CN110725969A - 一种低扭矩球面密封楔紧阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阀门技术领域，尤其涉及一种低扭矩球面密封楔紧阀，包括：阀体、球冠、楔块、阀杆、导向支架和多回转执行器；球冠相对设置有两片，且两球冠相对的面对称倾斜设置，楔块设置在两球冠中间，楔块的两侧面与两球冠两相对的面通过T型槽或者燕尾槽连接，楔块与球冠可发生相对滑动，当楔块靠近或远离两球冠时，两球冠相对远离或靠近；阀杆与楔块连接，与多回转执行器连接；阀杆上垂直固定有销轴，导向支架的侧壁上对称设置有导向槽，销轴穿设在导向槽内，导向槽限制销轴带动阀杆转动90°；销轴的两端套设有轴套和卡簧，轴套滚动设置在销轴上，并且与导向槽滚动接触，卡簧固定在销轴的两端，以防止轴套的脱落。

Description

一种低扭矩球面密封楔紧阀

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，尤其涉及一种低扭矩球面密封楔紧阀。

背景技术

阀门是流体输送系统中的控制部件，具有截止、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能。球阀的阀芯为开孔的圆球，扳动阀杆使球体开孔正对管道轴线时为全开，转90°为全闭，球阀有一定的调节性能，关闭较严密。

现有技术中，球阀的开启对于阀门的密封均需要借助介质的推力提高密封的必须比压达到密封效果，然而推力越大，在启闭的过程中需要的扭矩就越大，而且推力越大对密封件的摩擦就越大，一方面导致启闭用执行器造价极高，安装尺寸超大，另一方面对密封件的磨损也就越大。

鉴于上述问题的存在，本发明人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种低扭矩球面密封楔紧阀，使其更具有实用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种低扭矩球面密封楔紧阀，降低阀门启闭的扭矩的同时减少对密封件的摩擦。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种低扭矩球面密封楔紧阀，包括：阀体、球冠、楔块、阀杆、导向支架和多回转执行器；

所述阀体包括流体通道和阀芯通道，所述流体通道贯穿所述阀体设置，所述阀芯通道与所述流体通道垂直设置，仅一端开口；

所述球冠相对设置有两片，且两所述球冠相对的面对称倾斜设置，所述楔块设置在两所述球冠中间，所述楔块的两侧面与两所述球冠两相对的面通过T型槽或者燕尾槽连接，所述楔块与所述球冠可发生相对滑动，当所述楔块靠近或远离两所述球冠时，两所述球冠相对远离或靠近；

所述球冠与所述楔块设置在所述阀体内，并且处于所述阀芯通道与所述流体通道的重叠区域，当两所述球冠遮挡住所述流体通道时，所述阀门关闭，当所述球冠旋转90°后，所述阀门打开；

所述阀杆的一端与所述楔块连接，所述阀杆穿过与所述导向支架后另一端与所述多回转执行器连接，所述多回转执行器驱动所述阀杆朝向靠近或者远离阀体的方向移动；所述阀杆上垂直固定有销轴，所述导向支架的侧壁上对称设置有导向槽，所述销轴穿设在所述导向槽内，当所述多回转执行器带动所述阀杆上下移动时，所述销轴在所述导向槽内移动，所述导向槽限制所述销轴从所述导向槽的一端移动至另一端时，所述销轴带动所述阀杆转动90°；

所述销轴的两端套设有轴套和卡簧，所述轴套滚动设置在所述销轴上，并且与所述导向槽滚动接触，所述卡簧固定在所述销轴的两端，以防止所述轴套的脱落。

优选的，两所述球冠对称的斜面的倾斜角为8~12°。

优选的，所述球冠的球面上设置有密封槽，所述密封槽用于固定密封圈。

优选的，所述球冠的顶部和/或底部设置为平面结构，所述球冠上设置有圆柱腔，所述圆柱腔与所述球冠的顶部和/或底部的平面接触，当所述圆柱腔内装入滚柱时，所述滚柱的表面凸出于所述球冠顶部和/或底部的平面。

优选的，所述圆柱腔在所述球冠上按照圆周均布设置，且所述圆柱腔朝向所述球冠内侧的一端不开通设置。

优选的，所述阀芯通道内还设置有上限位环，所述上限位环的底部与所述球冠的顶部接触，用于限制所述球冠在所述阀芯通道方向的位移。

优选的，所述限位环的底部沿圆周均布有滚柱槽，所述滚柱槽的截面为圆柱形状。

优选的，所述阀体底部设置有下限位环组件，所述下限位环组件包括下限位环和调整环，所述调整环与所述下限位环同轴心设置，且所述调整环上均布有固定孔和调整孔，所述固定孔为台阶孔并与所述下限位环通过螺纹孔紧固，所述调整孔为螺纹通孔，通过紧固件调整下限位环与调整环之间的距离。

本发明的有益效果为：本发明通过阀芯通道内楔块与球冠的设置，在楔块上升时球冠相互靠近，减少了球冠在旋转时与密封面的压力从而降低了对密封件的摩擦，延长了产品的使用寿命；通过阀杆上升时的旋转实现了楔块带动球冠的转动，而且通过在阀杆的销轴上设置的轴套，将滑动摩擦改为滚动摩擦，降低了转动时的扭矩，而且由于楔块上升时带动球冠相互靠近，摩擦力的减少也降低了转动的扭矩。此外由于在楔块下降时楔块对球冠具有的推力也提高了密封面的可靠性，提高了产品的密封性能。

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发明中记载的一些实施例，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为本发明实施例中低扭矩球面密封楔紧阀的剖面结构示意图；

图2为本发明实施例中流体通道的剖面俯视图

图3为本发明实施例中低扭矩球面密封楔紧阀的立体图；

图4为本发明实施例中图1的A向剖视放大图；

图5为本发明实施例中球冠的正视图；

图6为本发明实施例中球冠的立体图；

图7为本发明实施例中低上限位环的立体图；

图8为本发明实施例中下限位环组件的立体图；

图9为本发明实施例中图8的B向剖视图。

附图标记：10-阀体、11-流体通道、12-阀芯通道、20-球冠、30-楔块、21-密封槽、22-圆柱腔、40-阀杆、41-销轴、50-导向支架、51-导向槽、60-多回转执行器、70-限位环、71-滚柱槽、80-下限位环组件、81-下限位环、82-调整环、411-轴套、412-卡簧、821-固定孔、822-调整孔。

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。

在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“内”和“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示的低扭矩球面密封楔紧阀，包括：阀体10、球冠20、楔块30、阀杆40、导向支架50和多回转执行器60；

阀体10包括流体通道11和阀芯通道12，流体通道11贯穿阀体10设置，阀芯通道12与流体通道11垂直设置，仅一端开口；流体通道11用于通过液体，两端通过法兰与管路接通，而阀芯通道12用于球冠20与楔块30的安装固定。

球冠20相对设置有两片，且两球冠20相对的面对称倾斜设置，楔块30设置在两球冠20中间，楔块30的两侧面与两球冠20两相对的面通过T型槽或者燕尾槽连接，楔块30与球冠20可发生相对滑动，当楔块30靠近或远离两球冠20时，两球冠20相对远离或靠近；在楔块30上下移动时，两球冠20不跟随楔块30移动，由于楔块30的两侧壁与球冠20相对的侧壁均倾斜设置以及楔块30两侧面与球冠20的内侧面通过T型槽或者燕尾槽连接，所以楔块30的移动带动两球冠20互相靠近或者远离。

如图2所示，球冠20与楔块30设置在阀体10内，并且处于阀芯通道12与流体通道11的重叠区域，当两球冠20遮挡住流体通道11时，阀体10关闭，当球冠20旋转90°后，阀体10打开；球冠20与阀体10的流体通道的接触面为密封面，在楔块30上升时，两球冠20互相靠近，则球冠20与流体通道11不接触，此时球冠20的旋转则不会对密封面造成任何的损伤，可以提高密封面的寿命。

为了实现楔块30带动球冠20转动，请参照图1和图3，阀杆40的一端与楔块30连接，阀杆40穿过与导向支架50后另一端与多回转执行器60连接，多回转执行器60驱动阀杆40朝向靠近或者远离阀体10的方向移动；阀杆40上垂直固定有销轴41，导向支架50的侧壁上对称设置有导向槽51，销轴41穿设在导向槽51内，当多回转执行器60带动阀杆40上下移动时，销轴41在导向槽51内移动，导向槽51限制销轴41从导向槽51的一端移动至另一端时，销轴41带动阀杆40转动90°；导向槽51为在导向支架50两侧对称设置的“S”形状，在阀杆40上下移动时，由于销轴41固定在阀杆40上，销轴41两侧凸出的部分穿设在导向槽51内，阀杆40的移动带动销轴41在导向槽51内移动，带动阀杆40的旋转，从而使得与阀杆40连接的楔块30转动，楔块30带动球冠20转动，实现了球冠20的转动，当阀杆40反向移动时，球冠20反向转动，从而实现了流体通道11的开闭。

为了进一步减轻转动的扭矩，请参照图4，销轴41的两端套设有轴套411和卡簧412，轴套411滚动设置在销轴41上，并且与导向槽51滚动接触，卡簧412固定在销轴41的两端，以防止轴套411的脱落。由于轴套411的设置，轴套411与销轴41之间发生相对转动，将原来销轴41与导向槽51之间的滑动摩擦改为轴套411的滚动摩擦，大大减小了销轴41转动所需的摩擦力。

作为上述实施例的优选，两球冠20对称的斜面的倾斜角为8~12°。两球冠20之间的倾斜角影响楔块30的移动距离和两球冠20之间的移动幅度，倾斜角越大，移动幅度越大，当然，倾斜角越大，摩擦力也越大，为了均衡阀体10的体积与摩擦力，优选的，将两球冠20之间的夹角设置为10°。

为了提高球冠20的密封性能，如图5所示，球冠20的球面上设置有密封槽21，密封槽21用于固定密封圈。将密封槽设置在球冠20上，既减少了阀体10内的零件数量，提高了阀体10的可靠性，还提高了球冠20的利用率，而且通过将密封槽21设置在球冠20 上，在安装时仅需将密封垫套设在密封槽21内即可。

由于在楔块30在带动球冠20的转动，球冠20在楔块30的带动下会在顶部和底部产生较大压力，从而增大了球冠20转动时的摩擦力，增大阀门启闭时的摩擦力，为了解决上述问题，如图6所示，球冠20的顶部和/或底部设置为平面结构，球冠20上设置有圆柱腔22，圆柱腔22与球冠20的顶部和/或底部的平面接触，当圆柱腔22内装入滚柱时，滚柱的表面凸出于球冠20顶部和/或底部的平面。通过在球冠20底部设置的圆柱腔22，将圆柱装入至圆柱腔22内后，在球冠20转动时，圆柱在圆柱腔22内发生滚动，将原先的滑动摩擦改为滚动摩擦，经测试，这种结构改进开启球阀所需的扭矩仅为常规球阀的10%，大大降低了执行器的输出扭力，降低了对多回转执行器60的要求，降低了成本。

进一步地，圆柱腔22在球冠20上按照圆周均布设置，且圆柱腔22朝向球冠20内侧的一端不开通设置。这里圆柱腔22一端不开通设置的作用，一方面可以固定圆柱腔22内的滚柱，防止滚柱在滚动过程中从圆柱腔22内滚出，另一方面可以提高球冠20的密封性能，防止球冠20的泄露。

作为上述实施例的优选，如图1和图7所示，阀芯通道12内还设置有上限位环70，上限位环70的底部与球冠20的顶部接触，用于限制球冠20在阀芯通道12方向的位移。上限位环70设置在阀芯通道12内，阀芯通道12的尺寸大于楔块30的尺寸，上限位环70通过阀芯通道12上方的盖板压紧，在拆卸下阀芯通道12上方的盖板之后，可以将楔块30以及球冠20从阀芯通道12内取出，便于球阀的在线维修，取出后，盖上盖板，阀门依然可以使介质流通，无需任何工装，无需对管路进行拆卸，提高了阀门维修的便捷性。

作为上述实施例的优选，请继续参照图7，上限位环70的底部沿圆周均布有滚柱槽71，滚柱槽71的截面为圆柱形状。这种情况是在球冠20的顶部没有设置圆柱腔22时，利用上限位环70底部设置的滚柱槽71，将球冠20顶部与上限位环70之间的滑动摩擦更改为滚动摩擦，进一步降低球冠20转动时所需的扭矩。

为了调整球冠20在阀芯通道12内的高度位置，使得球冠20的密封面与流体通道11更好的密封，如图1、图8和图9所示，阀体10底部设置有下限位环组件80，下限位环组件80包括下限位环81和调整环82，调整环82与下限位环81同轴心设置，且调整环82上均布有固定孔821和调整孔822，固定孔821为台阶孔并与下限位环81通过螺纹孔紧固，调整孔822为螺纹通孔，通过紧固件调整下限位环81与调整环82之间的距离。在进行高度调节时，旋转固定在调整孔822内的紧固件，使紧固件的底部抵持下限位环81的上表面，同时松动固定在固定孔821内的紧固件，使下限位环81与调整环82之间的距离可调整，当调整至适当位置处时，再将固定孔821内的紧固件固定，从而保持两者之间的距离不变。在上述实施例中，调整环82的内侧凸起设置，凸起的平面与球冠20底部的滚柱接触，同时也旁边紧固件的固定提供了空间。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种低扭矩球面密封楔紧阀，其特征在于，包括：阀体（10）、球冠（20）、楔块（30）、阀杆（40）、导向支架（50）和多回转执行器（60）；

所述阀体（10）包括流体通道（11）和阀芯通道（12），所述流体通道（11）贯穿所述阀体（10）设置，所述阀芯通道（12）与所述流体通道（11）垂直设置，仅一端开口；

所述球冠（20）相对设置有两片，且两所述球冠（20）相对的面对称倾斜设置，所述楔块（30）设置在两所述球冠（20）中间，所述楔块（30）的两侧面与两所述球冠（20）两相对的面通过T型槽或者燕尾槽连接，所述楔块（30）与所述球冠（20）可发生相对滑动，当所述楔块（30）靠近或远离两所述球冠（20）时，两所述球冠（20）相对远离或靠近；

所述球冠（20）与所述楔块（30）设置在所述阀体（10）内，并且处于所述阀芯通道（12）与所述流体通道（11）的重叠区域，当两所述球冠（20）遮挡住所述流体通道（11）时，所述阀体（10）关闭，当所述球冠（20）旋转90°后，所述阀体（10）打开；

所述阀杆（40）的一端与所述楔块（30）连接，所述阀杆（40）穿过与所述导向支架（50）后另一端与所述多回转执行器（60）连接，所述多回转执行器（60）驱动所述阀杆（40）朝向靠近或者远离阀体（10）的方向移动；所述阀杆（40）上垂直固定有销轴（41），所述导向支架（50）的侧壁上对称设置有导向槽（51），所述销轴（41）穿设在所述导向槽（51）内，当所述多回转执行器（60）带动所述阀杆（40）上下移动时，所述销轴（41）在所述导向槽（51）内移动，所述导向槽（51）限制所述销轴（41）从所述导向槽（51）的一端移动至另一端时，所述销轴（41）带动所述阀杆（40）转动90°；

所述销轴（41）的两端套设有轴套（411）和卡簧（412），所述轴套（411）滚动设置在所述销轴（41）上，并且与所述导向槽（51）滚动接触，所述卡簧（412）固定在所述销轴（41）的两端，以防止所述轴套（411）的脱落。

2.根据权利要求1所述的低扭矩球面密封楔紧阀，其特征在于，两所述球冠（20）对称的斜面的倾斜角为8~12°。

3.根据权利要求1所述的低扭矩球面密封楔紧阀，其特征在于，所述球冠（20）的球面上设置有密封槽（21），所述密封槽（21）用于固定密封圈。

4.根据权利要求1所述的低扭矩球面密封楔紧阀，其特征在于，所述球冠（20）的顶部和/或底部设置为平面结构，所述球冠（20）上设置有圆柱腔（22），所述圆柱腔（22）与所述球冠（20）的顶部和/或底部的平面接触，当所述圆柱腔（22）内装入滚柱时，所述滚柱的表面凸出于所述球冠（20）顶部和/或底部的平面。

5.根据权利要求4所述的低扭矩球面密封楔紧阀，其特征在于，所述圆柱腔（22）在所述球冠（20）上按照圆周均布设置，且所述圆柱腔（22）朝向所述球冠（20）内侧的一端不开通设置。

6.根据权利要求1所述的低扭矩球面密封楔紧阀，其特征在于，所述阀芯通道（12）内还设置有上限位环（70），所述上限位环（70）的底部与所述球冠（20）的顶部接触，用于限制所述球冠（20）在所述阀芯通道（12）方向的位移。

7.根据权利要求6所述的低扭矩球面密封楔紧阀，其特征在于，所述上限位环（70）的底部沿圆周均布有滚柱槽（71），所述滚柱槽（71）的截面为圆柱形状。

8.根据权利要求1所述的低扭矩球面密封楔紧阀，其特征在于，所述阀体（10）底部设置有下限位环组件（80），所述下限位环组件（80）包括下限位环（81）和调整环（82），所述调整环（82）与所述下限位环（81）同轴心设置，且所述调整环（82）上均布有固定孔（821）和调整孔（822），所述固定孔（821）为台阶孔并与所述下限位环（81）通过螺纹孔紧固，所述调整孔（822）为螺纹通孔，通过紧固件调整下限位环（81）与调整环（82）之间的距离。

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