈均匀间隔排列的通孔402，具有动密封功能的螺旋推力杆10可穿过其通孔402挤压阀座填料压盖901压紧阀座填料9，传力杆填料筒61和螺旋推力杆填料筒101在副阀体2的同一圆周上呈间隔安装，球阀在关闭时其阀座填料9在阀座填料函中受螺旋推力杆10的推力和流体介质压力的双重压力作用下达到可靠的密封。

阀体1的上端固定安装有上固定轴11，其伸入阀腔内轴端的外圆与球体3上部的内孔相配合，且上固定轴11端部的外圆和球体3上部的内孔相配合可以为大直径配合，提高球体3和上固定轴11之间的配合强度和抵御高压流体的强度，并有效地保护阀杆12，使阀杆12不受介质压力的影响，上固定轴11的内孔安装有阀杆12，其阀杆12同轴上由内向外依次具有方榫、大圆杆、小圆杆，在大、小圆杆之间的台肩和上固定轴11的内孔的台阶端面之间安装有轴承1100，既防止阀杆吹出，同时还可以减少阀杆12和上固定轴11的内孔台阶端面之间摩擦力，其阀杆12端部的方榫和球体3上端的方榫槽相配合，阀体1的下端固定安装有下固定轴13，其伸入阀腔内轴端部的外圆与球体3下部盲孔的内圆相配合，下固定轴13的端部与球体3下部的盲孔内端面之间安装有轴承1300，下固定轴13不但可以和球体3下部盲孔的内圆呈大直径配合，下固定轴13还可承托球体3的自重，使球体3和浮动阀座4密封面之间配合不会产生偏重，同时还利用轴承1300来减少球体3和下固定轴13之间的摩擦力，在下固定轴13的阀体1内孔与球体3之间的间隙部位具有径向通孔1301，其径向通孔1301又和中孔1302构成一排污通道，其排污通道并和排污阀门14相通，其阀腔中的污垢可通过下固定轴13的排污通道并经排污阀门14排出球阀之外。

如图1所示，阀盖5上安装有副阀座15，其副阀座15在背部弹簧151力的作用下紧贴球体，它不但可以刮除球体3表面沾附物，同时也能够使球阀保持无缺口的整体流道。

如图1-2所示，本发明的工作原理和开关时的动作过程是：球阀由关-开，自动化控制装置22启动液压泵19，使液压泵19对伸缩式液压缸8的B室增压，此时缸体801向外轴向位移并带动传力板7及传力杆6和浮动阀座4同步向外轴向位移，使浮动阀座4背离球体3，随后自动化控制装置22启动阀杆驱动装置20，驱动阀杆12联动球体3旋转90°，使球体3的流道孔与浮动阀座4的流道孔相贯通，随后自动化控制装置22启动液压泵19，指令液压泵19对伸缩式液压缸8的A室增压，使球体3的流道孔与浮动阀座4的流道孔无逢贴靠。

如图1-2所示，球阀由开-关，自动化控制装置22启动液压泵19，使液压泵19对伸缩式液压缸8的B室增压，此时缸体801向外轴向位移并带动传力板7及传力杆6和浮动阀座4同步向外轴向位移，使浮动阀座4背离球体3，随后自动化控制装置22启动阀杆驱动装置20，驱动阀杆12联动球体3旋转90°，使球体3的球面与浮动阀座4的流道孔相对，随后自动化控制装置22启动液压泵19，指令液压泵19对伸缩式液压缸8的A室增压，使浮动阀座4与球体3之间产生密封比压达到有效密封。

所述控制装置22由PLC等自动化控制元器件所构成，浮动阀座驱动装置和阀杆驱动装置20之间相互关联的动作程序可由自动化控制装置22完成。

Claims (9)

1.微扭矩金属密封固定球阀，它包括阀体(1)的两侧分别固定安装有副阀体(2)和阀盖(5)，阀体(1)的上端安装有上固定轴(11)和置于阀腔内的球体(3)上端的圆孔相配合，阀体(1的下端安装有下固定轴(13)和球体(3)下端的圆孔相配合，阀杆(12)贯穿于上固定轴(11)之中，在上固定轴(13)和阀杆(12)之间置有阀杆填料(21)，浮动阀座(4)置于球体(3)的外侧，其密封面和球体(3)相贴，在浮动阀座(4)和阀体(1)之间置有阀座填料(9)，它还包括由浮动阀座(4)、传力杆(6)、传力板(7)、伸缩式液压泵(8)所构成的浮动阀座驱动装置、阀杆驱动装置(20)和控制装置(22)，其特征在于：所述浮动阀座(4)上具有一大直径的台肩，在其台肩的边缘部位的同一圆周上加工有数只呈均匀排列的轴向U形槽(401)，其U形槽(401)中分别安装有传力杆(6)，所述传力杆(6)的同轴上由内向外分别具有内大径圆杆部分(601)、环形槽部分(602)、外大径圆杆部分(603)、细圆杆部分(604)及螺杆部分(605)，其环形槽(602)插于浮动阀座台肩U形槽(401)之中，环形槽(602)的两个环状径向内侧面和浮动阀座台肩U形槽(401)的两个外侧面相配合，所述传力杆(6)的细圆杆部分(604)分别和静密封安装于副阀体(2)上的传力杆填料筒(61)以及其中所置的传力杆填料(62)、传力杆螺纹压套螺母(63)中孔相配合，并由传力杆螺纹压套螺母(63)压紧传力杆填料(62)，使传力杆(6)与传力杆填料(62)具备动密封性能，所述传力杆(6)的螺杆部分(605)在球阀体外和传力板(7)固定连接，所述传力板(7)的内孔和副阀体流体管道(201)的外圆呈间隙配合，所述传力板(7)外侧的同一圆周上还均匀安装有数只伸缩式液压缸(8)，其伸缩式液压缸(8)的缸体(801)与传力板(7)呈固定连接，伸缩式液压缸(8)中的活塞杆(802)与副阀体(2)呈固定连接，伸缩式液压缸(8)的液压流体管路与液压泵(19)相连通，所述传力板(7)和副阀体(2)之间安装有阀座外移定位螺杆(16)，外移定位螺杆(16)的扳体侧平面和一导向套管(161)的侧平面相贴，其导向套管(161)由螺钉(162)加以固定，所述副阀体(2)上安装有阀座内移定位螺杆(17)。

2.根据权利要求1所述的微扭矩金属密封固定球阀，其特征在于：浮动阀座(4)台肩上还具有数只圆心和U形槽(401)的R圆心在同一圆周并呈均匀间隔排列的通孔(402)，螺旋推力杆(10)可穿过其通孔(402)和阀座填料压盖(901)相接。

3.根据权利要求2所述的微扭矩金属密封固定球阀，其特征在于：传力杆填料筒(61)和螺旋推力杆填料筒(101)在副阀体(2)的同一圆周上呈间隔安装。

4.根据权利要求1所述的微扭矩金属密封固定球阀，其特征在于：阀体(1)的上端固定安装有上固定轴(11)，其伸入阀腔内轴端的外圆与球体(3)上部的内孔相配合，且上固定轴(11)端部的外圆和球体(3)上部的内孔相配合。

5.根据权利要求4所述的微扭矩金属密封固定球阀，其特征在于：上固定轴(11)的内孔安装有阀杆(12)，其阀杆(12)同轴上由内向外依次具有方榫、大圆杆、小圆杆，在大圆杆和小圆杆之间的台肩相对于上固定轴(11)的内孔的台阶端面之间安装有轴承(1100)，其阀杆(12)端部的方榫和球体(3)上端的方榫槽相配合。

6.根据权利要求1所述的微扭矩金属密封固定球阀，其特征在于：阀体(1)的下端固定安装有下固定轴(13)，其伸入阀腔内轴端部的外圆与球体(3)下部盲孔的内圆相配合，下固定轴(13)的端部与球体(3)下部的盲孔内端面之间安装有轴承(1300)，在下固定轴(13)的阀体(1)内孔与球体(3)之间的间隙部位具有径向通孔(1301)，其径向通孔(1301)又和中孔(1302)构成一排污通道，其排污通道并和排污阀门(14)相通。

7.根据权利要求1所述的微扭矩金属密封固定球阀，其特征在于：在传力板(7)的内孔和副阀体流体管道(201)的外圆之间填充有隔温填充料(18)，伸缩式液压缸(8)的缸体(801)外侧安装有控温夹套(803)。

8.根据权利要求1所述的微扭矩金属密封固定球阀，其特征在于：所述控制装置(22)由PLC等自动化控制元器件所构成，浮动阀座驱动装置和阀杆驱动装置(20)之间相互关联的动作程序可由自动化控制装置(22)完成。

9.根据权利要求1所述的微扭矩金属密封固定球阀，其特征在于：所述球阀的安装流向可以为球前阀座密封也可以为球后阀座密封。