CN110397752A - 球阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种球阀包括：阀体，具有空腔，阀体设置有第一阀口部和第二阀口部；阀芯球，可枢转地设置在空腔内，阀芯球上设置有第一过流孔，阀芯球具有打开位置以及关闭位置，当阀芯球位于打开位置时，第一阀口部和第二阀口部通过第一过流孔连通，当阀芯球位于关闭位置时，第一阀口部和第二阀口部被阀芯球隔断；阀杆，驱动阀芯球在打开位置与关闭位置之间转动；密封垫，夹设在阀体的内壁与阀芯球之间，并且密封垫与阀体的内壁以及阀芯球相抵接；弹性件，夹设在密封垫与阀体之间，弹性件能够向密封垫提供向第一阀口部方向的弹性力以使密封垫能够紧压在阀芯球上。应用本发明的技术方案能够有效地提高球阀的密封性能。

Description

球阀

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，具体而言，涉及一种球阀。

背景技术

图1和图2示出了制冷系统中常用的球阀的结构，球阀通常包括阀体1’、连接在阀体1’上的连接管8a、可在阀体1’内旋转一定角度的阀芯球2、一端露出于阀体1’外另一端与阀芯球2相连并可带动阀芯球2旋转的阀杆3、连接在阀体1’上的阀座4、连接在阀座4上的连接管8b、设置在阀体1’与阀芯球2之间的密封垫5a、设置在阀座4与阀芯球2之间的密封垫5b、固定在阀体1’上并且套设在阀杆3上的止动件6以及密封阀杆3与阀体1’之间缝隙的密封圈7。

下面，具体介绍一下球阀的工作过程：

阀杆3在扭力作用下，朝设定方向旋转。阀杆3带动阀芯球2同向旋转。图3至图5示出了阀芯球2分别处于全开、半开、全关状态时的示意图，随着阀芯球2的旋转，阀芯球2上流通孔2a旋转过程中流通面积逐渐减小，球阀开始逐渐关闭，直至阀杆3转动至预定关闭位置。当阀杆3转动至预定关闭位置时，阀芯球2封堵在连接管8a和连接管8b之间，流通面积减小为零。此时，流通孔2a与阀体1’的内壁以及密封垫5a和密封垫5b共同形成了密闭腔。

上述结构虽然能够实现过流和截流的功能，但是阀芯球2与密封垫之间，为确保密封，一般设置有较大的过盈压缩量。当阀芯球2未完全开启或关闭时(图4中示出的状态)，密封垫上未接触部位容易产生塑性变形，从而导致球阀关闭时的密封效果差。

并且在真实使用的环境中，阀芯球2两侧的压差通常不对等，一侧为高压输出截止侧，另一侧为逆向压力止逆侧，上述结构使得对应的阀芯球2两侧的密封垫环形面所受压差力也是不对等的，高压对应侧的密封垫相对容易出现变形，从而影响整个球阀的密封性能。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种球阀，以解决背景技术中的球阀的密封性相对较差的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种球阀包括：阀体，具有空腔，阀体的相对的两侧设置有与空腔连通的第一阀口部和第二阀口部；阀芯球以及枢转轴，阀芯球通过枢转轴可旋转地设置在空腔内，阀芯球上设置有第一过流孔，阀芯球具有打开位置以及关闭位置，当阀芯球位于打开位置时，第一阀口部和第二阀口部通过第一过流孔连通，当阀芯球位于关闭位置时，第一阀口部和第二阀口部被阀芯球隔断；阀杆，驱动阀芯球在打开位置与关闭位置之间转动；密封垫，具有与第二阀口部对应的第二过流孔，密封垫夹设在阀体的内壁与阀芯球之间，并且密封垫与阀体的内壁以及阀芯球相抵接；弹性件，夹设在密封垫与阀体之间，弹性件能够向密封垫提供向第一阀口部方向的弹性力以使密封垫能够紧压在阀芯球上。

应用本发明的技术方案，球阀包括密封垫以及弹性件，密封垫夹设在阀体的内壁与阀芯球之间，并且密封垫与阀体的内壁以及阀芯球相抵接。弹性件夹设在密封垫与阀体之间，弹性件向密封垫提供向第一阀口部方向的弹性力以将密封垫紧压在阀芯球上。上述结构使得当球阀处于半开状态时，即当密封垫的部分部位未与阀芯球接触时，未接触的部位在压力的作用下挤压或者远离弹性件，通过弹性件的弹性变形替代密封垫自身的压缩变形，保证密封垫的使用寿命以及球阀关闭时密封垫的密封性，提高了球阀的密封性能。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了背景技术中的球阀的立体结构示意图；

图2示出了图1的球阀的纵剖结构示意图；

图3示出了图2的球阀处于打开状态时的局部放大结构示意图；

图4示出了图2的球阀处于半开状态时的局部放大结构示意图；

图5示出了图2的球阀处于关闭状态时的局部放大结构示意图；

图6示出了根据本发明的球阀的实施例一的处于打开状态时的俯视结构示意图；

图7示出了图6的球阀的A-A向的剖视示意图；

图8示出了图7的球阀的除去了枢转轴后的纵剖结构示意图；

图9示出了图8的球阀的F-F向的剖视示意图；

图10示出了图6的球阀的密封垫的纵剖结构示意图；

图11示出了图6的球阀处于关闭状态时的俯视结构示意图；

图12示出了图11的球阀的D-D向的剖视示意图；

图13示出了图12的球阀的E-E向的剖视示意图；

图14示出了图6的球阀处于半开状态时的正视结构示意图；

图15示出了图14的球阀的G-G向的剖视示意图；

图16示出了图15的球阀的H-H向的剖视示意图；以及

图17示出了根据本发明的球阀的实施例二的局部剖视结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、空腔；10、阀体；11、第一阀口部；12、第二阀口部；13、阶梯面；131、环形凹槽；14、第二定位槽；15、主阀体；16、安装筒；20、阀芯球；21、第一过流孔；22、配合凹槽；30、阀杆；31、第一定位槽；32、凸起；40、密封垫；41、第二过流孔；42、密封面；50、弹性件；60、枢转轴；61、第一孔壁；62、第二孔壁；63、第三孔壁；64、第四孔壁；70、密封结构；80、限位结构；81、限位孔；811、第一限位面；812、第二限位面；90、阀座；91、第三过流孔；100、第一连接管；110、第二连接管；120、驱动装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图6至图16所示，实施例一的球阀，包括：阀体10、阀芯球20、阀杆30、密封垫40、弹性件50以及枢转轴60。其中，阀体10具有空腔1，阀体10的相对的两侧设置有与空腔1连通的第一阀口部11和第二阀口部12。阀芯球20通过枢转轴60可旋转地设置在空腔1内，阀芯球20上设置有第一过流孔21，阀芯球20具有打开位置以及关闭位置，当阀芯球20位于打开位置时，第一阀口部11和第二阀口部12通过第一过流孔21连通，当阀芯球20位于关闭位置时，第一阀口部11和第二阀口部12被阀芯球20隔断。阀杆30驱动阀芯球20在打开位置与关闭位置之间转动。密封垫40具有与第二阀口部12对应的第二过流孔41，密封垫40夹设在阀体10的内壁与阀芯球20之间，并且密封垫40与阀体10的内壁以及阀芯球20相抵接。弹性件50夹设在密封垫40与阀体10之间，弹性件50能够向密封垫40提供向第一阀口部11方向的弹性力以使密封垫40能够紧压在阀芯球20上。

应用实施例一的技术方案，球阀包括密封垫40以及弹性件50，密封垫40夹设在阀体10的内壁与阀芯球20之间，并且密封垫40与阀体10的内壁以及阀芯球20相抵接。弹性件50夹设在密封垫40与阀体10之间，弹性件50向密封垫40提供向第一阀口部11方向的弹性力以将密封垫40紧压在阀芯球20上。上述结构使得当球阀处于半开状态时，即当密封垫40的部分部位未与阀芯球20接触时，未接触的部位在压力的作用下挤压或者远离弹性件50，通过弹性件50的弹性变形替代密封垫40自身的压缩变形，保证密封垫40的使用寿命以及球阀关闭时密封垫40的密封性，解决背景技术中的球阀的密封性差的问题。

具体地，图6至图9示出了球阀处于打开状态时的结构示意图，图11至图13示出了球阀处于关闭状态时的结构示意图，图14至图16示出了球阀处于半开状态时的剖视结构示意图。当球阀处于打开状态或者关闭状态时，密封垫40与阀芯球20的接触面积达到最大。当球阀处于半开状态时，将会存在密封垫40的部分部位不再与阀芯球20接触(具体在图15中为密封垫40的下半部分)。当冷媒从第一阀口部11向第二阀口部12流动时，冷媒向密封垫40施加朝向第二阀口部12的压力，密封垫40将上述压力传递给弹性件50，弹性件50在上述压力下继续压缩弹性变形以抵消密封垫40受到的冷媒带来的压力。当冷媒从第二阀口部12向第一阀口部11流动时，冷媒向密封垫40施加朝向第一阀口部11的压力，弹性件50开始弹性变形以抵消密封垫40受到的冷媒带来的压力。

需要说明的是，在实施例一中，密封垫40由塑胶材料制成以使球阀的密封效果较佳，由于塑性变形不可逆，因此，在密封垫40与阀体10之间设置弹性件50，将弹性件50的弹性变形替代密封垫40的塑性变形，能够保证即使密封垫40处于压差较大的环境下也不易发生不可逆的塑性变形，从而保证密封性良好。

如图7、图8、图12和图13所示，在实施例一中，密封垫40的与阀芯球20密封配合的密封面42与阀芯球20的外表面的形状适配。上述结构使得密封垫40的与阀芯球20密封配合的密封面42的面积更大，从而保证球阀的密封性。

如图7至图9、图12和图13、图15和图16所示，在实施例一中，弹性件50为O形密封圈。上述结构简单、成本低，且密封性好。当然，本领域技术人员应当知道，弹性件50不限于O形密封圈，只要能够为密封垫40提供向第一阀口部11方向的弹性力即可。

如图7、图12和图16所示，在实施例一中，阀体10包括呈筒状的主阀体15，主阀体15内部具有阶梯孔，阶梯孔形成空腔1，阶梯孔的两端的第一开口和第二开口分别形成第一阀口部11和第二阀口部12，阀芯球20容纳在阶梯孔的大径段内，阶梯孔的阶梯面13上设置有环形凹槽131，O形密封圈安装在环形凹槽131内。上述结构简单，易于加工和装配。需要说明的是，在实施例一中，O形密封圈始终处于预紧状态。

当然，环形凹槽131也可以不设置在阶梯孔的阶梯面13上，而是设置在密封垫40上，这种结构同样可以将O形密封圈安装在环形凹槽131内。

如图7、图12和图16所示，在实施例一中，阀杆30上设置有第一定位槽31，阀体10包括呈筒状的主阀体15，主阀体15的内部空间形成空腔，主阀体15的内壁上设置有与第一定位槽31对应设置的第二定位槽14，球阀还包括：枢转轴60，穿设在阀芯球20内，枢转轴60的轴线与主阀体15的轴线以及第一过流孔21的轴线垂直，枢转轴60的第一端伸入至第一定位槽31内，枢转轴60的第二端伸入至第二定位槽14内。由于枢转轴60的第一端伸入至第一定位槽31内，枢转轴60的第二端伸入至第二定位槽14内，因此即使枢转轴60受到较大的压差力也不会左右偏摆，故以枢转轴60为转轴的阀芯球20也不会左右偏摆。由于阀芯球20不会左右偏摆，因此阀芯球20不会由于向右偏摆的原因而挤压密封垫40，从而防止密封垫40变形，保证密封效果。同时，枢转轴60与密封垫40共同定位阀芯球20的安装位置，使得阀芯球20的定位更加可靠。

上述第一定位槽31和第二定位槽14可以采用孔状结构，以便于枢转轴60的伸入和定位。

此外，需要说明的是，上述结构不必通过设置两个对称分布的密封垫40即可保证阀芯球20不左右偏位，从而避免由于两侧的密封垫环形面所受压差力不对等，所导致的高压对应侧的密封垫相对容易出现变形从而影响整个球阀的使用效果的问题。

还需要说明的是，由于在实施例一中只需要一个密封垫40即可实现密封，因此当球阀处于关闭状态时，第一过流孔21与第一阀口部11连通。由于在上述关闭状态下球阀内并未出现封闭腔，因此不必施加过大的力即可时球阀从关闭状态再次开启至打开状态，使得开阀更加容易。

如图7、图12和图16所示，在实施例一中，阀体10还包括设置在主阀体15侧壁上的安装筒16，阀杆30穿入安装筒16后伸入至空腔1内与阀芯球20配合。上述结构使得阀杆30转动时不易偏位，并且上述结构能够增加密封面积，提高球阀的密封性。

如图8和图16所示，在实施例一中，阀杆30的端部设置有凸起32，阀芯球20上设置有与凸起32配合的配合凹槽22，凸起32与配合凹槽22配合，以使当阀杆30转动时阀芯球20能够随阀杆30转动，第一定位槽31设置于凸起32。上述结构简单，易于加工。当然，本领域技术人员应当知道，阀杆30的端部可以设置凹槽，阀芯球20的顶部可以设置与凹槽配合的凸起。

如图7和图8所示，在实施例一中，阀杆30与安装筒16的内壁之间设置有密封结构70用以密封阀杆30与安装筒16的内壁之间的缝隙。上述结构能够进一步地提高球阀的密封性。优选地，在实施例一中，密封结构70为环形密封圈，阀杆30的侧壁上设置有安装凹槽用以安装环形密封圈。

为了保证阀杆30在预定范围内转动，如图6、图7、图11、图12和图16所示，在实施例一中，阀体10上设置有限位结构80，限位结构80上设置有限位孔81，阀杆30穿设在限位孔81内，并能够在限位孔81内转动，限位孔81的孔壁包括与阀杆30配合的第一限位面811以及第二限位面812。具体地，当阀杆30转动至与第二限位面812抵接时，阀芯球20的第一过流孔21的轴线转动至与阀体10的轴线同轴从而达到打开状态(流量最大的状态)。当阀杆30转动至与第一限位面811抵接时，阀芯球20的第一过流孔21的轴线转动至与阀体10的轴线垂直从而达到关闭状态(冷媒完全被阀芯球20封堵而无法流出的状态)。上述结构简单，能够使阀杆30能够在预定范围内转动。

如图6至图16所示，在实施例一中，球阀还包括阀座90、第一连接管100以及第二连接管110。其中，阀座90连接在第一阀口部11处，阀座90具有与空腔1连通的第三过流孔91。第一连接管100连接在阀座90上并通过第三过流孔91与空腔1连通。第二连接管110连接在第二阀口部12处。

需要说明的是，在实施例一中，阀杆30转动由用户进行手动驱动，球阀的开度由用户根据实际需要进行调整。

下面具体介绍一下球阀的工作状态：

图7示出了球阀处于打开状态下的剖视结构示意图，当第一阀口部11为流入侧时，流体可以正常流通。密封垫40受到较小的压差力作用(全开时两侧压差较小)，向第二阀口部12侧轻微压缩弹性件50；当第二阀口部12为流入侧时，流体可以正常流通，密封垫40受较小的压差力作用(全开时两侧压差较小)，向第一阀口部11侧压缩，弹性件50有向原始状态回复的趋势，但弹性件50仍处于压缩状态。

图16示出了球阀处于半开状态下的剖视结构示意图，流通面积减小，流体可以部分流通。当第一阀口部11为流入侧时，密封垫40受压差力作用，向第二阀口部12侧轻微压缩弹性件50；同时，阀芯球20上设置有用以穿设枢转轴60的安装孔，枢转轴60的侧壁与安装孔的第一阀口部11侧的第一孔壁61相接触，以抵消阀芯球20向第二阀口部12侧的压缩趋势及压缩量；当第二阀口部12为流入侧时，密封垫40受压差力作用，向第一阀口部11压缩，弹性件50有向原始状态回复的趋势，但弹性件50仍处于压缩状态。此时，枢转轴60的侧壁与安装孔的第二阀口部12侧的第二孔壁62相接触，以抵消阀芯球20向第一阀口部11侧的压缩趋势及压缩量。

图12示出了球阀处于关闭状态下的剖视结构示意图，当第一阀口部11为流入侧时，流体进入阀芯球20所在的空腔1内，阀芯球20的外表面与密封面42形成密封，弹性件50设置在密封垫40与阀体10之间也形成密封，上述结构能够将空腔1分隔为两段，使得第一阀口部11与第二阀口部12互不连通。密封垫40受压差力作用，向第二阀口部12侧轻微压缩弹性件50。枢转轴60的侧壁与安装孔的第一阀口部11侧的第三孔壁63相接触，抵消阀芯球20向第二阀口部12侧的过量压缩。当第二阀口部12为流入侧时，阀芯球20的外表面与密封面42形成密封，弹性件50设置在密封垫40与阀体10之间也形成密封，上述结构能够将空腔1分隔为两段，使得第一阀口部11与第二阀口部12互不连通。此时，密封垫40向第一阀口部11侧轻微变形，弹性件50弥补密封垫40向第一阀口部11侧的变形或位移，以保持球阀的密封。同样的，枢转轴60的侧壁与安装孔的第二阀口部12侧的第四孔壁64相接触，以抵消阀芯球20向第二阀口部12侧的过量压缩。

如图17所示，实施例二的球阀与实施例一的球阀的区别在于阀杆30的驱动方式。具体地，在实施例二中，球阀还包括：驱动装置120。驱动装置120驱动阀杆30转动。上述结构简单，通过单独的驱动装置驱动阀杆30转动，一方面不必用户对阀杆30施加外力，使得球阀的开关更加省力；另一方面使得球阀的转动角度更加精准，既能够满足用户对流量的要求又能够避免限位结构80的损坏。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种球阀，其特征在于，包括：

阀体(10)，具有空腔(1)，所述阀体(10)的相对的两侧设置有与所述空腔(1)连通的第一阀口部(11)和第二阀口部(12)；

阀芯球(20)以及枢转轴(60)，所述阀芯球(20)通过所述枢转轴(60)可旋转地设置在所述空腔(1)内，所述阀芯球(20)上设置有第一过流孔(21)，所述阀芯球(20)具有打开位置以及关闭位置，当所述阀芯球(20)位于所述打开位置时，所述第一阀口部(11)和所述第二阀口部(12)通过所述第一过流孔(21)连通，当所述阀芯球(20)位于所述关闭位置时，所述第一阀口部(11)和所述第二阀口部(12)被所述阀芯球(20)隔断；

阀杆(30)，驱动所述阀芯球(20)在所述打开位置与所述关闭位置之间转动；

密封垫(40)，具有与所述第二阀口部(12)对应的第二过流孔(41)，所述密封垫(40)夹设在所述阀体(10)的内壁与所述阀芯球(20)之间，并且所述密封垫(40)与所述阀体(10)的内壁以及所述阀芯球(20)相抵接；

弹性件(50)，夹设在所述密封垫(40)与所述阀体(10)之间，所述弹性件(50)能够向所述密封垫(40)提供向所述第一阀口部(11)方向的弹性力以使所述密封垫(40)能够紧压在所述阀芯球(20)上。

2.根据权利要求1所述的球阀，其特征在于，所述密封垫(40)的与所述阀芯球(20)密封配合的密封面(42)与所述阀芯球(20)的外表面的形状适配。

3.根据权利要求1所述的球阀，其特征在于，所述弹性件(50)为O形密封圈。

4.根据权利要求3所述的球阀，其特征在于，所述阀体(10)包括呈筒状的主阀体(15)，所述主阀体(15)内部具有阶梯孔，所述阶梯孔形成所述空腔(1)，所述阶梯孔的两端的第一开口和第二开口分别形成所述第一阀口部(11)和所述第二阀口部(12)，所述阀芯球(20)容纳在所述阶梯孔的大径段内，所述阶梯孔的阶梯面(13)上设置有环形凹槽(131)，所述O形密封圈安装在所述环形凹槽(131)内。

5.根据权利要求1所述的球阀，其特征在于，所述阀杆(30)上设置有第一定位槽(31)，所述阀体(10)包括呈筒状的主阀体(15)，所述主阀体(15)的内部空间形成所述空腔，所述主阀体(15)的内壁上设置有与所述第一定位槽(31)对应设置的第二定位槽(14)，所述枢转轴(60)穿设在所述阀芯球(20)内，所述枢转轴(60)的轴线与所述主阀体(15)的轴线以及所述第一过流孔(21)的轴线垂直，所述枢转轴(60)的第一端伸入至所述第一定位槽(31)内，所述枢转轴(60)的第二端伸入至所述第二定位槽(14)内。

6.根据权利要求5所述的球阀，其特征在于，所述阀体(10)还包括设置在所述主阀体(15)侧壁上的安装筒(16)，所述阀杆(30)穿入所述安装筒(16)后伸入至所述空腔(1)内与所述阀芯球(20)配合。

7.根据权利要求6所述的球阀，其特征在于，所述阀杆(30)的端部设置有凸起(32)，所述阀芯球(20)上设置有与所述凸起(32)配合的配合凹槽(22)，所述凸起(32)与所述配合凹槽(22)配合，以使当所述阀杆(30)转动时所述阀芯球(20)能够随所述阀杆(30)转动，所述第一定位槽(31)设置于所述凸起(32)。

8.根据权利要求6所述的球阀，其特征在于，所述阀杆(30)与所述安装筒(16)的内壁之间设置有密封结构(70)用以密封所述阀杆(30)与所述安装筒(16)的内壁之间的缝隙。

9.根据权利要求1所述的球阀，其特征在于，所述阀体(10)上设置有限位结构(80)，所述限位结构(80)上设置有限位孔(81)，所述阀杆(30)穿设在所述限位孔(81)内，并能够在所述限位孔(81)内转动，所述限位孔(81)的孔壁包括与所述阀杆(30)配合的第一限位面(811)以及第二限位面(812)，以使所述阀杆(30)能够在预定范围内转动。

10.根据权利要求1所述的球阀，其特征在于，所述球阀还包括：

阀座(90)，连接在所述第一阀口部(11)处，所述阀座(90)具有与所述空腔(1)连通的第三过流孔(91)；

第一连接管(100)，连接于所述阀座(90)并通过所述第三过流孔(91)与所述空腔(1)连通；

第二连接管(110)，连接在所述第二阀口部(12)处。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的球阀，其特征在于，所述球阀还包括：

驱动装置(120)，驱动所述阀杆(30)转动。