CN116928380B - 一种均衡受力的助力闭合型超低温球阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种均衡受力的助力闭合型超低温球阀，包括壳体以及阀芯，所述壳体套设在阀芯外，所述壳体包括球形壳单体以及连通于在球形壳单体两侧的连通管，本发明中在转动阀芯开启或闭合流道时通孔会随着转动而逐渐暴露另一侧的第一泄压通道或第二泄压通道的末端，而被暴露的第一泄压通道与第二泄压通道则会承担起泄压的作用，在阀芯转动中且通孔未与连通管相连通前，会先通过第一泄压通道或第二泄压通道先将部分超低温液体引导至另一侧的第一环形件处，最终让超低温液体流入通孔内，形成泄压，减少球阀开启或闭合时的压力。

Description

一种均衡受力的助力闭合型超低温球阀

技术领域

本发明涉及球阀领域，具体的是一种均衡受力的助力闭合型超低温球阀。

背景技术

超低温球阀（Cryogenic Ball Valve）是一种设计用于极低温环境下的阀门。它主要用于超低温液体（如液态天然气）的输送和控制过程中，能够提供可靠的密封性能和操作特性。

球阀，因其阀芯为球形而得名，阀芯即启闭件，球阀的球形阀芯是具有圆柱形通道的球体，球阀的球形阀芯绕垂直于通道的轴线旋转，球形阀芯随阀杆的转动而达到启闭通道的目的；

而超低温球阀在输送液态气体或超低温液体时起到中要的开闭作用，但现有技术中的超低温球阀并不具有泄压结构，使得超低温球阀在长时间的使用下往往会因为没有均匀受力，而在液体长时间的冲击下，球阀的阀芯与壳体之间因常低温液体冲击而增加阀芯与壳体之间的摩擦力，在反复转动阀芯时，阀芯与壳体之间会因为摩擦或形变出现间隙，而造成球阀关闭但依旧存在泄压的问题，造成阀体内外气压不均衡；

且现有技术中的球阀分为两种，一种是旋转至转轴无法转动来进行闭合，而另一种是通过转动90°进行闭合，均不具有助力定位闭合的效果，第一种球阀在关闭时往往需要是通过靠感觉来判断球阀的关闭，而第二种球阀在频繁使用时，会使与阀芯相连的连接轴出现轻微的弯曲形变，在旋紧后球阀依旧无法闭合，也会造成泄压的情况。

发明内容

本发明提供了一种均衡受力的助力闭合型超低温球阀，其克服了背景技术中所描述的不足。

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是：

一种均衡受力的助力闭合型超低温球阀，包括壳体以及阀芯，所述壳体套设在阀芯外，所述壳体包括球形壳单体以及连通于在球形壳单体两侧的连通管；

所述阀芯的侧面贯穿有一通孔，该通孔与两侧的连通管形成供超低温液体流动的流道，而通孔的两端分别设有一第一环形件，而两个第一环形件之间分别通过第一泄压通道以及第二泄压通道相连通，所述第一泄压通道沿阀芯的表面延伸，而第二泄压通道则沿阀芯的内部延伸，所述第一泄压通道与第二泄压通道不相连通，并且第一泄压通道与第二泄压通道呈交错状连接着两个第一环形件；

两个连通管靠近阀芯的一端均设有第二环形件，所述第一环形件呈平直状，且与第二环形件相抵，所述第二环形件的内径小于第一环形件的内径，当将阀芯转动至通孔与连通管相对齐时，两个第二环形件分别对第一泄压通道与第二泄压通道的两端进行闭合；

所述第二环形件为橡胶材质，且第二环形件的密度从边缘至中部逐渐降低；

当将阀芯转动至第一泄压通道或第二泄压通道不被第二环形件所闭合时，超低温液体会顺着第一泄压通道或第二泄压通道流动至阀芯的另一端。

一较佳技术方案：所述阀芯的上部表面设有管状孔，而管状孔内活动设有一卡珠，该卡珠通过一第一弹簧安装在管状孔内，并且球形壳单体内设有相对应的第二环形槽，当将阀芯的通孔转动至与连通管相垂直时，卡珠嵌入第二环形槽内。

一较佳技术方案：阀芯的上端设有一转把，球形壳单体上部内侧设有第一环形槽，而转把与第一环形槽的对应处设有助力弹性环；

所述助力弹性环包括固定半环体、第二弹簧、活动半环体以及第三弹簧，活动半环体套设在固定半环体外，固定半环体中部外侧通过一第二连接块与第一环形槽表面相连，活动半环体内侧通过至少一个第一连接块与转把相连，所述第二弹簧呈对称状分别套设在固定半环体的两侧，且两个第二弹簧均与活动半环体相抵；

所述活动半环体呈倒C状，第三弹簧位于活动半环体内，且设于固定半环体的两侧末端之间；

所述助力弹性环的上方还设有第一橡胶环，转把通过第一橡胶环与球形壳单体内侧形成过盈配合。

一较佳技术方案：所述阀芯的侧面对称设有第二橡胶环，所述第二橡胶环与第一环形件呈旋转对称设置，而球形壳单体内具有相对应的第三环形槽，当将阀芯转动至通孔与连通管相交错时，第二橡胶环嵌入第三环形槽内；

所述阀芯表面与第二橡胶环外侧的对应处还设有导流槽，而阀芯两侧的导流槽均与其相邻的第一泄压通道相连通。

一较佳技术方案：所述球形壳单体外端前后两侧向外隆起，而球形壳单体内与两个隆起处的对应处分别设有一凸起填充件，所述凸起填充件外径大于第一环形件，当将阀芯转动至第一环形件与凸起填充件相对齐时，第一环形件通过凸起填充件与球形壳单体形成过盈配合。

一较佳技术方案：所述凸起填充件的边缘具有向内凹陷的台阶沿，当凸起填充件与第一环形件相抵时，台阶沿抵设在第一环形件表面；

所述台阶沿具有一排水孔，而该排水孔朝凸起填充件表面与通孔中部的对应处延伸。

一较佳技术方案：所述通孔内环形阵列有多个加强支撑件，每两个相邻的加强支撑件之间均设有两个导流块，两个导流块分别靠近通孔的两侧末端设置；

所述加强支撑件的厚度从中部至两侧逐渐增加，并且每个加强支撑件的两端分别与两侧的第一环形件相固定。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

本发明中在转动阀芯开启或闭合流道时通孔会随着转动而逐渐暴露另一侧的第一泄压通道或第二泄压通道的末端，而被暴露的第一泄压通道与第二泄压通道则会承担起泄压的作用，在阀芯转动中且通孔未与连通管相连通前，会先通过第一泄压通道或第二泄压通道先将部分超低温液体引导至另一侧的第一环形件处，最终让超低温液体流入通孔内，形成泄压，减少球阀开启或闭合时的压力。

本发明中为了提高阀芯与壳体之间的紧密性，将采用橡胶材质制作第二环形件，且第二环形件的密度从边缘至中部逐渐降低，因此在将阀芯转动闭合至连通管与通孔交错时，可通过阀芯的表面挤压第二环形件，让第二环形件产生形变，并让第二环形件的中部边缘挤压，增加阀芯与球形壳单体之间的紧密性，避免超低温液体溢出。

当卡珠嵌入第二环形槽时，通孔与连通管正好呈90°夹角，能够均匀的受力，而不会出现因阀芯内密度不同的问题在压力冲击的过程中出现自转、偏移的问题，从而为本发明中的球阀提供辅助定位的功能，并且当转动转把时会带动第二弹簧转动，并挤压固定半环体以及第三弹簧，当转把关闭或复原时，固定半环体与第三弹簧能够为转把的转动提供助力，并且当卡珠嵌入第二环形槽、通孔与连通管呈90°夹角时，固定半环体与第三弹簧正好为松弛不受力状。

本发明中阀芯表面与第二橡胶环外侧的对应处还设有导流槽，而阀芯两侧的导流槽均与其相邻的第一泄压通道相连通，设置导流槽的目的是为了起到预防作用，形成防溢手段，在当本发明中的球阀闭合时，即便第二橡胶环与第三环形槽之间出现间隙造成液体溢流的情况，液体会以第二橡胶环为中心向四周流动 ，最终流入导流槽内，随着液体不断的注入导流槽内，最终液体会顺着第一泄压通道流动至另一侧的第一环形件上并流入通孔内，形成泄压与引导超低温液体的效果。

为了能够为阀芯的转动提供充分的空间，所述球形壳单体外端前后两侧向外隆起，而球形壳单体内与两个隆起处的对应处分别设有一凸起填充件，并且所述凸起填充件的边缘具有向内凹陷的台阶沿，所述台阶沿具有一排水孔，而该排水孔朝凸起填充件表面与通孔中部的对应处延伸，当凸起填充件与第一环形件相抵时，台阶沿抵设在第一环形件表面，因此当本发明中的球阀闭合，且第二橡胶环与第三环形槽之间出现间隙，并造成液体溢流时，液体会漫过导流槽并通过第一泄压通道朝凸起填充件台阶沿表面的排水孔流动，并通过排水孔的导向流入通孔内，而不会向球阀外流出，造成溢流的问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为图1的分解示意图。

图3为流道闭合时的结构示意图。

图4为的流道打开时的结构示意图。

图5为图4的分解示意图。

图6为阀芯2的立体示意图。

图7为图6的半剖示意图。

图8为助力弹性环212的俯视示意图。

图9为凸起填充件114的示意图。

图中：壳体1、球形壳单体11、第一环形槽111、第二环形槽112、第三环形槽113、凸起填充件114、排水孔1141、连通管12、阀芯2、转把21、第一橡胶环211、助力弹性环212、固定半环体2121、第二连接块1211、第二弹簧2122、活动半环体2123、第一连接块1231、第三弹簧2124、第二橡胶环22、导流槽23、第一泄压通道24、第二泄压通道25、加强支撑件26、导流块27、卡珠28、第一弹簧281、第一环形件29、第二环形件30。

具体实施方式

如图1-9所示，一种均衡受力的助力闭合型超低温球阀，包括壳体1以及阀芯2，所述壳体1套设在阀芯2外，所述壳体1包括球形壳单体11以及连通于在球形壳单体11两侧的连通管12，并且所述阀芯2的侧面贯穿有一通孔，该通孔与两侧的连通管12形成供超低温液体流动的流道，在转动阀芯2时，让超低温液体通过流道流过，而为了解决如背景技术中所述的“现有的球阀在长时间的使用中往往会因为没有均匀受力，而在液体长时间的冲击下球阀内的阀芯与壳体之间因压力的冲击而增加阀芯与壳体之间的摩擦力，在反复转动阀芯时，阀芯与壳体之间会因为摩擦或形变出现间隙，而造成球阀关闭但依旧导致阀体内外压力不平衡的情况”问题，本发明中的球阀还做了以下设计：

通孔的两端分别设有一第一环形件29，而两个第一环形件之间分别通过第一泄压通道24以及第二泄压通道25相连通，所述第一泄压通道24沿阀芯2的表面延伸，而第二泄压通道25则沿阀芯2的内部延伸，所述第一泄压通道24与第二泄压通道25不相连通，并且第一泄压通道24与第二泄压通道25呈交错状连接着两个第一环形件29，如此设置的目的在于，当转动阀芯2开启或闭合流道时通孔会随着转动而逐渐暴露另一侧的第一泄压通道24或第二泄压通道25的末端，而被暴露的第一泄压通道24与第二泄压通道25则会承担起泄压的作用，由于现有技术中的球阀并不具备泄压功能，在开启与闭合的过程中压力是瞬间增减的，导致球阀远离超低温液体流向的一侧会随着压力增加其内部结构之间的摩擦力，而本发明中球阀的阀芯2在转动中且通孔未与连通管12相连通前，会先通过第一泄压通道24或第二泄压通道25先将部分超低温液体引导至另一侧的第一环形件29处，并让超低温液体流入通孔内，形成泄压，减少球阀开启或闭合时的压力。

进一步的，两个连通管12靠近阀芯2的一端均设有第二环形件30，所述第一环形件29呈平直状，且与第二环形件30相抵，所述第二环形件30的内径小于第一环形件29的内径，当将阀芯2转动至通孔与连通管12相对齐时，两个第二环形件30分别对第一泄压通道24与第二泄压通道25的两端进行闭合，当将阀芯2转动至第一泄压通道24或第二泄压通道25不被第二环形件30所闭合时，超低温液体会顺着第一泄压通道24或第二泄压通道25流动至阀芯2的另一端，因此在闭合第一泄压通道24与第二泄压通道25时，超低温液体仅通过通孔流动，只有在第二泄压通道25或加强支撑件26不被第二环形件30所遮掩闭合时，才可将其用作引导超低温液体，并且为了提高阀芯2与壳体1之间的紧密性，将采用橡胶材质制作第二环形件30，且第二环形件30的密度从边缘至中部逐渐降低，因此在将阀芯2转动闭合至连通管12与通孔交错时，可通过阀芯2的表面挤压第二环形件30，让第二环形件30产生形变，并让第二环形件30的中部边缘挤压，增加阀芯2与球形壳单体11之间的紧密性，避免超低温液体溢出，从而解决背景技术中所述的“阀体内外压力不平衡”的问题。

进一步的，所述阀芯2的上部表面设有管状孔，而管状孔内活动设有一卡珠28，该卡珠28通过一第一弹簧281安装在管状孔内，并且球形壳单体11内设有相对应的第二环形槽112，当将阀芯2的通孔转动至与连通管12相垂直时，卡珠28嵌入第二环形槽112内，并且如图5所示的第二环形槽112的边缘具有倒角，如此设置的目的在于为本发明提供辅助定位的功能，因为在卡珠28嵌入第二环形槽112时，通孔与连通管12正好呈90°夹角，能够均匀的受力，而不会出现因阀芯2内密度不同的问题在压力冲击的过程中出现自转、偏移的问题。

为了能够在闭合本发明球阀时能够形成助力，阀芯2的上端设有一转把21，球形壳单体11上部内侧设有第一环形槽111，而转把21与第一环形槽111的对应处设有助力弹性环212；所述助力弹性环212包括固定半环体2121、第二弹簧2122、活动半环体2123以及第三弹簧2124，活动半环体2123套设在固定半环体2121外，固定半环体2121中部外侧通过一第二连接块1211与第一环形槽111表面相连，活动半环体2123内侧通过至少一个第一连接块1231与转把21相连，所述第二弹簧2122呈对称状分别套设在固定半环体2121的两侧，且两个第二弹簧2122均与活动半环体2123相抵；所述活动半环体2123呈倒C状，第三弹簧2124位于活动半环体2123内，且设于固定半环体2121的两侧末端之间；当转动转把21时会带动第二弹簧2122转动，并挤压固定半环体2121以及第三弹簧2124，当转把21关闭或复原时，固定半环体2121与第三弹簧2124能够为转把21的转动提供助力，并且当卡珠28嵌入第二环形槽112、通孔与连通管12呈90°夹角时，固定半环体2121与第三弹簧2124正好为松弛不受力状。

并且，所述助力弹性环212的上方还设有第一橡胶环211，转把21通过第一橡胶环211与球形壳单体11内侧形成过盈配合。

更进一步的，所述阀芯2的侧面对称设有第二橡胶环22，所述第二橡胶环22与第一环形件29呈旋转对称设置，而球形壳单体11内具有相对应的第三环形槽113，当将阀芯2转动至通孔与连通管12相交错时，第二橡胶环22嵌入第三环形槽113内；

并且，所述阀芯2表面与第二橡胶环22外侧的对应处还设有导流槽23，而阀芯2两侧的导流槽23均与其相邻的第一泄压通道24相连通，设置导流槽23的目的是为了起到预防作用，形成防溢手段，在当本发明中的球阀闭合时，即便第二橡胶环22与第三环形槽113之间出现间隙造成液体溢流的情况，液体会以第二橡胶环22为中心向四周流动 ，最终流入导流槽23内，随着液体不断的注入导流槽23内，最终液体会顺着第一泄压通道24流动至另一侧的第一环形件29上并流入通孔内，形成泄压与引导超低温液体的效果。

更进一步的，为了能够为阀芯2的转动提供充分的空间，所述球形壳单体11外端前后两侧向外隆起，而球形壳单体11内与两个隆起处的对应处分别设有一凸起填充件114，所述凸起填充件114外径大于第一环形件29，当将阀芯2转动至第一环形件29与凸起填充件114相对齐时，第一环形件29通过凸起填充件114与球形壳单体11形成过盈配合，并且所述凸起填充件114的边缘具有向内凹陷的台阶沿，所述台阶沿具有一排水孔1141，而该排水孔1141朝凸起填充件114表面与通孔中部的对应处延伸，当凸起填充件114与第一环形件29相抵时，台阶沿抵设在第一环形件29表面，因此当本发明中的球阀闭合，且第二橡胶环22与第三环形槽113之间出现间隙，并造成液体溢流时，液体会漫过导流槽23并通过第一泄压通道24朝凸起填充件114台阶沿表面的排水孔1141流动，并通过排水孔1141的导向流入通孔内，而不会向球阀外流出，造成溢流的问题。

并且，为了能能够增加两个第一环形件29的稳固性，不让两个第一环形件29在长时间的使用下，随压力形变、弯曲，而在通孔内环形阵列有多个加强支撑件26，每两个相邻的加强支撑件26之间均设有两个导流块27，两个导流块27分别靠近通孔的两侧末端设置；所述加强支撑件26的厚度从中部至两侧逐渐增加，并且每个加强支撑件26的两端分别与两侧的第一环形件29相固定，可以理解为通过加强支撑件26形成加强筋的效果，而利用导流块27形成导向功能，引导超低温液体流动，而不至于让超低温液体冲击第一环形件29的内侧面，阻碍超低温液体流动效率。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (5)

1.一种均衡受力的助力闭合型超低温球阀，其特征在于：包括壳体（1）以及阀芯（2），所述壳体（1）套设在阀芯（2）外，所述壳体（1）包括球形壳单体（11）以及连通于在球形壳单体（11）两侧的连通管（12）；

所述阀芯（2）的侧面贯穿有一通孔，该通孔与两侧的连通管（12）形成供超低温液体流动的流道，而通孔的两端分别设有一第一环形件（29），而两个第一环形件之间分别通过第一泄压通道（24）以及第二泄压通道（25）相连通，所述第一泄压通道（24）沿阀芯（2）的表面延伸，而第二泄压通道（25）则沿阀芯（2）的内部延伸，所述第一泄压通道（24）与第二泄压通道（25）不相连通，并且第一泄压通道（24）与第二泄压通道（25）呈交错状连接着两个第一环形件（29）；

两个连通管（12）靠近阀芯（2）的一端均设有第二环形件（30），所述第一环形件（29）呈平直状，且与第二环形件（30）相抵，所述第二环形件（30）的内径小于第一环形件（29）的内径，当将阀芯（2）转动至通孔与连通管（12）相对齐时，两个第二环形件（30）分别对第一泄压通道（24）与第二泄压通道（25）的两端进行闭合；

所述第二环形件（30）为橡胶材质，且第二环形件（30）的密度从边缘至中部逐渐降低；

当将阀芯（2）转动至第一泄压通道（24）或第二泄压通道（25）不被第二环形件（30）所闭合时，超低温液体会顺着第一泄压通道（24）或第二泄压通道（25）流动至阀芯（2）的另一端；

所述阀芯（2）的上部表面设有管状孔，而管状孔内活动设有一卡珠（28），该卡珠（28）通过一第一弹簧（281）安装在管状孔内，并且球形壳单体（11）内设有相对应的第二环形槽（112），当将阀芯（2）的通孔转动至与连通管（12）相垂直时，卡珠（28）嵌入第二环形槽（112）内；

阀芯（2）的上端设有一转把（21），球形壳单体（11）上部内侧设有第一环形槽（111），而转把（21）与第一环形槽（111）的对应处设有助力弹性环（212）；

所述助力弹性环（212）包括固定半环体（2121）、第二弹簧（2122）、活动半环体（2123）以及第三弹簧（2124），活动半环体（2123）套设在固定半环体（2121）外，固定半环体（2121）中部外侧通过一第二连接块（1211）与第一环形槽（111）表面相连，活动半环体（2123）内侧通过至少一个第一连接块（1231）与转把（21）相连，所述第二弹簧（2122）呈对称状分别套设在固定半环体（2121）的两侧，且两个第二弹簧（2122）均与活动半环体（2123）相抵；

所述活动半环体（2123）呈倒C状，第三弹簧（2124）位于活动半环体（2123）内，且设于固定半环体（2121）的两侧末端之间；

所述助力弹性环（212）的上方还设有第一橡胶环（211），转把（21）通过第一橡胶环（211）与球形壳单体（11）内侧形成过盈配合。

2.根据权利要求1所述的一种均衡受力的助力闭合型超低温球阀，其特征在于：所述阀芯（2）的侧面对称设有第二橡胶环（22），所述第二橡胶环（22）与第一环形件（29）呈旋转对称设置，而球形壳单体（11）内具有相对应的第三环形槽（113），当将阀芯（2）转动至通孔与连通管（12）相交错时，第二橡胶环（22）嵌入第三环形槽（113）内；

所述阀芯（2）表面与第二橡胶环（22）外侧的对应处还设有导流槽（23），而阀芯（2）两侧的导流槽（23）均与其相邻的第一泄压通道（24）相连通。

3.根据权利要求1-2任一所述的一种均衡受力的助力闭合型超低温球阀，其特征在于：所述球形壳单体（11）外端前后两侧向外隆起，而球形壳单体（11）内与两个隆起处的对应处分别设有一凸起填充件（114），所述凸起填充件（114）外径大于第一环形件（29），当将阀芯（2）转动至第一环形件（29）与凸起填充件（114）相对齐时，第一环形件（29）通过凸起填充件（114）与球形壳单体（11）形成过盈配合。

4.根据权利要求3所述的一种均衡受力的助力闭合型超低温球阀，其特征在于：所述凸起填充件（114）的边缘具有向内凹陷的台阶沿，当凸起填充件（114）与第一环形件（29）相抵时，台阶沿抵设在第一环形件（29）表面；

所述台阶沿具有一排水孔（1141），而该排水孔（1141）朝凸起填充件（114）表面与通孔中部的对应处延伸。

5.根据权利要求4所述的一种均衡受力的助力闭合型超低温球阀，其特征在于：所述通孔内环形阵列有多个加强支撑件（26），每两个相邻的加强支撑件（26）之间均设有两个导流块（27），两个导流块（27）分别靠近通孔的两侧末端设置；

所述加强支撑件（26）的厚度从中部至两侧逐渐增加，并且每个加强支撑件（26）的两端分别与两侧的第一环形件（29）相固定。