CN109595356A - 储能式低摩擦力密封球阀 - Google Patents

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张军工
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Abstract

一种储能式低摩擦力密封球阀，进液口一侧的阀体内部活动设置有阀座，阀座为首尾相接的闭合的条状，阀座密封面为与阀芯匹配的球面，阀座对向出液口的面与阀体内的环形台相抵，且当阀座与环形台相抵接至不可位移时阀座与阀芯相抵接处于密封状态；在阀体腔内开有一周凹槽，凹槽的中轴线与阀座的中轴线重合，且凹槽位于阀座对向进液口一侧的阀体腔上，凹槽内固定嵌有卡圈，在卡圈与阀座之间设置有被预紧的波簧；波簧为至少一端带有平圈的波簧，且平圈/垫圈的内圆直径小于卡圈内圆直径。本发明密封性好、扭矩小且基本不随介质压力变化而变化，对实现执行器的小型化及降低成本创造了条件，并且密封面的磨损自补偿功能延长了阀门的使用寿命。

Description

储能式低摩擦力密封球阀
技术领域：
本发明涉及阀门技术领域，特别涉及一种储能式低摩擦力密封球阀。
背景技术：
楼宇自控水系统随着智能化、自动化程度的提高，需要大量的智能型调节阀门，每年用量至少在几千万只以上，过去传统主要采用直行程调节型阀门，近几年来，市场因成本原因逐渐用球阀替代直行程调节阀；
目前楼宇自控阀门尤其是暖通空调阀门市场50％～60％都选用国外几家大公司阀门，他们的产品都用常规手动球阀加配流盘替代直行程调节型阀门，虽实现了等百分比流量特性调节，但产品仍存在扭矩偏大的问题。
发明内容：
针对以上问题，有必要设计一种储能式低摩擦力密封球阀，使其在保证良好密封性的同时有效降低操作扭矩，降低球阀的配套成本。
一种储能式低摩擦力密封球阀，包括：阀盖、阀体、阀杆、阀芯、阀座、卡圈、波簧；其中，阀盖通过螺栓密封连接在阀体上，阀芯设置在阀体内，阀杆穿过阀盖与阀芯连接并使阀芯能绕阀杆轴线转动，在进液口一侧的阀体内部活动设置有阀座，阀座为首尾相接的闭合的条状，阀座密封面为与阀芯匹配的球面，阀座对向出液口的面与阀体内的环形台相抵，该环形台与阀体相对固定，且当阀座与环形台相抵接至不可位移时阀座与阀芯相抵接处于密封状态；在阀体腔内开有一周凹槽，凹槽的中轴线与阀座的中轴线重合，且凹槽位于阀座对向进液口一侧的阀体腔上，凹槽内固定嵌有卡圈，在卡圈与阀座之间设置有被预紧的波簧；波簧为至少一端带有平圈的波簧，也可以是不带平圈的波簧+垫圈的组合(在这种组合中，垫圈替代了平圈的作用)，且平圈/垫圈的内圆直径小于卡圈内圆直径。
优选的，阀座为环形。
优选的，环形台与阀体为一体成型结构。
优选的，波簧的预紧力使阀座与阀芯的密封面磨损掉0.5mm厚时依然能保持阀座与阀芯密封。
本发明密封性好、扭矩小且基本不随介质压力变化而变化，对实现执行器的小型化及降低成本创造了条件，并且密封面的磨损自补偿功能延长了阀门的使用寿命。
附图说明：
附图1是一幅较佳实施方式的储能式低摩擦力密封球阀的剖视示意图。
附图2是波簧、阀座的受力、形变、位移的局部剖视示意图。
附图3是波簧、阀座的受力、形变、位移的局部剖视示意图。
附图4是波簧、阀座的受力、形变、位移的局部剖视示意图。
图中：阀盖1、阀体2、阀杆3、阀芯4、阀座5、卡圈6、波簧7、环形台21、平圈/垫圈71。
具体实施方式：
如图1所示，一种储能式低摩擦力密封球阀，包括：阀盖1、阀体2、阀杆3、阀芯4、阀座5、卡圈6、波簧7；其中，阀盖1通过螺栓密封连接在阀体2上，阀芯4设置在阀体2内，阀杆3穿过阀盖1与阀芯4连接并使阀芯4能绕阀杆3轴线转动，在进液口一侧的阀体2内部活动设置有阀座5，阀座5为首尾相接的闭合的条状(比较典型的为环状)，阀座5密封面为与阀芯4匹配的球面，阀座5对向出液口的面与阀体2内的环形台21相抵，该环形台21与阀体2相对固定，且当阀座5与环形台21相抵接至不可位移时阀座5与阀芯4相抵接处于密封状态；在阀体腔内开有一周凹槽，凹槽的中轴线与阀座5的中轴线重合，且凹槽位于阀座5对向进液口一侧的阀体腔上，凹槽内固定嵌有卡圈6，在卡圈6与阀座5之间设置有被预紧的波簧7；波簧7为至少一端带有平圈71的波簧，也可以是不带平圈的波簧+垫圈71的组合(在这种组合中，垫圈替代了平圈的作用)，且平圈/垫圈71的内圆直径小于卡圈6内圆直径，一般：卡圈6内圆直径-平圈/垫圈71的内圆直径≥1cm。
如图2所示，阀座5固定采用波簧7储能卡圈6限位结构，当阀门处于密封状态时，设进液口介质压力为P1，出液口压力为P2，则平圈/垫圈71上受到的介质压力P＝P1-P2，此时当介质压力增加至P+△P时，介质推动平圈/垫圈71压缩波簧7，波簧7工作高度由原来的H压缩至H-△H，将增加的压力储存，阀座5、阀芯4密封比压不增加，扭矩也不增加，如图3所示；当介质压力减少时，波簧7储存的压力释放，波簧7工作高度又恢复至H，阀座5、阀芯4密封比压不增加，扭矩依然不增加。
如图4所示，阀座5使用一段时间后磨损δ，密封力下降，波簧7将原始储能(预紧力)释放，工作高度由原来的H伸长至H+δ，将阀座5向阀芯4方向推进δ，补偿阀座5阀芯4间损失的密封力，从而延长了阀的使用寿命。
在本实施方式中，阀座5为环形。在其他实施方式里，阀座5可以类似螺母那样外侧为正多边形，内侧为圆形；甚至外侧也可以是其他形状。
在本实施方式中，环形台21与阀体2为一体成型结构。在其他实施方式里，环形台21也可以通过焊接或卡嵌的方式与阀体2固定。
在本实施方式中，波簧7的预紧力使阀座5与阀芯4的密封面磨损掉0.5mm厚时依然能保持阀座5与阀芯4密封。

Claims (4)

1.一种储能式低摩擦力密封球阀，其特征在于，包括：阀盖、阀体、阀杆、阀芯、阀座、卡圈、波簧；其中，阀盖通过螺栓密封连接在阀体上，阀芯设置在阀体内，阀杆穿过阀盖与阀芯连接并使阀芯能绕阀杆轴线转动，在进液口一侧的阀体内部活动设置有阀座，阀座为首尾相接的闭合的条状，阀座密封面为与阀芯匹配的球面，阀座对向出液口的面与阀体内的环形台相抵，该环形台与阀体相对固定，且当阀座与环形台相抵接至不可位移时阀座与阀芯相抵接处于密封状态；在阀体腔内开有一周凹槽，凹槽的中轴线与阀座的中轴线重合，且凹槽位于阀座对向进液口一侧的阀体腔上，凹槽内固定嵌有卡圈，在卡圈与阀座之间设置有被预紧的波簧；波簧为至少一端带有平圈的波簧，也可以是不带平圈的波簧+垫圈的组合，且平圈/垫圈的内圆直径小于卡圈内圆直径。
2.如权利要求1所述的储能式低摩擦力密封球阀，其特征在于，阀座为环形。
3.如权利要求1所述的储能式低摩擦力密封球阀，其特征在于，环形台与阀体为一体成型结构。
4.如权利要求1所述的储能式低摩擦力密封球阀，其特征在于，波簧的预紧力使阀座与阀芯的密封面磨损掉0.5mm厚时依然能保持阀座与阀芯密封。
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