CN113304521A - 一种新型软密封球阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型软密封球阀，其包括：阀体，阀体内开设有流体通道，阀体顶端固定连接有阀盖；阀球，阀球转动连接于流体通道中部，阀球内轴线处开设有阀球通道，阀球通道与流体通道连通设置；阀杆，阀杆转动连接于阀盖内，阀杆底端与阀球固定连接；过滤装置，过滤装置可拆卸连接于所述阀体的流体进端与阀球之间；堵塞提示装置，堵塞提示装置连接于所述阀体的流体出端与阀球之间。本发明提供了一种新型软密封球阀，结构简单，密封性能好，能够实现球阀的快速开启和关闭，对流体中的杂质进行过滤，防止杂质进入阀球的阀球通道内，有效避免阀球通道的堵塞，保证球阀的正常使用，并且能够对堵塞情况进行监控，便于使用者及时发现球阀异常。

Description

一种新型软密封球阀
技术领域
本发明涉及球阀技术领域，具体地说，涉及一种新型软密封球阀。
背景技术
软密封球阀它具有旋转90度的动作，旋塞体为球体，有圆形通孔或通道通过其轴线。球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向，它只需要用旋转90度的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。球阀最适宜做开关、切断阀使用，软密封球阀在输送的流体有时候会存在杂质，杂质进入阀球的阀球通道内发生堆积，杂质在阀球通道内积累会影响阀球的工作使得球阀使用不方便。因此，为解决阀球通道内杂质堆积的问题，亟需设计一种新型软密封球阀。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明公开了一种新型软密封球阀，结构简单，密封性能好，通过旋转手柄转动阀杆带动阀球转动，实现球阀的快速开启和关闭，过滤装置能够对流体中的杂质和沉淀物进行过滤，防止杂质进入阀球的阀球通道内，有效避免阀球通道的堵塞，保证球阀的正常使用，并且能够对堵塞情况进行监控，无需电源输入，节约能源，便于使用者及时发现球阀异常；其包括：
阀体，所述阀体内开设有流体通道，所述阀体顶端固定连接有阀盖；
阀球，所述阀球转动连接于所述流体通道中部，所述阀球内轴线处开设有阀球通道，所述阀球通道与流体通道连通设置；
阀杆，所述阀杆转动连接于所述阀盖内，所述阀杆底端与阀球固定连接；
过滤装置，所述过滤装置可拆卸连接于所述阀体的流体进端与阀球之间；
堵塞提示装置，所述堵塞提示装置连接于所述阀体的流体出端与阀球之间。
优选的，所述阀盖中心贯穿开设有阀杆安装孔，所述阀杆安装孔底端与所述流体通道连通，所述阀杆转动连接于所述阀杆安装孔内，所述阀杆和阀杆安装孔之间连接有密封圈。
优选的，所述阀杆顶端穿设所述阀杆安装孔延伸至阀盖上方，所述阀杆顶端固定连接有旋转手柄，所述旋转手柄弯折设置，并且所述旋转手柄末端连接有防滑套。
优选的，所述过滤装置包括：
连接孔，所述连接孔开设于所述阀体顶端，所述连接孔布置于所述阀体的流体进端与阀球之间，所述连接孔设置为螺纹孔；
螺纹连接块，所述螺纹连接块安装于所述连接孔上方，所述螺纹连接块下部与所述连接孔螺接，所述螺纹连接块与阀体之间连接有密封圈；
过滤网，所述过滤网连接于所述螺纹连接块底端，所述过滤网竖直布置于所述流体通道内；
安装槽，所述安装槽开设于所述阀体底端，所述安装槽与过滤网位置对应设置，所述过滤网底端卡合连接于所述安装槽内；
收集槽，所述收集槽开设于所述阀体底端，所述收集槽布置于所述安装槽正下方。
优选的，所述堵塞提示装置包括：
导向杆，所述导向杆固定连接于所述阀体的流体通道内顶端，所述导向杆布置于所述阀体的流体出端与阀球之间；
浮板，所述浮板滑动连接于所述所述导向杆上，并且所述浮板布置于两个所述导向杆之间，所述浮板底端固定连接有压杆；
第一壳体，所述第一壳体连通于所述阀体底端，所述第一壳体布置于所述浮板下方；
滑动板，所述滑动板滑动连接于所述第一壳体内壁，所述滑动板顶端连接有压块，所述压块布置于所述压杆下方，所述滑动板上对称连接有固定块；
密封板，所述密封板连接于所述第一壳体内壁底端；
气囊，所述气囊固定连接于所述密封板顶端，并且所述气囊布置于所述滑动板下方，所述气囊和滑动板之间连接有弹性连接件；
转杆，两个所述转杆分别布置于所述气囊两侧，所述转杆与第一壳体内壁转动连接，所述转杆上设置有滑槽，所述固定块滑动连接于所述滑槽内；
气体流通管，所述气体流通管同时穿设所述密封板和第一壳体设置，所述气体流通管顶端与所述气囊连通；
集气箱，所述集气箱连接于所述第一壳体底端，所述集气箱与气体流通管底端连通；
振动片，所述振动片转动连接于所述集气箱内壁，并且所述振动片底端穿设所述集气箱，两个所述振动片底端接触，并且两个所述振动片转轴之间连接有复位弹簧。
优选的，所述过滤装置上设置有清理装置，所述清理装置包括：
螺杆，所述螺杆通过轴承转动连接于所述阀体内壁，所述螺杆竖直布置于所述过滤网一侧，所述螺杆顶端穿设所述阀体；
旋钮，所述旋钮固定连接于所述螺杆顶端；
连杆，所述连杆一端螺接于所述螺杆外侧，并且所述连杆与所述阀体内壁滑动连接；
毛刷，所述毛刷与所述过滤网接触，并且所述毛刷与所述连杆另一端固定连接。
优选的，所述阀盖顶端开设有若干个限位孔，所述限位孔以所述阀杆安装孔中心线为中心均匀布置，所述旋转手柄上开设有与所述限位孔对应的通孔，所述通孔内滑动连接有限位杆，所述限位杆穿设所述通孔设置，所述限位杆顶端固定连接有卡接块，所述卡接块底端与旋转手柄之间连接有弹簧，所述弹簧套设于所述限位杆外侧。
优选的，所述一种新型软密封球阀，还包括定量取样装置，所述定量取样装置包括：
第二壳体，所述第二壳体固定连接于所述阀体顶端，所述第二壳体内连接有第三壳体，所述第三壳体中心顶端和底端开设取样通孔；
第一连通管，所述第一连通管连通于所述第三壳体底端，并且所述第一连通管穿设所述第二壳体和阀体侧壁延伸至所述流体通道内，所述第一连通管底端开口设置；
第二连通管，所述第二连通管滑动连接于所述第三壳体中心，并且所述第二连通管底端延伸至所述第一连通管内，所述第二连通管通过取样通孔与所述第三壳体内部连通；
第三连通管，所述第三连通管固定连接于所述第二连通管内壁，并且所述第三连通管底端穿设所述第二连通管设置；
压缩气腔，所述压缩气腔连接于所述第一连通管内壁，所述压缩气腔输入端与所述第三连通管底端连接，所述第三连通管底端与压缩气腔顶端之间连接有压缩弹簧；
按压滑块，所述按压滑块滑动连接于所述第二壳体内壁顶端，所述按压滑块顶端延伸出所述第二壳体，所述按压滑块内竖直开设有取样通路，所述第二连通管顶部卡合连接于所述取样通路内，所述第二连通管与取样通路连通设置；
凸块，所述凸块固定连接于所述第二连通管侧端，并且所述凸块布置于所述按压滑块下方；
堵块，所述堵块通过弹簧连接于所述凸块下方；
泄压孔，所述泄压孔开设于所述第三壳体顶端，所述泄压孔与堵块适应设置；
连通孔，若干个所述连通孔均匀开设于所述第二连通管侧壁，所述连通孔与第三壳体内部连通；
收集囊，所述收集囊可拆卸连接于所述按压滑块的取样通路顶端，所述收集囊与所述按压滑块的取样通路连通。
优选的，通过预设算法计算所述阀体和阀球的安装间隙，组装人员按照预设的安装间隙对球阀进行组装，所述预设算法为：
步骤A1，选取所述阀体和阀球的初始安装间隙，建立球阀的三维立体模型，对球阀进行有限元网格划分，得到球阀的有限元模型；
步骤A2，对球阀的有限元模型进行流体分析，仿真计算得到球阀的压力和流速结果，生成压力分布云图；
步骤A3，计算球阀的性能评价系数为：
Figure BDA0003128955590000061
其中，所述η为计算得到的球阀的性能评价系数，Q为球阀的流量，ρ为流体的密度，P1为所述流体进端的流体压力，P2为所述流体出端的流体压力，P3为所述流体通道产生阻塞流时缩流断面的流体压力，u为流体在所述流体通道内的流速，A1、A2、A3为相关系数，通过经验选取；
步骤A4，根据步骤A3的计算公式，建立球阀性能评价系数的优化模型，以最佳球阀性能评价系数η为优化目标，以所述阀体和阀球的安装间隙为变量，计算得到所述阀体和阀球的安装间隙的最优值。
优选的，所述堵塞提示装置还包括检修提示装置，所述检修提示装置包括与控制器电连接的气体流量计、位移传感器、气压传感器和警报器，所述气体流量计连接于所述气体流通管内壁，用于检测所述气囊的体积变化量；所述位移传感器连接于所述气囊上，用于检测所述气囊受压时的垂向位移；所述气压传感器连接于所述气囊内，用于检测所述气囊内的气体压力，所述警报器连接于所述阀体上，用于对所述气囊的状态进行提示，所述控制器对警报器的具体步骤为：
步骤B1，计算所述气囊受压状态时的刚度为：
Figure BDA0003128955590000062
其中，K为计算得到的所述气囊受压状态时的刚度，P为所述气囊内的气体压力，由所述气压传感器检测获得，A为所述气囊的有效承压面积，h为所述气囊的位移变化量，由所述位移传感器检测获得，m为理想气体多变指数，取 m＝1；Pa为外部大气压，ΔV为所述气囊的体积变化量，由所述气体流量计检测获得，V0为所述气囊的初始体积；
步骤B2，对所述所述气囊的使用状态进行判断，当计算得到的所述气囊受压状态时的刚度K小于预设的所述气囊的最小工作刚度K0时，表明所述气囊存在失效风险，需要对所述气囊进行更换和检修，当计算得到的所述气囊受压状态时的刚度K大于预设的所述气囊的最小工作刚度K0时，表明所述所述气囊能够正常使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明结构示意图；
图2为本发明堵塞提示装置结构示意图；
图3为本发明定量取样装置结构示意图；
图4为本发明图1中A处局部放大示意图；
图5为本发明图1中B处局部放大示意图；
图6为本发明图2中C处局部放大示意图；
图7为本发明图3中D处局部放大示意图。
图中：1.阀体；11.流体通道；2.阀球；21.流体通道；3.阀杆；4.过滤装置； 5.堵塞提示装置；12.阀盖；13.阀杆安装孔；14.密封圈；6.旋转手柄；41.连接孔； 42.螺纹连接块；43.过滤网；44.安装槽；45.收集槽；46.螺杆；47.旋钮；48.连杆； 49.毛刷；51.导向杆；52.浮板；53.压杆；54.第一壳体；55.滑动板；56.压块；57. 固定块；58.密封板；59.气囊；510.转杆；511.滑槽；512.气体流通管；513.集气箱；514.振动片；515.复位弹簧；61.限位孔；62.限位杆；63.卡接块；64.弹簧； 65.防滑套；71.第二壳体；72.第三壳体；73.第一连通管；74.第二连通管；75.第三连通管；76.压缩气腔；77.按压滑块；78.凸块；79.堵块；710.泄压孔；711.连通孔；712.收集囊；111.流体进端；112.流体出端。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
下面将结合附图对本发明做进一步描述。
如图1-7所示，本实施例提供的一种新型软密封球阀，包括：
阀体1，所述阀体1内开设有流体通道11，所述阀体1顶端固定连接有阀盖12；
阀球2，所述阀球2转动连接于所述流体通道11中部，所述阀球2内轴线处开设有阀球通道21，所述阀球通道21与流体通道11连通设置；
阀杆3，所述阀杆3转动连接于所述阀盖12内，所述阀杆3底端与阀球2 固定连接；
过滤装置4，所述过滤装置4可拆卸连接于所述阀体1的流体进端111与阀球2之间；
堵塞提示装置5，所述堵塞提示装置5连接于所述阀体1的流体出端112与阀球2之间。
本发明的工作原理为：
本发明提供一种新型软密封球阀，在阀体1内部转动连接阀球2，将阀球2 连接有阀杆3，通过旋转手柄6转动阀杆3带动阀球2转动，实现球阀的开启和关闭，球阀使用时，流体从阀体1的流体进端111进入，流体经过过滤网43，将流体中的杂质和沉淀物进行过滤，防止杂质进入阀球2的阀球通道21内，在阀体1上设置堵塞提示装置，在球阀堵塞时通过浮板52识别流体通道1内的水位变化，压缩气囊59中空气时振动片514振动发出响声，提醒使用者球阀内部产生堵塞。
本发明的有益效果为：
本发明提供的一种新型软密封球阀，结构简单，密封性能好，通过旋转手柄6转动阀杆3带动阀球2转动，实现球阀的快速开启和关闭，过滤装置4能够对流体中的杂质和沉淀物进行过滤，防止杂质进入阀球2的阀球通道21内，有效避免阀球通道21的堵塞，保证球阀的正常使用，并且能够对堵塞情况进行监控，无需电源输入，节约能源，便于使用者及时发现球阀异常。
如图1所示，在一个实施例中，所述阀盖12中心贯穿开设有阀杆安装孔13，所述阀杆安装孔13底端与所述流体通道11连通，所述阀杆3转动连接于所述阀杆安装孔13内，所述阀杆3和阀杆安装孔13之间连接有密封圈14。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：
在阀球2顶端设置阀杆3，在阀盖12中心设置阀杆安装孔13，将阀杆3转动连接于阀杆安装孔13内，通过阀杆3的转动带动阀球2转动，球阀开启时，转动阀杆3，使阀球2的阀球通道21与阀体1的流体通道11连通，流体经过阀球通道21和流体通道11进行输送，球阀关闭时，转动阀杆3，使阀球2的阀球通道21与阀体1的流体通道11断开，流体被阻隔，密封圈14能够防止在阀杆 3位置处产生流体泄漏。
如图1所示，在一个实施例中，所述阀杆3顶端穿设所述阀杆安装孔13延伸至阀盖12上方，所述阀杆3顶端固定连接有旋转手柄6，所述旋转手柄6弯折设置，并且所述旋转手柄6末端连接有防滑套65。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：
旋转手柄6与阀杆3固定连接，通过旋转手柄6带动阀杆3转动，使用时更加省力，便于操作，在旋转手柄6末端套设防滑套65，有效避免转动时手滑现象，快速实现球阀的开启和关闭。
如图4所示，在一个实施例中，所述过滤装置4包括：
连接孔41，所述连接孔41开设于所述阀体1顶端，所述连接孔41布置于所述阀体1的流体进端111与阀球2之间，所述连接孔41设置为螺纹孔；
螺纹连接块42，所述螺纹连接块42安装于所述连接孔41上方，所述螺纹连接块42下部与所述连接孔41螺接，所述螺纹连接块42与阀体1之间连接有密封圈；
过滤网43，所述过滤网43连接于所述螺纹连接块42底端，所述过滤网43 竖直布置于所述流体通道11内；
安装槽44，所述安装槽44开设于所述阀体1底端，所述安装槽44与过滤网43位置对应设置，所述过滤网43底端卡合连接于所述安装槽44内；
收集槽45，所述收集槽45开设于所述阀体1底端，所述收集槽45布置于所述安装槽44正下方。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：
过滤网43呈圆筒状设置，过滤装置4安装时，将过滤网43通过连接孔41 伸入阀体1的流体通道11内，转动螺纹连接块42，转动螺纹连接块42与连接块41稳固连接，使过滤网43底端卡接在安装槽44内，在螺纹连接块42上连接密封圈，防止液体从连接孔41泄漏，改善过滤网43连接的密封性能。通过上述结构设计，球阀使用时，流体从阀体1的流体进端111进入，流体经过过滤网43，将流体中的杂质和沉淀物进行过滤，防止杂质进入阀球2的阀球通道 21内，有效避免阀球通道21的堵塞，保证球阀的正常使用。
如图2、6所示，在一个实施例中，所述堵塞提示装置5包括：
导向杆51，所述导向杆51固定连接于所述阀体1的流体通道11内顶端，所述导向杆51布置于所述阀体1的流体出端112与阀球2之间；
浮板52，所述浮板52滑动连接于所述所述导向杆51上，并且所述浮板52 布置于两个所述导向杆51之间，所述浮板52底端固定连接有压杆53；
第一壳体54，所述第一壳体54连通于所述阀体1底端，所述第一壳体54 布置于所述浮板52下方；
滑动板55，所述滑动板55滑动连接于所述第一壳体54内壁，所述滑动板 55顶端连接有压块56，所述压块56布置于所述压杆53下方，所述滑动板55 上对称连接有固定块57；
密封板58，所述密封板58连接于所述第一壳体54内壁底端；
气囊59，所述气囊59固定连接于所述密封板58顶端，并且所述气囊59布置于所述滑动板55下方，所述气囊59和滑动板55之间连接有弹性连接件；
转杆510，两个所述转杆510分别布置于所述气囊59两侧，所述转杆510 与第一壳体54内壁转动连接，所述转杆510上设置有滑槽511，所述固定块54 滑动连接于所述滑槽511内；
气体流通管512，所述气体流通管512同时穿设所述密封板58和第一壳体 54设置，所述气体流通管512顶端与所述气囊59连通；
集气箱513，所述集气箱513连接于所述第一壳体54底端，所述集气箱513 与气体流通管512底端连通；
振动片514，所述振动片514转动连接于所述集气箱513内壁，并且所述振动片514底端穿设所述集气箱513，两个所述振动片514底端接触，并且两个所述振动片514转轴之间连接有复位弹簧515。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：
球阀使用时，不能直接观察到流体通道11内部的状态，在阀体1上设置堵塞提示装置，当阀球通道21没有堵塞时，流体通道11内流体正常流动，浮板 52高位漂浮于流体表面，当阀球通道21发生堵塞时，浮板52沿导向杆51方向下降，浮板52底端的压杆53与压块57接触，按压压块56带动滑动板55向下滑动，滑动板55上的固定块57在滑槽511内滑动，带动转杆510转动，同时保持滑动板55平衡，滑动板55挤压气囊59，使气囊59内的空气通过气体流通管512流入集气箱513，集气箱513内气体碰撞使复位弹簧515产生振动，使振动片514转轴抖动带动振动片514振动，同时空气通过两个振动片514之间缝隙使振动片514发生振动，振动片514振动发出响声提醒使用者球阀内部产生堵塞。
通过上述结构设计，解决了球阀使用时不能直接观察到流体通道11内部状态的问题，在球阀堵塞时通过浮板52识别流体通道1内的水位变化，压缩气囊 59中空气时振动片514振动发出响声，提醒使用者球阀内部产生堵塞，在对堵塞情况进行监控的同时，无需电源输入，节约能源，便于使用者及时发现球阀异常，指导使用者进行球阀清理操作，提高球阀使用可靠性。
如图4所示，在一个实施例中，所述过滤装置4上设置有清理装置，所述清理装置包括：
螺杆46，所述螺杆46通过轴承转动连接于所述阀体1内壁，所述螺杆46 竖直布置于所述过滤网43一侧，所述螺杆46顶端穿设所述阀体1；
旋钮47，所述旋钮47固定连接于所述螺杆46顶端；
连杆48，所述连杆48一端螺接于所述螺杆46外侧，并且所述连杆48与所述阀体1内壁滑动连接；
毛刷49，所述毛刷49与所述过滤网43接触，并且所述毛刷49与所述连杆 48另一端固定连接。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：
过滤装置4使用一段时间后，杂质堆积在过滤网43上会导致过滤网堵塞，通过设置清理装置，使用时，使用者转动旋钮47，旋钮47带动螺杆46转动，连杆48一端与螺杆46螺接，螺杆46带动连杆48上下滑动，从而带动毛刷49 上下移动，将过滤网43上杂质进行清除，杂质沉降进入收集槽45内。通过清理装置，在过滤网43不拆卸的情况下，对过滤网43上杂质进行清理，操作简单，有效避免过滤网43的堵塞，减少过滤网43的更换次数，防止过滤网43频繁更换导致密封松动产生漏液现象，降低维护成本。
如图5所示，在一个实施例中，所述阀盖12顶端开设有若干个限位孔61，所述限位孔61以所述阀杆安装孔13中心线为中心均匀布置，所述旋转手柄6 上开设有与所述限位孔61对应的通孔，所述通孔内滑动连接有限位杆62，所述限位杆62穿设所述通孔设置，所述限位杆62顶端固定连接有卡接块63，所述卡接块63底端与旋转手柄6之间连接有弹簧64，所述弹簧64套设于所述限位杆62外侧。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：
球阀使用时，通过旋转手柄6带动阀杆3转动，当旋转手柄6转动时，拉动卡接块63将限位杆62拔出，使旋转手柄6能够自由转动，当旋转手柄6转动到预设位置后，松开卡接块63，限位杆62在弹簧64的作用下向下移动，是限位杆62与限位孔61卡接，进而限制旋转手柄6的转动。通过上述结构设计，当旋转手柄6转动到位时，对旋转手柄6进行限位，操作简单，有效防止误碰导致的旋转手柄6转动，提高球阀使用可靠性。
如图3所示，在一个实施例中，所述一种新型软密封球阀，还包括定量取样装置，所述定量取样装置包括：
第二壳体71，所述第二壳体71固定连接于所述阀体1顶端，所述第二壳体 71内连接有第三壳体72，所述第三壳体72中心顶端和底端开设取样通孔；
第一连通管73，所述第一连通管73连通于所述第三壳体72底端，并且所述第一连通管73穿设所述第二壳体71和阀体1侧壁延伸至所述流体通道11内，所述第一连通管73底端开口设置；
第二连通管74，所述第二连通管74滑动连接于所述第三壳体72中心，并且所述第二连通管74底端延伸至所述第一连通管73内，所述第二连通管74通过取样通孔与所述第三壳体72内部连通；
第三连通管75，所述第三连通管75固定连接于所述第二连通管74内壁，并且所述第三连通管75底端穿设所述第二连通管74设置；
压缩气腔76，所述压缩气腔76连接于所述第一连通管73内壁，所述压缩气腔76输入端与所述第三连通管75底端连接；
按压滑块77，所述按压滑块77滑动连接于所述第二壳体71内壁顶端，所述按压滑块77顶端延伸出所述第二壳体71，所述按压滑块77内竖直开设有取样通路，所述第二连通管74顶部卡合连接于所述取样通路内，所述第二连通管 74与取样通路连通设置；
凸块78，所述凸块78固定连接于所述第二连通管74侧端，并且所述凸块 78布置于所述按压滑块77下方；
堵块79，所述堵块79通过弹簧连接于所述凸块78下方；
泄压孔710，所述泄压孔710开设于所述第三壳体72顶端，所述泄压孔71 与堵块79适应设置；
连通孔711，若干个所述连通孔711均匀开设于所述第二连通管74侧壁，所述连通孔711与第三壳体72内部连通；
收集囊712，所述收集囊712可拆卸连接于所述按压滑块77的取样通路顶端，所述收集囊712与所述按压滑块77的取样通路连通。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：
球阀使用时，流体通道11内不仅会存在不溶于流体的杂质，还存在部分杂质溶于流体内，需要对流体进行取样检测，定量取样装置使用时，使用者向下挤压按压滑块77，按压滑块77带动第二连通管74向下移动，第三连通管75随之向下移动，第三连通管75挤压压缩气腔76，将空气挤压至流体通道11内，然后使用者松开挤压滑块77，第二连通管74在压缩弹簧的作用下复位向上移动，流体通道11内的流体在负压作用下回流，依次通过第三连通管75、第二连通管 74和取样通路，进入收集囊712中，将收集囊712取出检测即可；第二连通管 74下压时，凸块78带动堵块79将泄压孔710封闭，防止第三壳体72漏气，第二连通管74向上移动时，堵块79与泄压孔710分离，对第三壳体72内进行泄压，当需要对流体进行预检时，可在第三壳体72内填充检测试剂，检测试剂能够通过连通孔711进入第二连通管74内与流体反应，直接得到反应后的流体溶液。
通过上述结构设计，在阀体1上设置定量取样装置，有效实现球阀内流体的定量取样，在取样装置内填充检测试剂，在流体取样过程中即可实现充分反应，达到快速检测的目的，相比于直接取样的方式，装置通过负压进行取样，受流量影响较小，取样量便于控制，方便快捷。
在一个实施例中，通过预设算法计算所述阀体1和阀球2的安装间隙，组装人员按照预设的安装间隙对球阀进行组装，所述预设算法为：
步骤A1，选取所述阀体1和阀球2的初始安装间隙，建立球阀的三维立体模型，对球阀进行有限元网格划分，得到球阀的有限元模型；
步骤A2，对球阀的有限元模型进行流体分析，仿真计算得到球阀的压力和流速结果，生成压力分布云图；
步骤A3，计算球阀的性能评价系数为：
Figure BDA0003128955590000171
其中，所述η为计算得到的球阀的性能评价系数，Q为球阀的流量，ρ为流体的密度，P1为所述流体进端111的流体压力，P2为所述流体出端112的流体压力，P3为所述流体通道11产生阻塞流时缩流断面的流体压力，u为流体在所述流体通道11内的流速，A1、A2、A3为相关系数，通过经验选取；
步骤A4，根据步骤A3的计算公式，建立球阀性能评价系数的优化模型，以最佳球阀性能评价系数η为优化目标，以所述阀体1和阀球2的安装间隙为变量，计算得到所述阀体1和阀球2的安装间隙的最优值。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：
球阀使用过程中，阀体1和发球2之间存在安装间隙，不同的安装间隙对流量系数特性、阻力系数特性、压力恢复系数特性等会产生不同程度的影响，从而影响管道下游的流场分布，使流动更复杂，因此，对阀体1和阀球2的安装间隙进行优化计算，首先，选取初始安装间隙，建立带间隙的球阀的三维模型，并对球阀的三维模型进行有限元网格划分，以有限元模型为基础，进行流体分析，计算得到球阀内的压力和流速仿真结果，然后，以仿真结果为依据，计算球阀的性能评价系数，并以评价系数为优化目标进行最优化计算，得到阀体1和阀球2的安装间隙最优值，组装人员安装安装间隙最优值对球阀进行组装。通过预设算法，制定阀体1和阀球2的不同安装间隙下球阀性能的评价指标，综合考虑阀体1和阀球2的不同安装间隙对球阀流量系数特性、阻力系数特性和压力恢复系数特性的影响，对球阀设计进行指导，依据有限元仿真模型，对球阀压力和流速分布进行预估，优化计算最优安装间隙，规范了球阀安装间隙值，为球阀组装提供理论依据，提高了球阀的性能。
在一个实施例中，所述堵塞提示装置5还包括检修提示装置，所述检修提示装置包括与控制器电连接的气体流量计、位移传感器、气压传感器和警报器，所述气体流量计连接于所述气体流通管512内壁，用于检测所述气囊59的体积变化量；所述位移传感器连接于所述气囊59上，用于检测所述气囊59受压时的垂向位移；所述气压传感器连接于所述气囊59内，用于检测所述气囊59内的气体压力，所述警报器连接于所述阀体1上，用于对所述气囊59的状态进行提示，所述控制器对警报器的具体步骤为：
步骤B1，计算所述气囊59受压状态时的刚度为：
Figure BDA0003128955590000181
其中，K为计算得到的所述气囊59受压状态时的刚度，P为所述气囊59 内的气体压力，由所述气压传感器检测获得，A为所述气囊59的有效承压面积， h为所述气囊59的位移变化量，由所述位移传感器检测获得，m为理想气体多变指数，取m＝1；Pa为外部大气压，ΔV为所述气囊59的体积变化量，由所述气体流量计检测获得，V0为所述气囊59的初始体积；
步骤B2，对所述所述气囊59的使用状态进行判断，当计算得到的所述气囊 59受压状态时的刚度K小于预设的所述气囊59的最小工作刚度K0时，表明所述气囊59存在失效风险，需要对所述气囊59进行更换和检修，当计算得到的所述气囊59受压状态时的刚度K大于预设的所述气囊59的最小工作刚度K0时，表明所述所述气囊59能够正常使用。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：
堵塞提示装置使用时，通过按压气囊59产生气流，带动振动片514振动提示使用者，气囊59作为承压部件需要具备一定的刚度，通过气体流量计、位移传感器和气压传感器检测气囊59的体积、位移和气压变化，并计算气囊59受压状态时的刚度，当气囊59刚度过小时，无法有效将空气排出，导致振动片514 振动不明显，需要对气囊59进行更换和检修，通过上述方法，有效实现对气囊 59刚度的实时监控，保证振动片514能够振动发出声响，为气囊59的刚度计算提供了理论依据，同时能根据气囊59的预设最小刚度，对气囊59的规格尺寸进行选取，提高堵塞提示装置的可靠性，避免因装置失效导致不能对堵塞及时识别。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种新型软密封球阀，包括：
阀体(1)，所述阀体(1)内开设有流体通道(11)，所述阀体(1)顶端固定连接有阀盖(12)；
阀球(2)，所述阀球(2)转动连接于所述流体通道(11)中部，所述阀球(2)内轴线处开设有阀球通道(21)，所述阀球通道(21)与流体通道(11)连通设置；
阀杆(3)，所述阀杆(3)转动连接于所述阀盖(12)内，所述阀杆(3)底端与阀球(2)固定连接；
过滤装置(4)，所述过滤装置(4)可拆卸连接于所述阀体(1)的流体进端(111)与阀球(2)之间；
堵塞提示装置(5)，所述堵塞提示装置(5)连接于所述阀体(1)的流体出端(112)与阀球(2)之间。
2.根据权利要求1所述的一种新型软密封球阀，其特征在于，所述阀盖(12)中心贯穿开设有阀杆安装孔(13)，所述阀杆安装孔(13)底端与所述流体通道(11)连通，所述阀杆(3)转动连接于所述阀杆安装孔(13)内，所述阀杆(3)和阀杆安装孔(13)之间连接有密封圈(14)。
3.根据权利要求2所述的一种新型软密封球阀，其特征在于，所述阀杆(3)顶端穿设所述阀杆安装孔(13)延伸至阀盖(12)上方，所述阀杆(3)顶端固定连接有旋转手柄(6)，所述旋转手柄(6)弯折设置，并且所述旋转手柄(6)末端连接有防滑套(65)。
4.根据权利要求1所述的一种新型软密封球阀，其特征在于，所述过滤装置(4)包括：
连接孔(41)，所述连接孔(41)开设于所述阀体(1)顶端，所述连接孔(41)布置于所述阀体(1)的流体进端(111)与阀球(2)之间，所述连接孔(41)设置为螺纹孔；
螺纹连接块(42)，所述螺纹连接块(42)安装于所述连接孔(41)上方，所述螺纹连接块(42)下部与所述连接孔(41)螺接，所述螺纹连接块(42)与阀体(1)之间连接有密封圈；
过滤网(43)，所述过滤网(43)连接于所述螺纹连接块(42)底端，所述过滤网(43)竖直布置于所述流体通道(11)内；
安装槽(44)，所述安装槽(44)开设于所述阀体(1)底端，所述安装槽(44)与过滤网(43)位置对应设置，所述过滤网(43)底端卡合连接于所述安装槽(44)内；
收集槽(45)，所述收集槽(45)开设于所述阀体(1)底端，所述收集槽(45)布置于所述安装槽(44)正下方。
5.根据权利要求1所述的一种新型软密封球阀，其特征在于，所述堵塞提示装置(5)包括：
导向杆(51)，所述导向杆(51)固定连接于所述阀体(1)的流体通道(11)内顶端，所述导向杆(51)布置于所述阀体(1)的流体出端(112)与阀球(2)之间；
浮板(52)，所述浮板(52)滑动连接于所述所述导向杆(51)上，并且所述浮板(52)布置于两个所述导向杆(51)之间，所述浮板(52)底端固定连接有压杆(53)；
第一壳体(54)，所述第一壳体(54)连通于所述阀体(1)底端，所述第一壳体(54)布置于所述浮板(52)下方；
滑动板(55)，所述滑动板(55)滑动连接于所述第一壳体(54)内壁，所述滑动板(55)顶端连接有压块(56)，所述压块(56)布置于所述压杆(53)下方，所述滑动板(55)上对称连接有固定块(57)；
密封板(58)，所述密封板(58)连接于所述第一壳体(54)内壁底端；
气囊(59)，所述气囊(59)固定连接于所述密封板(58)顶端，并且所述气囊(59)布置于所述滑动板(55)下方，所述气囊(59)和滑动板(55)之间连接有弹性连接件；
转杆(510)，两个所述转杆(510)分别布置于所述气囊(59)两侧，所述转杆(510)与第一壳体(54)内壁转动连接，所述转杆(510)上设置有滑槽(511)，所述固定块(54)滑动连接于所述滑槽(511)内；
气体流通管(512)，所述气体流通管(512)同时穿设所述密封板(58)和第一壳体(54)设置，所述气体流通管(512)顶端与所述气囊(59)连通；
集气箱(513)，所述集气箱(513)连接于所述第一壳体(54)底端，所述集气箱(513)与气体流通管(512)底端连通；
振动片(514)，所述振动片(514)转动连接于所述集气箱(513)内壁，并且所述振动片(514)底端穿设所述集气箱(513)，两个所述振动片(514)底端接触，并且两个所述振动片(514)转轴之间连接有复位弹簧(515)。
6.根据权利要求4所述的一种新型软密封球阀，其特征在于，所述过滤装置(4)上设置有清理装置，所述清理装置包括：
螺杆(46)，所述螺杆(46)通过轴承转动连接于所述阀体(1)内壁，所述螺杆(46)竖直布置于所述过滤网(43)一侧，所述螺杆(46)顶端穿设所述阀体(1)；
旋钮(47)，所述旋钮(47)固定连接于所述螺杆(46)顶端；
连杆(48)，所述连杆(48)一端螺接于所述螺杆(46)外侧，并且所述连杆(48)与所述阀体(1)内壁滑动连接；
毛刷(49)，所述毛刷(49)与所述过滤网(43)接触，并且所述毛刷(49)与所述连杆(48)另一端固定连接。
7.根据权利要求3所述的一种新型软密封球阀，其特征在于，所述阀盖(12)顶端开设有若干个限位孔(61)，所述限位孔(61)以所述阀杆安装孔(13)中心线为中心均匀布置，所述旋转手柄(6)上开设有与所述限位孔(61)对应的通孔，所述通孔内滑动连接有限位杆(62)，所述限位杆(62)穿设所述通孔设置，所述限位杆(62)顶端固定连接有卡接块(63)，所述卡接块(63)底端与旋转手柄(6)之间连接有弹簧(64)，所述弹簧(64)套设于所述限位杆(62)外侧。
8.根据权利要求1所述的一种新型软密封球阀，其特征在于，还包括定量取样装置，所述定量取样装置包括：
第二壳体(71)，所述第二壳体(71)固定连接于所述阀体(1)顶端，所述第二壳体(71)内连接有第三壳体(72)，所述第三壳体(72)中心顶端和底端开设取样通孔；
第一连通管(73)，所述第一连通管(73)连通于所述第三壳体(72)底端，并且所述第一连通管(73)穿设所述第二壳体(71)和阀体(1)侧壁延伸至所述流体通道(11)内，所述第一连通管(73)底端开口设置；
第二连通管(74)，所述第二连通管(74)滑动连接于所述第三壳体(72)中心，并且所述第二连通管(74)底端延伸至所述第一连通管(73)内，所述第二连通管(74)通过取样通孔与所述第三壳体(72)内部连通；
第三连通管(75)，所述第三连通管(75)固定连接于所述第二连通管(74)内壁，并且所述第三连通管(75)底端穿设所述第二连通管(74)设置；
压缩气腔(76)，所述压缩气腔(76)连接于所述第一连通管(73)内壁，所述压缩气腔(76)输入端与所述第三连通管(75)底端连接，所述第三连通管(75)底端与压缩气腔(76)顶端之间连接有压缩弹簧；
按压滑块(77)，所述按压滑块(77)滑动连接于所述第二壳体(71)内壁顶端，所述按压滑块(77)顶端延伸出所述第二壳体(71)，所述按压滑块(77)内竖直开设有取样通路，所述第二连通管(74)顶部卡合连接于所述取样通路内，所述第二连通管(74)与取样通路连通设置；
凸块(78)，所述凸块(78)固定连接于所述第二连通管(74)侧端，并且所述凸块(78)布置于所述按压滑块(77)下方；
堵块(79)，所述堵块(79)通过弹簧连接于所述凸块(78)下方；
泄压孔(710)，所述泄压孔(710)开设于所述第三壳体(72)顶端，所述泄压孔(71)与堵块(79)适应设置；
连通孔(711)，若干个所述连通孔(711)均匀开设于所述第二连通管(74)侧壁，所述连通孔(711)与第三壳体(72)内部连通；
收集囊(712)，所述收集囊(712)可拆卸连接于所述按压滑块(77)的取样通路顶端，所述收集囊(712)与所述按压滑块(77)的取样通路连通。
9.根据权利要求1所述的一种新型软密封球阀，其特征在于，通过预设算法计算所述阀体(1)和阀球(2)的安装间隙，组装人员按照预设的安装间隙对球阀进行组装，所述预设算法为：
步骤A1，选取所述阀体(1)和阀球(2)的初始安装间隙，建立球阀的三维立体模型，对球阀进行有限元网格划分，得到球阀的有限元模型；
步骤A2，对球阀的有限元模型进行流体分析，仿真计算得到球阀的压力和流速结果，生成压力分布云图；
步骤A3，计算球阀的性能评价系数为：
Figure FDA0003128955580000061
其中，所述η为计算得到的球阀的性能评价系数，Q为球阀的流量，ρ为流体的密度，P1为所述流体进端(111)的流体压力，P2为所述流体出端(112)的流体压力，P3为所述流体通道(11)产生阻塞流时缩流断面的流体压力，u为流体在所述流体通道(11)内的流速，A1、A2、A3为相关系数，通过经验选取；
步骤A4，根据步骤A3的计算公式，建立球阀性能评价系数的优化模型，以最佳球阀性能评价系数η为优化目标，以所述阀体(1)和阀球(2)的安装间隙为变量，计算得到所述阀体(1)和阀球(2)的安装间隙的最优值。
10.根据权利要求5所述的一种新型软密封球阀，其特征在于，所述堵塞提示装置(5)还包括检修提示装置，所述检修提示装置包括与控制器电连接的气体流量计、位移传感器、气压传感器和警报器，所述气体流量计连接于所述气体流通管(512)内壁，用于检测所述气囊(59)的体积变化量；所述位移传感器连接于所述气囊(59)上，用于检测所述气囊(59)受压时的垂向位移；所述气压传感器连接于所述气囊(59)内，用于检测所述气囊(59)内的气体压力，所述警报器连接于所述阀体(1)上，用于对所述气囊(59)的状态进行提示，所述控制器对警报器的具体步骤为：
步骤B1，计算所述气囊(59)受压状态时的刚度为：
Figure FDA0003128955580000071
其中，K为计算得到的所述气囊(59)受压状态时的刚度，P为所述气囊(59)内的气体压力，由所述气压传感器检测获得，A为所述气囊(59)的有效承压面积，h为所述气囊(59)的位移变化量，由所述位移传感器检测获得，m为理想气体多变指数，取m＝1；Pa为外部大气压，ΔV为所述气囊(59)的体积变化量，由所述气体流量计检测获得，V0为所述气囊(59)的初始体积；
步骤B2，对所述所述气囊(59)的使用状态进行判断，当计算得到的所述气囊(59)受压状态时的刚度K小于预设的所述气囊(59)的最小工作刚度K0时，表明所述气囊(59)存在失效风险，需要对所述气囊(59)进行更换和检修，当计算得到的所述气囊(59)受压状态时的刚度K大于预设的所述气囊(59)的最小工作刚度K0时，表明所述所述气囊(59)能够正常使用。
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