CN112166272A - 球阀和阀操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阀，包括：‑阀体，该阀体具有第一端口、第二端口以及在该第一端口与该第二端口之间延伸的内部空间；‑阀座，该阀座布置在该内部空间中；‑阀构件，该阀构件可移动地布置在该内部空间内以与该阀座配合；以及‑阀杆，该阀杆移动该阀构件，其中，该阀杆可在第一旋转位置与第三旋转位置之间旋转，其中第二旋转位置处于该第一旋转位置与该第三旋转位置之间，其中在该第一旋转位置与该第二旋转位置之间，该阀构件和该阀杆根据第一构造联接，并且其中在该第二旋转位置与该第三旋转位置之间，该阀构件和该阀杆根据不同于该第一构造的第二构造联接。

Description

球阀和阀操作方法

技术领域

本发明涉及一种阀、更具体地涉及一种球阀，该球阀用于调节、引导或控制穿过该阀的流体流。

背景技术

此类阀是众所周知的，并且通常至少包括以下部件：

-阀体，该阀体具有第一端口、第二端口以及在该第一端口与该第二端口之间延伸的内部空间；

-阀座，该阀座布置在该阀体的内部空间中；

-阀构件，该阀构件可移动地布置在该阀体的内部空间内以与该阀座配合；以及

-阀杆，该阀杆与该阀构件接合以移动该阀构件。

该阀构件通常包括阀盘，该阀盘被配置成在该阀构件处于接合位置时与该阀座接合，例如以关闭穿过该阀座的流体流或者使流体流沿着预定流动路径行进。

许多球阀是如下类型：阀构件在保持与阀座接触(或滑动接触)的同时，在阀体内旋转。这种类型的球阀存在以下问题：阀构件在保持与阀座构件接触时旋转或滑动旋转而连续施加表面压力，使阀座和/或阀盘被磨损，并且因此密封能力不能持续很长时间。

为了解决这个问题，在美国专利公开US 3,515,371中已经提出了另一类型的球阀。US 3,515,371教导使用一种阀杆，该阀杆与阀构件接合，并且通过将内螺纹螺母相对于阀杆的外螺纹部分旋转来轴向移动。导向销布置在壳体中，以与形成在阀杆的外圆周上的凹槽配合，由此在阀杆的轴向移动期间控制阀杆的移动并因此控制阀构件的移动。该凹槽具有笔直导向部分和旋转导向部分。当导向销被接收在旋转导向部分中时，阀杆的旋转传递部与阀构件接触，从而允许阀构件围绕旋转轴线旋转。当导向销被接收在笔直导向部分中时，阀构件围绕所述旋转轴线的旋转被防止，并且阀杆的具有倾斜表面的按压力传递部与阀构件接触，以将阀构件压靠在阀座上。在阀构件的整个移动期间，阀杆与阀构件之间的联接不变，即，阀杆的同一端与阀构件的同一部分操作性接触。应进一步注意的是，阀构件通过以下方式而移动：首先使阀杆同时平移和旋转，并且随后仅使阀杆平移而不使阀杆旋转。

这种类型的球阀的缺点是球阀的所需安装空间。另外，由于使用可旋转螺母和阀杆的外螺纹部分来使阀杆在轴向方向上移动，因此移动阀构件需要相当长的时间，这使得球阀较不适合于自动流量控制等。另外，打开或关闭阀需要相当大的力。

为了解决US 3,515,371的缺点，美国专利公开US 2008/0093574中已经提出了又一类型的球阀。US 2008/0093574教导使用两个阀杆，即，第一阀杆和第二阀杆，该第一阀杆连接到阀构件以便能够将围绕旋转轴线的旋转力传递到阀构件，该第二阀杆与第一阀杆相反定位，其中阀构件位于第一阀杆与第二阀杆之间。该第二阀杆可围绕与第一阀杆同轴或平行的轴线旋转，以将阀构件朝向阀座按压。同样，在阀构件的整个移动期间，两个阀杆与阀构件之间的联接不变，即，第一阀杆和第二阀杆的相同端部与阀构件的相同相应部分操作性接触。应进一步注意，阀构件通过以下方式而移动：首先使第一阀杆旋转，并且随后使第二阀杆旋转而不使第一阀杆旋转。

这种类型的球阀的缺点在于，需要在阀的相反侧操作两个阀杆，这使得操作比其他常规使用的球阀更复杂。该球阀进一步引入以下风险：当阀构件仍被压靠在阀座上时，第一阀杆已操作，以致于同样存在阀盘磨损并因此密封能力降低的风险；以及忘记操作第二阀杆来进行密封并因此阀没有完全关闭。

发明内容

鉴于以上所述，本发明的目的是提供以下阀、特别是球阀：该阀具有减小的大小和简单快捷的操作、同时能够最小化、优选地避免阀座和/或阀构件的阀盘被磨损。

根据本发明的第一方面，提供了一种球阀，该球阀用于调节、引导或控制穿过该阀的流体流，该球阀包括：

-阀体，该阀体具有第一端口、第二端口以及在该第一端口与该第二端口之间延伸的内部空间；

-阀座，该阀座布置在该阀体的内部空间中；

-阀构件，该阀构件可移动地布置在该阀体的内部空间内以与该阀座配合；以及

-阀杆，该阀杆与该阀构件接合以移动该阀构件，

其中，该阀构件包括阀盘，该阀盘被配置成在该阀构件处于接合位置时与该阀座接合，其中，该阀构件可经过第二位置在该接合位置与第一位置之间移动，其中，在该阀构件处于第二位置时，该阀盘与该阀座在距该阀座一定距离处对准，其中，与处于该第二位置相比，在该阀构件处于第一位置时，该阀盘距该阀座的距离更远，其中，该阀构件可在该第一位置与该第二位置之间旋转，而该阀盘与该阀座和该阀体维持一定距离，其中，该阀构件可在该第二位置与该接合位置之间在基本上垂直于由该阀座限定的接触平面的方向上移动，其中，该阀杆可围绕其纵向轴线在对应于该阀构件的第一位置的第一旋转位置与对应于该阀构件的接合位置的第三旋转位置之间旋转，其中对应于该阀构件的第二位置的第二旋转位置处于该第一旋转位置与该第三旋转位置之间，其中，在该阀杆的第一旋转位置与第二旋转位置之间，该阀构件和该阀杆根据第一构造联接，从而允许将该阀构件在该第一位置与该第二位置之间移动，并且其中，在该阀杆的第二旋转位置与该第三旋转位置之间，该阀构件和该阀杆根据不同于该第一构造的第二构造联接，从而允许将该阀构件在该第二位置与该接合位置之间移动。

本发明的第一方面是基于以下见解：可以通过使该阀杆在该第一旋转位置与该第三旋转位置之间简单地旋转，来获得减小的构建尺寸和简单快捷的操作，其中，该阀构件的第一运动由于阀杆与阀构件之间的第一联接构造而在该第一旋转位置与该第二旋转位置之间执行，并且其中，不同于该第一运动的第二运动由于阀杆与阀构件之间的、不同于该第一构造的第二联接构造而在该第二旋转位置与该第三旋转位置之间执行。因此，该阀杆的单个旋转实现阀构件的两种不同运动，包括在基本上垂直于由该阀座限定的接触平面的方向上接近该阀座，从而允许最小化或甚至避免阀座和/或阀构件被磨损，并且不必轴向移动该单个阀杆，由此与现有技术相比减小了安装空间。通过保持阀盘与阀座之间以及阀盘与阀体之间的距离来避免阀座和/或阀盘在第一运动期间被磨损。

根据US 3,515,371的球阀被认为具有与本发明的要求保护的第一方面相同的目的，因为此球阀也只需要一个部件(在这种情况下，在阀杆上操作的螺母)的旋转，以执行阀构件的不同运动。然而，在阀构件的整个移动期间，阀杆与阀构件之间的联接不变，即，阀杆的同一端与阀构件的同一部分操作性接触。应进一步注意的是，阀构件通过以下方式而移动：首先使阀杆同时平移和旋转，并且随后仅使阀杆平移而不使阀杆旋转。

在一实施例中，该阀构件包括流动通道，该流动通道延伸穿过该阀构件，以使得在该阀构件处于第一位置时，该流动通道与该第一端口和该第二端口对准，并且其中该阀盘是该阀构件的非贯通开口部分。该阀构件的第一位置可以被称为允许流体流经该球阀的打开位置，该阀构件的第二位置可以被称为阻挡位置，因为该阀构件至少部分地阻挡流体流经该球阀，并且该阀构件的接合位置可以被称为防止流体流经该球阀的关闭位置。

在一实施例中，在该第一构造中，该阀构件和该阀杆在两个不同的位置处彼此联接，从而允许该阀构件与该阀杆一起围绕该阀杆的纵向轴线旋转，并且其中，在该第二构造中，该阀构件和该阀杆仅在该两个位置中的一个位置处彼此联接。通过使该阀杆和该阀构件在一个位置处脱联接，该阀构件被允许在该阀杆进一步旋转时在该第二位置与该接合位置之间在另一个方向上移动。优选地，在该第二构造中，该阀构件联接到该阀体，以防止该阀构件围绕该阀杆的纵向轴线旋转，并且在该阀构件和该阀杆根据第二构造彼此联接时，使该阀构件在垂直于该阀杆的纵向轴线的方向上朝向或背离该阀座移动或使该阀构件围绕垂直于该阀杆的纵向轴线的方向朝向或背离该阀座枢转。

在此应注意的是，阀杆与阀构件之间的联接的第一构造和第二构造可以替代性地被称为阀杆和阀构件的第一联接构造和第二联接构造。

在一实施例中，该阀杆包括阀杆部分，该阀杆部分被接收在该阀构件中的对应凹陷部中，该阀杆部分和该凹陷部被布置成相对于该阀杆的纵向轴线偏心，并且在该第二构造时被配置成使该阀构件在该第二位置与该接合位置之间移动。

在一实施例中，该阀体包括具有对应凹陷部的关联联接元件，其中，该阀杆包括具有对应凹陷部的关联联接元件，其中，该阀构件包括联接元件，该联接元件具有连接到共用构件的第一锁定构件和第二锁定构件，该共用构件可枢转地连接到该阀构件，其中，该第一锁定构件被配置成在该第一构造时被接收在该阀杆的联接元件的凹陷部中，并且其中，该第二锁定构件被配置成在该第二构造时被接收在该阀体的联接元件的凹陷部中。

其优点在于，该阀构件的联接元件在同该阀杆呈第一联接构造的联接与同该阀体呈第二构造的联接之间切换，该联接元件在该阀杆旋转时自动操作。

在一实施例中，该球阀被配置成使得该阀杆在该阀杆的第一旋转位置与第三旋转位置之间旋转90度。虽然可以使用任何角度，但是阀杆在对应的打开位置与关闭位置之间的90度旋转移动及其任何倍数(即，180度和270度)提供了优于任何其他角度的优点，因为可以清楚地区分哪个旋转位置对应于打开的阀和关闭的阀，以及阀杆是否已经充分旋转以完成在第一旋转位置与第三旋转位置之间的整个移动。例如，众所周知的是，将手柄连接到阀杆，其中该手柄在该球阀处于操作位置(对应于打开位置)时与穿过该球阀的流体流动方向对准，即，从该第一端口延伸到该第二端口，或者反过来，并且其中该手柄在该球阀处于另一操作位置(对应于关闭位置)时垂直于穿过该球阀的流体流动方向，即，垂直于从该第一端口到该第二端口的方向延伸。在这个众所周知的示例中，手柄旋转90度，但270度或180度的旋转也具有相同的优点。

在一实施例中，球阀被配置成使得阀杆在第一旋转位置与第二旋转位置之间旋转α度，并且在第二旋转位置与第三旋转位置之间旋转β度，其中α和β可以具有如下表1所示的值。

表1：α和β的可能值，以度为单位

优选地，α大于或等于β。虽然表1仅包括可被5除的值，但是α可以是在45到89度的范围内的任何值、优选地在50到85度的范围内、更优选地在60到85度的范围内并且最优选地在70到85度的范围内，其中β被选择成使得α和β之和为90度。作为示例，α可以是82度并且β可以是8度，或者α可以是83度并且β可以是7度。

上述实施例涉及第一旋转位置与第三旋转位置之间的90度的总旋转。将所提供的值乘以因子2、3或4来将实施例改变为总旋转分别为180度、270度或360度的情形。

在一实施例中，不考虑总角度，优选的是，角度α至少大于角度β，优选是大了至少1.5倍，更优选地大了至少2倍并且最优选地大了至少3倍。

本发明的第一方面还涉及一种操作球阀的方法，以调节、引导或控制穿过该阀的流体流，所述阀包括：

-阀体，该阀体具有第一端口、第二端口以及在该第一端口与该第二端口之间延伸的内部空间；

-阀座，该阀座布置在该阀体的内部空间中；

-阀构件，该阀构件可移动地布置在该阀体的内部空间内以与该阀座配合，其中，该阀构件包括阀盘，该阀盘被配置成在该阀构件处于接合位置时与该阀座接合；以及

-阀杆，该阀杆与该阀构件接合以移动该阀构件，

并且所述方法包括以下步骤：

a)使该阀杆围绕其纵向轴线从对应于该阀构件的第一位置的第一旋转位置旋转到对应于该阀构件的第二位置的第二旋转位置，其中，在该阀构件处于第二位置时，该阀盘与该阀座在距该阀座一定距离处对准，其中，与处于该第二位置相比，在该阀构件处于第一位置时，该阀盘距该阀座的距离更远，并且其中，该阀构件由于阀构件与阀杆之间的第一联接构造从该第一位置旋转到该第二位置，其中该阀盘与该阀座和该阀体维持一定距离；以及

b)使该阀杆进一步从该第二旋转位置旋转到对应于该阀构件的接合位置的第三旋转位置，其中，该阀构件由于阀构件与阀杆之间的、不同于该第一联接构造的第二联接构造在基本上垂直于由该阀座限定的接触平面的方向上从该第二位置移动到该接合位置。

本发明的第一方面进一步涉及一种操作球阀的方法，以调节、引导或控制穿过该阀的流体流动，所述阀包括：

-阀体，该阀体具有第一端口、第二端口以及在该第一端口与该第二端口之间延伸的内部空间；

-阀座，该阀座布置在该阀体的内部空间中；

-阀构件，该阀构件可移动地布置在该阀体的内部空间内以与该阀座配合，其中，该阀构件包括阀盘，该阀盘被配置成在该阀构件处于接合位置时与该阀座接合；以及

-阀杆，该阀杆与该阀构件接合以移动该阀构件，

并且所述方法包括以下步骤：

a)使该阀杆围绕其纵向轴线从对应于该接合位置的第三旋转位置旋转到对应于该阀构件的第二位置的第二旋转位置，其中，在该阀构件处于第二位置时，该阀盘与该阀座在距该阀座一定距离处对准，其中该阀构件由于阀构件与阀杆之间的第二联接构造在基本上垂直于由该阀座限定的接触平面的方向上从该接合位置移动到该第二位置；以及

b)使该阀杆进一步从该第二旋转位置旋转到对应于该阀构件的第一位置的第一旋转位置，其中，与处于该第二位置相比，在该阀构件处于第一位置时，该阀盘距该阀座的距离更远，并且其中，该阀构件由于阀构件与阀杆之间的、不同于该第二联接构造的第一联接构造从该第二位置旋转到该第一位置，其中该阀盘与该阀座和该阀体维持一定距离。

在此明确指出的是，本发明的第一方面的与球阀相关的特征和实施例也可以容易适用于对应方法，而无需在此再次重复这些特征和实施例。仅作为示例，在此还可以应用所提及的、阀杆在该第一旋转位置与该第二旋转位置之间以及在该第二旋转位置与该第三旋转位置之间旋转的角度。

根据本发明的第二方面，提供了一种球阀，该球阀包括：

壳体，该壳体设有彼此处于流体连通的入口开口和出口开口、以及从该入口开口延伸到该出口开口的流动路径；

关闭体，该关闭体包括流动通道，该关闭体可旋转地接收在该壳体中、在该入口开口与该出口开口之间的流动路径中，以使得该关闭体中的流动通道在该关闭体处于第一打开位置时是该流动路径的一部分；

阀座，该阀座布置在该壳体中以与该关闭体配合；

该关闭体可在第一打开位置与第二关闭位置之间旋转；其中，该关闭体在该第二关闭位置时使用该关闭体的关闭部与该阀座接合，并且关闭该流动路径；

阀螺栓，该阀螺栓连接到该关闭体以旋转该关闭体，

其中该关闭体具有在第一打开位置与第二关闭位置之间的第三枢转位置，其中，该关闭体在该壳体中、在第一打开位置与第三枢转位置之间无接触地旋转，

并且其中，在该第三枢转位置与该第二关闭位置之间，该关闭体沿旋转方向锁定在壳体中，使得该关闭体相对于该阀螺栓径向移动并与阀座接合。

通过使关闭体从打开位置旋转到枢转位置，在距该壳体和该阀座一定距离处，壳体部与关闭体之间不存在磨损，从而防止球阀的泄漏。通过将关闭体沿旋转方向锁定，并且通过在阀螺栓的最后旋转部分范围内使关闭体仅相对于阀螺栓朝向阀座沿径向方向移位，来获得球阀的良好密封而在关闭体与壳体之间没有相对切向移位或旋转。在球阀中有污染、结垢等的情况下，首先将关闭体返回到其可自由旋转的枢转位置，以使得在关闭体与壳体之间没有任何直接接触的情况下，可以将关闭体旋转至该打开位置。

优选地，球阀设有偏心组件，该偏心组件用于将关闭体朝向阀座在第三枢转位置与第二关闭位置之间移动。当关闭体锁定到壳体并且关闭体不再可以在壳体中旋转时，此偏心组件将该关闭体从阀座径向移动以及将关闭体径向移动到阀座。该偏心组件将阀螺栓的第二旋转部分范围转换为关闭体朝向阀座的径向(枢转)移动。具体地，该偏心组件包括：螺栓偏心元件，该螺栓偏心元件连接到阀螺栓或与其形成一体部分；以及关闭体部，其中由于阀螺栓围绕其轴线的旋转，该螺栓偏心元件相对于关闭体部旋转，以使得关闭体相对于阀螺栓径向移位。由于关闭体相对于壳体被锁定以防止旋转移动，因此阀螺栓以及连接到其上的螺栓偏心元件的旋转移动可以使关闭体相对该阀螺栓朝向阀座径向移动。

在本发明的优选实施例中，关闭体设有锁定元件，其中该锁定元件在该关闭体的第一打开位置与第三枢转位置之间的第一锁定位置时将关闭体与阀螺栓锁定(联接)(可能经由该螺栓偏心元件)，并且其中该锁定元件在关闭体的第三枢转位置与第二关闭位置之间的第二锁定位置时将关闭体与壳体锁定(联接)。由于这些措施，关闭体可以在阀螺栓的第一旋转部分范围内与螺栓偏心元件联接(锁定)，并且随后在第二旋转部分范围内与壳体联接(锁定)。

优选地，该螺栓偏心元件设有带有第一止动元件的第一导向元件；并且其中该壳体设有第二导向元件和第二止动元件。因此，该锁定元件可以将在第三枢转元件中进行旋转移动的、关闭体与该阀螺栓和/或该螺栓偏心元件的联接改变为与该壳体的联接以进行朝向阀座的径向(枢转)移动。

特别地，该锁定元件包括第一锁定构件和第二锁定构件，其中该第一锁定构件与该第一导向元件的第一止动元件配合，并且该第二锁定构件与该第二导向元件的第二止动元件配合。通过在锁定元件上使用两个锁定构件，关闭体可以在该第一旋转部分范围内锁定到阀螺栓和/或该螺栓偏心元件，以使关闭体旋转，并且关闭体可以在第二旋转部分范围内锁定到壳体，以防止关闭体进一步旋转。

在所示出的实施例中，锁定元件设有锁定轴线，锁定元件可以通过该锁定轴线相对于关闭体旋转。

附图说明

现将参考附图以非限制性的方式描述本发明，在附图中：

图1示意性地描绘了根据本发明的第一方面的实施例的阀的分解立体图；

图2A示意性地描绘了图1的阀的截面视图，其中阀构件处于第一位置；

图2B示意性地描绘了图1的阀的截面视图，其中阀构件处于第二位置；

图3A示意性地描绘了图1的阀的阀体部分与阀座的分解立体图；

图3B示意性地描绘了图3A的阀体部分和阀座的截面视图；

图4A到图4C示意性地描绘了阀构件从第一位置到接合位置的过渡；

图5示意性地描绘了图1的阀的联接元件；

图6描绘了根据本发明的第二方面的球阀的分解视图；

图7A描绘了图6的球阀在关闭体处于第一打开位置时的截面视图；

图7B描绘了图6的球阀在关闭体处于第二关闭位置时的截面视图；

图8A描绘了根据本发明的第二方面的球阀的壳体与阀座；

图8B描绘了图8A的壳体的截面视图；

图9A到图9C分别示意性地描绘了根据本发明的第二方面的球阀的关闭体的第一打开位置、第三枢转位置和第二关闭位置；并且

图10描绘了根据本发明的第二方面的锁定元件。

具体实施方式

图1、图2A和图2B示意性地描绘了根据本发明的第一方面的实施例的球阀1。图1描绘了阀1的分解立体图，而图2A和图2B描绘了阀1在两种不同状态下的截面视图。

阀1被配置为用于调节、引导或控制穿过阀1的流体流(例如，气体或液体)。在此实施例中，阀1具有两种状态，即，打开状态和关闭状态，在打开状态下，穿过阀1的流体流可以最大，在关闭状态下，流体流不穿过阀1。然而，本发明的第一方面也适用于其他类型的阀，例如，三通阀或四通阀。根据本发明的第一方面的阀经常用于加工工业和装置中，并且布置在两个或更多个管道部分之间。

阀1包括阀体2，该阀体具有第一端口3、第二端口4以及在第一端口3与第二端口4之间延伸的内部空间2a。第一端口3和第二端口4是允许流体穿过阀的通路。

在此实施例中，阀体2包括底部2b，该底部具有第一端口3和第二端口4，并且界定了大部分内部空间2a。图3A和图3B更详细地描绘了底部2b，其中图3A是分解立体图，而图3B是截面视图。

在顶侧处，内部空间2a由阀体2的顶部12界定。螺栓12a和螺母12b用于将顶部12连接到底部2b。底部2b包括螺纹孔2c，用于接收螺栓12a的对应螺纹端。顶部12还包括每个螺栓12a的孔12c。延伸穿过孔12c的螺栓12a的相反端也是螺纹的，以与螺母12b配合，从而允许将顶部12夹紧到底部2b。使用对应的附图标记指示了图1中的仅一些螺栓12a、螺母12b、孔2c和孔12c以及图3A中的仅一些孔2c，以使附图尽可能清晰且简单。

第一端口3和第二端口4包括紧固手段(在这种情况下是螺纹孔)以将管道部分(未示出)连接到相应端口。在图1中，只有与第二端口4相关联的螺纹孔4a是可见的，并且同样使用对应的附图标记4a来指示仅几个孔，以使附图尽可能清晰且简单。还可以设想其他连接方法，比如压缩装配、胶水、水泥、凸缘或焊接。

虽然本质上不是必须的，但是在图1的实施例中，阀体2具有：圆柱形侧壁，该圆柱形侧壁包括处于侧壁的相对侧处的第一端口3和第二端口4；底部2d，该底部连接到圆柱形侧壁以形成底部2b；以及盖，该盖形成顶部12。还可以设想阀体2的其他形状和构造。阀体2可以替代性地称为外壳，并且顶部12可以替代性地称为阀盖。

阀1进一步包括阀座10，该阀座在第一端口3处并且因此被布置在阀体2的内部空间2a中。阀座10与阀构件8(替代性地称为球)配合，以关闭或打开第一端口3。因此，球8包括阀盘11以及延伸穿过球8的流动通道9。

球8可移动地布置在阀体2的内部空间2a内。在这种情况下，球8可围绕旋转轴线RA1旋转，该旋转轴线由布置在阀体2的底部2d处并且与球8在下侧接合的轴13以及与球8在与下侧相反的上侧接合的阀杆6限定。

阀杆6延伸穿过顶部12，并且被配置成将来自手柄和/或控制装置(未示出)的运动传递到球8。球8通过阀杆6可围绕旋转轴线RA1在如图2A和图4A所示的第一位置与如图2B和图3B所示的第二位置之间旋转。

在此实施例中，在第一位置时，流动通道9与第一端口3和第二端口4对准，以允许流体从第一端口3经由流动通道9到达第二端口4，或者反过来。因此，第一端口3可以相应地用作入口、出口或这两者，并且第二端口4可以用作出口、入口或这两者。在图1和图2A的实施例中，流动通道9的纵向轴线5在第一端口3与第二端口4之间延伸，并且优选经过穿过第一端口3和第二端口4的中心。在优选实施例中，该流动通道的截面积至少与第一端口和第二端口的截面积一样大，以使得流动通道不会在阀1上引入额外的流动阻力或压降。

现将还参考图4A到图4C来更详细地描述球8在阀体2中的移动。图4A到图4C中的每个描绘了球8和阀座10沿着垂直于旋转轴线RA1延伸并经过流动通道9的纵向轴线5的平面的截面视图。在截面视图上方，提供了侧视图，从而通过指示联接元件21(是阀杆6的一部分或连接到该阀杆)、枢转地连接到球8的联接元件30、以及联接元件37(是阀体2的一部分、连接到该阀体)的位置，来描绘阀杆6、球8和阀体2的相互对应位置和取向(也参见图1、图2A和图2B)。

在图5中更详细地描绘的联接元件30包括连接到共用构件34的第一锁定构件32和第二锁定构件33。构件34可枢转地连接到球8的上部22，以围绕枢转轴线枢转，在这种情况下，该枢转轴线垂直于旋转轴线RA1。

联接元件21具有部分35，该部分包括凹陷部36，用于接收第一锁定构件32。联接元件37包括凹陷部38，用于接收第二锁定构件33。

在球8相对于阀体2的第一位置中，如图4A所示，联接元件30的第一锁定构件32被接收在联接元件21的凹陷部36中，由此根据第一联接构造将球8联接到联接元件21并且因此联接到阀杆6。因此，阀杆6围绕旋转轴线RA1在第一旋转位置与第二旋转位置之间的旋转允许球8在图4A的第一位置(对应于阀杆6的第一旋转位置)与图4B的第二位置(对应于阀杆6的第二旋转位置)之间旋转。联接元件37被配置成使得在图4A与图4B中的情形之间的旋转期间，联接元件30并且因此球8相对于阀体2自由旋转。事实上，优选的是，图4A示出了联接元件37被配置成使得第一锁定构件32在图4A与图4B中的情形之间行进时不能离开凹陷部36。

图4B描绘了球8到达如前所述的第二位置的情形。同时，联接元件30的第二锁定构件33到达联接元件37中的凹陷部38，以使得第一锁定构件32可以离开凹陷部36，并且第二锁定构件33可以移动到凹陷部38中，由此使球8与联接元件21分离并将球8联接到阀体2。因此，球8围绕旋转轴线RA1相对于阀体的旋转不再可能。因此，阀杆6与球8之间的联接构造从第一联接构造改变为第二联接构造，在第一联接构造中，球8与阀杆6的突起21a接合或联接到该突起，并且还联接到阀杆6的联接元件21，在第二联接构造中，球8仅与阀杆6的突起21a接合或联接到该突起。

应注意的是，在此实施例中，球仅在第一位置与第二位置之间旋转其旋转的一部分(此处为约75度)。然而，由于联接元件21已经与球8分离，因此阀杆6和联接元件21能够沿相同方向进一步旋转到阀杆6的第三旋转位置，如图4C所示。在图4C的情形下，与图3B的第二旋转位置相比，阀杆6和联接元件21旋转了其90度旋转的剩余部分(此处为额外的15度)。因此，总的来说，阀杆6和联接元件21在图3A中的第一旋转位置与图3C中的第三旋转位置之间旋转了约90度，而球8仅围绕旋转轴线RA1旋转了其一部分(此处为约75度)。在剩余的旋转部分(此处为额外的15度)期间，阀杆6使球8通过其阀盘11压靠在阀座10上，由此获得球8与阀座10之间的紧密密封连接，并阻挡任何流体流穿过阀1。

通过阀杆6的突起21a来实现将阀盘11压靠在阀座10上，突起21a被接收在球8的上部22的对应凹陷部22a中，该突起21a和该凹陷部22a被定位成相对于阀杆6的旋转轴线RA1偏心。因此，当阀杆6围绕旋转轴线RA1旋转并且球8围绕旋转轴线RA1的旋转被阻挡时，偏心突起21a和凹陷部22a使球8朝向阀座10移动。在此实施例中，球8朝向阀座10的这种移动实际上是球8围绕枢转轴线的枢转移动，该枢转轴线垂直于旋转轴线RA1并且垂直于图2A中的附图的平面。应注意的是，轴13和/或球8可被实施成使得这种移动不会导致球8、阀体2或轴13的不期望变形或装载。图4C中的球8的位置被称为接合位置，因为这是球8的使球8的阀盘11与阀座10接合的位置。

应注意的是，在上文描述的实施例中，与处于第二位置相比，阀盘11在第一位置时距阀座10的距离更远，这是通过阀构件8围绕旋转轴线RA1的旋转使得阀盘11在从第二位置移动到第一位置时背离阀座旋转而实现的。

虽然在上述实施例中，阀盘是阀构件的非贯通开口，使得阀盘在阀构件处于接合位置时关闭第一端口3。然而，本发明的第一方面也适用于阀盘环绕阀构件中的开口使得阀盘在阀构件处于接合位置时允许流体流经阀构件的阀。

图6描绘了根据本发明的第二方面的球阀的分解立体图。球阀1包括壳体2，入口开口3和出口开口4设置在该壳体中。该球阀布置在具有入口开口和出口开口的管道部分(未示出)中，以使得穿过管道的流体流可以通过关闭球阀而在外部被中断。为此，球阀在壳体2中设有关闭体8。关闭体8设有流动通道9，当流动通道在入口开口与出口开口之间形成连接并形成流动路径时，流体可以穿过该流动通道流动。该关闭体连接到延伸穿过壳体2的盖12的阀螺栓6，以使得在阀螺栓的旋转(例如，使用杠杆)时，关闭体部分地旋转，以使得关闭体中的流动通道与入口开口与出口开口之间的流动路径成一定角度，并且关闭体的关闭部11中断流体流动。

为了在关闭体8的关闭部11与壳体2的入口开口3之间获得良好密封，入口开口设有阀座10，在所示出的示例性实施例中，该阀座被实施为环形密封环。为了防止流体穿过关闭的球阀泄漏，需要用一定的力将关闭体8压靠在阀座10上。为了防止关闭体8和阀座10被磨损，关闭体无摩擦地，即，不与壳体和/或阀座接触地从打开位置旋转到关闭位置。为此，设置了偏心组件20和锁定元件30。将在下面的附图中更详细地描述根据本发明的球阀的操作。

图7A和图7B描绘了图6的球阀1的截面，其中图7A描绘了处于第一打开位置时的球阀，并且图7B描绘了处于第二关闭位置时的球阀。在图7A中的打开位置中，在入口开口3与出口开口4之间形成流动路径5，用于允许管道中的流体自由地流动穿过球阀。在图7B的关闭位置中，关闭体8的关闭部11被压靠在阀座10上，使得入口开口3关闭，并且没有流体能够从入口开口3流动到出口开口4，或者反过来。关闭体连接到阀螺栓6，使得由于阀螺栓的旋转，关闭体在打开位置与关闭位置之间旋转。壳体2在阀螺栓6的相反侧处设有枢转螺栓13。关闭体8能够在距壳体一定距离处围绕枢转螺栓13自由旋转，使得壳体与关闭体之间没有摩擦。

球阀1进一步设有偏心组件20，在所示出的示例性实施例中，该偏心组件包括螺栓偏心元件21和关闭体部22。此偏心组件的目的是将关闭体枢转到阀座10，或者，一般来说，将关闭体8的关闭部11沿基本上径向方向相对于阀螺栓从阀座10移动/移位以及移动/移位到该阀座。在图7A和图7B所示的实施例中，阀螺栓6以及连接到其上的螺栓偏心元件21可以相对于关闭体和关闭体部22自由旋转。为了将关闭体联接到阀螺栓，在关闭体上设置了锁定元件30(参见图6)。通过锁定元件30，关闭体8可以联接到阀螺栓6或壳体2。这允许在阀螺栓的第一旋转部分范围内使关闭体在壳体2中无摩擦地旋转，并且在阀螺栓的第二旋转部分范围中将关闭体朝向阀座10径向移动而不使关闭体相对于壳体旋转。

在图8A和图8B中，更详细地描绘了壳体。在入口开口3的内侧处，在壳体2的内部中，布置了阀座10(此处呈环形密封环的形式)。在壳体2的底部处，布置了枢转螺栓13。流动路径5在入口开口3与出口开口4之间延伸。入口开口3和出口开口4可以设有管道连接，以连接到管道。

图9A、图9B、图9C更详细地、示意性地描绘了根据本发明的球阀的操作。在图9A的底侧处，描绘了处于第一打开位置时的关闭体8的截面图。流动路径5穿过阀座10从入口开口3延伸到出口开口4。可以清楚地看到，在关闭体8与阀座10之间没有接触，并且关闭体可以在不与阀座摩擦的情况下旋转。在图9A中，以旋转指示，在关闭体8上方描绘了阀螺栓从0度到90度的旋转。在旋转指示上方，描绘了具有锁定元件30、第一导向元件35和第二导向元件37的锁定组件的侧视图。第二导向元件37是壳体2的一部分，或者连接到该壳体。第一导向元件35是阀螺栓和/或螺栓偏心元件21的一部分，或者连接到该阀螺栓和/或该螺栓偏心元件。借助于旋转轴线31(也参见图10)，锁定元件30围绕旋转点34可旋转地连接到关闭体(未示出)。锁定元件30设有第一锁定构件32和第二锁定构件33。第一导向元件35设有第一止动元件36，并且第二导向元件37设有第二止动元件38。

在图9A的球阀的第一打开位置时，在锁定元件30处于第一锁定位置时，第一锁定构件32被接收并锁定在第一导向元件35的第一止动元件36中。当阀螺栓以及与其连接的第一导向元件35沿箭头方向旋转时，第一止动元件36将带动第一锁定构件32和锁定元件30并使它们旋转，并且因此也使关闭体8旋转。

在图9B中的球阀的第三枢转位置时，阀螺栓已经沿着第一旋转部分范围行进了约75度。关闭体8也旋转了约75度，并且关闭体的关闭部11现被定位成与阀座10相对。阀座10和关闭体之间的距离大致等于处于图9A中的第一打开位置时的距离，以使得关闭体能够相对于壳体无摩擦地旋转。现在，关闭体的进一步旋转由带有第二止动元件38的第二导向元件37阻止。在锁定元件30在第三枢转位置时从第一锁定位置过渡到第二锁定位置期间，第二止动元件38接收锁定元件30的第二锁定体33，并允许锁定元件30向下枢转或旋转，由此使第一锁定构件32移位出第一止动元件36，并且将第一导向元件35与锁定元件及与其连接的关闭体之间的锁定脱接合。当阀螺栓沿着第二旋转部分范围进一步旋转约75度到90度时，第一导向元件35和与其连接的阀螺栓和/或螺栓偏心元件21沿图9B中的箭头方向进一步旋转，使得关闭体8不会进一步旋转。现在，偏心组件20将关闭体8朝向阀座10移动。

图9C描绘了球阀的第二关闭位置，其中关闭体8的关闭部11被紧紧地压到阀座并关闭入口开口。锁定元件30处于第二锁定位置，并且不相对于图9B进一步旋转。第一导向元件35已经在第二旋转部分范围内旋转，由此通过偏心组件使关闭体8移位到阀座10。

图10更详细地描绘了锁定元件30的实施例。锁定元件30经由旋转轴线31连接到关闭体。锁定元件30设有第一锁定构件32和第二锁定构件33。第一锁定构件和第二锁定构件可以使用旋转轴线31、相对于关闭体8围绕旋转点34从第一锁定位置旋转到第二锁定位置，反之亦然。

Claims (21)

1.一种球阀(1)，所述球阀用于调节、引导或控制穿过阀的流体流，所述球阀包括：

-阀体(2)，所述阀体具有第一端口(3)、第二端口(4)以及在所述第一端口与所述第二端口之间延伸的内部空间(2a)；

-阀座(10)，所述阀座布置在所述阀体的内部空间中；

-阀构件(8)，所述阀构件可移动地布置在所述阀体的内部空间内以与所述阀座配合；以及

-阀杆(6)，所述阀杆与所述阀构件接合以移动所述阀构件，

其中，所述阀构件包括阀盘(11)，所述阀盘被配置成在所述阀构件处于接合位置时与所述阀座接合，

其中，所述阀构件可经过第二位置在所述接合位置与第一位置之间移动，其中在所述阀构件处于第二位置时，所述阀盘与所述阀座在距所述阀座一定距离处对准，其中，与处于所述第二位置相比，在所述阀构件处于第一位置时，所述阀盘距所述阀座的距离更远，

其中，所述阀构件可在所述第一位置与所述第二位置之间旋转，而所述阀盘与所述阀座和所述阀体维持一定距离，并且其中，所述阀构件可在所述第二位置与所述接合位置之间在基本上垂直于由所述阀座限定的接触平面的方向上移动，

其特征在于，

所述阀杆可围绕其纵向轴线在对应于所述阀构件的第一位置的第一旋转位置与对应于所述阀构件的接合位置的第三旋转位置之间旋转，其中对应于所述阀构件的第二位置的第二旋转位置在所述第一旋转位置与所述第三旋转位置之间，

在所述阀杆的第一旋转位置与第二旋转位置之间，所述阀构件和所述阀杆根据第一构造联接，从而允许将所述阀构件在所述第一位置与所述第二位置之间移动，并且在所述阀杆的第二旋转位置与所述第三旋转位置之间，所述阀构件和所述阀杆根据不同于所述第一构造的第二构造联接，从而允许将所述阀构件在所述第二位置与所述接合位置之间移动。

2.根据权利要求1所述的球阀，其中所述阀构件包括流动通道(9)，所述流动通道(9)延伸穿过所述阀构件，使得在所述阀构件处于第一位置时，所述流动通道与所述第一端口和所述第二端口对准，并且其中所述阀盘是所述阀构件的非贯通开口部分。

3.根据权利要求1或2所述的球阀，其中在所述第一构造中，所述阀构件和所述阀杆在两个不同的位置处彼此联接，从而允许所述阀构件与所述阀杆一起围绕所述阀杆的纵向轴线旋转，并且其中在所述第二构造中，所述阀构件和所述阀杆仅在所述两个位置中的一个位置处彼此联接。

4.根据权利要求3所述的球阀，其中在所述第二构造中，所述阀构件联接到所述阀体，以防止所述阀构件围绕所述阀杆的纵向轴线旋转。

5.根据前述权利要求中任一项所述的球阀，其中所述阀杆包括阀杆部分(21a)，所述阀杆部分被接收在所述阀构件中的对应凹陷部(22a)中，所述阀杆部分和所述凹陷部被布置成相对于所述阀杆的纵向轴线偏心，并且在所述第二构造中被配置为用于使所述阀构件在所述第二位置与所述接合位置之间移动。

6.根据权利要求4所述的球阀，其中所述阀体包括具有对应凹陷部(38)的联接元件(37)，其中，所述阀杆包括具有对应凹陷部(36)的联接元件(21)，其中，所述阀构件包括联接元件(30)，所述联接元件具有连接到共用构件(34)的第一锁定构件(32)和第二锁定构件(33)，所述共用构件可枢转地连接到所述阀构件，其中，所述第一锁定构件被配置成在所述第一构造时被接收在所述阀杆的联接元件的凹陷部中，并且其中，所述第二锁定构件被配置成在所述第二构造时被接收在所述阀体的联接元件的凹陷部中。

7.根据前述权利要求中任一项所述的球阀，其中所述球阀被配置成使得所述阀杆在所述第一旋转位置与所述第三旋转位置之间旋转90度。

8.根据权利要求7所述的球阀，其中所述球阀被配置成使得所述阀杆在所述第一旋转位置与所述第二旋转位置之间旋转α度，并且在所述第二旋转位置与所述第三旋转位置之间旋转β度，并且其中，α大于β。

9.根据权利要求8所述的球阀，其中α在45到89度的范围内，优选地在50到85度的范围内，更优选地在60到85度的范围内，并且最优选地在70到85度的范围内。

10.一种操作球阀的方法，以调节、引导或控制穿过阀的流体流，所述球阀包括：

-阀体，所述阀体具有第一端口、第二端口以及在所述第一端口与所述第二端口之间延伸的内部空间；

-阀座，所述阀座布置在所述阀体的内部空间中；

-阀构件，所述阀构件可移动地布置在所述阀体的内部空间内以与所述阀座配合，其中，所述阀构件包括阀盘，所述阀盘被配置成在所述阀构件处于接合位置时与所述阀座接合；以及

-阀杆，所述阀杆与所述阀构件接合以移动所述阀构件，

并且所述方法包括以下步骤：

a)使所述阀杆围绕其纵向轴线从对应于所述阀构件的第一位置的第一旋转位置旋转到对应于所述阀构件的第二位置的第二旋转位置，其中，在所述阀构件处于第二位置时，所述阀盘与所述阀座在距所述阀座一定距离处对准，其中，与处于所述第二位置相比，在所述阀构件处于第一位置时，所述阀盘距所述阀座的距离更远，并且其中，所述阀构件由于阀构件与阀杆之间的第一联接构造从所述第一位置旋转到所述第二位置，其中所述阀盘与所述阀座和所述阀体维持一定距离；以及

b)使所述阀杆进一步从所述第二旋转位置旋转到对应于所述阀构件的接合位置的第三旋转位置，其中，所述阀构件由于阀构件与阀杆之间的、不同于所述第一联接构造的第二联接构造在基本上垂直于由所述阀座限定的接触平面的方向上从所述第二位置移动到所述接合位置。

11.一种操作球阀的方法，以调节、引导或控制穿过阀的流体流，所述球阀包括：

-阀体，所述阀体具有第一端口、第二端口以及在所述第一端口与所述第二端口之间延伸的内部空间；

-阀座，所述阀座布置在所述阀体的内部空间中；

-阀构件，所述阀构件可移动地布置在所述阀体的内部空间内以与所述阀座配合，其中，所述阀构件包括阀盘，所述阀盘被配置成在所述阀构件处于接合位置时与所述阀座接合；以及

-阀杆，所述阀杆与所述阀构件接合以移动所述阀构件，

-并且移动所述阀构件，

并且所述方法包括以下步骤：

a)使所述阀杆围绕其纵向轴线从对应于所述接合位置的第三旋转位置旋转到对应于所述阀构件的第二位置的第二旋转位置，其中，在所述阀构件处于第二位置时，所述阀盘与所述阀座在距所述阀座一定距离处对准，其中所述阀构件由于阀构件与阀杆之间的第二联接构造在基本上垂直于由所述阀座限定的接触平面的方向上从所述接合位置移动到所述第二位置；以及

b)使所述阀杆进一步从所述第二旋转位置旋转到对应于所述阀构件的第一位置的第一旋转位置，其中，与处于所述第二位置相比，在所述阀构件处于第一位置时，所述阀盘距所述阀座的距离更远，并且其中，所述阀构件由于阀构件与阀杆之间的、不同于所述第二联接构造的第一联接构造从所述第二位置旋转到所述第一位置，其中所述阀盘与所述阀座和所述阀体维持一定距离。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中所述阀杆在所述第一旋转位置与所述第三旋转位置之间旋转90度。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述阀杆在所述第一旋转位置与所述第二旋转位置之间旋转α度，并且在所述第二旋转位置与所述第三旋转位置之间旋转β度，并且其中，α大于β。

14.根据权利要求13所述的方法，其中α在45到89度的范围内，优选地在50到85度的范围内，更优选地在60到85度的范围内，并且最优选地在70到85度的范围内。

15.一种球阀，包括：

16.根据权利要求15所述的球阀，其中，所述球阀设有偏心组件，所述偏心组件用于将所述关闭体朝向所述阀座在所述第三枢转位置与所述第二关闭位置之间移动。

17.根据权利要求16所述的球阀，其中，所述偏心组件包括：螺栓偏心元件，所述螺栓偏心元件连接到所述阀螺栓；以及关闭体部分，其中，所述阀螺栓围绕其轴线的旋转致使所述螺栓偏心元件相对于所述关闭体部分旋转，使得所述关闭体相对于所述阀螺栓径向移动。

18.根据权利要求17所述的球阀，其中，所述关闭体设有锁定元件，其中，所述锁定元件在所述关闭体的第一打开位置与第三枢转位置之间的第一锁定位置时将所述关闭体联接到所述阀螺栓和/或所述螺栓偏心元件，并且其中，所述锁定元件在所述关闭体的第三枢转位置与第二关闭位置之间的第二锁定位置时将所述关闭体联接到所述壳体。

19.根据权利要求18所述的球阀，其中，所述阀螺栓和/或所述螺栓偏心元件设有具有第一止动元件的第一导向元件；并且其中，所述壳体设有具有第二止动元件的第二导向元件。

20.根据权利要求19所述的球阀，其中，所述锁定元件包括第一锁定构件和第二锁定构件，其中所述第一锁定构件与所述第一导向元件的第一止动元件配合，并且所述第二锁定构件与所述第二导向元件的第二止动元件配合。

21.根据权利要求20所述的球阀，其中，所述锁定元件设有锁定轴线，从而允许所述锁定元件相对于所述关闭体旋转。

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