CN115451148A - 一种耐磨球阀及碳化钨、dlc复合涂层的喷涂方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐磨球阀及碳化钨、DLC复合涂层的喷涂方法，具体涉及球阀领域，包括两个可拆式拼接的阀体，阀体的内部设有阀芯，阀芯上贯穿有与阀体同向的通孔，两个阀体的内部均安装有阀座，且阀座套设于阀芯外，其中一个阀体的底部安装有底座，底座位于阀体内的端部安装有下轴，下轴插入阀芯内，且下轴的轴线延长线与阀芯的球心重合，其中一个阀体的顶部安装有驱动器。本发明通过在阀芯的球面上设置凸棱，减少了阀芯在变换状态时，密封环与阀芯表面接触的压力，进而减小了密封环与阀芯之间的摩擦力，大大提高了阀芯的耐磨性能，并结合在凸棱上喷涂碳化钨和DLC的复合涂层，更有利于延长阀芯的使用寿命。

Description

一种耐磨球阀及碳化钨、DLC复合涂层的喷涂方法

技术领域

本发明涉及球阀技术领域，更具体地说，本发明涉及一种耐磨球阀及碳化钨、DLC复合涂层的喷涂方法。

背景技术

球阀由于具有流阻小、开关迅速、密封性能好、使用寿命长，便于气控和电控等特点，在航天、石油、天然气、长输管线、轻工食品等行业得到广泛的应用。随着近几年煤化工等行业的兴起，球阀在高温、高压、高耐磨工况下，具有密封性能好，寿命长的特点，应用领域更加广泛。

球阀是通过在阀座和球体之间设定的预紧力加上介质压力在阀座密封面上产生的作用力形成足够的密封比压，从而实现密封。球阀的预紧力通常采用在阀座与阀体配合部位之间设置弹性元件，如圆柱状弹簧或碟形弹簧等来形成。球阀在开关过程中，阀座与球体之间的预紧力和介质压力始终作用在阀座与球体的密封面上，因此球阀的开关力矩大于其他类型阀门。而且，球阀中阀座与球体的密封面更容易发生磨损。

耐磨球阀在开启或关闭过程中，阀座和球体密封面始终保持接触。由于阀座和球体密封面接触面积大，需要克服的摩擦力矩大，加剧了阀座与球体的密封面之间的磨损，影响了球阀的使用寿命。

发明内容

本发明提供的一种耐磨球阀及碳化钨、DLC复合涂层的喷涂方法，所要解决的问题是：现有的球阀耐磨性能差。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种耐磨球阀，包括两个可拆式拼接的阀体，阀体的内部设有阀芯，阀芯上贯穿有与阀体同向的通孔，两个阀体的内部均安装有阀座，且阀座套设于阀芯外，其中一个阀体的底部安装有底座，底座位于阀体内的端部安装有下轴，下轴插入阀芯内，且下轴的轴线延长线与阀芯的球心重合，其中一个阀体的顶部安装有驱动器，驱动器驱动阀芯在阀体内自转，实现球阀的启闭；

阀座的内部嵌装有密封环，阀芯的球面上一体成型有环形的凸棱，凸棱与密封环相适配，且当球阀在开启和关闭两种状态时，靠近阀座的凸棱始终与密封环贴紧，实现阀芯在阀体内的密封。

在一个优选的实施方式中，凸棱设有关于下轴轴线环绕分布的四个，且其中相对的两个凸棱与通孔同轴设置，另外相对的两个凸棱的中心连线与通孔的轴线垂直。

在一个优选的实施方式中，相邻两个凸棱重合处的上下方均在阀芯表面形成漏料区，驱动器驱动阀芯在阀体内自转的过程中，当凸棱与密封环脱离时，漏料区与阀体内部介质通道连通；当凸棱与密封环贴紧时，漏料区与阀体内部介质通道关闭。

在一个优选的实施方式中，阀体的顶部贯穿有阀杆，阀杆的顶端与驱动器的驱动端连接，阀芯的表面开设有安装槽，阀杆的底端与安装槽配合连接。

在一个优选的实施方式中，阀芯的顶部和底部均与阀体内部之间形成内腔室，内腔室与漏料区连通，下轴和阀杆的轴上均套装有密封板，内腔室的内部压强增大，驱动密封板沿下轴或阀杆的轴向靠近阀体的内壁。

在一个优选的实施方式中，阀杆的轴上固定套有弹性波纹管，弹性波纹管的顶部与密封板的底部固定连接。

在一个优选的实施方式中，密封板的顶部开设有若干个交错分布的阶梯孔，密封板的外周侧开设有与阶梯孔连通的多个通道，通道为螺旋式轨迹，且多个通道的旋向相同，阀体的顶部和底部均贯穿有清洗通道，清洗通道位于阀体外的端部连接有清洗器。

在一个优选的实施方式中，阀体的内壁设有若干个凸柱，且若干个凸柱与若干个阶梯孔一一对应。

一种碳化钨、DLC复合涂层的喷涂方法，包括下列步骤：

S1，清洁阀芯表面；

S2，在阀芯表面的凸棱采用离子注渗的方法注入碳化钨，使凸棱表面形成碳化钨和钢的过渡层；

S3，在凸棱表面喷涂底漆，烘干底漆；

S4，沿喷涂底漆的喷涂轨迹对凸棱表面喷涂碳化钨和DLC的复合涂层，烘干涂层。

本发明的技术效果和优点：

1、本发明通过在阀芯的球面上设置凸棱，减少了阀芯在变换状态时，密封环与阀芯表面接触的压力，进而减小了密封环与阀芯之间的摩擦力，大大提高了阀芯的耐磨性能，并结合在凸棱上喷涂碳化钨和DLC的复合涂层，更有利于延长阀芯的使用寿命；

2、本发明在介质通道中介质冲入内腔室，增大腔室内的压力，推动密封板上移，凸柱与阶梯孔交错配合插接，封堵阀体的内腔顶部，从而避免阀体顶部泄露介质，提高了密封板的密封性能；

3、本发明通过清洗水压入到内腔室中，驱使密封板沿轴移动，同时水流进入到阶梯孔中，经通道的倾斜导向，在密封板的外周侧形成一个正旋或反旋的水流喷射向内腔室的四周，从而对内腔室内壁不易清洗的位置进行高压冲洗，以提高清洗效果，另一方面，同一旋向的喷射水流会驱使密封板旋转，振荡腔室内的水，进一步提高清洗效果。

附图说明

图1为本发明整体结构的立体结构示意图；

图2为本发明整体结构的侧视结构示意图；

图3为本发明图2中A-A视角的剖面示意图；

图4为本发明阀芯与阀座的结构示意图；

图5为本发明阀芯与阀座的正视结构示意图；

图6为本发明阀芯的立体结构示意图；

图7为本发明图3中B处结构的放大示意图；

图8为本发明密封板的结构示意图；

图9位本发明密封板的俯视剖面结构示意图。

附图标记为：1、阀体；11、底座；12、下轴；2、驱动器；21、阀杆；3、阀芯；31、通孔；32、安装槽；33、凸棱；34、漏料区；4、阀座；41、密封环；5、内腔室；6、密封板；61、阶梯孔；62、通道；7、清洗通道；8、清洗器；9、弹性波纹管。

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

参照说明书附图1至图9，一种耐磨球阀，包括两个可拆式拼接的阀体1，阀体1的内部设有阀芯3，阀芯3上贯穿有与阀体1同向的通孔31，两个阀体1的内部均安装有阀座4，且阀座4套设于阀芯3外，其中一个阀体1的底部安装有底座11，底座11位于阀体1内的端部安装有下轴12，下轴12插入阀芯3内，且下轴12的轴线延长线与阀芯3的球心重合，其中一个阀体1的顶部安装有驱动器2，驱动器2驱动阀芯3在阀体1内自转，实现球阀的启闭；

阀座4的内部嵌装有密封环41，阀芯3的球面上一体成型有环形的凸棱33，凸棱33与密封环41相适配，且当球阀在开启和关闭两种状态时，靠近阀座4的凸棱33始终与密封环41贴紧，实现阀芯3在阀体1内的密封。

在本实施例中，实施场景具体为：阀座4嵌装在阀体1的内部，并密封住阀体1的侧壁，使介质只能从阀体1的端部流入阀座4的中心孔，驱动器2的输出端与阀芯3的顶部连接，且阀芯3的外表面与阀座4之间紧贴，当阀芯3的通孔31转动至与阀座4的中心孔重合时，球阀打开，介质从阀体1的端部流经阀座4的中心孔，再经过通孔31从另一个阀体1的端口流出；当需要关闭球阀时，驱动器2控制阀芯3顺时针或逆时针旋转90度，直至通孔31的轴线与阀座4中心孔的轴线垂直，此时阀芯3隔绝左右两个阀体1，实现对球阀的封闭；

通过在阀芯3的球面上设置凸棱33，由于密封环41与凸棱33配合时为紧贴状态，因此在驱动器2控制阀芯3旋转时，阀芯3表面与密封环41紧压接触的部分也只有凸棱33处，在密封环41与阀芯3其他表面接触（除凸棱33处）时，密封环41由紧压变为稍微松弛一点的压紧状态，从而减少了密封环41与阀芯3表面的压力，进而减小了密封环41与阀芯3之间的摩擦力，大大提高了阀芯3的耐磨性能，并结合在凸棱33上喷涂碳化钨和DLC的复合涂层，更有利于延长阀芯3的使用寿命。

凸棱33设有关于下轴12轴线环绕分布的四个（如图6所示），且其中相对的两个凸棱33与通孔31同轴设置，另外相对的两个凸棱33的中心连线与通孔31的轴线垂直；有利于保证阀芯3在开启和关闭两种状态下，密封环41均能与阀芯3表面紧贴，以避免在此两种状态下，介质在流通或封堵状态，均不会造成介质泄露。

相邻两个凸棱33重合处的上下方均在阀芯3表面形成漏料区34，驱动器2驱动阀芯3在阀体1内自转的过程中，当凸棱33与密封环41脱离时，漏料区34与阀体1内部介质通道连通；当凸棱33与密封环41贴紧时，漏料区34与阀体1内部介质通道关闭；

需要说明的是，由于凸棱33与密封环41只有在球阀开启和关闭两种状态下才是配合紧压的，因此阀芯3在阀体1内自转过程中，密封环41会和凸棱33分离，在分离时，阀体1内部的介质通道会与漏料区34连通，因此介质通道内的介质会从介质通道中流入到漏料区34内，并且由于密封环41位于介质通道与漏料区34之间，介质流入到漏料区34内后，其介质会存留在密封环41的表面，当介质为流体（例如油），流体存留在密封环41表面，此时流体会作为润滑剂的存在，减小凸棱33与密封环41之间的摩擦力，进一步提高了阀芯3的耐磨性能。

阀体1的顶部贯穿有阀杆21，阀杆21的顶端与驱动器2的驱动端连接，阀芯3的表面开设有安装槽32，阀杆21的底端与安装槽32配合连接。

阀芯3的顶部和底部均与阀体1内部之间形成内腔室5，内腔室5与漏料区34连通，下轴12和阀杆21的轴上均套装有密封板6，内腔室5的内部压强增大，驱动密封板6沿下轴12或阀杆21的轴向靠近阀体1的内壁；

需要说明的是，介质通道内的介质通常具有一定压力，介质从介质通道中会冲入到内腔室5中（压力差的作用），可能会造成阀体1顶部泄露介质；

冲入内腔室5的介质，推动密封板6上移，封堵阀体1的内腔顶部，从而避免阀体1顶部泄露介质。

阀杆21的轴上固定套有弹性波纹管9，弹性波纹管9的顶部与密封板6的底部固定连接，弹性波纹管9为密封板6提供支持力，且还对密封板6与阀杆21之间的缝隙密封，进一步提高密封板6的防泄漏性能。

密封板6的顶部开设有若干个交错分布的阶梯孔61，密封板6的外周侧开设有与阶梯孔61连通的多个通道62，通道62为螺旋式轨迹，且多个通道62的旋向相同，阀体1的顶部和底部均贯穿有清洗通道7，清洗通道7位于阀体1外的端部连接有清洗器8；

阀体1的内壁设有若干个凸柱，且若干个凸柱与若干个阶梯孔61一一对应；

进一步说明的是，进入到内腔室5中的介质在长期残留后，会污染后续球阀输出不同的介质，因此需要对内腔室5内残留的介质定期进行清理；清洗器8外接清洗源和压力源，通过压力源和清洗源将清洗水经清洗通道7压入到内腔室5中，对内腔室5进行清洗；高压清洗水流从清洗通道7充入内腔室5，并挤压密封板6靠近阀体1内壁的一侧，驱使密封板6沿轴下移（以上方的密封板6为例描述，若以下方的密封板6为例，则密封板6沿下轴12上移），同时水流进入到阶梯孔61中，经通道62的倾斜导向，在密封板6的外周侧形成一个正旋或反旋的水流喷射向内腔室5的四周，从而对内腔室5内壁不易清洗的位置进行高压冲洗，以提高清洗效果，另一方面，同一旋向的喷射水流会使密封板6产生旋转力，实现密封板6旋转下移，压缩扭曲弹性波纹管9（密封板6与弹性波纹管9固定连接），在内腔室5中充斥清洗水时，密封板6下移旋转，可振荡腔室内的水，进一步提高清洗效果；并且凸柱和阶梯孔61配合的设置，在前述的，冲入内腔室5的介质，推动密封板6上移，凸柱与阶梯孔61交错配合插接，封堵阀体1的内腔顶部，进一步提高了密封板6的密封性能。

在本实施例中，实施场景具体为：球阀用于控制流体的流量，驱动器2控制阀杆21带动阀芯3旋转，实现球阀的启闭；

在球阀的启闭状态转换过程中，密封环41和凸棱33分离，介质通道与漏料区34连通，介质流入到漏料区34内，在密封环41和凸棱33之间起到润滑剂的作用，减小凸棱33与密封环41之间的摩擦力，提高了阀芯3的耐磨性能；

同时，介质通道中介质冲入内腔室5，增大腔室内的压力，推动密封板6上移，凸柱与阶梯孔61交错配合插接，封堵阀体1的内腔顶部，从而避免阀体1顶部泄露介质，提高了密封板6的密封性能；

当需要清洗阀体1内部时，清洗器8外接清洗源和压力源，将清洗水经清洗通道7压入到内腔室5中，并挤压密封板6，驱使密封板6沿轴移动，同时水流进入到阶梯孔61中，经通道62的倾斜导向，在密封板6的外周侧形成一个正旋或反旋的水流喷射向内腔室5的四周，从而对内腔室5内壁不易清洗的位置进行高压冲洗，以提高清洗效果，另一方面，同一旋向的喷射水流会驱使密封板6旋转，振荡腔室内的水，进一步提高清洗效果。

一种碳化钨、DLC复合涂层的喷涂方法，包括下列步骤：S1，清洁阀芯3表面；

S2，在阀芯3表面的凸棱33采用离子注渗的方法注入碳化钨，使凸棱33表面形成碳化钨和钢的过渡层；

S3，在凸棱33表面喷涂底漆，烘干底漆；

S4，沿喷涂底漆的喷涂轨迹对凸棱33表面喷涂碳化钨和DLC的复合涂层，烘干涂层。

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种耐磨球阀，包括两个可拆式拼接的阀体（1），其特征在于：所述阀体（1）的内部设有阀芯（3），所述阀芯（3）上贯穿有与阀体（1）同向的通孔（31），两个所述阀体（1）的内部均安装有阀座（4），且所述阀座（4）套设于阀芯（3）外，其中一个所述阀体（1）的底部安装有底座（11），所述底座（11）位于阀体（1）内的端部安装有下轴（12），所述下轴（12）插入阀芯（3）内，且所述下轴（12）的轴线延长线与阀芯（3）的球心重合，其中一个所述阀体（1）的顶部安装有驱动器（2），所述驱动器（2）驱动阀芯（3）在阀体（1）内自转，实现球阀的启闭；

所述阀座（4）的内部嵌装有密封环（41），所述阀芯（3）的球面上一体成型有环形的凸棱（33），所述凸棱（33）与密封环（41）相适配，且当球阀在开启和关闭两种状态时，靠近阀座（4）的所述凸棱（33）始终与密封环（41）贴紧，实现所述阀芯（3）在阀体（1）内的密封，所述凸棱（33）表面喷涂有碳化钨和DLC的复合涂层。

2.根据权利要求1所述的一种耐磨球阀，其特征在于：所述凸棱（33）设有关于下轴（12）轴线环绕分布的四个，且其中相对的两个所述凸棱（33）与通孔（31）同轴设置，另外相对的两个所述凸棱（33）的中心连线与通孔（31）的轴线垂直。

3.根据权利要求2所述的一种耐磨球阀，其特征在于：相邻两个所述凸棱（33）重合处的上下方均在阀芯（3）表面形成漏料区（34），所述驱动器（2）驱动阀芯（3）在阀体（1）内自转的过程中，当所述凸棱（33）与密封环（41）脱离时，所述漏料区（34）与阀体（1）内部介质通道连通；当所述凸棱（33）与密封环（41）贴紧时，所述漏料区（34）与阀体（1）内部介质通道关闭。

4.根据权利要求3所述的一种耐磨球阀，其特征在于：所述阀体（1）的顶部贯穿有阀杆（21），所述阀杆（21）的顶端与驱动器（2）的驱动端连接，所述阀芯（3）的表面开设有安装槽（32），所述阀杆（21）的底端与安装槽（32）配合连接。

5.根据权利要求4所述的一种耐磨球阀，其特征在于：所述阀芯（3）的顶部和底部均与阀体（1）内部之间形成内腔室（5），所述内腔室（5）与漏料区（34）连通，所述下轴（12）和阀杆（21）的轴上均套装有密封板（6），所述内腔室（5）的内部压强增大，驱动所述密封板（6）沿下轴（12）或阀杆（21）的轴向靠近阀体（1）的内壁。

6.根据权利要求5所述的一种耐磨球阀，其特征在于：所述阀杆（21）的轴上固定套有弹性波纹管（9），所述弹性波纹管（9）的顶部与密封板（6）的底部固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种耐磨球阀，其特征在于：所述密封板（6）的顶部开设有若干个交错分布的阶梯孔（61），所述密封板（6）的外周侧开设有与阶梯孔（61）连通的多个通道（62），所述通道（62）为螺旋式轨迹，且多个所述通道（62）的旋向相同，所述阀体（1）的顶部和底部均贯穿有清洗通道（7），所述清洗通道（7）位于阀体（1）外的端部连接有清洗器（8）。

8.根据权利要求7所述的一种耐磨球阀，其特征在于：所述阀体（1）的内壁设有若干个凸柱，且若干个凸柱与若干个阶梯孔（61）一一对应。

9.一种碳化钨、DLC复合涂层的喷涂方法，其特征在于，包括下列步骤：S1，清洁所述阀芯（3）表面；

S2，在所述阀芯（3）表面的凸棱（33）采用离子注渗的方法注入碳化钨，使所述凸棱（33）表面形成碳化钨和钢的过渡层；

S3，在所述凸棱（33）表面喷涂底漆，烘干所述底漆；

S4，沿喷涂底漆的喷涂轨迹对所述凸棱（33）表面喷涂碳化钨和DLC的复合涂层，烘干涂层。

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