CN116557568A - 具有高压补偿阀座的球阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有高压补偿阀座的球阀，属于球阀技术领域，包括阀体、阀座、阀杆和球体，阀座设置在阀体内，球体与阀座配合，阀杆沿阀体的径向伸入到阀体后连接至球体。阀座整体呈环状，阀座的左侧端面形成有与球体配合的内弧面，第一密封环通过第一弹簧连接至第一滑孔的底部，第一滑孔的底部连接有第一液压通道；第一内环台阶面上均匀分布有若干第一盲孔，第一盲孔内滑动密封设置有压杆，压杆通过第二弹簧连接至第一盲孔的底部，第一盲孔的底部连接有第二液压通道，第一液压通道和第二液压通道之间设置有用于传递液压力的密封传动组件。本发明球阀可以实时对密封部件进行补偿和调节，以解决高压条件下球阀的密封失效等问题。

Description

具有高压补偿阀座的球阀

技术领域

本发明属于阀门技术领域，具体涉及一种具有高压补偿阀座的球阀。

背景技术

工业或民用的基础建设中通常利用管路输送介质，其中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球阀以确保最佳的工作条件以及环境的安全。球阀通常是用带有圆形通道的球体作为启闭元件，球体随阀体的转动而实现启闭动作的阀门。在一些高压球阀的使用当中，由于阀座受到管内压力的高压作用，且受到装置的老化影响，阀座容易脱离球体表面，造成装置的密封性能受到影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有高压补偿阀座的球阀，可以实时对密封部件进行补偿和调节，以解决高压条件下球阀的密封失效等问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明具有高压补偿阀座的球阀，包括阀体、阀座、阀杆和球体，所述阀座设置在阀体内，所述球体与所述阀座配合，所述阀杆沿阀体的径向伸入到阀体后连接至所述球体。所述阀座整体呈环状，所述阀座的左侧端面形成有与所述球体配合的内弧面，所述内弧面上开设有第一滑孔，所述第一滑孔内滑动密封设置有第一密封环，所述第一密封环通过第一弹簧连接至第一滑孔的底部，所述第一滑孔的底部连接有第一液压通道；所述阀座的外侧形成有第一外环台阶面，所述阀体的内侧形成有第一内环台阶面和第二内环台阶面，所述第一内环台阶面与第一外环台面对应，所述第二内环台阶面与阀座的右侧端面对应；所述第一内环台阶面上均匀分布有若干第一盲孔，所述第一盲孔内滑动密封设置有压杆，所述压杆通过第二弹簧连接至第一盲孔的底部，所述第一盲孔的底部连接有第二液压通道，所述第一液压通道和第二液压通道之间设置有用于传递液压力的密封传动组件。

进一步，所述密封传动组件包括活塞杆和第三弹簧，所述第二内环台阶面上均匀分别有若干第二盲孔，所述第二盲孔与第二液压通道连通，所述阀座的右侧端面上开设有与所述第一液压通道连通的第三盲孔，活塞杆的两端分别与第二盲孔和第三盲孔滑动密封配合，所述活塞杆通过第三弹簧连接至第三盲孔的底部。

进一步，所述第一盲孔与第二盲孔一一对应，所述第一盲孔通过第二液压通道连接至第二盲孔，每一组第一盲孔和第二盲孔分布在阀体轴心的两侧。

进一步，所述阀体的内侧开设有螺纹孔，所述螺纹孔内连接有调节螺钉，所述螺纹孔的内侧与所述第一盲孔连通。

进一步，所述阀座的外侧形成有第二外环台阶面，所述阀体的内侧形成有与第二外环台阶面对应的第三内环台阶面，所述第二外环台阶面和第三内环台阶面之间设置有压缩柔性石墨环，所述第二外环台阶面通过第四弹簧连接至压板，所述压板的表面与压缩柔性石墨环抵接。

进一步，与阀座的左端面相邻在阀座的外侧固定设置有膨胀柔性石墨环，所述膨胀柔性石墨环的周向均匀开设有若干第一滑槽，所述阀体的内侧开设有若干第二滑槽，所述第一滑槽和第二滑槽内同时滑动密封配合有金属块，所述金属块沿阀体的轴向布置。

进一步，所述内弧面上开设有第二滑孔，所述第二滑孔内滑动密封设置有第二密封环，所述第二密封环通过第五弹簧连接至第二滑孔的底部。

进一步，所述阀杆的外侧开设有若干圆环槽，所述阀杆与阀体转动密封配合，所述圆环槽内设置有密封圈。

进一步，所述球体朝向阀座一侧的表面上开设有三角环槽，所述三角环槽内配合设置有三角柔性石墨环，所述三角柔性石墨环的端面上固定有滑动支撑杆，所述球体上开设有笔直的通槽，所述桶槽与球体的通道垂直，所述滑动支撑杆滑动设置在所述通槽内。

本发明的有益效果在于：

本发明具有高压补偿阀座的球阀，随着压力的提高，当阀体内的介质流向从左到右流动时，阀座受到向右的推力，阀座向右移动一段微小的距离的同时，能够推动压杆将第二液压通道内的液压油，液压油作用于密封传动组件，并且通过第一液压通道将推力反向传递给第一密封环，使得第一密封环紧贴球体的内壁，增加阀座的密封力，以起到实时补偿的作用。当然，第一密封环沿轴向的移动距离大于阀座移动的距离。

本发明球阀中，通过将阀座和阀体的结构进行了优化，随着压力的提高密封越紧密，密封效果更好。在压力消除后，第二弹簧能够通过压杆作用于阀座，使得阀座恢复到原位与球体进行配合，避免了间隙问题。通过设计预紧的第二弹簧可以给予阀座推力同时进行位移补偿，起到抵抗压力的作用。

本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明球阀的剖视图；

图2为图1在A处的放大图；

图3为图1在B处的放大图；

图4为球体的结构示意图；

图5为三角柔性石墨环的结构示意图；

图6为阀座的结构示意图；

图7为阀体的结构示意图；

图8为阀体的主视图。

附图中标记如下：阀体1、阀座2、阀杆3、球体4、内弧面5、第一滑孔6、第一密封环7、第一弹簧8、第一液压通道9、第一外环台阶面10、第一内环台阶面11、第二内环台阶面12、第一盲孔13、压杆14、第二弹簧15、第二液压通道16、活塞杆17、第三弹簧18、第二盲孔19、第三盲孔20、螺纹孔21、调节螺钉22、第二外环台阶面23、第三内环台阶面24、压缩柔性石墨环25、第四弹簧26、压板27、膨胀柔性石墨环28、第一滑槽29、第二滑槽30、金属块31、第二滑孔32、第二密封环33、第五弹簧34、圆环槽35、密封圈36、三角环槽37、三角柔性石墨环38、滑动支撑杆39、通槽40。

具体实施方式

如图1~7所示，本发明具有高压补偿阀座2的球阀，包括阀体1、阀座2、阀杆3和球体4，阀座2设置在阀体1内，球体4与阀座2配合，阀杆3沿阀体1的径向伸入到阀体1后连接至球体4，阀体1包括水平段以及与水平段垂直的竖直段，该竖直段主要与阀杆3进行转动密封配合，阀体1内的流体从左到右经过阀体1，球体4位于竖直段与水平段的交接处，阀座2则位于球体4以及竖直段的右侧，当阀体1内的介质压力升高时，阀座2能够感受到从左向右的由介质带来的推力。

具体的，阀座2整体呈环状，阀座2的左侧端面形成有与球体4配合的内弧面5，内弧面5与球体4的外表面弧度基本相同，以达到密封的配合效果。内弧面5上开设有第一滑孔6，第一滑孔6沿着内弧面5的法向向内延伸。第一滑孔6内滑动密封设置有第一密封环7，第一密封环7的中心线与阀体1的水平段的轴线重合。

其中，第一密封环7通过第一弹簧8连接至第一滑孔6的底部，第一弹簧8为第一密封环7提供向外的预紧力，同时通过固定连接的作用用于对第一密封环7进行限位，避免第一密封环7向外脱出。第一滑孔6的底部连接有第一液压通道9；第一液压通道9连接至第三盲孔20。

阀座2的外侧远离阀座2的左侧端面一端距离处形成有第一外环台阶面10，阀体1的内侧沿轴向从左到右依次形成有第一内环台阶面11和第二内环台阶面12，第一内环台阶面11与第一外环台面对应，第二内环台阶面12与阀座2的右侧端面对应；第一内环台阶面11上均匀分布有若干第一盲孔13，第一盲孔13内滑动密封设置有压杆14，压杆14沿着水平段的轴向布置，压杆14通过第二弹簧15连接至第一盲孔13的底部，压杆14的左端则在第二弹簧15的预支撑力的作用下紧贴第一外环台阶面10上。第一盲孔13的底部连接有第二液压通道16，第一液压通道9和第二液压通道16之间设置有用于传递液压力的密封传动组件。

本发明装置在使用过程中，当阀体1内压力升高时，阀座2受到介质从左向右的推力，阀座2向右移动一段微小的距离的同时，能够推动压杆14将第二液压通道16内的液压油，液压油作用于密封传动组件，并且通过第一液压通道9将推力反向传递给第一密封环7，使得第一密封环7紧贴球体4的内壁，增加阀座2的密封力，以起到实时补偿的作用。

本实施例中，密封传动组件包括活塞杆17和第三弹簧18，活塞杆17沿着阀体1水平段的轴向布置，第二内环台阶面12上均匀分别有若干第二盲孔19，第二盲孔19与第二液压通道16连通，阀座2的右侧端面上开设有与第一液压通道9连通的第三盲孔20，第二盲孔19和第三盲孔20对准。活塞杆17的两端分别与第二盲孔19和第三盲孔20滑动密封配合，活塞杆17可以采用橡胶材料，活塞杆17的长度够长，以至于阀座2在位于最左侧的位置时，活塞杆17不会从第二盲孔19或者第三盲孔20内脱出，活塞杆17的两端分别能够对第二盲孔19以及第三盲孔20进行密封，从而对液压油起到传递推力的作用。活塞杆17通过第三弹簧18连接至第三盲孔20的底部，第三弹簧18用于对活塞杆17提供弹性的预支撑力，同时可以对活塞杆17起到一定的限位效果。

本实施例中，如图8所示，第一盲孔13与第二盲孔19一一对应，第一盲孔13通过第二液压通道16连接至第二盲孔19，每一组第一盲孔13和第二盲孔19分布在阀体1轴心的两侧。本发明装置当中，以阀座2的轴心为中心，位于阀体1上侧的第一盲孔13是和下侧的第二盲孔19对应连接的，位于阀体1左侧的第一盲孔13是和右侧的第二盲孔19对应连通的。至于具体的第二液压通道16的具体布置形式可以根据需要进行改变。通过采用此种形式，当球体4在压力的作用下发生一些偏转时，上侧的压杆14被压缩，正好对应下侧的第一密封环7可以向外伸出，因此可以起到更佳的密封效果。

本实施例中，阀体1的内侧开设有螺纹孔21，螺纹孔21内连接有调节螺钉22，螺纹孔21的内侧与第一盲孔13连通。通过旋转调节螺钉22，可以改变调节螺钉22深入第一盲孔13内的长度，从而对第一盲孔13内的液压油的压力进行调节，以起到在使用时调试压力的作用。

本实施例中，阀座2的外侧形成有第二外环台阶面23，阀体1的内侧形成有与第二外环台阶面23对应的第三内环台阶面24，第二外环台阶面23和第三内环台阶面24之间设置有压缩柔性石墨环25，第二外环台阶面23通过第四弹簧26连接至压板27，压板27的表面与压缩柔性石墨环25抵接。当阀座2相对于阀体1向右移动时，第二外环台阶面23可以通过第四弹簧26和压板27将压缩柔性石墨环25进行压缩，压缩柔性石墨环25于径向产生一定的变形，可以对阀座2与阀体1之间的间隙起到更好的密封效果。当压力越大时，密封效果越强，可以避免介质的泄露。

本实施例中，与阀座2的左端面相邻在阀座2的外侧固定设置有膨胀柔性石墨环28，膨胀柔性石墨环28的周向均匀开设有若干第一滑槽29，阀体1的内侧开设有若干第二滑槽30，第一滑槽29和第二滑槽30内同时滑动密封配合有金属块31，金属块31沿阀体1的轴向布置。通过设置金属块31，当阀体1内温度升高时，金属块31在温度的作用下膨胀，可以更好地对阀体1与阀座2之间的配合位置进行初始阶段的密封，金属块31同时可以对膨胀柔性石墨环28起到支撑和定位的作用，防止阀座2转动，因此各个盲孔位置可以得到良好的保证，配合误差较小，避免了装置在长期使用时候的磨损问题，可以保证装置的使用寿命。

本实施例中，内弧面5上开设有第二滑孔32，第二滑孔32内滑动密封设置有第二密封环33，第二密封环33通过第五弹簧34连接至第二滑孔32的底部。通过第二密封环33，可以起到一定的密封效果，能够对内弧面5和球体4之间的配合位置进行辅助的密封。

本实施例中，阀杆3的外侧开设有若干圆环槽35，阀杆3与阀体1转动密封配合，圆环槽35内设置有密封圈36。可以对阀杆3与阀体1之间的连接位置进行密封。

本实施例中，球体4朝向阀座2一侧的表面上开设有三角环槽37，所述三角环槽37内配合设置有三角柔性石墨环38，三角柔性石墨环38的端面上固定有滑动支撑杆39，球体4上开设有笔直的通槽40，桶槽与球体4的通道垂直，滑动支撑杆39滑动设置在通槽40内。当阀体1内压力升高时，球体4左侧的介质可以通过通槽40对滑动支撑杆39施加压力，使得三角柔性石墨环38同时受到向右的推力，让三角柔性石墨环38可以更好地与第一密封环7和第二密封环33进行配合，进一步起到加强密封的效果。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.具有高压补偿阀座的球阀，包括阀体、阀座、阀杆和球体，所述阀座设置在阀体内，所述球体与所述阀座配合，所述阀杆沿阀体的径向伸入到阀体后连接至所述球体，其特征在于：其特征在于：所述阀座整体呈环状，所述阀座的左侧端面形成有与所述球体配合的内弧面，所述内弧面上开设有第一滑孔，所述第一滑孔内滑动密封设置有第一密封环，所述第一密封环通过第一弹簧连接至第一滑孔的底部，所述第一滑孔的底部连接有第一液压通道；所述阀座的外侧形成有第一外环台阶面，所述阀体的内侧形成有第一内环台阶面和第二内环台阶面，所述第一内环台阶面与第一外环台面对应，所述第二内环台阶面与阀座的右侧端面对应；所述第一内环台阶面上均匀分布有若干第一盲孔，所述第一盲孔内滑动密封设置有压杆，所述压杆通过第二弹簧连接至第一盲孔的底部，所述第一盲孔的底部连接有第二液压通道，所述第一液压通道和第二液压通道之间设置有用于传递液压力的密封传动组件。

2.根据权利要求1所述的具有高压补偿阀座的球阀，其特征在于：所述密封传动组件包括活塞杆和第三弹簧，所述第二内环台阶面上均匀分别有若干第二盲孔，所述第二盲孔与第二液压通道连通，所述阀座的右侧端面上开设有与所述第一液压通道连通的第三盲孔，活塞杆的两端分别与第二盲孔和第三盲孔滑动密封配合，所述活塞杆通过第三弹簧连接至第三盲孔的底部。

3.根据权利要求2所述的具有高压补偿阀座的球阀，其特征在于：所述第一盲孔与第二盲孔一一对应，所述第一盲孔通过第二液压通道连接至第二盲孔，每一组第一盲孔和第二盲孔分布在阀体轴心的两侧。

4.根据权利要求3所述的具有高压补偿阀座的球阀，其特征在于：所述阀体的内侧开设有螺纹孔，所述螺纹孔内连接有调节螺钉，所述螺纹孔的内侧与所述第一盲孔连通。

5.根据权利要求1所述的具有高压补偿阀座的球阀，其特征在于：所述阀座的外侧形成有第二外环台阶面，所述阀体的内侧形成有与第二外环台阶面对应的第三内环台阶面，所述第二外环台阶面和第三内环台阶面之间设置有压缩柔性石墨环，所述第二外环台阶面通过第四弹簧连接至压板，所述压板的表面与压缩柔性石墨环抵接。

6.根据权利要求1所述的具有高压补偿阀座的球阀，其特征在于：与阀座的左端面相邻在阀座的外侧固定设置有膨胀柔性石墨环，所述膨胀柔性石墨环的周向均匀开设有若干第一滑槽，所述阀体的内侧开设有若干第二滑槽，所述第一滑槽和第二滑槽内同时滑动密封配合有金属块，所述金属块沿阀体的轴向布置。

7.根据权利要求1所述的具有高压补偿阀座的球阀，其特征在于：所述内弧面上开设有第二滑孔，所述第二滑孔内滑动密封设置有第二密封环，所述第二密封环通过第五弹簧连接至第二滑孔的底部。

8.根据权利要求1-7任一项所述的具有高压补偿阀座的球阀，其特征在于：所述阀杆的外侧开设有若干圆环槽，所述阀杆与阀体转动密封配合，所述圆环槽内设置有密封圈。

9.根据权利要求1-7任一项所述的具有高压补偿阀座的球阀，其特征在于：所述球体朝向阀座一侧的表面上开设有三角环槽，所述三角环槽内配合设置有三角柔性石墨环，所述三角柔性石墨环的端面上固定有滑动支撑杆，所述球体上开设有笔直的通槽，所述桶槽与球体的通道垂直，所述滑动支撑杆滑动设置在所述通槽内。