CN117090959A - 一种无摩擦伸缩球球阀及其控制装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种无摩擦伸缩球球阀及其控制装置，属于球阀的技术领域，其中，一种无摩擦伸缩球球阀包括中间阀体和设于中间阀体两端的侧阀体，侧阀体内靠近中间阀体的一端设有密封圈，中间阀体的内壁下端设有下支撑，下支撑上转动连接有连接块，连接块的两端铰接有球瓣，两个球瓣相互远离的一侧设有球形密封面，球形密封面与相邻的密封圈抵接，中间阀体的内壁上端穿设有阀杆，阀杆位于中间阀体内的一端设有基块，基块的两端设有连杆，连杆的一端与基块铰接，另一端与相邻球瓣远离连接块的一端铰接，中间阀体上设有驱动阀杆升降和转动的驱动机构。本申请能够减小阀门启闭过程中球形密封面与密封圈的摩擦，具有延长阀门使用寿命的效果。

Description

一种无摩擦伸缩球球阀及其控制装置
技术领域
本申请涉及球阀的领域，尤其是涉及一种无摩擦伸缩球球阀及其控制装置。
背景技术
现有技术中，球阀包括阀体、球芯、阀杆和驱动装置，阀体内腔设有阀座，阀座上设有密封圈，球芯表面设有球形密封面，并设置于阀体内腔，阀杆穿过阀体内腔与球体相连接，另一端与外部驱动装置相连接，外部驱动装置通过阀杆驱动球芯进行90°旋转，从而使球芯表面的球形密封面与阀体内腔的密封圈相互配合，形成开启或关闭球阀的功能。
然而，上述球阀的缺点在于旋转球芯进行开启球阀或关闭球阀的过程中，球芯表面的球形密封面与密封圈产生的摩擦较大，一方面转动起来较为不便，另一方面会使得球形密封面与密封圈产生磨损，导致阀门泄漏，使用寿命缩短。
发明内容
为了减小阀门启闭过程中球形密封面与密封圈的摩擦，本申请提供一种无摩擦伸缩球球阀及其控制装置。
第一方面，本申请提供一种无摩擦伸缩球球阀，采用如下的技术方案：
一种无摩擦伸缩球球阀，包括中间阀体和设于中间阀体两端的侧阀体，所述侧阀体内靠近中间阀体的一端设有密封圈，所述中间阀体的内壁下端设有下支撑，所述下支撑上转动连接有连接块，所述连接块的两端铰接有球瓣，两个所述球瓣相互远离的一侧设有球形密封面，所述球形密封面与相邻的密封圈抵接，所述中间阀体的内壁上端穿设有阀杆，所述阀杆位于中间阀体内的一端设有基块，所述基块的两端设有连杆，所述连杆的一端与基块铰接，另一端与相邻球瓣远离连接块的一端铰接，所述中间阀体上设有驱动阀杆升降和转动的驱动机构。
通过采用上述技术方案，当驱动机构驱动阀杆向上移动时，阀杆带动基块上升，基块通过连杆可以使得两个球瓣靠拢收缩；当驱动机构驱动阀杆向下移动时，阀杆带动基块下降，基块通过连杆可以使得两个球瓣外撑张开；当驱动机构带动阀杆转动时，阀杆带动基块转动，基块通过连杆可以带动两个球瓣转动。如此，在打开阀门时，通过驱动机构可以带动阀杆先上升再旋转，从而带动两个球瓣进行先收缩再旋转的顺序动作；在关闭阀门时，通过驱动机构可以带动阀杆先旋转再下降，从而带动两个球瓣进行先旋转再撑开的顺序动作；在上述阀门的启闭过程中，球瓣转动时，球瓣与密封圈相互分离，减小启闭过程中球形密封面与密封圈产生接触的可能，从而减小阀门启闭过程中球形密封面和密封圈的磨损，提高阀门的使用寿命。
可选的，所述驱动机构包括设于中间阀体上端的上阀体，所述上阀体内转动连接有转动螺母，所述阀杆的周面侧壁上端设有螺纹段，所述转动螺母套设于螺纹段上且与螺纹段螺纹连接，所述上阀体的侧壁上设有第一导向槽，所述第一导向槽为四分之一圈螺旋轨道，所述阀杆上设有与第一导向槽相适配的导杆，所述导杆设于第一导向槽中，所述上阀体上设有驱动转动螺母转动的驱动组件。
通过采用上述技术方案，当驱动组件驱动转动螺母转动时，通过螺纹段的设置，可以使得阀杆上下运动，而阀杆上的导杆在第一导向槽的约束下，使得阀杆在升降的同时进行90度的旋转，从而使得两个球瓣在逐渐收缩或张开的同时进行90度的旋转动作，提高对球瓣运动的控制效率，从而提高阀门启闭的切换效率。
可选的，所述上阀体的侧壁上还设有与导杆相适配的第二导向槽，所述第二导向槽竖直设置且所述第二导向槽的上端与第一导向槽的下端连通。
通过采用上述技术方案，当驱动组件驱动转动螺母转动且导杆在第二导向槽内运动时，使得阀杆只能做升降运动，从而带动与阀杆相连的球瓣的收缩或撑开作用。从而保证了在阀门开启时，球瓣先收缩使得球形密封面与密封圈脱离后球瓣才开始产生旋转动作，进一步减小球形密封面与密封圈产生摩擦的可能性；同理在阀门关闭时，球瓣在旋转90度的同时逐渐撑开但不完全撑开，使得球瓣在旋转90度的过程中球形密封面与密封圈始终不发生接触，等到球瓣完成90度的旋转后球瓣再继续撑开，直至球形密封面与密封圈完全抵接后，阀门实现完全关闭。保证了在旋转过程中球形密封面与密封圈保持分离的状态，进一步减小使用中球形密封面与密封圈的磨损，提高阀门的使用寿命。
可选的，所述上阀体的内腔侧壁上设有安装槽，所述安装槽底壁设有轴承，所述转动螺母设于轴承上，所述转动螺母的外侧下端设有凸边，所述上阀体上设有螺母压盖，所述螺母压盖的下端嵌入安装槽中且所述螺母压盖的下端设有润滑垫圈，所述润滑垫圈与凸边抵接。
通过采用上述技术方案，利用轴承实现转动螺母的转动，开设安装槽便于轴承的安装，通过螺母压盖将凸边抵压在轴承上，减小轴承以及转动螺母产生轴向位移的可能性，使得转动螺母只能进行转动的操作，从而通过转动转动螺母带动阀杆进行运动。通过润滑垫圈的设置，可以减小转动螺母转动时与螺母压盖的摩擦，从而提高该阀门的使用寿命。
可选的，所述驱动组件包括设于螺母压盖上的驱动电机和设于驱动电机输出端上的主动齿轮，所述转动螺母的外侧同轴固定有从动齿轮，所述从动齿轮与主动齿轮啮合。
通过采用上述技术方案，当驱动电机启动时，带动主动齿轮转动，主动齿轮转动带动从动齿轮转动，从动齿轮转动带动转动螺母转动。通过驱动电机的正反转切换，实现转动螺母的正反转切换，从而实现驱动阀杆上下运动的切换，进而实现阀门的启闭切换，提高阀门启闭的自动化程度，减少人力劳动。
可选的，所述中间阀体内设有供介质流通的内腔通道，当阀门完全关闭时，两个所述球形密封面的球心重合且位于内腔通道的轴线上。
通过采用上述技术方案，当阀门完全关闭时，两个球瓣完全撑开，使得球形密封面恰好均匀地挤压密封圈，减少密封圈出现因受力不均导致出现力心偏移而使密封圈产生不均匀的压缩变形的情况，可以有效提高密封圈的使用寿命。
可选的，所述球瓣远离球形密封面的一侧设有圆柱面形内径通道，当阀门完全开启时，两个所述圆柱面形内径通道的中心重合且位于内腔通道的轴线上。
通过采用上述技术方案，当阀门完全打开时，两个圆柱面形内径通道的中心线与内腔通道同轴设置，保证介质流入中间阀体时维持直线路径，减小介质通过中间阀体时的流动阻力，同时减小介质通过中间阀体时对球瓣产生的冲击，提高球瓣的使用寿命。
可选的，所述导杆上套设有润滑套，所述导杆外侧远离阀杆的一端设有卡簧。
通过采用上述技术方案，当导杆在第一导向槽内运动时，润滑套能够在导杆上滚动，可以将滑动摩擦转换为滚动摩擦，从而减小导杆与第一导向槽的槽壁产生的磨损，进一步提高阀门的使用寿命。
第二方面，本申请还提供一种无摩擦伸缩球球阀的控制装置，采用如下的技术方案：
一种无摩擦伸缩球球阀的控制装置，包括与上述驱动电机相连的PID控制器、编码器以及力矩传感器，所述编码器和力矩传感器分别与PID控制器电性连接。
通过采用上述技术方案，向PID控制器输入开启指令时，驱动电机接收到电信号后正向转动，由于阀门完全开启条件为开启角度为90度，在驱动电机的转动过程中，编码器实时检测阀门开启角度并反馈至PID控制器，当PID控制器接收到阀门开启角度达到90度的信号时，驱动电机停止转动，阀门开启动作完成；向PID控制器输入关闭指令时，驱动电机接收到电信号后反向转动，阀门完全关闭的条件是驱动电机的力矩达到预定值，在驱动电机的转动过程中，力矩传感器实时检测力矩并反馈至PID控制器，当PID控制器接收到力矩达到预定值信号时，驱动电机停止转动，阀门关闭动作完成。通过PID控制器控制阀门开启和关闭，开启阀门时，编码器可以实现高速反馈，从而提供准确的位置反馈信息，使得PID控制器实现精确的位置控制；关闭阀门时，力矩传感器实时检测力矩，精密度高，稳定性强，保证了球阀的密封性，从而防止介质泄漏。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过球瓣、连杆、阀杆以及驱动机构的设置，在打开阀门时，通过驱动机构可以带动阀杆先上升再旋转，从而带动两个球瓣进行先收缩再旋转的顺序动作；在关闭阀门时，通过驱动机构可以带动阀杆先旋转再下降，从而带动两个球瓣进行先旋转再撑开的顺序动作；在阀门的启闭过程中，球瓣转动时，球瓣与密封圈相互分离，减小启闭过程中球形密封面与密封圈产生接触的可能，从而减小阀门启闭过程中球形密封面和密封圈的磨损，提高阀门的使用寿命；
2.通过第一导向槽的设置，当驱动组件驱动转动螺母转动时，通过螺纹段的设置，可以使得阀杆上下运动，而阀杆上的导杆在第一导向槽的约束下，使得阀杆在升降的同时进行90度的旋转，从而使得两个球瓣在逐渐收缩或张开的同时进行90度的旋转动作，提高对球瓣运动的控制效率，从而提高阀门启闭的切换效率。
3.通过圆柱面形内径通道的设置，当阀门完全打开时，两个圆柱面形内径通道的中心线与内腔通道同轴设置，保证介质流入中间阀体时维持直线路径，减小介质通过中间阀体时的流动阻力，同时减小介质通过中间阀体时对球瓣产生的冲击，提高球瓣的使用寿命。
4.两个球瓣通过连接块、连杆以及基块形成的多连杆机构在阀杆向下移动的同时推动两球瓣向两边撑开，可以同时实现双向密封，即使阀门在一侧失效的情况下，另一侧仍能有效工作，实现密封作用的双保险。尤其是在介质进入球阀一侧球瓣失效的情况下，仍能借助介质压力与阀杆推动球瓣的压力实现更好的密封。
附图说明
图1是本申请实施例中一种无摩擦伸缩球球阀的整体结构示意图。
图2是体现本申请实施例中侧阀体、中间阀体以及上阀体内部构造的剖切图。
图3是体现本申请实施例中上支撑和下支撑的剖切图。
图4是体现本申请实施例中连接块、球瓣、连杆和基块形成的连杆机构的结构示意图。
图5是体现本申请实施例中驱动机构和驱动组件的剖切图。
图6是体现本申请实施例中异形导向槽的结构示意图。
图7是体现本申请实施例中球瓣处于撑开状态的结构示意图。
图8是体现本申请实施例中球瓣处于收缩状态的结构示意图。
图9是体现本申请实施例中阀门关闭时球瓣状态的示意图。
图10是体现本申请实施例中阀门开启时球瓣状态的示意图。
图11是体现本申请实施例中阀门在启闭过程中球瓣的状态变化的示意图。
图12是体现本申请实施例中一种无摩擦伸缩球球阀的控制装置的原理图。
附图标记说明：1、中间阀体；11、内腔通道；12、上支撑；121、通孔；1211、第二环形凹槽；2、侧阀体、21、密封圈；3、阻断机构；31、下支撑；311、第一环形凹槽；32、连接块；33、球瓣；331、球形密封面；332、圆柱面形内径通道；34、阀杆；341、基块；342、螺纹段；343、导杆；3431、润滑套；3432、卡簧；35、连杆；4、驱动机构；41、上阀体；411、异形导向槽；4111、第一导向槽；4112、第二导向槽；412、安装槽；4121、轴承；413、螺母压盖；4131、润滑垫圈；42、转动螺母；421、凸边；422、从动齿轮；43、驱动组件；431、驱动电机；432、主动齿轮；5、PID控制器；6、编码器；7、力矩传感器。
具体实施方式
以下结合附图1-12，对本申请作进一步详细说明。
第一方面，本申请实施例公开一种无摩擦伸缩球球阀。参照图1和图2，一种无摩擦伸缩球球阀，包括中间阀体1和侧阀体2，侧阀体2通过螺栓、螺母的紧固方式安装于中间阀体1的两侧，中间阀体1内设有供介质流通的内腔通道11和用于阻断介质流通的阻断机构3。
参照图2、图3和图4，侧阀体2内靠近中间阀体1的一端安装有密封圈21，阻断机构3包括设于中间阀体1内壁下端的下支撑31，下支撑31的下端穿出中间阀体1且与中间阀体1的下端通过螺栓、螺母固定，下支撑31的周面侧壁上开设有两层第一环形凹槽311，第一环形凹槽311内放置O型圈，可以防止介质通过下支撑31与中间阀体1之间的间隙溢出。下支撑31上转动连接有连接块32，连接块32的两端铰接有球瓣33，两个球瓣33相互远离的一侧设有球形密封面331，球形密封面331与相邻的密封圈21抵接。中间阀体1的内壁上端穿设有阀杆34，阀杆34位于中间阀体1内的一端固定连接有基块341，基块341的两端连接有连杆35，连杆35的一端与基块341铰接，另一端与相邻球瓣33远离连接块32的一端铰接，中间阀体1上设有驱动阀杆34升降和转动的驱动机构4。
当驱动机构4驱动阀杆34向上移动时，阀杆34带动基块341上升，基块341通过连杆35可以使得两个球瓣33靠拢收缩；当驱动机构4驱动阀杆34向下移动时，阀杆34带动基块341下降，基块341通过连杆35可以使得两个球瓣33外撑张开；当驱动机构4带动阀杆34转动时，阀杆34带动基块341转动，基块341通过连杆35可以带动两个球瓣33转动。如此，在打开阀门时，通过驱动机构4可以带动阀杆34先上升再旋转，从而带动两个球瓣33进行先收缩再旋转的顺序动作；在关闭阀门时，通过驱动机构4可以带动阀杆34先旋转再下降，从而带动两个球瓣33进行先旋转再撑开的顺序动作；在上述阀门的启闭过程中，球瓣33转动时，球瓣33与密封圈21相互分离，减小启闭过程中球形密封面331与密封圈21产生接触的可能，从而减小阀门启闭过程中球形密封面331和密封圈21的磨损，提高阀门的使用寿命。
参照图3，中间阀体1的上端安装有上支撑12，上支撑12上开设有供阀杆34穿出的通孔121，通孔121的内侧壁上开设有两层第二环形凹槽1211，第二环形凹槽1211内放置O型圈，可以防止介质通过上支撑12与阀杆34之间的间隙溢出。
参照图2、图5和图6，驱动机构4包括通过螺栓、螺母的紧固方式安装于上支撑12上端的上阀体41，阀杆34穿过上阀体41的内腔。上阀体41内转动连接有转动螺母42，阀杆34的周面侧壁上端设有螺纹段342，转动螺母42套设于螺纹段342上且与螺纹段342螺纹连接。上阀体41的侧壁上开设有异形导向槽411，异形导向槽411由第一导向槽4111和第二导向槽4112组成，其中，第一导向槽4111为四分之一圈螺旋轨道，第二导向槽4112为竖直轨道且第二导向槽4112的上端与第一导向槽4111的下端连通。阀杆34的侧壁上安装有与异形导向槽411相适配的导杆343，导杆343位于异形导向槽411中，上阀体41上设有驱动转动螺母42转动的驱动组件43。本实施例中，为保证导杆343运动的稳定性，异形导向槽411设置有两个且两个异形导向槽411在上阀体41的周面侧壁上对称设置，导杆343设置有两个且两个导杆343对称设置于阀杆34的周面侧壁上。
当驱动组件43驱动转动螺母42转动时，通过螺纹段342的设置，可以使得阀杆34上下运动，而阀杆34上的导杆343在第一导向槽4111的约束下，使得阀杆34在升降的同时进行90度的旋转，从而使得两个球瓣33在逐渐收缩或张开的同时进行90度的旋转动作，提高对球瓣33运动的控制效率，从而提高阀门启闭的切换效率。
当驱动组件43驱动转动螺母42转动且导杆343在第二导向槽4112内运动时，使得阀杆34只能做升降运动，从而带动与阀杆34相连的球瓣33的收缩或撑开作用。从而保证了在阀门开启时，球瓣33先收缩使得球形密封面331与密封圈21脱离后球瓣33才开始产生旋转动作，进一步减小球形密封面331与密封圈21产生摩擦的可能性；同理在阀门关闭时，球瓣33在旋转90度的同时逐渐撑开但不完全撑开，使得球瓣33在旋转90度的过程中球形密封面331与密封圈21始终不发生接触，等到球瓣33完成90度的旋转后球瓣33再继续撑开，直至球形密封面331与密封圈21完全抵接后，阀门实现完全关闭。保证了在旋转过程中球形密封面331与密封圈21保持分离的状态，进一步减小使用中球形密封面331与密封圈21的磨损，提高阀门的使用寿命。
值得注意的是，需根据自锁条件的公式μ≥tan(θ)(其中μ为导杆343与第一导向槽4111二者材料的摩擦因数，θ为第一导向槽4111的螺旋倾角)计算出θ的最小值θmin，在设计时第一导向槽4111的螺旋倾角应大于θmin，从而减小导杆343在第一导向槽4111内运动时发生自锁的可能性。
参照图5和图6，导杆343的外侧套设有润滑套3431，润滑套3431的内径略大于导杆343的外径，使得导杆343在异形导向槽411内运动时，润滑套3431能够在导杆343上滚动，可以将滑动摩擦转换为滚动摩擦，从而减小导杆343与第一导向槽4111的槽壁产生的磨损，进一步提高阀门的使用寿命。为减小润滑套3431从导杆343脱离的可能，导杆343外侧远离阀杆34的一端安装有卡簧3432，能够对润滑套3431进行限位，防止润滑套3431滚动式从导杆343上脱出。本实施例中，卡簧3432为E型卡簧。
参照图5，上阀体41的内腔侧壁上开设有安装槽412，安装槽412内嵌设有轴承4121，转动螺母42安装于轴承4121上，转动螺母42的外侧下端一体成型有凸边421，上阀体41上安装有螺母压盖413，螺母压盖413的外侧与上阀体41的内腔侧壁上端通过螺纹连接的方式固定。螺母压盖413的下端嵌入安装槽412中且螺母压盖413的下端设有润滑垫圈4131，润滑垫圈4131与凸边421抵接。本实施例中，轴承4121为圆锥滚子轴承。如此，开设安装槽412便于轴承4121的安装，通过螺母压盖413将凸边421抵压在轴承4121上，减小轴承4121以及转动螺母42产生轴向位移的可能性，使得转动螺母42只能进行转动的操作，从而通过转动转动螺母42带动阀杆34进行运动。通过润滑垫圈4131的设置，可以减小转动螺母42转动时与螺母压盖413的摩擦，从而提高该阀门的使用寿命。
参照图5和图6，驱动组件43包括安装于螺母压盖413上的驱动电机431和同轴固定于驱动电机431输出端上的主动齿轮432，转动螺母42的外侧同轴固定有从动齿轮422，从动齿轮422与主动齿轮432啮合。本实施例中，驱动电机431为舵机。当驱动电机431启动时，带动主动齿轮432转动，主动齿轮432转动带动从动齿轮422转动，从动齿轮422转动带动转动螺母42转动。通过驱动电机431的正反转切换，实现转动螺母42的正反转切换，从而实现驱动阀杆34上下运动的切换，进而实现阀门的启闭切换，可以提高阀门启闭的自动化程度，减少人力劳动。
参照图2和图7，当阀门完全关闭时，两个球形密封面331的球心重合且位于内腔通道11的轴线上。如此，当阀门完全关闭时，两个球瓣33完全撑开，使得球形密封面331恰好均匀地挤压密封圈21，减少密封圈21出现因受力不均导致出现力心偏移而使密封圈21产生不均匀的压缩变形的情况，可以有效提高密封圈21的使用寿命。
参照图2和图8，球瓣33远离球形密封面331的一侧设有圆柱面形内径通道332，当阀门完全开启时，两个圆柱面形内径通道332的中心重合且位于内腔通道11的轴线上。如此，当阀门完全打开时，两个圆柱面形内径通道332的中心线与内腔通道11同轴设置，保证介质流入中间阀体1时维持直线路径，减小介质通过中间阀体1时的流动阻力，同时减小介质通过中间阀体1时对球瓣33产生的冲击，提高球瓣33的使用寿命。
综上所述，球形密封面331的球心与圆柱面形内径通道332的中心不重合，在加工时可以通过两个球瓣33的两个状态来确定圆柱面形内径通道332的中心，方法如下：
参照图9，当两球瓣33处于撑开状态，即阀门关闭时，已知球瓣33两端铰接轴轴孔(以下简称“两轴孔”)距离为a1，两轴孔之间的高度为h1，两轴孔距离为a1沿两轴孔之间的高度为h1的投影为b1，根据三角函数c2＝a2+b2-2abcosθ，可求得a1与h1的夹角θ1。
参照图10，当两球瓣33处于收缩状态，即阀门开启时，已知球瓣33两轴孔距离为a2，两轴孔之间的高度为h2，两轴孔距离为a2沿两轴孔之间的高度为h2的投影为b2，根据三角函数c2＝a2+b2-2abcosθ，可求得a2与h2的夹角θ2。
参照图11，根据球瓣33两个状态的轴孔高度h1和h2重合，可知球瓣33从撑开状态到收缩状态绕球瓣33下端轴孔的旋转角度θ为(θ1+θ2)，球瓣33收缩状态下，阀门为打开状态，为保证介质不会直接冲击球瓣33，圆柱面形内径通道332的直径应大于等于内腔通道11的直径，且圆柱面形内径通道332的中心与内腔通道11的轴线重合，此时，圆柱面形内径通道332的中心同时跟随球瓣33绕球瓣33下端的铰接轴轴孔旋转θ角度，圆柱面形内径通道332的中心到球瓣33下端铰接轴轴孔的距离L2等于球形密封面331的球心到球瓣33下端铰接轴轴孔的距离L1。
本申请实施例一种无摩擦伸缩球球阀的实施原理为：当驱动电机431转动时，通过主动齿轮432和传动齿轮带动转动螺母42转动，通过螺纹段342的设置，可以使得阀杆34上下运动，而阀杆34上的导杆343在第一导向槽4111的约束下，使得阀杆34在升降的同时进行90度的旋转，从而使得两个球瓣33在逐渐收缩或张开的同时进行90度的旋转动作，提高对球瓣33运动的控制效率，从而提高阀门启闭的切换效率。且在上述阀门的启闭过程中，球瓣33转动时，球瓣33与密封圈21相互分离，减小启闭过程中球形密封面331与密封圈21产生接触的可能，从而减小阀门启闭过程中球形密封面331和密封圈21的磨损，提高阀门的使用寿命。
当驱动电机431转动时，通过主动齿轮432和传动齿轮带动转动螺母42转动，且导杆343在第二导向槽4112内运动时，使得阀杆34只能做升降运动，从而带动与阀杆34相连的球瓣33的收缩或撑开作用。从而保证了在阀门开启时，球瓣33先收缩使得球形密封面331与密封圈21脱离后球瓣33才开始产生旋转动作，进一步减小球形密封面331与密封圈21产生摩擦的可能性；同理在阀门关闭时，球瓣33在旋转90度的同时逐渐撑开但不完全撑开，使得球瓣33在旋转90度的过程中球形密封面331与密封圈21始终不发生接触，等到球瓣33完成90度的旋转后球瓣33再继续撑开，直至球形密封面331与密封圈21完全抵接后，阀门实现完全关闭。保证了在旋转过程中球形密封面331与密封圈21保持分离的状态，进一步减小使用中球形密封面331与密封圈21的磨损，提高阀门的使用寿命。
此外，本申请实施例中两个球瓣33通过连接块32、连杆35以及基块341形成的多连杆机构在阀杆34向下移动的同时推动两球瓣33向两边撑开，可以同时实现双向密封，即使阀门在一侧失效的情况下，另一侧仍能有效工作，实现密封作用的双保险。尤其是在介质进入球阀一侧球瓣33失效的情况下，仍能借助介质压力与阀杆34推动球瓣33的压力实现更好的密封。
第二方面，本申请实施例还公开一种无摩擦伸缩球球阀的控制装置。参照图12，一种无摩擦伸缩球球阀的控制装置，包括与上述驱动电机431相连的PID控制器5、编码器6以及力矩传感器7，其中，编码器6和力矩传感器7分别与PID控制器5电性连接。
当向PID控制器5输入开启指令时，驱动电机431接收到电信号后正向转动，由于阀门完全开启条件为开启角度为90度，在驱动电机431的转动过程中，编码器6实时检测阀门开启角度并反馈至PID控制器5，当PID控制器5接收到阀门开启角度达到90度的信号时，驱动电机431停止转动，阀门开启动作完成。
当向PID控制器5输入关闭指令时，驱动电机431接收到电信号后反向转动，阀门完全关闭的条件是驱动电机431的力矩达到预定值，在驱动电机431的转动过程中，力矩传感器7实时检测力矩并反馈至PID控制器5，当PID控制器5接收到力矩达到预定值信号时，驱动电机431停止转动，阀门关闭动作完成。
通过PID控制器5控制阀门开启和关闭，开启阀门时，编码器6可以实现高速反馈，从而提供准确的位置反馈信息，使得PID控制器5实现精确的位置控制；关闭阀门时，力矩传感器7实时检测力矩，精密度高，稳定性强，保证了阀门的密封性，从而防止介质泄漏。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种无摩擦伸缩球球阀，其特征在于：包括中间阀体(1)和设于中间阀体(1)两端的侧阀体(2)，所述侧阀体(2)内靠近中间阀体(1)的一端设有密封圈(21)，所述中间阀体(1)的内壁下端设有下支撑(31)，所述下支撑(31)上转动连接有连接块(32)，所述连接块(32)的两端铰接有球瓣(33)，两个所述球瓣(33)相互远离的一侧设有球形密封面(331)，所述球形密封面(331)与相邻的密封圈(21)抵接，所述中间阀体(1)的内壁上端穿设有阀杆(34)，所述阀杆(34)位于中间阀体(1)内的一端设有基块(341)，所述基块(341)的两端设有连杆(35)，所述连杆(35)的一端与基块(341)铰接，另一端与相邻球瓣(33)远离连接块(32)的一端铰接，所述中间阀体(1)上设有驱动阀杆(34)升降和转动的驱动机构(4)。
2.根据权利要求1所述的一种无摩擦伸缩球球阀，其特征在于：所述驱动机构(4)包括设于中间阀体(1)上端的上阀体(41)，所述上阀体(41)内转动连接有转动螺母(42)，所述阀杆(34)的周面侧壁上端设有螺纹段(342)，所述转动螺母(42)套设于螺纹段(342)上且与螺纹段(342)螺纹连接，所述上阀体(41)的侧壁上设有第一导向槽(4111)，所述第一导向槽(4111)为四分之一圈螺旋轨道，所述阀杆(34)上设有与第一导向槽(4111)相适配的导杆(343)，所述导杆(343)设于第一导向槽(4111)中，所述上阀体(41)上设有驱动转动螺母(42)转动的驱动组件(43)。
3.根据权利要求2所述的一种无摩擦伸缩球球阀，其特征在于：所述上阀体(41)的侧壁上还设有与导杆(343)相适配的第二导向槽(4112)，所述第二导向槽(4112)竖直设置且所述第二导向槽(4112)的上端与第一导向槽(4111)的下端连通。
4.根据权利要求2所述的一种无摩擦伸缩球球阀，其特征在于：所述上阀体(41)的内腔侧壁上设有安装槽(412)，所述安装槽(412)底壁设有轴承(4121)，所述转动螺母(42)设于轴承(4121)上，所述转动螺母(42)的外侧下端设有凸边(421)，所述上阀体(41)上设有螺母压盖(413)，所述螺母压盖(413)的下端嵌入安装槽(412)中且所述螺母压盖(413)的下端设有润滑垫圈(4131)，所述润滑垫圈(4131)与凸边(421)抵接。
5.根据权利要求2所述的一种无摩擦伸缩球球阀，其特征在于：所述驱动组件(43)包括设于螺母压盖(413)上的驱动电机(431)和设于驱动电机(431)输出端上的主动齿轮(432)，所述转动螺母(42)的外侧同轴固定有从动齿轮(422)，所述从动齿轮(422)与主动齿轮(432)啮合。
6.根据权利要求1所述的一种无摩擦伸缩球球阀，其特征在于：所述中间阀体(1)内设有供介质流通的内腔通道(11)，当阀门完全关闭时，两个所述球形密封面(331)的球心重合且位于内腔通道(11)的轴线上。
7.根据权利要求6所述的一种无摩擦伸缩球球阀，其特征在于：所述球瓣(33)远离球形密封面(331)的一侧设有圆柱面形内径通道(332)，当阀门完全开启时，两个所述圆柱面形内径通道(332)的中心重合且位于内腔通道(11)的轴线上。
8.根据权利要求2所述的一种无摩擦伸缩球球阀，其特征在于：所述导杆(343)上套设有润滑套(3431)，所述导杆(343)外侧远离阀杆(34)的一端设有卡簧(3432)。
9.一种无摩擦伸缩球球阀的控制装置，其特征在于：包括分别与权利要求5中所述驱动电机(431)相连的PID控制器(5)、编码器(6)以及力矩传感器(7)，所述编码器(6)和力矩传感器(7)分别与PID控制器(5)电性连接。
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