CN201575180U

CN201575180U - 一种新型阀芯

Info

Publication number: CN201575180U
Application number: CN2009202522142U
Authority: CN
Inventors: 陈沛
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-12-29
Filing date: 2009-12-29
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2019-12-29

Abstract

一种新型阀芯由阀芯、孔用弹性挡圈、垫圈、橡胶弹性密封圈、聚四氟乙烯球面垫圈、万向节式转轴、聚四氟乙烯衬套、滑动轴、橡胶出水口密封圈和金属球构成；具有控制精度高、性能稳定，耐高温和高压，转动力矩小的特点。

Description

一种新型阀芯

(一)技术领域：

本实用新型涉及一种阀芯，尤其是一种新型上装式球阀阀芯，特别适合于集中供水、供热收费计量用预付费水表和热量表的控制阀应用场合。

(二)背景技术：

随我国国民经济的高速发展，对资源的需求越来越大，尤其凸出的是水资源和石油资源。我国水资源的人均占有量只有2710立方米，约为世界人均占有量的1/4，居世界第88位。国外一些国家工业用水早已采取循环用水措施，水的重复利用率高达70％～90％左右，而中国多数城市还停留在20％～50％的水平上。由于工艺技术落后，工业用水定额也远远高于国外先进水平。中国占世界石油储量的1.5％，产量占世界总量的4.5％，但消费量却占世界总量的8.2％。经历了世界性的金融危机以来，为了保证我国国民经济的可持续发展，节约能源早已提到议事日程上来，国家加大了节能力度，出台了相应的法律法规，计量收费供水和供热势在必行，因此，本实用新型在当前形势下有着极其广阔的应用前景。

我国供热计量收费仪表——预付费热量表，大都使用普通球阀与流量计分体组合成预付费热量表，其连接部机械强度底、密封性能差，使用时经常产生热水泄漏，造成事故。众所周知，随国家建筑节能计量收费制度的推行，预付费水表和预付费热量表被确认为一种必要的集中供水、供热计量的法定仪表，根据我国国情预付费水表和预付费热量表被大量使用。对于组成预付费热量表的关键部件电动球阀，因其工作在60℃～95℃高温(热量表，高温型工作温度可达150℃)和0.5-1.6MPa高压下(高温型热量表工作压力达2.5MPa)，加之我国集中供热对球阀(电动球阀)的材料、工艺、加工的要求很高，要求良好的密封性能和尽量小的转动力矩。目前国内生产的预付费水表和预付费热量表，球阀(电动球阀)基本上是使用普通球阀，其性能远不能满足热量表的需要，容易造成了控制失灵、渗漏、堵塞等缺陷；而且装配方式是沿水流方向叠加装配，一旦使用后不能在线(即在使用现场)调试、维修和更换。

(三)实用新型内容：

本实用新型的目的在于设计一种新型阀芯，它从原理上、结构上解决了普通球阀的弊病和缺陷，具有控制精度高、性能稳定，耐高温和高压，转动力矩小的特点。

本实用新型的技术方案为：一种新型阀芯，其特征在于由阀芯、孔用弹性挡圈、垫圈、硅橡胶弹性密封圈、聚四氟乙烯球面垫圈、万向节式转轴、聚四氟乙烯衬套、滑动轴、硅橡胶出水口密封圈和金属球构成；所说的阀芯为圆柱形，中部有与阀芯外圆柱垂直且轴线相交的安装孔；所说的金属球安装于安装孔内，金属球外紧密包有聚四氟乙烯球面垫圈，聚四氟乙烯球面垫圈外为硅橡胶弹性密封圈；所说的阀芯进水口处的弹性挡圈安装槽内安装有孔用弹性挡圈，孔用弹性挡圈与硅橡胶弹性密封圈及聚四氟乙烯球面垫圈之间有垫圈；所说的阀芯上方有转轴安装孔，转轴安装孔为与转轴有间隙并与阀芯外圆柱同轴心圆柱孔，底部有用于定位的圆柱凸起；所说的万向节式转轴下端与金属球上方的月牙槽为间隙配合，万向节式转轴下端与金属球上方连接处安装有聚四氟乙烯衬套和滑动轴；所说的硅橡胶出水口密封圈安装于阀芯出水口处的密封圈安装槽。

上述所说的阀芯采用PPS聚苯硫醚工程塑料制成，有较高的机械强度和耐260℃高温的性能。

上述所说的垫圈为不锈钢或黄铜垫圈。

上述所说的硅橡胶弹性密封圈及聚四氟乙烯球面垫圈为成对对称安装。

上述所说的出水口密封圈安装槽分布在阀芯外圆柱出水口，并且与出水口在垂直于出水口轴线的平面上的投影同轴心，为三维环形沟槽。

上述所说的万向节式转轴为一维万向节式转轴或二维万向节式转轴；所说的一维万向节式转轴由转轴、衬套和滑动轴组成，转轴端部有拨动金属球转动的凸榫，凸榫和金属球上对应的月牙槽为间隙配合，由装在衬套孔中的滑动轴两端面与金属球上对应的月牙槽呈动配合；所说的二维万向节式转轴由上转轴、下转轴、衬套和滑动轴组成，上转轴开槽与下转轴凸榫为间隙配合，装在衬套孔中的滑动轴两端面与上转轴开槽为动配合，下转轴端部有拨动金属球转动的凸榫，凸榫和金属球上对应的月牙槽为间隙配合，由装在衬套孔中的滑动轴两端面与金属球上对应的月牙槽呈动配合。

上述所说的滑动轴装在金属球上对应的月牙槽内，配合间隙为0.02-0.04mm。

上述所说的衬套材料为聚四氟乙烯，滑动轴材料为不锈轴承钢。

上述所说的聚四氟乙烯球面垫圈的球面与金属球同球心，球面半径与金属球球面半径相同，并包容金属球外球面，其外侧端面和圆柱是安装硅橡胶弹性密封圈的定位止推面；聚四氟乙烯球面垫圈开有过水孔。

上述所说的金属球上端有月牙槽，中部为过水孔，下端有温度传感器安装孔；所说的月牙槽中心面垂直于过水孔轴线并通过金属球球心，同时也对称于金属球球心；所说的过水孔轴线与金属球球心同心；所说的温度传感器安装孔轴线垂直于过水孔轴线并通过金属球球心；金属球用不锈钢或黄铜材料制造。

上述所说的孔用弹性挡圈材料为不锈钢，加工后两端面磨平；所说的垫圈材料为不锈钢或黄铜，加工后两端面磨平。

上述所说的硅橡胶弹性密封圈利用其弹性调整金属球球心的轴向位置即沿过水孔轴线方向和球阀密封。

本实用新型的工作过程为：(1)新型上装式球阀阀芯组件垂直安装在预付费水表、热量表一体化表壳或者其它球阀的安装孔内，一种新型阀芯轴线和安装方向与水流方向或供水管路轴线方向垂直，组成具有完整功能的上装式球阀，并可以和球阀上盖整体拆装；(2)当减速器驱动或人工转动万向节式转轴旋转时，在万向节式转轴端部凸榫和聚四氟乙烯衬套中有滑动轴拨动金属球转动；(3)金属球的过水孔转动到与水流方向同轴心时，球阀开启；金属球的过水孔转动到与水流方向垂直时，球阀关闭。

本实用新型的原理：本实用新型一种新型阀芯轴线和安装方向与水流方向或供水管路轴线方向垂直，一种新型阀芯垂直安装在预付费一体化表壳上，可与球阀上盖整体拆装。阀芯组件有一对硅橡胶弹性密封圈和聚四氟乙烯球面垫圈，它能沿水流轴线方向自动调整阀芯金属球的位置，并紧密包容金属球，保证密封性；垂直水流轴线方向，有滑动轴和聚四氟乙烯衬套安装在万向节式转轴上，由于万向节式转轴端部有拨动金属球转动的凸榫尺寸小于金属球上对应的月牙槽设计为0.3mm，滑动轴两端面与金属球上对应的月牙槽为间隙配合(配合间隙为0.02-0.04mm)，万向节式转轴转动时带滑动轴、聚四氟乙烯衬套、金属球随动，同时滑动轴在聚四氟乙烯衬套孔内做轴向浮动，补偿了垂直水流轴线方向偏差；两个补偿组成了相当于万向节的机理和功能，可以基本消除金属球和万向节式转轴的不同轴心度，即保证了密封又降低了阀芯的驱动力矩，也降低了微型电机的工作电流，大幅提高了锂电池的工作寿命，保证控制阀的启闭次数≥10000次。

本实用新型的优越性：1、本实用新型使用一种新型阀芯，从原理上、结构上解决了普通球阀的弊病和缺陷，控制精度高、性能稳定，耐高温和高压，转动力矩小，其空载转动力矩≤0.5N-m(0.05kgf-m)；2、同时上装式球阀性能降低了对球阀零部件加工精度要求，而且其性能比普通球阀有了很大的提升；3、由于一种新型阀芯使用金属材料和工程塑料做球阀(电动球阀)的零部件，其耐压性能得到了大幅度提高，从普通球阀的1.6MPa提高到3.5MPa；4、一种新型阀芯垂直安装在预付费一体化表壳上，可与球阀上盖整体拆装，而且重新安装后不影响使用性能，便于对球阀(电动球阀)阀芯做定期的维修清洗，保证了在恶劣水质下的控制精度和使用性能。

(四)附图说明：

图1为本实用新型所涉一种新型阀芯的外观图(图1-a为一维转轴外观图，图1-b为阀芯组件外观图)。

图2为本实用新型所涉一种新型阀芯的三维剖视图(图2-a为阀芯组件三维剖视图，图2-b为一维转轴三维剖视图)。

图3为本实用新型所涉一种新型阀芯的出水口密封圈安装槽三维图。

图4为本实用新型所涉一种新型阀芯的剖视图。

图5为本实用新型所涉一种新型阀芯中阀芯剖视图

图6为本实用新型所涉一种新型阀芯中聚四氟乙烯球面垫圈投影视图。

图7为本实用新型所涉一种新型阀芯中金属球剖视图。

图8为本实用新型所涉一种新型阀芯中二维万向节式转轴三维图。

图9为本实用新型所涉一种新型阀芯中二维万向节式转轴剖视图。

图10为本实用新型所涉一种新型阀芯的一种应用实例示意图。

其中，1为阀芯，1-1为圆柱凸起，1-2为安装孔，1-3为出水口，1-4为出水口密封圈安装槽，1-5为转轴安装孔，1-6为弹性挡圈安装槽，1-7为进水口，2为孔用弹性挡圈，3为垫圈，4为硅橡胶弹性密封圈，5为聚四氟乙烯球面垫圈，5-1为球面，5-2为圆柱，5-3为端面，5-4为过水孔，6为万向节式转轴，6-1为上转轴，6-1-1为开槽，6-1-2为密封圈安装槽，6-1-3为上转轴上凸榫，6-2为下转轴，6-2-1为凸榫，6-3为衬套，6-4为滑动轴，6-3为聚四氟乙烯衬套，8为滑动轴，9为硅橡胶出水口密封圈，10为金属球，10-1为月牙槽，10-2为过水孔，10-3为温度传感器安装孔，10-4为金属球球面。

(五)具体实施方式：

实施例：一种新型阀芯(见图1-10)，其特征在于由阀芯1、孔用弹性挡圈2、垫圈3、硅橡胶弹性密封圈4、聚四氟乙烯球面垫圈5、万向节式转轴6、聚四氟乙烯衬套6-3、滑动轴6-4、硅橡胶出水口密封圈9和金属球10构成；所说的阀芯1为圆柱形，中部有与阀芯外圆柱垂直且轴线相交的安装孔1-2；所说的金属球10安装于安装孔1-2内，金属球10外紧密包有聚四氟乙烯球面垫圈5，聚四氟乙烯球面垫圈5外为硅橡胶弹性密封圈4；所说的阀芯1进水口1-7处的弹性挡圈安装槽1-6内安装有孔用弹性挡圈2，孔用弹性挡圈2与硅橡胶弹性密封圈4及聚四氟乙烯球面垫圈5之间有垫圈3；所说的阀芯1上方有转轴安装孔1-5，转轴安装孔1-5为与转轴有间隙并与阀芯外圆柱同轴心圆柱孔，底部有用于定位的2-

圆柱凸起1-1；所说的万向节式转轴6下端与金属球10上方的月牙槽10-1为间隙配合，万向节式转轴6下端与金属球10上方连接处安装有聚四氟乙烯衬套6-3和滑动轴6-4；所说的硅橡胶出水口密封圈9安装于阀芯1出水口1-3处的密封圈安装槽1-4。

上述所说的阀芯1采用PPS聚苯硫醚工程塑料制成，有较高的机械强度和耐260℃高温的性能。

上述所说的垫圈3为不锈钢或黄铜垫圈。

上述所说的硅橡胶弹性密封圈4及聚四氟乙烯球面垫圈5为成对对称安装。(见图4)

上述所说的出水口密封圈安装槽1-4分布在阀芯1外圆柱出水口1-3，并且与出水口1-3在垂直于出水口轴线的平面上的投影同轴心，为三维环形沟槽。(见图3、图5)

上述所说的万向节式转轴6为一维万向节式转轴或二维万向节式转轴；所说的一维万向节式转轴(见图1-a、图2-b)由转轴6、衬套6-3和滑动轴6-4组成，转轴6端部有拨动金属球10转动的凸榫，凸榫和金属球10上对应的月牙槽10-1为间隙配合，由装在衬套6-3孔中的滑动轴6-4两端面与金属球10上对应的月牙槽10-1呈动配合；所说的二维万向节式转轴(见图8、图9)由上转轴6-1、下转轴6-2、衬套6-3和滑动轴6-4组成，上转轴6-1开槽6-1-1与下转轴6-2凸榫6-2-1为间隙配合，装在衬套6-3孔中的滑动轴6-4两端面与上转轴6-1开槽6-1-1为动配合，在密封圈安装槽6-1-2装入硅橡胶O形密封圈密封，上转轴上凸榫6-1-3装入减速器相应的安装孔中，使万向节式转轴6转动；下转轴6-2端部有拨动金属球10转动的凸榫6-2-1，凸榫6-2-1和金属球10上对应的月牙槽10-1为间隙配合，由装在衬套6-3孔中的滑动轴6-4两端面与金属球10上对应的月牙槽10-1呈动配合。

上述所说的滑动轴6-4装在金属球10上对应的月牙槽10-1内，配合间隙为0.02-0.04mm。

上述所说的衬套6-3材料为聚四氟乙烯，滑动轴6-4材料为不锈轴承钢。

上述所说的聚四氟乙烯球面垫圈5的球面5-1与金属球10同球心，球面半径与金属球球面10-4半径相同，并包容金属球10外球面10-4，其外侧端面5-2和圆柱5-3是安装硅橡胶弹性密封圈4的定位止推面；聚四氟乙烯球面垫圈5开有过水孔5-4。(见图6)

上述所说的金属球10上端有月牙槽10-1，中部为过水孔10-2，下端有温度传感器安装孔10-3；所说的月牙槽10-1中心面垂直于过水孔10-2轴线并通过金属球10球心，同时也对称于金属球10球心；所说的过水孔10-2轴线与金属球10球心同心；所说的温度传感器安装孔10-3轴线垂直于过水孔10-2轴线并通过金属球10球心；金属球10用不锈钢或黄铜材料制造。(见图7)

上述所说的孔用弹性挡圈2材料为不锈钢，加工后两端面磨平；所说的垫圈3材料为不锈钢或黄铜，加工后两端面磨平。

上述所说的硅橡胶弹性密封圈4利用其弹性调整金属球10球心的轴向位置即沿过水孔10-2轴线方向和球阀密封。

本实施例的工作过程为：(1)新型上装式球阀阀芯组件垂直安装在热量表一体化表壳的安装孔内(见图10)，一种新型阀芯轴线和安装方向与水流方向或供水管路轴线方向垂直，组成具有完整功能的上装式球阀，并可以和球阀上盖整体拆装；(2)当减速器驱动或人工转动万向节式转轴6旋转时，在万向节式转轴6端部凸榫6-2-1和聚四氟乙烯衬套6-3中有滑动轴6-4拨动金属球10转动；(3)金属球10的过水孔10-2转动到与水流方向同轴心时，球阀开启；金属球10的过水孔10-2转动到与水流方向垂直时，球阀关闭。

本实用新型为一种新型阀芯，主要应用于预付费水表和预付费热量表的控制阀，以及其它球阀，尤其适用于预付费热量表的高温高压场合。众所周知，随国家建筑节能计量收费制度的推行，预付费水表和热量表被确认为一种必要的集中供水、供热分户计量的法定仪表。本实用新型，将一种新型阀芯装入预付费水表和预付费热量表一体化表壳，实现了流量计和控制阀的一体化。由于是整体结构，使一种新型一体化上装式球阀预付费热量表的强度、密封性和耐高温耐高压性能得到提升，最高承压≥4Mpa，远高于行业标准高压表2.5Mpa(普通热量表1.6Mpa)的压力极限。一种新型阀芯垂直安装在预付费一体化表壳上，可与球阀上盖整体拆装，而且重新安装后不影响使用性能，便于对球阀(电动球阀)阀芯做定期的维修清洗，保证了在恶劣水质下的控制精度和使用性能。随国家建筑节能计量收费政策的推行，本实用新型有着广阔的推广应用前景。

Claims

1.一种新型阀芯，其特征在于由阀芯、孔用弹性挡圈、垫圈、橡胶弹性密封圈、聚四氟乙烯球面垫圈、万向节式转轴、聚四氟乙烯衬套、滑动轴、橡胶出水口密封圈和金属球构成；所说的阀芯为圆柱形，中部有与阀芯外圆柱垂直且轴线相交的安装孔；所说的金属球安装于安装孔内，金属球外紧密包有聚四氟乙烯球面垫圈，聚四氟乙烯球面垫圈外为橡胶弹性密封圈；所说的阀芯进水口处的弹性挡圈安装槽内安装有孔用弹性挡圈，孔用弹性挡圈与橡胶弹性密封圈及聚四氟乙烯球面垫圈之间有垫圈；所说的阀芯上方有转轴安装孔，转轴安装孔为与转轴有间隙并与阀芯外圆柱同轴心圆柱孔，底部有用于定位的圆柱凸起；所说的万向节式转轴下端与金属球上方的月牙槽为间隙配合，万向节式转轴下端与金属球上方连接处安装有聚四氟乙烯衬套和滑动轴；所说的橡胶出水口密封圈安装于阀芯出水口处的密封圈安装槽。

2.根据权利要求1所说的一种新型阀芯，其特征在于所说的垫圈为不锈钢或黄铜垫圈。

3.根据权利要求1所说的一种新型阀芯，其特征在于所说的橡胶弹性密封圈及聚四氟乙烯球面垫圈为成对对称安装。

4.根据权利要求1所说的一种新型阀芯，其特征在于所说的出水口密封圈安装槽分布在阀芯外圆柱出水口，并且与出水口在垂直于出水口轴线的平面上的投影同轴心，为三维环形沟槽。

5.根据权利要求1所说的一种新型阀芯，其特征在于所说的万向节式转轴为一维万向节式转轴或二维万向节式转轴；所说的一维万向节式转轴由转轴、衬套和滑动轴组成，转轴端部有拨动金属球转动的凸榫，凸榫和金属球上对应的月牙槽为间隙配合，由装在衬套孔中的滑动轴两端面与金属球上对应的月牙槽呈动配合；所说的二维万向节式转轴由上转轴、下转轴、衬套和滑动轴组成，上转轴开槽与下转轴凸榫为间隙配合，装在衬套孔中的滑动轴两端面与上转轴开槽为动配合，下转轴端部有拨动金属球转动的凸榫，凸榫和金属球上对应的月牙槽为间隙配合，由装在衬套孔中的滑动轴两端面与金属球上对应的月牙槽呈动配合；所说的金属球上端有月牙槽，中部为过水孔，下端有温度传感器安装孔；所说的月牙槽中心面垂直于过水孔轴线并通过金属球球心，同时也对称于金属球球心；所说的过水孔轴线与金属球球心同心；所说的温度传感器安装孔轴线垂直于过水孔轴线并通过金属球球心。

6.根据权利要求5所说的一种新型阀芯，其特征在于所说的滑动轴装在金属球上对应的月牙槽内，配合间隙为0.02-0.04mm。

7.根据权利要求1所说的一种新型阀芯，其特征在于所说的聚四氟乙烯球面垫圈的球面与金属球同球心，球面半径与金属球球面半径相同，并包容金属球外球面，其外侧端面和圆柱是安装橡胶弹性密封圈的定位止推面；聚四氟乙烯球面垫圈开有过水孔。