CN108240485B - 一种波纹管球阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种波纹管球阀，包括球阀主体，其中，阀杆支架和上法兰之间的阀体内为齿轮腔，齿轮腔内的阀杆上套装有齿轮；所述的阀体上设置有换向驱动机构，所述的换向驱动机构包括一端固结在阀体上的驱动座，驱动座内设置有驱动腔，驱动腔内安装有驱动轴，驱动腔与齿轮腔连通，驱动轴的中心轴线与阀杆的中心轴线异面垂直；所述的阀杆和阀杆支架之间套装有防水透气衬套，使得阀球安装腔、齿轮腔和驱动腔的气压平衡且介质不能进入齿轮腔。本发明集球阀和波纹管的优势为一体，本发明设计了平稳的换向机构有效的将球阀的旋转运动改为了直线运动，提高了常规波纹管阀门无法比拟的流通能力。

Description

一种波纹管球阀
技术领域
本发明属于阀门领域，涉及球阀，具体涉及一种波纹管球阀。
背景技术
连续羰化冶金项目，介质温度较高，其含有大量海绵镍，镍残渣等固体大颗粒。因为介质中CO和NI(CO)均属于危险剧毒物质，必须保证产品质量，不允许有丝毫外漏，目前类似有毒介质工况国内市场上诸多采用波纹管或低逸散阀门，但由于介质当中还有大颗粒固体物质阀门冲涮严重容易堵塞或阀杆处动态密封不可靠，连续使用周期均不超过1个月，进口阀使用寿命也不容乐观，普遍出现填料函处介质外漏、阀座破损出现内漏等严重影响管线正常运行的现象甚至造成安全事故，加大了一线工人的劳动强度及安全风险，降低整个管线的生产效益，增加企业的运行成本，因此迫切需要开发一种具有安全可靠长使用寿命的阀门。
普通波纹管及低逸散阀门在低压有毒气液介质工况运行较好但由于连续羰化试验项目介质温度、压力较高且为大颗粒固体剧毒介质，常规的波纹管及低逸散阀门在230℃的大颗粒剧毒介质中频繁开关动作，容易在密封面出现冲蚀缺口、或卡死阀门，若密封面经过表面热处理硬度最高也只能达到50～65HRC左右，可以提高密封面抗冲刷能力但阀门依旧会卡滞无法正常工作，从而内漏或堵塞管线增加企业的运行成本；低逸散结构阀杆处密封可靠性较差容易出现阀门外漏后果不堪设想。常规波纹管阀门在高压、高温、操作频繁的工况也很难保证其可以长期稳定运行，总之对于连续羰化试验项目绝对不允许外漏情况出现。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种波纹管球阀，解决现有技术中，解决现有技术中的球阀在比较苛刻的工况条件下难以长期安全可靠运行的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种波纹管球阀，包括球阀主体，球阀主体中包括阀体和阀球，阀球安装在阀体内的阀球安装腔内，阀体的顶端安装有上法兰，阀体的底端安装有下法兰，所述的阀球的顶端安装在阀杆的底端，阀杆能够带动阀球转动，所述的阀球安装腔上方的阀体内还安装有阀杆支架，阀杆套装在阀杆支架内，阀杆的顶端可转动式安装在上法兰的底面上，阀杆支架和上法兰之间的阀体内为齿轮腔，齿轮腔内的阀杆上套装有齿轮；
所述的阀体上设置有换向驱动机构，所述的换向驱动机构包括一端固结在阀体上的驱动座，驱动座内设置有驱动腔，驱动腔内安装有驱动轴，驱动腔与齿轮腔连通，驱动轴的中心轴线与阀杆的中心轴线异面垂直；
所述的驱动轴包括依次相连的手轮段、波纹管段、齿条段和导向段，手轮段伸出安装在驱动座另一端的侧法兰并且与手轮相连；波纹管段上套装有波纹管，波纹管段靠近齿条段的位置设置有凸缘，波纹管的一端固接在凸缘上，波纹管的另一端顶在侧法兰的内壁上；齿条段上设置有与齿轮相啮合传动的齿条；导向段安装在驱动座一端的导向腔内；驱动轴的直线运动带动阀杆旋转运动实现换向驱动，进而驱动阀球转动；
所述的阀杆和阀杆支架之间套装有防水透气衬套，使得阀球安装腔、齿轮腔和驱动腔的气压平衡且介质不能进入齿轮腔。
本发明还具有如下区别技术特征：
所述的阀体和上法兰之间、阀体和下法兰之间、驱动座和侧法兰之间均设置有两道密封，一道是内密封垫，另一道是外唇形焊接密封结构。
所述的驱动座与阀体为一体加工成型的整体式结构。
所述的阀杆的顶端和上法兰之间还安装有缓冲弹簧。
所述的阀杆支架和阀体之间还安装有限位环。
所述的阀球上加工有介质流道，阀体上设置有与介质流道相对应的介质入口和介质出口。
所述的球阀主体为单阀座结构的球阀，靠近介质入口的阀体内设置能够与阀球接触的阀座，阀座放置在阀座支撑环内并通过阀座压环固定安装在阀座支撑环内，阀座支撑环和阀体之间还设置有推力环。
所述的阀球的底端安装有枢轴的顶端，枢轴的底端顶在下法兰上，枢轴安装在阀体上且能够随阀球转动。
所述的阀杆和阀杆支架之间套装有第一推力轴承；所述的枢轴和阀体之间套装有第二推力轴承。
所述的枢轴和阀球之间还设置有减摩环。
所述的驱动座上安装有与驱动腔连通的压力表。
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
(Ⅰ)本发明集球阀和波纹管的优势为一体，可用于高温、高压、有毒颗粒介质工况。本发明借助波纹管良好的外密封性能及球阀良好的流通能力阀门结构打破常规理念实现了此专利产品极强的使用功能。一般波纹管阀门主要用于有毒气液介质当中，由于常规波纹管阀门结构型式原因，很难适用于高温、高压、有毒颗粒工况。本发明设计了平稳的换向机构有效的将球阀的旋转运动改为了直线运动，提高了常规波纹管阀门无法比拟的流通能力。
(Ⅱ)本发明的防水透气衬套将传动结构与介质隔离避免了颗粒介质对传动结构的影响，使波纹管组件与介质隔离提高了波纹管的适用性，降低同工况波纹管的采购成本，有效提高了波纹管的寿命。
(Ⅲ)本发明的阀体和驱动座位一体加工成型的整体式结构，阀门外密封处采用外唇形焊接密封结构使得阀门每道外密封均含有两道密封结构，唇形密封结构为永久性密封结构且返修方便不影响各部件重复使用降低生产成本。
附图说明
图1是本发明的球阀主体的全剖结构示意图。
图2是本发明的驱动机构的全剖结构示意图。
图3是本发明的两道密封的结构示意图。
图中各个标号的含义为：1-阀体，2-阀球，3-阀球安装腔，4-上法兰，5-下法兰，6-阀杆，7-阀杆支架，8-齿轮腔，9-齿轮，10-换向驱动机构，11-防水透气衬套，12-内密封垫，13-外唇形焊接密封结构，14-压力表，15-缓冲弹簧，16-限位环，17-介质流道，18-介质入口，19-介质出口，20-阀座，21-阀座支撑环，22-阀座压环，23-推力环，24-枢轴，25-第一推力轴承，26-第二推力轴承，27-减摩环；
101-驱动座，102-驱动腔，103-驱动轴，104-侧法兰，105手轮，106-齿条，107-导向腔；
1031-手轮段，1032-波纹管段，1033齿条段，1034-导向段，1035-波纹管，1036-凸缘。
以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1：
本实施例给出一种波纹管球阀，如图1至图3所示，包括球阀主体，球阀主体中包括阀体1和阀球2，阀球2安装在阀体1内的阀球安装腔3内，阀体1的顶端安装有上法兰4，阀体1的底端安装有下法兰5，所述的阀球2的顶端安装有阀杆6的底端，阀杆6能够带动阀球2转动，所述的阀球安装腔3上方的阀体1内还安装有阀杆支架7，阀杆6套装在阀杆支架7内，阀杆6的顶端可转动式安装在上法兰4的底面上，阀杆支架7和上法兰4之间的阀体1内为齿轮腔8，齿轮腔8内的阀杆6上套装有齿轮9；
所述的阀体1上设置有换向驱动机构10，所述的换向驱动机构10包括一端固结在阀体1上的驱动座101，驱动座101内设置有驱动腔102，驱动腔102内安装有驱动轴103，驱动腔102与齿轮腔8连通，驱动轴103的中心轴线与阀杆6的中心轴线异面垂直；
所述的驱动轴103包括依次相连的手轮段1031、波纹管段1032、齿条段1033和导向段1034，手轮段1031伸出安装在驱动座101另一端的侧法兰104并且与手轮105相连；波纹管段1032上套装有波纹管1035，波纹管段1032靠近齿条段1033的位置设置有凸缘1036，波纹管1035的一端固接在凸缘1036上，波纹管1035的另一端顶在侧法兰104的内壁上；齿条段1033上设置有与齿轮9相啮合传动的齿条106；导向段1034安装在驱动座101一端的导向腔107内；驱动轴103的直线运动带动阀杆6旋转运动实现换向驱动，进而驱动阀球2转动；
所述的阀杆6和阀杆支架7之间套装有防水透气衬套11，使得阀球安装腔3、齿轮腔8和驱动腔102的气压平衡且介质不能进入齿轮腔8。
防水透气衬套11采用防水透气材料制成，例如防水透气钢材料，防水透气衬套11有效填充阀杆6与阀杆支架7之间的间隙，使介质与齿轮腔8隔离从而避免腔体压力过高或颗粒介质进入齿轮腔8导致齿轮9和齿条106之间传动卡滞，或颗粒介质作用在波纹管1035上影响波纹管使用寿命。防水透气衬套11能够有效的隔绝介质与波纹管1035接触，并降低驱动腔102所承载的介质压力既而使本实施例的阀门可以应用的压力更高，温度更高从而有效提高了波纹管的使用寿命及使用的压力工况。
作为本实施例的一种优选方案，阀杆支架7和阀体1之间还安装有限位环16。限位环16为阀杆支架7提供固定力从而保证阀门的平稳有效工作。
作为本实施例的一种优选方案，阀体1和上法兰4之间、阀体1和下法兰5之间、驱动座101和侧法兰104之间均设置有两道密封，一道是内密封垫12，另一道是外唇形焊接密封结构13。
作为本实施例的一种优选方案，驱动座101与阀体1为一体加工成型的整体式结构，降低了阀门的外泄露点，增加密封性。
作为本实施例的一种优选方案，阀杆6的顶端和上法兰4之间还安装有缓冲弹簧15。缓冲弹簧15将阀杆6与阀球2竖直方向的间隙变为弹性间隙补偿机构从而可以克服加工等原因造成的阀球2的介质流道17的中线无法与阀体1的中线无法重合而被顶死。
作为本实施例的一种具体方案，阀球2上加工有介质流道17，阀体1上设置有与介质流道17相对应的介质入口18和介质出口19。
球阀主体为单阀座结构的球阀，靠近介质入口18的阀体1内设置能够与阀球2接触的阀座20，阀座20放置在阀座支撑环21内并通过阀座压环22固定安装在阀座支撑环21内，阀座支撑环21和阀体1之间还设置有推力环23。
阀球2的底端安装有枢轴24的顶端，枢轴24的底端顶在下法兰5上，枢轴24安装在阀体1上且能够随阀球2转动。
作为本实施例的一种优选方案，阀杆6和阀杆支架7之间套装有第一推力轴承25；所述的枢轴24和阀体1之间套装有第二推力轴承26。推力轴承可以保证传动机构上的力不会因为介质压力的变化而变化。
作为本实施例的一种优选方案，枢轴24和阀球2之间还设置有减摩环27。
作为本实施例的一种优选方案，驱动座101上安装有与驱动腔102连通的压力表14，还可以连接报警装置，能够监测预警，当动密封波纹管处出现破损后会发出报警信号压力表数值增大提示操作人员尽快更换波纹管组件，此时第二道填料密封可以保证阀门阀杆处密封，以确保更换波纹管组件前不会发生外漏，此结构有效避免了安全事故的发生。提高了阀门的使用安全系数，有效保证了现场操作人员的生命安全。
本实施例的波纹管球阀使用时，推动手轮105，使得驱动轴103直线进给，齿条106驱动齿轮8转动，进而通过阀杆6带动阀球2转动，进行阀门的开合，在整个机械运动过程中，阀球安装腔3、齿轮腔8和驱动腔102的气压平衡，驱动轴103运行顺畅，不会对波纹管1035造成额外损伤。

Claims (6)

1.一种波纹管球阀，包括球阀主体，球阀主体中包括阀体(1)和阀球(2)，阀球(2)安装在阀体(1)内的阀球安装腔(3)内，阀体(1)的顶端安装有上法兰(4)，阀体(1)的底端安装有下法兰(5)，其特征在于，所述的阀球(2)的顶端安装在阀杆(6)的底端，阀杆(6)能够带动阀球(2)转动，所述的阀球安装腔(3)上方的阀体(1)内还安装有阀杆支架(7)，阀杆(6)套装在阀杆支架(7)内，阀杆(6)的顶端可转动式安装在上法兰(4)的底面上，阀杆支架(7)和上法兰(4)之间的阀体(1)内为齿轮腔(8)，齿轮腔(8)内的阀杆(6)上套装有齿轮(9)；
所述的阀体(1)上设置有换向驱动机构(10)，所述的换向驱动机构(10)包括一端固结在阀体(1)上的驱动座(101)，驱动座(101)内设置有驱动腔(102)，驱动腔(102)内安装有驱动轴(103)，驱动腔(102)与齿轮腔(8)连通，驱动轴(103)的中心轴线与阀杆(6)的中心轴线异面垂直；
所述的驱动轴(103)包括依次相连的手轮段(1031)、波纹管段(1032)、齿条段(1033)和导向段(1034)，手轮段(1031)伸出安装在驱动座(101)另一端的侧法兰(104)并且与手轮(105)相连；波纹管段(1032)上套装有波纹管(1035)，波纹管段(1032)靠近齿条段(1033)的位置设置有凸缘(1036)，波纹管(1035)的一端固接在凸缘(1036)上，波纹管(1035)的另一端顶在侧法兰(104)的内壁上；齿条段(1033)上设置有与齿轮(9)相啮合传动的齿条(106)；导向段(1034)安装在驱动座(101)一端的导向腔(107)内；驱动轴(103)的直线运动带动阀杆(6)旋转运动实现换向驱动，进而驱动阀球(2)转动；
所述的阀杆(6)和阀杆支架(7)之间套装有防水透气衬套(11)，使得阀球安装腔(3)、齿轮腔(8)和驱动腔(102)的气压平衡且介质不能进入齿轮腔(8)；
所述的阀体(1)和上法兰(4)之间、阀体(1)和下法兰(5)之间、驱动座(101)和侧法兰(104)之间均设置有两道密封，一道是内密封垫(12)，另一道是外唇形焊接密封结构(13)；
所述的驱动座(101)与阀体(1)为一体加工成型的整体式结构；
所述的阀杆(6)的顶端和上法兰(4)之间还安装有缓冲弹簧(15)；
所述的阀杆支架(7)和阀体(1)之间还安装有限位环(16)。
2.如权利要求1所述的波纹管球阀，其特征在于，所述的阀球(2)上加工有介质流道(17)，阀体(1)上设置有与介质流道(17)相对应的介质入口(18)和介质出口(19)。
3.如权利要求2所述的波纹管球阀，其特征在于，所述的球阀主体为单阀座结构的球阀，靠近介质入口(18)的阀体(1)内设置能够与阀球(2)接触的阀座(20)，阀座(20)放置在阀座支撑环(21)内并通过阀座压环(22)固定安装在阀座支撑环(21)内，阀座支撑环(21)和阀体(1)之间还设置有推力环(23)。
4.如权利要求1所述的波纹管球阀，其特征在于，所述的阀球(2)的底端安装有枢轴(24)的顶端，枢轴(24)的底端顶在下法兰(5)上，枢轴(24)安装在阀体(1)上且能够随阀球(2)转动。
5.如权利要求4所述的波纹管球阀，其特征在于，所述的阀杆(6)和阀杆支架(7)之间套装有第一推力轴承(25)；所述的枢轴(24)和阀体(1)之间套装有第二推力轴承(26)。
6.如权利要求4所述的波纹管球阀，其特征在于，所述的枢轴(24)和阀球(2)之间还设置有减摩环(27)。
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