CN111503321A - 一种多功能球阀 - Google Patents

Abstract

本发明属于管道阀门技术领域，公开了一种多功能球阀包括阀体、阀球、手柄和阀座；阀体设有A口、B口、C口和D口以及四个分别与A口、B口、C口和D口连通的控制腔；阀球由球体和连接端组成，球体设有沿径向的通孔并且位于四个控制腔的交汇位置，连接端与手柄连接，通孔的过流面积可调；控制腔中设有阀座，阀座可以往复运动形成与球体外表面的选择性接触密封；手柄带动阀球进行转动的过程中，阀座保持在与阀球脱离接触的位置；手柄带动阀球转至将A口和C口连通或将B口和D口连通时，阀座再运动并保持在与阀球形成接触密封的位置。本发明的多功能球阀可以降低阀球与密封件之间的磨损，提高密封件的使用寿命和密封效果，可以实现节流控制功能。

Description

一种多功能球阀

技术领域

本发明属于管道阀门的技术领域，尤其涉及一种多功能球阀。

背景技术

在工业或民用的基础建设中，通常利用管路输送介质。由于压力或温度的变化要对管路进行调节，为调节流量而在管路中使用调节机构，以确保最佳的工作条件以及环境安全。其中，球阀因为具有流体阻力小，结构简单、紧密可靠、操作方便、开闭迅速、适用范围广等优点已广泛应用于石油、化工、发电、造纸、原子能、航空、火箭等工业领域以及日常生活的管路介质输送中。

在传统的球阀中，球阀的启闭件是一个有通孔的球体，绕垂直于通道的轴线进行往复旋转，从而达到启闭通道的目的，并且球体是安装在阀座上，借助球体与阀座之间的密封来实现开启和关闭。

然而，在传统球阀的使用过程中存在以下问题：

(1)传统球阀为保证不发生内漏，安装时必须将球体，也就是关闭件，紧紧的压在阀座上。这样，在开闭时扭矩较大，而且球体在转动过程中与阀座产生摩擦，磨损严重，易造成泄漏，降低了球阀的工作可靠性，缩短了球阀的使用寿命；

(2)在实际工作过程中，管道输送介质中会含有多种杂质，球阀在开关过程中，由于球体和阀座始终紧密接触，密封面容易被较硬的杂质划伤，造成密封失效，引起球阀内漏，所以球阀需要频繁维修更换。但是，由于传统球阀在维修时必须将整个球阀及管路全部拆下维修，不仅维修很麻烦，耽误管路的正常使用，还会使两边管路内的介质流出，污染工作环境；

(3)现有传统球阀，不能实现节流和控制流量，为了调节管路中的流量，还需要在管路中增额外加流量调节阀，增加了管路的配置成本。

发明内容

为了解决传统球阀存在的上述问题，本发明提出了一种多功能球阀。该多功能球阀包括阀体、阀球、手柄和阀座；所述阀体上设有沿圆周方向均布的A口、B口、C口和D口，所述阀体内部设有四个沿圆周方向均布的控制腔，并且A口、B口、C口和D口分别与四个控制腔连通；所述阀球位于所述阀体内部四个控制腔的交汇位置，并且由球体和连接端组成，其中球体设有沿其径向的通孔，连接端与所述手柄连接，同时所述通孔的过流面积可以调整改变；四个控制腔中分别设有一个所述阀座，所述阀座可以沿所述控制腔进行往复运动并且所述阀座的端部设有密封件，以形成与所述阀球中球体外表面的选择性接触密封；

所述手柄带动所述阀球进行转动的过程中，所述阀座运动并保持在与所述阀球脱离接触的位置，所述阀球形成A口和C口连通与B口和D口连通之间的切换；所述手柄带动所述阀球转至将A口和C口连通或将B口和D口连通时，所述阀座运动并保持在与所述阀球形成接触密封的位置。

优选的，包括转盘和驱动杆；所述转盘与所述球阀的连接端同轴布设，可以相对于所述球阀进行圆周方向转动，所述转盘的外圆周表面由四个平面和四个弧面依次交替组成；所述驱动杆的一端与所述阀座连接，另一端与所述转盘的外圆周表面保持接触；其中，所述转盘转动至四个平面与四个驱动杆接触时，所述驱动杆带动所述阀座移动至与所述球阀中球体形成接触密封，所述转盘转动至四个弧面与四个驱动杆接触时，所述驱动杆带动所述阀座移动至与所述球阀中球体脱离接触。

进一步优选的，该多功能球阀还包括第一弹性件；所述第一弹性件位于所述阀体与所述阀座之间，以驱动所述阀座运动并保持与所述球阀中球体接触密封。

进一步优选的，所述转盘上还设有控制端，所述控制端同轴套设在所述阀球中连接端的外部，可以相对于所述连接端进行圆周方向往复转动；所述控制端的上端面设有第一凹槽和第三凹槽，第一凹槽和第三凹槽沿圆周方向的分布与相邻两个平面沿圆周方向的分布相对应；所述连接端的上端位置设有第二凹槽；所述手柄上设有一个连接杆；所述手柄带动所述连接杆沿圆周方向转动的过程中，所述连接杆与所述第一凹槽、所述第二凹槽和所述第三凹槽形成选择连通，以驱动所述转盘或所述阀球随所述手柄进行同步转动。

进一步优选的，该多功能球阀还包括导向套和上轴套；所述导向套同轴套设在所述控制端外部并且与所述阀体固定连接，所述导向套上设有沿圆周方向布设的轨道槽，所述上轴套与所述连接端的上端沿圆周方向固定连接，并且所述上轴套的下端面与所述控制端的上端面保持贴平；

所述导轨槽由第一圆弧、第二圆弧、第三圆弧以及第一斜槽和第二斜槽组成，沿所述导向套的轴线方向，所述第一圆弧和所述第三圆弧位于同一截面，所述第二圆弧位于所述第一圆弧所在截面上方位置的一个截面处，沿所述导向套的圆周方向，所述第二圆弧位于所述第一圆弧和所述第三圆弧之间，并且所述第一斜槽将所述第一圆弧和所述第二圆弧连通，所述第二斜槽将所述第二圆弧和所述第三圆弧连通；所述第一凹槽和第三凹槽均为L形槽并且均开设在所述控制端的上端面边缘位置，所述第二凹槽为L形槽并且开设在所述上轴套的下端面边缘位置；沿所述导向套的轴线方向，所述第一圆弧和所述第一凹槽处于同一截面，所述第二圆弧和所述第二凹槽处于同一截面；所述连接杆的自由端穿过所述轨道槽后与所述第一凹槽、所述第二凹槽和所述第三凹槽形成选择连接。

进一步优选的，沿所述上轴套的轴线方向设有多边形孔，所述连接端的上端面设有对应的多边形凸台；所述上轴套与所述连接端之间通过多边形孔和多边形凸台形成沿圆周方向的固定连接。

优选的，该多功能球阀还包括四个阀芯和四个第二弹性件，并且四个所述阀芯、四个第二弹性件和四个所述阀座分别组成四个单向阀；所述阀芯与所述球体保持常态接触，脱离与所述阀座的接触；所述球体取出时，所述阀芯脱离与所述球体的接触而形成与所述阀座的接触密封，使所述阀体内部介质单向流至A口、B口、C口和D口。

进一步优选的，所述阀座的内圆周表面设有一圈密封凸台，所述阀芯的密封端采用球面结构，所述阀芯与所述密封凸台接触形成线密封。

进一步优选的，该多功能球阀包括安装板；所述安装板位于所述阀球的下方位置并且与所述阀体采用可拆卸式连接，用于沿轴向定位和拆装所述阀球。

优选的，所述阀体还设有调节杆；所述通孔由一个调节孔和多个过流孔组成，所述调节孔沿轴向布设在所述球体内部并且由所述阀体的下端伸出，所述过流孔沿径向开设贯穿所述球体，并且多个所述过流孔位于同一竖直截面内沿轴向布设与所述调节孔连通呈鱼骨形分布；所述调节杆与所述球体螺纹连接，并且一端伸至所述调节孔中，另一端伸至所述阀体外部，可以在所述调节孔内进行往复移动。

相较于传统结构形式的球阀，本发明的多功能球阀具有以下有益技术效果：

1、在本发明的多功能球阀中，通过将阀座设计为可以在阀体内部相对于阀球进行独立往复运动的结构形式，就可以在驱动阀球进行转动换向前，预先对阀座的位置进行调整使其脱离与阀球的接触，之后再对阀球进行转动驱动，并且当阀球转动到位后，再对阀座的位置进行复位调整使其重新与阀球形成密封接触。这样，就可以实现阀球与阀座无接触的转动操作，避免阀球转动过程中与阀座中密封件之间形成的接触摩擦，从而降低阀球的转动扭矩以及对密封件的磨损破坏，提高整个多功能球阀换向操作的灵活性以及密封件的使用寿命和密封性效果。

2、在本发明中，通过在手柄上设置连接杆，并且将连接杆穿过导向套的轨道槽，使连接杆在手柄带动下沿轨道槽滑动的过程中，连接杆可以与驱动阀座运动的转盘和驱动阀球转动的上轴套形成交替连接，从而对阀座和阀球的动作形成交替驱动控制。这样，在多功能球阀的整个换向过程中，只需要驱动手柄进行转动就可以利用轨道槽完成对阀座和阀球的交替驱动控制，从而实现自动化控制，提高操作的便捷性。

3、在本发明中，通过在阀体内部设置第二弹性件和阀芯，从而与阀座构成单向阀结构，并且在阀球位于阀体内部的时候阀芯直接与阀球的外圆周表面保持接触而脱离与阀座的接触密封，当将阀球从阀体中取出后，阀芯在第二弹性件的驱动作用下与阀座形成接触密封，从而避免外接管路中介质回流至阀体中。这样，就可以实现该多功能球阀的在线拆装检测维修，不仅省去反复拆装管路的复杂操作，提高操作的便捷性，而且可以直接对阀座上的密封件进行及时快速更换，保证该多功能球阀使用过程的可靠稳定性，同时降低对多功能球阀进行整体更换的成本。

4、在本发明中，通过将球体中的通孔设计为由调节孔和多个过流孔组成的鱼骨形结构，并且在调节孔内设置调节杆，利用调节杆在调节孔中位置的改变就可以控制对过流孔的遮盖数量，从而改变整个通孔的过流面积，实现该多功能球阀的节流控制功能。

附图说明

图1为本实施例多功能球阀将A口和C口连通时的结构示意图；

图2为图1中M-M方向截面的结构示意图；

图3为图1中N-N方向截面的结构示意图；

图4为图1中Q-Q方向截面的结构示意图；

图5为本实施例多功能球阀中转盘的外形结构示意图；

图6为本实施例多功能球阀中上轴套的外形结构示意图；

图7为本实施例多功能球阀中导向套的外形结构示意图；

图8为本实施例多功能球阀中导向套、转盘、上轴套和连接杆连接的局部结构示意图；

图9为本实施例多功能球阀拆除阀球、手柄和上轴套后的结构示意图；

图10为本实施例多功能球阀中手柄由图1所示位置转过45度时的结构示意图；

图11为图10中M-M方向截面的结构示意图；

图12为图10中N-N方向截面的结构示意图；

图13为图10中Q-Q方向截面的结构示意图；

图14为本实施例多功能球阀中手柄由图1所示位置转过135度时的结构示意图；

图15为图14中M-M方向截面的结构示意图；

图16为图14中N-N方向截面的结构示意图；

图17为图14中Q-Q方向截面的结构示意图；

图18为本实施例多功能球阀中手柄由图1所示位置转过180度时的结构示意图；

图19为图18中M-M方向截面的结构示意图；

图20为图18中N-N方向截面的结构示意图；

图21为图18中Q-Q方向截面的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细介绍。

结合图1至图8所示，本实施例的多功能球阀包括阀体1、阀球2、手柄3和阀座4。在阀体1上设有沿圆周方向均布的A口、B口、C口和D口，在阀体1内部设有四个沿圆周方向均布且沿阀体1径向开设的第一控制腔11、第二控制腔12、第三控制腔13和第四控制腔14，并且四个控制腔分别与A口、B口、C口和D口连通。

阀球2位于阀体1的内部，并且由固定连接的球体21和连接端22组成。其中，球体21位于四个控制腔的交汇位置并且设有沿其径向的通孔211，而连接端22则与手柄3连接。第一控制腔11、第二控制腔12、第三控制腔13和第四控制腔14中分别设有一个阀座4，阀座4可以在相应的控制腔中进行往复运动并且在阀座4的端部设有密封件41，以形成与球体21外表面的选择性接触密封。同时，通孔211的过流面积可以调整改变，对经由通孔211流过球体21的介质流量进行节流控制，以实现该多功能球阀的节流控制效果。

此时，手柄3带动阀球2在阀体1内进行转动而对A口和C口形成连通或对B口和D口形成连通的切换过程中，阀座4预先运动并保持在与球体21脱离接触的位置，并且当手柄3带动阀球2转至将A口和C口连通或将B口和D口连通时，阀座4再次运动并保持在与球体21外表面形成接触密封的位置，从而形成A口与C口通过通孔211连通时对B口和D口的密封或B口与D口通过通孔211连通时对A口和C口的密封。

这样，通过预先控制阀座相对于球体的运动，就可以消除球体转动时与阀座上密封件之间形成的摩擦接触，降低对阀球驱动的阻力，提高操作的便捷性，同时降低对密封件的磨损，提高密封效果和使用寿命。通过对通孔211的过流面积调整就可以实时调整穿过球体21的介质流量，达到该多功能球阀对流经介质的节流控制效果。

结合图1至图8所示，本实施的多功能球阀还包括一个转盘5、四个驱动杆61和四个第一弹性件62。转盘5同轴套设在连接端22的外部，并且可以相对于球阀2进行圆周方向转动，同时转盘5的外圆周表面由四个平面51和四个弧面52依次交替连接组成。驱动杆6沿轴向设置，并且每一个驱动杆61的一端与对应的一个阀座4采用插装连接，另一端则延伸至与转盘5的外圆周表面保持接触。四个第一弹性件62分别套设在四个阀座4上，并且两端分别与阀体1和阀座4接触，以驱动阀座4向球体21的方向运动并使其保持与球体21外表面接触密封状态。

此时，当转盘5相对于阀球2转动至四个平面51与四个驱动杆61接触的位置时，四个阀座4在四个第一弹性件62的驱动作用下移动至同时与球体21外表面形成接触密封的位置；反之，当转盘5相对于阀球2转动至四个弧面52与四个驱动杆61接触的位置时，四个阀座4在四个驱动杆61的带动下分别克服相应第一弹性件62的作用力而移动至同时与球体21外表面脱离接触的位置。

这样，在驱动转盘进行圆周方向转动的过程中，利用转盘外圆周表面中平面和弧面对驱动杆沿球体水平面直径方向的往复驱动以及第一弹性件对阀座沿球体水平面直径方向的往复驱动，就可以对阀座在各自控制腔中的位置进行调整，从而控制阀座与球体之间的接触关系。

在本实施例中是利用第一弹性件对阀座产生的持续作用力而将驱动杆压靠在转盘的外圆周表面，进而利用转盘外圆周表面中平面和弧面沿直径方向的尺寸差，形成对阀座沿径向往复运动的驱动。同样，在其他实施例中，也可以将驱动杆与转盘的外圆周表面设计为滑动连接的形式，例如在转盘的外圆周表面再开设一圈滑槽同时在驱动杆上设置滑块，此时利用滑块与滑槽形成的连接以及在滑槽内的相对滑动，也可以保持驱动杆与转盘外圆周表面的持续稳定接触，进而再利用转盘外圆周表面中的平面和弧面形成对阀座沿径向往复运动的主动驱动。

此外，转盘上四个平面的内切圆直径尺寸以及四个圆弧所构成圆的直径尺寸可以根据球体的直径尺寸、驱动杆与阀座的连接位置以及阀座中密封件的位置进行调整改变，保证驱动杆与转盘中平面的中间位置接触时阀座可以移动至与球体外圆周表面保持接触以及驱动杆与转盘中圆弧接触时阀座可以移动至球体外圆周表面脱离接触即可。

结合图1至图8所示，在本实施例的转盘5上还设有控制端53。控制端53为圆柱形套结构并且同轴套设在连接端22的外部，可以带动转盘5相对于连接端22进行圆周方向往复转动。在控制端53的上端面设有第一凹槽531和第三凹槽532，第一凹槽531和第三凹槽532沿圆周方向的分布与相邻两个平面51沿圆周方向的分布相对应。在连接端22的上端位置设有一个第二凹槽221，在手柄3上设有一个连接杆32，其中连接杆32可以与第一凹槽531、第二凹槽221和第三凹槽532形成选择连通。

此时，在手柄带动连接杆进行圆周方向转动的过程中，通过调整连接杆与第一凹槽、第二凹槽或第三凹槽的单一连通，就可以形成由手柄通过连接杆带动转盘或阀球进行的圆周方向转动。

这样，通过调整连接杆的位置就可以实现由手柄交替带动转盘和阀球进行转动的操作，从而可以达到驱动阀球转动前预先驱动转盘转动而解除阀座与球体之间的密封接触，以及完成阀球转动后再驱动转盘转动恢复阀座与球体之间密封接触的连贯操作。同样，在他实施例中，也可以借助额外的驱动机构单独控制转盘的转动操作，例如增设一个单独的手柄对转盘进行单独控制。

进一步，结合图1至图8所示，该实施例的多功能球阀中还设有导向套7和上轴套23。导向套7同轴套设在控制端53的外部并且与阀体1保持固定连接，同时在导向套7上设有沿圆周方向布设的轨道槽71，而上轴套23位于连接端22的上端位置并且与连接端22形成沿圆周方向的固定连接。上轴套23位于导向套7的内部，并且上轴套23的下端面与控制端53的上端面保持贴平状态。

导轨槽71由第一圆弧711、第二圆弧712、第三圆弧713以及第一斜槽714和第二斜槽715组成。其中，沿导向套7的轴线方向，第一圆弧711和第三圆弧713位于同一截面，第二圆弧712位于第一圆弧711所在截面上方位置的一个截面处，沿导向套7的圆周方向，第二圆弧712位于第一圆弧711和第三圆弧713之间，并且由第一斜槽714将第一圆弧711和第二圆弧712连通，由第二斜槽715将第二圆弧712和第三圆弧713连通。同时，第一凹槽531和第三凹槽532均为L形槽并且开设在控制端53的上端面边缘位置，第二凹槽221为L形槽并且开设在上轴套23的下端面边缘位置，并且沿导向套7的轴线方向，第一圆弧711与第一凹槽531和第三凹槽532处于同一截面，第二圆弧712和第二凹槽221处于同一截面。连接杆32沿导向套7的直径方向布设，并且一端与手柄3形成可以沿导向套7轴向往返移动的活动连接，另一端则作为自由端穿过轨道槽71后与第一凹槽531、第二凹槽221和第三凹槽532形成选择连接。

此时，在手柄3带动连接杆32进行圆周方向往复转动的过程中，连接杆32则沿轨道槽71进行往复移动。当连接杆32沿第一圆弧711或第三圆弧713移动时，连接杆32的自由端与第一凹槽531或第三凹槽532形成连接关系，从而由手柄3带动转盘5进行转动；反之，当连接杆32沿第二圆弧713移动时，连接杆32的自由端与第二凹槽221形成连接关系，从而由手柄3带动转盘5进行转动。

这样，在手柄带动连接杆进行圆周方向往复转动的过程中，连接杆则沿轨道槽进行往复移动，利用连接杆在轨道槽内的滑动就可以形成连接杆与第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽连接关系的自动切换，实现手柄转动过程中对阀座与球体交替驱动的自动化，提高操作的便捷性。

其中，当手柄带动连接杆在第一圆弧或第三圆弧中移动时，连接杆的自由端与第一凹槽或第三凹槽形成连接关系，从而带动转盘驱动阀座进行远离球体或靠近球体的运动，解除阀座与球体之间的接触密封或形成阀座与球体之间的接触密封；当手柄带动连接杆在第二圆弧中移动时，连接杆的自由端与第二凹槽形成连接关系，从而通过上轴套和连接端驱动球体进行圆周方向转动，进行球体的换向动作；当手柄带动连接杆沿第一斜槽或第二斜槽移动时，连接杆在第一斜槽或第二斜槽的导向作用下进行轴向位置调整，同时第一凹槽和第二凹槽或第二凹槽与第三凹槽沿轴向对齐形成连通关系，从而完成连接杆与第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽连接关系的切换。

在本实施的多功能球阀中，第一控制腔、第二控制腔、第三控制腔和第四控制腔是沿圆周方向均布设置的，由此，在转盘的外圆周表面布设了四个平面和四个弧面并且四个平面和四个弧面均沿圆周方向均布设置，在控制端设置的第一凹槽和第三凹槽之间的圆心角为90度并且与相邻两个平面的中间位置相对应，第一圆弧和第三圆弧的圆心角为45度，第二圆弧的圆心角为90度。这样，以连接杆位于第一圆弧的终端位置以及阀座与球体保持接触密封为初始状态时，沿导向套的轴线方向第二凹槽与第一斜槽的位置相对应，此时手柄带动连接杆转过45度时，连接杆与第一凹槽保持连接状态下沿第一圆弧移动至第一斜槽处，在此过程中，转盘转动至其弧面与驱动杆接触的位置，完成对阀座与球体脱离接触的操作；手柄带动连接杆沿第一斜槽移动至第二圆弧的过程中，连接杆的自由端由第一凹槽移至第二凹槽中形成与上轴套的连接；手柄带动连接杆继续转过90度时，连接杆沿第二圆弧移动至第二斜槽位置，在此过程中，阀球同步转过90度，完成通孔朝向的切换；手柄带动连接杆沿第二斜槽移动至第三圆弧的过程中，连接杆的自由端由第二凹槽移至第三凹槽中重新形成与控制端的连接；手柄带动连接杆再次转动45度时，连接杆与第三凹槽保持连接状态下沿第三圆弧移动至其终端位置，在此过程中，转盘转动至其平面中间位置与驱动杆接触的位置，从而使阀座重新与球体外圆周表面形成接触密封，完成该多功能球阀的换向操作。

在本实施例中，第一圆弧、第二圆弧和第三圆弧沿圆周方向总的圆心角是180度，这样通过手柄往复180度的运动就可以形成该球阀的往复切换动作。同样，在其他实施例中，根据设计和使用情况，完成可以根据阀体内第一控制腔、第二控制腔、第三控制腔和第四控制腔之间的实际位置关系对转盘的外圆周表面中四个平面和四个弧面的布设位置，连接端和控制端中第二凹槽和第一凹槽、第三凹槽的位置，以及轨道槽中第一圆弧、第二圆弧和第三圆弧的圆心角进行相应调整改变，满足对阀座和球体的准确驱动控制。

在本实施例中，在上轴套23的轴线方向设有一个四边形孔231，同时在连接端22的上端面设有对应的四边形凸台。这样，上轴套与连接端之间通过四边形孔和四边形凸台之间沿轴向的插装连接就可以形成沿圆周方向的固定连接。

结合图1所示，在本实施例中，通过在手柄3上设置一个沿轴向的腰型槽31并且将连接杆32沿径向至于该腰型槽31中，从而使连接杆32可以沿轨道槽71移动时进行轴向的往复移动，形成与第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽的连接切换，进而形成对转盘5和阀球2的单独驱动控制。同样，在其他实施例中，也可以直接将第二凹槽设置在连接端的上表面，使第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽处于同一平面上，此时将手柄至于该平面上方并且沿直径方向开设腰型槽以及沿轴向设置连接杆，这样沿径向移动连接杆也可以形成其与第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽的选择连接，进而对转盘和阀球形成单独驱动控制。

结合图1至图9所示，在本实施例的多功能球阀中，还包括四个阀芯81和四个第二弹性件82。四个阀芯81和四个第二弹性件82分别位于四个控制腔中，并且分别与相应的四个阀座4构成四个单向阀。在正常情况下，阀芯81直接与球体21的外圆周表面保持接触，从而克服第二弹性件82的作用力，脱离与阀座4的接触而保持单向阀的常开状态，只有将阀球2从阀体1中取出时，阀芯81会失去与球体21的接触而在第二弹性件82的驱动作用下形成与阀座4的接触密封，从而形成对阀体1内部介质单向流至A口、B口、C口和D口的控制。

此时，在对该多功能球阀进行拆卸维护时，将阀球取出后就可以利用阀芯与阀座形成的单向阀避免与A口、B口、C口和D口连接管路中介质通过回流至阀体中而产生外泄。这样，不仅可以实现对该多功能球阀的在线维护，省去反复拆装管路的复杂操作，提高操作的便捷性，而且可以对阀座上的密封件进行及时快速更换，从而提高该多功能球阀使用过程的可靠稳定性。

其中，通过在本实施例的阀座4的内表面设有一圈完整的密封凸台42，同时将阀芯81的密封端设计为球面结构形式。这样，在阀芯与阀座接触时就可以形成线密封，以此提高单向密封效果。

结合图1至图8所示，在本实施例中，阀体1采用分体式结构，在阀体1下端并且与阀球2对应的位置设有一个安装板91。安装板91作为构成整个阀体1的一部分可以自由拆装。这样，不仅便于将阀球从阀体的内部快速拆除和回装，提高对整个多功能球阀检修维护的便捷性，而且还可以借助能够轻松实现精加工的安装板作为球体的辅助支撑定位结构，以提高整个阀球在阀体内位置的准确性以及往复转动的稳定可靠性。其中，在本实施例中，安装板91与阀体1之间借助连接销92的插装固定进行连接，这样通过对连接销的插装操作就可以完成安装板的快速拆装操作。同样，在其他实施例中，根据设计和使用情况，也可以借助螺栓进行安装板与阀体之间的安装固定。

另外，结合图1至图4所示，在本实施例中，阀体1采用分体式结构设计，其中将A口、B口、C口和D口位置均设计为通过螺纹连接固定在阀体1的本体部分15上的定位套16和套口17两部分结构形式。这样，不仅便于对阀芯和阀座的拆装操作，根据外接管路形式快速更换对应的套口，满足与不同管路的连接使用，而且还可以利用套口对第二弹性件和阀芯进行安装定位和导向，利用定位套可以对第一弹性件和阀座进行安装定位导向以及对阀座形成轴向密封，从而提高整个多功能球阀拆装的便捷性以及第一弹性件、第二弹性件、阀芯和阀套的安装和往复动作精度，保证整个多功能球阀的可靠精准工作，同时还可以借助定位套对转盘形成轴向的支撑定位，使转盘可以稳定的进行圆周方向往复转动。

结合图1至图21所示，在本实施例中，通孔211由一个调节孔2111和多个过流孔2112组成，并且在阀体2上还设有一个调节杆24。其中，调节孔2111为沿轴向布设的盲孔，并且由球体21的下端穿入至球体21的内部，过流孔2112沿径向开设贯穿整个球体21，并且多个过流孔2112位于同一竖直截面内沿轴向依次布设与调节孔2111连通呈鱼骨形分布。调节杆24与球体21之间采用螺纹连接，并且一端伸至调节孔2111中，另一端伸至阀体1的外部。

此时，通过对调节杆进行相对于阀球的旋转操作，就可以对调节杆伸入调节孔的尺寸进行调节，从而改变调节杆对过流孔的遮盖数量，形成对整个通孔过流面积的调节，实现该多功能球阀的节流控制功能。同样，其他实施例中，也可以采用其他方式进行通孔过流面积的调整，例如保持调节孔位置不变的情况下，只设置一个较大直径尺寸的过流孔，而在调节杆的中间段设置多个沿轴向分别的径向孔，径向孔的直径尺寸要小于过流孔的直径尺寸，此时通过控制伸入过流孔对应位置中径向孔的数量，就可以实现对整个通孔过流面积进行调整和控制，甚至将调节杆上的多个径向孔设计为不同直径尺寸，提高对过流面积调整的效果。

在本实施例中，将球体的下端设计为沿轴向的圆柱形结构，并且直接穿过安装板伸出至阀体的外部。这样，不仅便于对调节杆进行安装，便于调节杆的调节操作，而且可以直接与安装板之间形成密封，从而避免对调节杆操作时可能产生的介质泄漏。

结合图1至图21所示，本实施例的多功能球阀进行工作时，将A口、B口、C口和D口与不同管路进行连接，具体操作过程如下：

当手柄3带动阀球2转动至通孔211将第一控制腔11和第三控制腔13连通时，A口和C口形成连通关系，连接杆32位于第一圆弧711的终端位置并且与第一凹槽531保持连接关系，使四个驱动杆61分别与转盘5中四个平面51的中间位置保持接触，从而使四个阀座4分别在对应第一弹性件62的驱动作用下运动至与球体21外圆周表面保持接触的位置，由四个阀座4分别形成球体21与四个控制腔之间的密封，即形成A口与C口之间的连通密封以及B口和D口之间的封堵密封。

当需要将该多功能球阀由A口与C口的连通关系切换至B口与D口的连通关系时，首先驱动手柄3进行45度角的转动，在此过程中，连接杆32沿第一圆弧711滑动至第一斜槽714处，由此连接杆32与控制端53的第一凹槽531保持连接并带动转盘5相对于阀球2进行45度转动，此时，随着转盘5的转动，四个驱动杆61由与转盘5中四个平面51的接触移动至与四个弧面52的接触，从而驱动四个阀座4分别克服对应第一弹性件62而运动至远离球体21的位置，解除阀座4与球体21的接触，同时控制端53相对于连接端22的转动使第一凹槽531转至与第二凹槽221对应位置，并且在连接杆32沿第一斜槽714滑动至第二圆弧712的过程中，连接杆32由与第一凹槽531的连接移动至与第二凹槽221的连接，即切换至与连接端22的连接；接着，驱动手柄3再进行90度角的转动，在此过程中，连接杆32沿第二圆弧712滑动至与第二斜槽715处，由此连接杆32通过第二凹槽221带动阀球2相对于转盘5进行90度转动，此时，随着阀球2的转动，将通孔211转动至与第二控制腔12和第四控制腔14对齐的位置，完成对阀球2的转向操作，同时连接端22相对于控制端53转过90度后，第二凹槽221与第三凹槽532处于对应位置，并且在连接杆32的上端沿第二斜槽715滑动至第三圆弧713的过程中，连接杆32由与第二凹槽221的连接移动至与第三凹槽532的连接，即重新切换至与控制端53的连接；然后，对驱动手柄3再次进行45度角的转动，使连接杆32沿第三圆弧713滑动至其终端位置，在此过程中，连接杆32通过第三凹槽532带动转盘5相对于阀球2转过45度，随着转盘5的转动，将四个驱动杆61由与转盘5中四个弧面52的接触移动至与四个平面51的接触，从而在第一弹性件62的作用下驱动四个阀座4运动并与球体21外圆周表面重新形成接触密封，重新由四个阀座4分别形成球体21与四个控制腔之间的密封，即形成A口与C口之间的封堵密封以及B口和D口之间的连通密封。至此完成了由驱动手柄3连续转过180度过程中对整个多功能球阀中A口、B口、C口和D口之间连通关系的切换操作，后续通过反方向驱动手柄3转动180度，就可以重新切回至A口与C口之间连通密封以及B口和D口之间封堵密封的关系。

当需要对该多功能球阀进行阀球2的拆卸检修维护时，首先拆除上轴套23与连接端22之间的连接，并依次取下上轴套23和手柄3，接着将位于阀体1下端的连接销92拆除，将安装板91从阀体1上取下，然后就可以直接将阀球2从阀体1的内部取出，此时四个阀座4和四个阀芯81同时失去与球体21的接触，其中四个阀座4在驱动杆61和转盘5的作用下保持位置不变，而四个阀芯81则在各自对应的第二弹性件82的驱动作用下运动至与对应阀座4中密封凸台42的接触位置，从而形成对阀体1内部介质单向流至A口、B口、C口和D口的控制，使得与A口、B口、C口和D口所连接管路中的介质无法通过回流至阀体中而产生外泄，即完成对A口、B口、C口和D口单向封堵。这样就可以在无泄漏的情况下，完成对该多功能球阀的在线拆装检修操作。

当需要该多功能球阀进行节流控制时，对调节杆24进行相对于球体21的旋转调节，改变调节杆24伸入至调节孔2111中的伸入量，形成对不同数量过流孔2112的遮盖，从而对整个通孔211的过流面积进行调整，实现节流控制。

Claims (10)

1.一种多功能球阀，其特征在于，包括阀体、阀球、手柄和阀座；所述阀体上设有沿圆周方向均布的A口、B口、C口和D口，所述阀体内部设有四个沿圆周方向均布的控制腔，并且A口、B口、C口和D口分别与四个控制腔连通；所述阀球位于所述阀体内部四个控制腔的交汇位置，并且由球体和连接端组成，其中球体设有通孔，连接端与所述手柄连接，同时所述通孔的过流面积可以调整改变；四个控制腔中分别设有一个所述阀座，所述阀座可以沿所述控制腔进行往复运动并且所述阀座的端部设有密封件，以形成与所述阀球中球体外表面的选择性接触密封；

所述手柄带动所述阀球进行转动的过程中，所述阀座运动并保持在与所述阀球脱离接触的位置，所述阀球形成A口和C口连通与B口和D口连通之间的切换；所述手柄带动所述阀球转至将A口和C口连通或将B口和D口连通时，所述阀座运动并保持在与所述阀球形成接触密封的位置。

2.根据权利要求1所述的多功能球阀，其特征在于，包括转盘和驱动杆；所述转盘与所述球阀的连接端同轴布设，可以相对于所述球阀进行圆周方向转动，所述转盘的外圆周表面由四个平面和四个弧面依次交替组成；所述驱动杆的一端与所述阀座连接，另一端与所述转盘的外圆周表面保持接触；其中，所述转盘转动至四个平面与四个驱动杆接触时，所述驱动杆带动所述阀座移动至与所述球阀中球体形成接触密封，所述转盘转动至四个弧面与四个驱动杆接触时，所述驱动杆带动所述阀座移动至与所述球阀中球体脱离接触。

3.根据权利要求2所述的多功能球阀，其特征在于，还包括第一弹性件；所述第一弹性件位于所述阀体与所述阀座之间，以驱动所述阀座运动并保持与所述球阀中球体接触密封。

4.根据权利要求2所述的多功能球阀，其特征在于，所述转盘上还设有控制端，所述控制端同轴套设在所述阀球中连接端的外部，可以相对于所述连接端进行圆周方向往复转动；所述控制端的上端面设有第一凹槽和第三凹槽，第一凹槽和第三凹槽沿圆周方向的分布与相邻两个平面沿圆周方向的分布相对应；所述连接端的上端位置设有第二凹槽；所述手柄上设有一个连接杆；所述手柄带动所述连接杆沿圆周方向转动的过程中，所述连接杆与所述第一凹槽、所述第二凹槽和所述第三凹槽形成选择连通，以驱动所述转盘或所述阀球随所述手柄进行同步转动。

5.根据权利要求4所述的多功能球阀，其特征在于，还包括导向套和上轴套；所述导向套同轴套设在所述控制端外部并且与所述阀体固定连接，所述导向套上设有沿圆周方向布设的轨道槽，所述上轴套与所述连接端的上端沿圆周方向固定连接，并且所述上轴套的下端面与所述控制端的上端面保持贴平；

所述导轨槽由第一圆弧、第二圆弧、第三圆弧以及第一斜槽和第二斜槽组成，沿所述导向套的轴线方向，所述第一圆弧和所述第三圆弧位于同一截面，所述第二圆弧位于所述第一圆弧所在截面上方位置的一个截面处，沿所述导向套的圆周方向，所述第二圆弧位于所述第一圆弧和所述第三圆弧之间，并且所述第一斜槽将所述第一圆弧和所述第二圆弧连通，所述第二斜槽将所述第二圆弧和所述第三圆弧连通；所述第一凹槽和第三凹槽均为L形槽并且均开设在所述控制端的上端面边缘位置，所述第二凹槽为L形槽并且开设在所述上轴套的下端面边缘位置；沿所述导向套的轴线方向，所述第一圆弧和所述第一凹槽处于同一截面，所述第二圆弧和所述第二凹槽处于同一截面；所述连接杆的自由端穿过所述轨道槽后与所述第一凹槽、所述第二凹槽和所述第三凹槽形成选择连接。

6.根据权利要求5所述的多功能球阀，其特征在于，沿所述上轴套的轴线方向设有多边形孔，所述连接端的上端面设有对应的多边形凸台；所述上轴套与所述连接端之间通过多边形孔和多边形凸台形成沿圆周方向的固定连接。

7.根据权利要求1所述的多功能球阀，其特征在于，还包括四个阀芯和四个第二弹性件，并且四个所述阀芯、四个第二弹性件和四个所述阀座分别组成四个单向阀；所述阀芯与所述球体保持常态接触，脱离与所述阀座的接触；所述球体取出时，所述阀芯脱离与所述球体的接触而形成与所述阀座的接触密封，使所述阀体内部介质单向流至A口、B口、C口和D口。

8.根据权利要求7所述的多功能球阀，其特征在于，所述阀座的内圆周表面设有一圈密封凸台，所述阀芯的密封端采用球面结构，所述阀芯与所述密封凸台接触形成线密封。

9.根据权利要求7所述的多功能球阀，其特征在于，包括安装板；所述安装板位于所述阀球的下方位置并且与所述阀体采用可拆卸式连接，用于沿轴向定位和拆装所述阀球。

10.根据权利要求1所述的多功能球阀，其特征在于，所述阀体还设有调节杆；所述通孔由一个调节孔和多个过流孔组成，所述调节孔沿轴向布设在所述球体内部并且由所述阀体的下端伸出，所述过流孔沿径向开设贯穿所述球体，并且多个所述过流孔位于同一竖直截面内沿轴向布设与所述调节孔连通呈鱼骨形分布；所述调节杆与所述球体采用螺纹连接，并且一端伸至所述调节孔中，另一端伸至所述阀体外部，可以在所述调节孔内进行往复移动。

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