CN107489779B - 一种球阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种球阀，包括控制装置和阀门，所述的阀门包括用于保护阀芯的阀体，设置于内层的内阀芯，设置于外层的外阀芯以及支撑阀体的阀座；其特征在于：所述的控制装置包括电机，离合机构以及传动机构，所述的球阀下游设置流量计，所述的流量计用于测量球阀内流出的介质流量。与现有技术相比，本发明通过电机控制传动机构和离合机构，可以分别控制内阀芯和外阀芯向不同方向的转动，也可以统一控制内阀芯和外阀芯一起转动，从而控制介质的流动方向和流量大小以及阀门的开关，减小了介质对管道和阀芯的冲刷腐蚀，实现了介质的流动方向和流量大小的精确控制。

Description

一种球阀

技术领域

本发明涉及一种控制阀门技术领域，具体涉及一种球阀。

背景技术

球阀作为一种阀门，以其结构的紧凑和操作的快速、便捷而广泛应用于石油炼制、长输管线、化工、造纸、制药、水利、电力、市政、钢铁等各种领域和日常生活中，在国民经济中占有举足轻重的地位。球阀是指在阀中设有球形阀芯，通过阀杆带动球形阀芯并绕阀杆的轴线作旋转运动，开启或者关闭介质通路，主要用于截断或接通管路中的介质，再者能起到切断、分配和改变介质流动方向的作用。但是现有技术中的球阀大多不能实现实现节流和控制流量的技术缺陷。专利 CN102425680A公开了一种球阀，包括具体阀腔的阀座、嵌设在阀腔内的阀芯以及与阀芯连接的控制装置，该球阀的阀芯设置有水平贯通的主流孔，以及与主流孔垂直贯通的第一节流孔和第二节流孔，该专利通过控制装置控制阀芯在阀腔内转动，实现控制与球阀连接的管路中介质的流量，具有节流并控制介质流量的作用。但该球阀的阀体内都只有1个阀芯作为球阀控制流体的主要部件，调节流量变小时，流体的流动方向与管道不能保持平行，使得管道和阀芯均受到受到流体的严重冲刷和腐蚀，一旦管道破坏，阀球被冲蚀，球阀将失去控制截流的作用，必将造成不必要的经济和财产损失，甚至造成意想不到的的安全事故。专利CN201386818Y公开了一种双控球阀，包括有阀体、阀盖、阀座、阀杆、阀芯及操作机构,其中阀盖与阀体固定连接,阀座置于阀体内,阀杆一端置于阀体内与阀芯相连接,阀杆的另一端与操作机构相连接；其特征在于所述阀体的容腔内设有两组阀芯,其两组阀芯分别与独立的阀杆及操作机构相连接,在所述的阀体内还设有两组阀座,所述的两组阀芯分别与对应的阀座相密封配合；采用该专利的这种结构,当阀体内其中一组阀芯与阀座发生泄漏时,由于还有另外一组阀芯与阀座的密封配合,所以不会对阀门产生影响,同时设置两组阀芯,还可以更精确的控制阀体内的介质流量，但是该专利的两个球阀通过对接延伸连接，体积大，耗材多，生产成本高，开流和截流时需要分别操作2个不同的操作机构，无法实现同步操作。专利 CN103307304A公开了一种复合阀球及使用该阀球的球阀，所述复合阀球包括设置在外层的外阀球，所述外阀球内设置内阀球，所述内阀球与外阀球沿阀杆的轴线旋转连接；所述球阀，包括球阀本体、复合阀球和操作机构，所述复合阀球设置在球阀本体内部，所述复合阀球内的外阀球通过外球连接件与所述操作机构连接，所述内阀球通过内球连接件与所述操作机构连接。该专利提供了一种体积小、耗材少、成本低、寿命长、能同步操作的双阀球球阀，但是该专利的各个控制部件均采用手动控制，转动不同的控制部件调节流量大小时，很难精确控制两个阀球的旋转角度，而且每次旋转与之前相比存在误差，易导致流量大小不稳定。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种球阀，本发明的目的之一在于设计一种球阀能够实现在控制流量的同时使得介质的流动方向与管道平行，从而减小介质对管道和阀芯的冲刷腐蚀；本发明的另一个目的在于即能控制两个阀芯分别以不同的速度向不同方向的转动，又能统一控制两个阀芯一起转动从而精确控制介质的流动方向和流量大小。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种球阀，包括控制装置和阀门，所述的阀门包括用于保护阀芯的阀体，设置于内层的内阀芯，设置于外层的外阀芯以及支撑阀体的阀座；所述的控制装置包括电机，离合机构以及传动机构，所述的离合机构包括离合盘、离合圈和固定盘，所述的传动机构包括输出轴、输出轴套、行星齿轮保持架、内齿圈、行星齿轮连接架、太阳齿轮和行星齿轮，所述的输出轴套中空，中间可转动的设置输出轴，所述的输出轴与内阀芯连接，所述的输出轴套与外阀芯连接；所述的离合圈向上移动时与离合盘和行星齿轮保持架卡接抱合，所述的内阀芯和外阀芯在一个动力源下驱动控制阀门开关；所述的离合圈向下移动时与离合盘和行星齿轮保持架脱离，所述的离合圈与固定盘卡接，电机带动所述的输出轴和太阳齿轮转动，所述的行星齿轮和内齿圈带动输出轴套反向转动，所述的内阀芯和外阀芯在驱动下反向转动控制介质流量。

进一步的，所述的球阀下游设置流量计，所述的流量计用于测量球阀内流出的介质流量。

进一步的，所述的离合盘与输出轴固定连接，所述的离合盘上设置上卡槽，所述的固定盘上设置有下卡槽。

进一步的，所述的离合圈外侧设置电磁线圈，所述的电磁线圈可以使得离合圈沿轴向上下移动，所述的离合圈的上下端部分别设置上插齿和下插齿。

进一步的，所述的离合圈向上移动时，所述的上插齿与上卡槽对应卡接；所述的离合圈向下移动时，所述的下插齿与下卡槽对应卡接。

进一步的，所述的行星齿轮保持架的外侧面设置有轴向的定位槽，所述的离合圈的内侧面设置轴向内凸块，所述的定位槽和内凸块二者啮合并能够相对轴向移动，形成对传动机构的部件进行制动或抱和。

进一步的，所述的内齿圈设置于行星齿轮保持架的内侧，所述的内齿圈的内侧设置数个行星齿轮，所述的数个行星齿轮围成的中心区域设置太阳齿轮，所述的行星齿轮和太阳齿轮啮合。

进一步的，所述的太阳齿轮和输出轴固定连接，所述的内齿圈和输出轴套固定连接。

进一步的，所述的行星齿轮保持架内上表面垂直固定设置数个齿轮轴套，所述的太阳齿轮和行星齿轮的轴可转动的设置在轴套中，所述的太阳齿轮和行星齿轮通过行星齿轮轴可转动的设置在行星齿轮保持架上。

进一步的，本发明一种球阀的控制方法为：

S1、开启控制装置；

S2、开启流量计；

S3、输入预设流量值；

S4、打开球阀；

S5、离合机构处于第一状态；

S6、判断流量计示数是否等于预设值；若是，执行S62，若否，执行 S61；

S61、判断流量计示数是否小于预设值；若是，执行S611，若否，执行S612；

S611、控制电机调节流量升高；

S612、控制电机调节流量降低；

S62、控制离合机构进入第二状态；

S63、调节阀芯的外壁与管道平行；

S64、结束。

其中，离合机构处于第一状态时，停止电磁线圈处于断电状态，离合圈在自身重力作用下，沿轴向向下滑动，上插齿与上卡槽脱离，下插齿和下卡槽对应卡接，离合圈与离合盘、行星齿轮保持架脱离，电机带动第一输出轴和太阳齿轮转动，行星齿轮和内齿圈带动第二输出轴反向转动，通过内阀芯和外阀芯反向转动控制流量大小。

离合机构处于第二状态时，电磁线圈处于带电状态，离合圈向上移动，下插齿和下卡槽脱离，离合圈的上插齿与离合盘的上卡槽对应卡接，离合圈与离合盘、行星齿轮保持架抱合，在一个动力源下驱动内阀芯和外阀芯，旋转控制阀芯的开口对准管道口，或者控制阀门开关。

其中，所述的预设值根据介质的用途、球阀及管道的性质设定。

有益技术效果：

1、通过在球阀内设置内外两层阀芯，实现了在控制介质流量大小的同时还能控制介质的流动方向与管道平行，减小介质对管道和阀芯的冲刷腐蚀；

2、设置控制装置，实现了即能分别控制两个阀芯以不同的速度向不同方向的转动，又能统一控制两个阀芯一起转动从而精确控制阀门的开关以及介质的流动方向和流量大小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是现有技术中球阀的示意图；

图2是本发明球阀整体的示意图；

图3是本发明球阀的控制方法流程图；

图4是本发明球阀的一种实施例的示意图；

图5是本发明球阀的另一种实施例的示意图；

图6是本发明球阀的再一种实施例的示意图；

其中：控制装置1；阀门2；管道3；输出轴11；输出轴套12；离合盘13；上卡槽131；离合圈14；上插齿141；下插齿142；固定盘15；下卡槽152；行星齿轮保持架16；内齿圈17；行星齿轮连接架18；太阳齿轮19；行星齿轮20；阀体21；内阀芯22；内阀腔221；外阀芯23；外阀腔231；阀座24；

通过上述附图标记，结合本发明的实施例，可以更加清楚的理解和说明本发明的技术方案。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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付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。

如图1所示，现有技术中的球阀通过旋转阀芯的开口方向，从而实现调节介质流量大小的目的。当需要介质流量最大时，阀腔与球阀外部管道完全平行，介质的流动方向也与外部管道完全平行，介质对管道和阀芯的冲刷作用较小；但是，当需要调节介质的流量减小时，阀腔与球阀外部管道呈现一定夹角，介质的流动方向也与外部管道存在一定夹角，从而使得介质对管道和阀芯有一定的冲刷破坏作用。

实施例1

如图2所示，本实施例给出了本发明所述的球阀的整体描述，具体如下：一种球阀整体包括控制装置1和阀门2，所述的阀门2包括用于保护阀芯的阀体21，设置于内层的内阀芯22，设置于外层的外阀芯23以及用于支撑阀体21的阀座24，其中阀座24还起到对阀体 21及内阀芯22和外阀芯23的保护作用。

所述的控制装置1包括电机、离合机构和传动机构，所述的电机为动力装置，以说明书或者现有技术所述的各种方式和传动机构连接，所述的电机可以是DD直驱电机，当然，一种非优选的方式，也可以采用常用的电机结合本发明的传动机构和离合机构，也能够获得比现有技术更好的工作方式。

离合机构和传动机构以说明书或现有技术所描述的方式联动，通过对传动机构特定部位的制动或者绑定，使得传动机构驱动球阀的内阀芯22和外阀芯23，形成球阀的不同控制状态。

传动机构应该包括减速和动力转换，所述的动力转换通常是指一个动力输入实现对内阀芯22和外阀芯23的分别驱动，在本发明中，所述的传动机构应该可以形成的控制模式；所述的减速，可以是对内阀芯22和外阀芯23相对于输入速度分别减速，也可以是仅仅对一个阀芯进行减速。

所述的离合机构包括离合盘13、离合圈14和固定盘15，所述的传动机构包括行星齿轮保持架16、内齿圈17、行星齿轮连接架18、太阳齿轮19和行星齿轮20，其中固定盘15上固定连接输出轴套12，所述的输出轴套12设置成中空结构，中间可转动的设置输出轴11，所述的输出轴11与内阀芯22连接，所述的输出轴套12与外阀芯23 连接，输出轴11下部连接电机，或者和电机轴一体设置。

所述的离合盘13与输出轴11固定连接，所述的离合盘13上设置上卡槽131，所述的固定盘15上设置有下卡槽152。所述的离合圈 14外侧设置电磁线圈，所述的电磁线圈能够使得离合圈14沿轴向上下移动，所述的离合圈14的上下端部分别设置上插齿141和下插齿142。

所述的离合圈14向上移动时，所述的上插齿141与上卡槽131 对应卡接；所述的离合圈14向下移动时，所述的下插齿142与下卡槽152对应卡接。

所述的行星齿轮保持架16的外侧面设置有轴向的定位槽，所述的离合圈14的内侧面设置轴向内凸块，所述的定位槽和内凸块二者啮合并能够相对轴向移动，形成对传动机构的部件进行制动或抱和。

所述的内齿圈17设置于行星齿轮保持架16的内侧，所述的内齿圈17的内侧设置数个行星齿轮20，所述的数个行星齿轮20围成的中心区域设置太阳齿轮19，所述的行星齿轮20和太阳齿轮19啮合。

所述的太阳齿轮19和输出轴11固定连接，所述的内齿圈17和输出轴套12固定连接。

所述的行星齿轮保持架16内上表面垂直固定设置数个齿轮轴套，所述的太阳齿轮19和行星齿轮20的轴可转动的设置在轴套中，所述的太阳齿轮19和行星齿轮20通过行星齿轮轴可转动的设置在行星齿轮保持架16上。

另外，在所述的球阀下游设置流量计，所述的流量计可以用于测量球阀内流出的介质流量大小。

如图3所示，具体的控制过程如下：

S1：开启控制装置；

S2、开启流量计；

S3、输入预设流量值；

S4、打开球阀；

S5、离合机构处于第一状态；

第一状态即电磁线圈处于断电状态，离合圈14在自身重力作用下，沿轴向向下滑动，离合圈14的上插齿141与离合盘13的上卡槽 131脱离，离合圈14的下插齿142和固定盘15的下卡槽152对应卡接，离合圈14与离合盘13、行星齿轮保持架16脱离，电机带动输出轴11和太阳齿轮19以及内阀芯22转动，同时通过齿轮系传动，行星齿轮20和内齿圈17带动输出轴套12以及固定连接在输出轴套 12上的外阀芯23反向转动，从而使得内阀芯22和外阀芯23在两个动力源控制作用下反向转动，控制球阀流量大小的作用，此时执行 S6：判断流量计示数是否等于预设值；

若流量计示数不等于预设值，则执行S61：判断流量计示数是否小于预设值；若流量计示数小于预设值，执行S611控制电机调节流量升高；若流量计示数大于预设值，执行S612控制电机调节流量降低；当调节所述的流量计示数升高或降低后，重复步骤S6；

若流量计示数等于预设值，则执行S62：调节离合机构进入第二状态，第二状态即电磁线圈处于带电状态，所述的离合圈14向上移动，离合圈14的下插齿142和固定盘15的下卡槽152脱离，离合圈 14的上插齿141与离合盘13的上卡槽131对应卡接，离合圈14与离合盘13、行星齿轮保持架16形成抱合，内阀芯22和外阀芯23在一个动力源下驱动，通过旋转控制阀芯的开口对准管道口，或者控制阀门开关。进而执行S63调节阀芯的外壁与管道平行，然后球阀进入 S64结束状态。

实施例2

如图4所示，具体情况为：电磁线圈处于断电状态，两个阀芯反向转动，调节两个阀芯完全重合，然后向电磁线圈供电，控制离合圈 14向上移动，离合圈14的下插齿142和固定盘15的下卡槽152脱离，离合圈14的上插齿141与离合盘13的上卡槽131对应卡接，离合圈14与离合盘13、行星齿轮保持架16形成抱合；内阀芯22和外阀芯23处于一个动力源驱动下同向转动，通过控制电机调节输出轴11转动至阀门2处于完全打开的状态，观察流量计示数显示，此时介质流量最大，介质的流动方向也与管道3平行，流动介质对管道的冲刷作用较小。

如图5所示，具体情况为：电磁线圈处于断电状态，两个阀芯反向转动，调节两个阀芯完全重合，然后向电磁线圈供电，控制离合圈 14向上移动，离合圈14的下插齿142和固定盘15的下卡槽152脱离，离合圈14的上插齿141与离合盘13的上卡槽131对应卡接，离合圈14与离合盘13、行星齿轮保持架16形成抱合；内阀芯22和外阀芯23处于一个动力源驱动下，通过电机调节输出轴11转动至阀门 2处于完全闭合的状态，此时内阀腔221和外阀腔231处于完全重合的状态下，但内阀腔221和外阀腔231与管道3处于垂直状态，其中管道3的横截面积小于外阀腔231的横截面积，介质不能从阀门2内流出，另外也可以通过流量计监控球阀处于完全关闭的状态。

实施例3

如图6所示，停止向电磁线圈供电，磁场消失，离合圈14由于自身重力作用，沿轴向向下滑动，因此，离合圈14的上插齿141与离合盘13的上卡槽131脱离，离合圈14的下插齿142和固定盘15 的下卡槽152对应卡接，导致离合圈14与离合盘13、行星齿轮保持架16脱离；电机带动输出轴11和太阳齿轮19以及和输出轴11固定连接的内阀芯22转动，同时，因为行星齿轮系的传动作用，行星齿轮20和内齿圈17带动输出轴套12以及固定连接在输出轴套12上的外阀芯23反向转动，内阀芯22和外阀芯23在两个动力源控制作用下向不同的方向转动，使得内阀腔221和外阀腔231呈现一定夹角，并可以通过调节所述的夹角大小使得流量值达到预设值。

然后使电磁线圈处于带电状态，内阀芯22和外阀芯23在同一动力源下驱动，调节阀芯的开口对准管道口，使得所述的内阀腔221和外阀腔231的上边缘平行，此时阀芯的开口对准管道入口，介质的流动方向与管道平行，减小了介质对管道和阀芯的冲刷腐蚀，同时实现了精确控制阀门的作用。

Claims (2)

1.一种球阀，包括控制装置（1）和阀门（2），所述的阀门（2）包括用于保护阀芯的阀体（21），设置于内层的内阀芯（22），设置于外层的外阀芯（23）以及支撑阀体（21）的阀座（24）；其特征在于：所述的控制装置（1）包括电机，离合机构以及传动机构，所述的离合机构包括离合盘（13）、离合圈（14）和固定盘（15），所述的传动机构包括输出轴（11）、输出轴套（12）、行星齿轮保持架（16）、内齿圈（17）、行星齿轮连接架（18）、太阳齿轮（19）和行星齿轮（20），所述的输出轴套（12）中空，中间可转动的设置输出轴（11），所述的输出轴（11）与内阀芯（22）连接，所述的输出轴套（12）与外阀芯（23）连接；所述的离合圈（14）向上移动时与离合盘（13）和行星齿轮保持架（16）卡接抱合，所述的内阀芯（22）和外阀芯（23）在一个动力源下驱动控制阀门开关；所述的离合圈（14）向下移动时与离合盘（13）和行星齿轮保持架（16）脱离，所述的离合圈（14）与固定盘（15）卡接，电机带动所述的输出轴（11）和太阳齿轮（19）转动，所述的行星齿轮（20）和内齿圈（17）带动输出轴套（12）反向转动，所述的内阀芯（22）和外阀芯（23）在驱动下反向转动控制介质流量，所述的阀门（2）下游设置流量计，所述的流量计用于测量阀门（2）内流出的介质流量，所述的离合盘（13）与输出轴（11）固定连接，所述的离合盘（13）上设置上卡槽（131），所述的固定盘（15）上设置有下卡槽（152），所述的离合圈（14）外侧设置电磁线圈，所述的电磁线圈能够使得离合圈（14）沿轴向上下移动，所述的离合圈（14）的上下端部分别设置上插齿（141）和下插齿（142），所述的离合圈（14）向上移动时，所述的上插齿（141）与上卡槽（131）对应卡接；所述的离合圈（14）向下移动时，所述的下插齿（142）与下卡槽（152）对应卡接，所述的行星齿轮保持架（16）的外侧面设置有轴向的定位槽，所述的离合圈（14）的内侧面设置轴向内凸块，所述的定位槽和内凸块二者啮合并能够相对轴向移动，形成对传动机构的部件进行制动或抱合，所述的内齿圈（17）设置于行星齿轮保持架（16）的内侧，所述的内齿圈（17）的内侧设置数个行星齿轮（20），所述的数个行星齿轮（20）围成的中心区域设置太阳齿轮（19），所述的行星齿轮（20）和太阳齿轮（19）啮合，所述的太阳齿轮（19）和输出轴（11）固定连接，所述的内齿圈（17）和输出轴套（12）固定连接，所述的行星齿轮保持架（16）内上表面固定设有行星齿轮连接架（18），行星齿轮连接架（18）上、与行星齿轮保持架（16）内上表面垂直固定设置数个齿轮轴套，所述的行星齿轮（20）的轴可转动的设置在轴套中，所述行星齿轮（20）通过行星齿轮轴可转动的设置在行星齿轮保持架（16）上。

2.一种球阀的控制方法，用于控制权利要求1所述的一种球阀，其特征在于：

S1、开启控制装置；

S2、开启流量计；

S3、输入预设流量值；

S4、打开球阀；

S5、离合机构处于第一状态；

S6、流量计示数等于预设值；若是，执行S62，若否，执行S61；

S61、流量计示数小于预设值；若是，执行S611，若否，执行S612； S611、控制电机调节流量升高，并执行S6；

S612、控制电机调节流量降低，并执行S6;

S62、控制离合机构处于第二状态；

S63、调节阀芯的开口对准管道口；

S64、结束；

其中离合机构处于第一状态下时，内外阀芯反向转动；离合机构处于第二状态时，内外阀芯同向转动。