CN114877093A - 一种方便更换填料的高密封性球阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及球阀技术领域，公开了一种方便更换填料的高密封性球阀，包括阀体、阀球以及阀杆，阀体的上端连接有阀座，阀座上端连接有上法兰，上法兰中央安装有填料压盖，阀杆轴线贯穿填料压盖及阀座后与阀球连接，阀杆上活动套接有密封套，密封套包括套筒、连接在套筒底端的托环、以及连接在套筒顶端的定位夹爪，托环与填料压盖之间设置有填料环，套筒的外表面上圆周设有密封圆台，密封圆台的外斜面与填料压盖的圆锥孔抵靠连接，密封套的底部设置有用于向上施加推挤力的复位弹簧。本发明通过密封套结构实现了填料的自动弹出，有效降低了更换填料的难度，加快了填料的更换速度，同时提高了密封性能。

Description

一种方便更换填料的高密封性球阀

技术领域

本发明涉及球阀技术领域，具体涉及一种方便更换填料的高密封性球阀。

背景技术

球阀是应用较为广泛的阀门之一，其结构简单，密封可靠，维修方便，密封面与球体常在闭合状态，不易被介质冲蚀，被广泛应用在石油、化工、冶金、轻纺、食品、原子能、航空等领域。球阀具有旋转90°的动作，旋塞体为球体，有圆形通孔或通道通过其轴线，其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°的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。

球阀中阀杆处需要转动，为了防止在转动部位发生泄漏的情况，需要在转动部位处安装有填料，但是填料随着磨损的程度，需要对填料进行更换，传统的球阀更换填料的步骤比较复杂，更换效率较低，因此本发明提出一种方便更换填料的高密封性球阀来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方便更换填料的高密封性球阀，旨在解决现有技术中球阀更换步骤比复杂、更换效率低的技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种方便更换填料的高密封性球阀，包括具有空腔的阀体、设置在阀体空腔中的阀球，以及与阀球相连接的阀杆，所述阀体的上端连接有阀座，所述阀座上端连接有上法兰，所述上法兰中央安装有填料压盖，所述阀杆轴线贯穿填料压盖及阀座后与阀球连接，所述阀杆上活动套接有密封套，所述密封套包括套筒、连接在套筒底端的托环、以及连接在套筒顶端的定位夹爪，所述托环与填料压盖之间设置有填料环，所述套筒的外表面上圆周设有密封圆台，所述密封圆台的外斜面与填料压盖的圆锥孔抵靠连接，所述密封套的底部设置有用于向上施加推挤力的复位弹簧。

通过以上技术方案，当需要更换填料时，只需要拆卸掉填料压盖，此时复位弹簧提供的推力将会推动密封套向上移动，由于填料环被承托在托环上，此时填料环将会随着托环同时从阀座内自动弹出，有效降低了更换填料的难度，加快了填料的更换速度

作为本发明进一步的方案：所述阀杆包括杆体以及设置于杆体底端的连接头，所述阀座上贯穿设有供杆体穿过的通孔，所述连接头的直径大于通孔孔径，所述连接头与阀球顶端固定连接。

通过以上技术方案，阀杆在通孔内仅能实现轴线转动，即阀杆带动阀球在阀体的空腔内仅能实现水平旋转，同时阶梯式的杆状结构能够避免阀杆脱出。

作为本发明进一步的方案：所述杆体与通孔的孔壁之间设置有密封环，所述连接头上端与阀座之间设置有密封垫片。

通过以上技术方案，密封环以及密封垫片有效提高了阀杆与阀座之间的密封性，避免介质从间隙向上渗出。

作为本发明进一步的方案：所述阀座内部设置有填料腔，所述填料环安装于填料腔中，所述填料腔的底部设置有弹簧槽，所述复位弹簧安装于弹簧槽中，所述杆体沿轴向方向穿过填料腔、弹簧槽以及复位弹簧。

作为本发明进一步的方案：所述密封圆台的直径沿阀杆方向从上至下逐渐增大，所述圆锥孔的锥度与密封圆台的锥度保持一致。

通过以上技术方案，密封圆台与圆锥孔之间形成锥面密封，由于密封圆台的直径从上至下逐渐增大，在密封圆台收到推挤力作用向上运动的过程中，圆锥孔上端的圆周边沿所抵靠接触的圆台面直径也将逐渐增大，而圆锥孔形状固定，这将使得圆锥孔与密封圆台之间贴合地越来越紧，即向上的推挤作用为密封圆台施加了预紧力，增加了与圆锥孔之间的密封性。

作为本发明进一步的方案：所述定位夹爪沿圆周方向均匀分布在套筒的上端面，所述定位夹爪的外表面上设置有外螺纹，所述阀杆上套接有具有内螺纹的定位螺帽，所述定位螺帽与定位夹爪螺纹连接，并施加向内的挤压力使定位夹爪的内壁与阀杆相抵靠。

通过以上技术方案，定位螺帽与定位夹爪螺纹配合，一方面能够对密封套进行固定，防止密封套相对于阀杆发生转动，另一方面通过定位夹爪的向内挤压过程减小与阀杆之间的间隙，避免介质渗出。

作为本发明进一步的方案：所述阀体空腔的两侧对称安装有稳定压环，所述稳定压环垂直于阀体中轴线设置，所述稳定压环贴靠于阀球的外球面。

作为本发明进一步的方案：所述稳定压环的尾端通过垫圈与阀体安装连接，所述稳定压环外侧套接有密封圈，所述稳定压环与阀体之间沿圆周方向均布有若干稳定弹簧，所述稳定弹簧平行于阀体轴线方向设置。

通过以上技术方案，稳定弹簧提供的推力会使稳定压环始终与阀球的外球面相贴靠，从而从左右两侧对阀球施加转动约束，使得阀球只能绕着阀杆的中轴线进行水平转动，且转动过程始终受到稳定压环的约束作用，有效提高了阀球的转动稳定性。

作为本发明进一步的方案：所述填料压盖通过若干固定螺钉与上法兰相连接，保证了填料压盖与上法兰的连接紧固性。

作为本发明进一步的方案：所述阀体的两端连接有法兰盘，所述法兰盘的端面设置有密封垫，密封垫用于密封法兰盘与管道装配时的连接缝隙。

本发明的有益效果：

（1）本发明通过在阀杆上设置密封套结构，在更换填料时，只需要拆卸填料压盖，推挤力作用就会向上推动密封套，由于填料环被托环所托载，使得填料环能够随托环实现自动弹出，有效降低了更换填料的难度，加快了填料的更换速度；

（2）本发明由复位弹簧提供向上的推挤作用，一方面使填料环与填料压盖紧密填充，避免介质渗出，另一方面为密封圆台施加了预紧力，使其与圆锥孔之间形成锥面密封，进一步增加了密封性能；

（3）本发明通过在阀球两侧设置稳定压环结构，稳定弹簧提供的推力会使稳定压环始终与阀球的外球面相贴靠，从而从左右两侧对阀球施加转动约束，使得阀球只能绕着阀杆的中轴线进行水平转动，且转动过程始终受到稳定压环的约束作用，有效提高了阀球的转动稳定性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的结构爆炸示意图；

图2是本发明装配后的结构示意图；

图3是图2中A-A方向的截面示意图；

图4是图3中B处的结构放大示意图；

图5是本发明的内部结构示意图；

图6是本发明中密封套的结构示意图；

图7是本发明中稳定压环的结构示意图。

图中：1、阀体；2、阀球；3、阀杆；4、阀座；5、上法兰；6、填料压盖；7、密封套；8、填料环；9、稳定压环；11、法兰盘；111、密封垫；31、杆体；311、密封环；32、连接头；321、密封垫片；41、通孔；42、填料腔；43、弹簧槽；61、圆锥孔；62、固定螺钉；71、套筒；72、托环；73、定位夹爪；74、密封圆台；75、复位弹簧；76、定位螺帽；91、垫圈；92、密封圈；93、稳定弹簧。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1、图2和图3所示，本发明为一种方便更换填料的高密封性球阀，包括具有空腔的阀体1、设置在阀体1空腔中的阀球2，以及与阀球2相连接的阀杆3。阀体1的上端连接有阀座4，阀座4上端连接有上法兰5，上法兰5中央安装有填料压盖6，阀杆3轴线贯穿填料压盖6及阀座4后与阀球2连接，阀杆3上活动套接有密封套7，密封套7包括套筒71、连接在套筒71底端的托环72、以及连接在套筒71顶端的定位夹爪73，托环72与填料压盖6之间设置有填料环8，套筒71的外表面上圆周设有密封圆台74，密封圆台74的外斜面与填料压盖6的圆锥孔61抵靠连接，密封套7的底部设置有用于向上施加推挤力的复位弹簧75。

本申请在完成装配后，通过复位弹簧75为密封套7提供向上的推挤力，此时托环72承托住填料环8向上推挤，使得填料环8紧密地填充在托环72与填料压盖6之间，有效提高了填料环8的密封性能。同时，复位弹簧75提供的推挤力会推动密封圆台74与填料压盖6上的圆锥孔61紧密配合，使得密封圆台74的外斜面与圆锥孔61抵靠在一起，施加预紧力，进一步提高了密封性。

当需要更换填料时，只需要拆卸掉填料压盖6，此时复位弹簧75提供的推力将会推动密封套7向上移动，由于填料环8被承托在托环72上，此时填料环8将会随着托环72同时从阀座4内自动弹出，有效降低了更换填料的难度，加快了填料的更换速度。

如图1和图5所示，阀杆3包括杆体31以及设置于杆体31底端的连接头32，阀座4上贯穿设有供杆体31穿过的通孔41，连接头32的直径大于通孔41孔径，连接头32与阀球2顶端固定连接。

在进行装配时，首先连接头32在阀体1的空腔内实现与阀球2的连接，然后将杆体31穿过通孔41与连接头32相连接，随后在杆体31实现复位弹簧75、套筒71以及填料环8的装配，最后再在上法兰5上安装填料压盖6，实现整体装配。阀杆3在通孔41内仅能实现轴线转动，即阀杆3带动阀球2在阀体1的空腔内仅能实现水平旋转，同时阶梯式的杆状结构能够避免阀杆3脱出。

具体的，杆体31与通孔41的孔壁之间设置有密封环311，连接头32上端与阀座4之间设置有密封垫片321，密封环311以及密封垫片321有效提高了阀杆3与阀座4之间的密封性，避免介质从间隙向上渗出。

更具体的，阀座4内部设置有填料腔42，填料环8安装于填料腔42中，填料腔42的底部设置有弹簧槽43，复位弹簧75安装于弹簧槽43中，杆体31沿轴向方向穿过填料腔42、弹簧槽43以及复位弹簧75。

如图6所示，密封圆台74的直径沿阀杆3方向从上至下逐渐增大，圆锥孔61的锥度与密封圆台74的锥度保持一致。

本申请中的密封圆台74与圆锥孔61之间形成锥面密封，由于密封圆台74的直径从上至下逐渐增大，在密封圆台74收到推挤力作用向上运动的过程中，圆锥孔61上端的圆周边沿所抵靠接触的圆台面直径也将逐渐增大，而圆锥孔61形状固定，这将使得圆锥孔61与密封圆台74之间贴合地越来越紧，即向上的推挤作用为密封圆台74施加了预紧力，增加了与圆锥孔61之间的密封性。

实际应用过程中，密封圆台74的一部分从圆锥孔61中冒出，一部分与圆锥孔61配合形成锥面密封。密封圆台74的锥度范围理论上在0°—90°（不包含0°和90°），考虑到圆台的加工便捷性及美观性，实际应用过程中一般为45°、60°或75°。

如图6所示，定位夹爪73沿圆周方向均匀分布在套筒71的上端面，定位夹爪73的外表面上设置有外螺纹，阀杆3上套接有具有内螺纹的定位螺帽76，定位螺帽76与定位夹爪73螺纹连接，并施加向内的挤压力使定位夹爪73的内壁与阀杆3相抵靠。

在装配过程中，当安装好填料压盖6后才会进行定位螺帽76的安装，由于在定位螺帽76安装前，需要给密封套7留有活动空间，以使托环72以及密封圆台74能够发生细微位移。当填料压盖6安装好后，定位螺帽76与定位夹爪73螺纹配合，一方面能够对密封套7进行固定，防止密封套相对于阀杆3发生转动，另一方面通过定位夹爪73的向内挤压过程减小与阀杆3之间的间隙，避免介质渗出。

如图7所示，阀体1空腔的两侧对称安装有稳定压环9，稳定压环9垂直于阀体1中轴线设置，稳定压环9贴靠于阀球2的外球面。

具体的，稳定压环9的尾端通过垫圈91与阀体1安装连接，稳定压环9外侧套接有密封圈92，稳定压环9与阀体1之间沿圆周方向均布有若干稳定弹簧93，稳定弹簧93平行于阀体1轴线方向设置。

为了提高阀球2转动时的稳定性，稳定弹簧93提供的推力会使稳定压环9始终与阀球2的外球面相贴靠，从而从左右两侧对阀球2施加转动约束，使得阀球2只能绕着阀杆3的中轴线进行水平转动，且转动过程始终受到稳定压环9的约束作用，有效提高了阀球2的转动稳定性。

如图6所示，填料压盖6通过若干固定螺钉62与上法兰5相连接，保证了填料压盖6与上法兰5的连接紧固性。

如图2所示，阀体1的两端连接有法兰盘11，法兰盘11的端面设置有密封垫111，密封垫111用于密封法兰盘11与管道装配时的连接缝隙。

本发明的装配过程如下：

1、在阀体1的空腔内安装两侧的稳定压环9，并将阀球2安装于稳定压环9之间；

2、将连接头32在阀体1空腔内与阀球2相连接，杆体31穿过通孔41与连接头32相连接；

3、将复位弹簧75安装于弹簧槽43内，然后将密封套7整体安置于阀座4内部，使得复位弹簧75与密封套7底部相抵接，再将填料环8安装于填料腔42，并使托环72承托住填料环8；

4、在上法兰5上装配填料压盖6，填料压盖6向下挤压填料环8，同时密封圆台74从填料压盖6上的圆锥孔61部分冒出，形成锥面密封，再通过固定螺钉62将填料压盖6安装固定；

5、将定位螺帽76与定位夹爪73螺纹配合连接，最后将管道与阀体1两端的法兰盘11相连接，完成整体装配。

本发明通过在阀杆3上设置密封套7结构，在更换填料时，只需要拆卸填料压盖6，推挤力作用就会向上推动密封套7，由于填料环8被托环72所托载，使得填料环8能够随托环72实现自动弹出，有效降低了更换填料的难度，加快了填料的更换速度；

本发明由复位弹簧75提供向上的推挤作用，一方面使填料环8与填料压盖6紧密填充，避免介质渗出，另一方面为密封圆台74施加了预紧力，使其与圆锥孔61之间形成锥面密封，进一步增加了密封性能；

本发明通过在阀球2两侧设置稳定压环9结构，稳定弹簧93提供的推力会使稳定压环9始终与阀球2的外球面相贴靠，从而从左右两侧对阀球2施加转动约束，使得阀球2只能绕着阀杆3的中轴线进行水平转动，且转动过程始终受到稳定压环9的约束作用，有效提高了阀球2的转动稳定性。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种方便更换填料的高密封性球阀，包括具有空腔的阀体（1）、设置在阀体（1）空腔中的阀球（2），以及与阀球（2）相连接的阀杆（3），其特征在于，所述阀体（1）的上端连接有阀座（4），所述阀座（4）上端连接有上法兰（5），所述上法兰（5）中央安装有填料压盖（6），所述阀杆（3）轴线贯穿填料压盖（6）及阀座（4）后与阀球（2）连接，所述阀杆（3）上活动套接有密封套（7），所述密封套（7）包括套筒（71）、连接在套筒（71）底端的托环（72）、以及连接在套筒（71）顶端的定位夹爪（73），所述托环（72）与填料压盖（6）之间设置有填料环（8），所述套筒（71）的外表面上圆周设有密封圆台（74），所述密封圆台（74）的外斜面与填料压盖（6）的圆锥孔（61）抵靠连接，所述密封套（7）的底部设置有用于向上施加推挤力的复位弹簧（75）。

2.根据权利要求1所述的一种方便更换填料的高密封性球阀,其特征在于，所述阀杆（3）包括杆体（31）以及设置于杆体（31）底端的连接头（32），所述阀座（4）上贯穿设有供杆体（31）穿过的通孔（41），所述连接头（32）的直径大于通孔（41）孔径，所述连接头（32）与阀球（2）顶端固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种方便更换填料的高密封性球阀,其特征在于，所述杆体（31）与通孔（41）的孔壁之间设置有密封环（311），所述连接头（32）上端与阀座（4）之间设置有密封垫片（321）。

4.根据权利要求3所述的一种方便更换填料的高密封性球阀,其特征在于，所述阀座（4）内部设置有填料腔（42），所述填料环（8）安装于填料腔（42）中，所述填料腔（42）的底部设置有弹簧槽（43），所述复位弹簧（75）安装于弹簧槽（43）中，所述杆体（31）沿轴向方向穿过填料腔（42）、弹簧槽（43）以及复位弹簧（75）。

5.根据权利要求1所述的一种方便更换填料的高密封性球阀,其特征在于，所述密封圆台（74）的直径沿阀杆（3）方向从上至下逐渐增大，所述圆锥孔（61）的锥度与密封圆台（74）的锥度保持一致。

6.根据权利要求1所述的一种方便更换填料的高密封性球阀,其特征在于，所述定位夹爪（73）沿圆周方向均匀分布在套筒（71）的上端面，所述定位夹爪（73）的外表面上设置有外螺纹，所述阀杆（3）上套接有具有内螺纹的定位螺帽（76），所述定位螺帽（76）与定位夹爪（73）螺纹连接，并施加向内的挤压力使定位夹爪（73）的内壁与阀杆（3）相抵靠。

7.根据权利要求1所述的一种方便更换填料的高密封性球阀,其特征在于，所述阀体（1）空腔的两侧对称安装有稳定压环（9），所述稳定压环（9）垂直于阀体（1）中轴线设置，所述稳定压环（9）贴靠于阀球（2）的外球面。

8.根据权利要求7所述的一种方便更换填料的高密封性球阀,其特征在于，所述稳定压环（9）的尾端通过垫圈（91）与阀体（1）安装连接，所述稳定压环（9）外侧套接有密封圈（92），所述稳定压环（9）与阀体（1）之间沿圆周方向均布有若干稳定弹簧（93），所述稳定弹簧（93）平行于阀体（1）轴线方向设置。

9.根据权利要求1所述的一种方便更换填料的高密封性球阀,其特征在于，所述填料压盖（6）通过若干固定螺钉（62）与上法兰（5）相连接。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种方便更换填料的高密封性球阀,其特征在于，所述阀体（1）的两端连接有法兰盘（11），所述法兰盘（11）的端面设置有密封垫（111）。

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