CN205689796U - 一种丝扣式球阀及阀杆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及化工机械设备技术领域，尤其涉及一种丝扣式球阀及阀杆。本实用新型提供了一种丝扣式球阀，其包括阀杆，该阀杆包括依次连接的螺纹段、缩径段及密封段，螺纹段用于与阀杆驱动机构连接；螺纹段的直径小于等于缩径段的直径，缩径段的直径小于密封段的直径，以增加阀杆的可穿入性，由此增加了阀杆的高度；密封段的底部设有用于与球芯连接的凸头，该球阀还包括绕设于阀杆外围的压盖及与压盖螺纹连接的填料套，压盖的一端与缩径段连接，另一端与密封段连接；压盖的底面、密封段的外壁及填料套的内壁构成用于放置填料的填料箱，通过增加阀杆高度，增大了填料箱高度，进而增加了压盖与填料套的螺纹旋合长度，提高了球阀的密封性及安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及化工机械设备技术领域，尤其涉及一种丝扣式球阀及阀杆，具体涉及一种能提高密封性及安全性能的丝扣式球阀及阀杆。
背景技术
丝扣式球阀，包括以锥形螺纹密封的球阀和用活接连接的球阀，前者为内螺纹连接，后者为外螺纹连接。市售螺纹连接浮动球球阀(二片式)中填料箱由填料套、压盖、阀杆、填料和止推垫组成，填料套和压盖直接螺纹连接，没有填料压环。处于安全考虑，现有球阀中的阀杆都是从里面穿入，以防止阀杆受压冲出。同时，球阀填料箱上还都有两个手柄限位片，以保证操作时阀门能够全开和关严，这导致了丝扣式球阀填料套只能是内螺纹，而不能设置专门的填料压环。这就产生了两个问题，一是对于小口径法兰式球阀，为保证填料箱高度，必须加大阀球直径和阀门尺寸，由此增加了经济成本。对丝扣式球阀，常用的口径都比较小，为与管道配合阀门尺寸也不能太大，只能减小填料箱高度，结果是填料很薄，压盖中的螺纹丝数也很少，密封效果差，也不安全。二是丝扣式球阀没有设置压环，长期使用填料会进入螺纹空隙，填料松动，导致泄漏。
阀门设计，填料宽度S一般取S＝(0.9-2.5)√g，g为阀杆直径。填料高度H一般取3～5S。压盖的螺纹旋合长度，应符合GB/T197-2003《普通螺纹公差》中的规定，至少应采用中等旋合长度组合(N)。表1为市售不锈钢丝扣式球阀的尺寸测量结果，压盖丝牙数只有3～4圈，实际只能进2～3圈，以留一圈计。从表中数据可以看出，这些球阀的填料箱设计都严重不符合设计规范和国标，这样的阀门只能用于走不燃气体和水，不能用于易燃易爆介质，故现在的化工工艺管路都不使用丝扣式球阀。
表1市售两片式丝扣球阀填料箱测量结果
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型要解决的技术问题是现有的丝扣式球阀填料很薄，压盖的螺纹丝数少，且没有设计压环，造成密封性差，安全性低，不符合石化阀门设计标准，不能用于易燃易爆介质。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种阀杆，其包括依次连接的螺纹段、缩径段及密封段，所述螺纹段用于与阀杆驱动机构连接；所述螺纹段的直径小于或等于所述缩径段的直径，所述缩径段的直径小于所述密封段的直径；所述密封段的底部设有用于与球芯连接的凸头。
其中，所述螺纹段、缩径段、密封段及凸头一体成型。
本实用新型还提供了一种丝扣式球阀，其包括上述阀杆，还包括绕设于所述阀杆外围的压盖及与所述压盖螺纹连接的填料套，且所述填料套设于所述压盖的外侧；所述压盖的一端与所述缩径段连接，所述压盖的另一端与所述密封段连接；所述压盖的底面、密封段的外壁及填料套的内壁构成用于放置填料的填料箱。
其中，所述压盖的底部设有向所述填料箱延伸的压环，所述压环用于压实所述填料箱内的填料，以防止所述填料箱内的填料溢出。
其中，所述球芯上设有圆弧槽，所述凸头与所述圆弧槽插接，使得所述阀杆与所述球芯固定连接。
其中，所述密封段与所述凸头的连接处设有止推垫片。
(三)有益效果
本实用新型的上述技术方案具有如下优点：
本实用新型提供了一种阀杆，该阀杆包括依次连接的螺纹段、缩径段及密封段，螺纹段用于与阀杆驱动机构连接；螺纹段用于与阀杆驱动机构连接；螺纹段的直径小于或等于缩径段的直径，缩径段的直径小于密封段的直径；密封段的底部设有用于与球芯连接的凸头，以确保在使用过程中防止阀杆飞出阀体，进而保证整个阀门与管道的安全性。并通过将螺纹段及缩径段的直径小于密封段，以增加阀杆的可穿入性，由此增加了阀杆的高度。
本实用新型还提供了一种丝扣式球阀，包括上述阀杆，还包括绕设于阀杆外围的压盖及与压盖螺纹连接的填料套，且填料套设于压盖的外侧；压盖的一端与缩径段连接，压盖的另一端与密封段连接；压盖的底面、密封段的外壁及填料套的内壁构成用于放置填料的填料箱。本申请将压盖对应于缩径段及密封段设于阀杆的外围，通过增加阀杆的高度，从而增大了填料箱的高度，也有利于增加压盖与填料套间的螺纹旋合长度，提高了球阀的密封性及使用安全性，并使得填料箱的设计能够符合石化球阀标准，可以用于易燃易爆介质，也有利于解决丝扣式球阀不能用于化工工艺管路的问题。
附图说明
图1是本实用新型一种丝扣式球阀实施例的DN20PN25球阀的具体结构示意图；
图2是本实用新型一种丝扣式球阀实施例的DN20PN25球阀中压盖的结构示意图；
图3是本实用新型一种丝扣式球阀实施例的DN20PN25球阀中阀杆的正视图；
图4是本实用新型一种丝扣式球阀实施例的DN20PN25球阀中阀杆的后视图。
图中：1-1：紧固螺母；1-2：弹簧垫片；1-3：手柄；1-4：压盖；1-5：填料套；1-6、1-1-13：填料；1-7：阀杆；1-8：主阀体；1-9：密封圈；1-10：止推垫片；1-11：副阀体；1-13：球芯；2-1：压盖本体；2-2：旋合连接段；2-3：压环；3-1：螺纹段；3-2：缩径段；3-3：密封段；3-4：凸头。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
特别的，在本实施例中，本申请中的丝扣式球阀为一种新型的丝扣式球阀，通过设置包括缩径段的阀杆，使得其与现有的丝扣式球阀相比，填料箱的高度增加了一倍，故也可称之为高台型丝扣式球阀。
如图3至图4所示，本实用新型提供了一种阀杆，其包括依次连接的螺纹段3-1、缩径段3-2及密封段3-3，螺纹段3-1用于与阀杆驱动机构连接；螺纹段3-1的直径小于或等于缩径段3-2的直径，缩径段3-2的直径小于密封段3-3的直径；密封段3-3的底部设有用于与球芯1-13连接的凸头3-4，用于防止阀杆1-7飞出，进而保护阀杆1-7在高压工况条件下的安全性。具体地，螺纹段3-1、缩径段3-2、密封段3-3及凸头3-4一体成型，通过将螺纹段3-1及缩径段3-2的直径小于密封段3-3的直径，以增加阀杆1-7的可穿入性，由此增加了阀杆1-7的高度。
如图1至图2所示，本实用新型还提供了一种丝扣式球阀，包括上述阀杆1-7，还包括绕设于阀杆外围的压盖1-4及与压盖1-4螺纹连接的填料套1-5，且填料套1-5设于压盖1-4的外侧；压盖1-4的一端与缩径段3-2连接，压盖1-4的另一端与密封段3-3连接；压盖1-4的底面、密封段3-3的外壁及填料套1-5的内壁构成用于放置填料的填料箱。本申请将压盖1-4对应于缩径段3-2及密封段3-3设于阀杆1-7的外围，通过增加阀杆1-7的高度，从而增大了填料箱的高度，也有利于增加压盖1-4与填料套1-5间的螺纹旋合长度(其中，压盖1-4通过旋合连接段2-2与填料套1-5连接)，提高了球阀的密封性及使用安全性，并使得填料箱的设计能够符合石化球阀标准，可以用于易燃易爆介质，也有利于解决丝扣式球阀不能用于化工工艺管路的问题。
在本实施例中，压盖1-4包括压盖本体2-1、旋合连接段2-2及压环2-3；具体地，压盖1-4的底部设有向填料箱延伸的压环2-3，压环2-3用于压实填料箱内的填料1-6，以防止填料箱内的填料1-6溢出，以提高密封性能，克服了在现有技术中填料会进入螺纹空隙，填料松动，从而导致的问题；压盖1-4通过旋合连接段2-2与填料套1-5连接，具体地，压盖本体2-1的外表面设有用于与填料套1-5连接的旋合连接段2-2，且旋合连接段2-2为螺纹体。其中，压盖1-4与填料套1-5间的螺纹连接圈数统称为压盖丝数；若压盖丝的数量越多，代表压盖1-4与填料套1-5的连接密封性越好，使用效果越好。采用本申请中的压盖1-4，增大了压盖1-4与填料套1-5的接触面积，提高了压盖1-4与填料套1-5间的螺纹连接圈数，有助于提高安全性能，从而能应用于化工工艺管路上。特别的，在本申请中，填料套1-5设于主阀体1-8上，且填料套1-5与主阀体1-8一体成型。
国标GB/T1-1337-2007《石油、石化及相关工业用的钢制球阀》第5.1-13.3条规定，球阀应采用可调节密封结构，应不拆卸球阀的任何零件就可以调节填料密封力。第5.1-13.4条规定，填料压盖应由填料压板和填料压套组成，填料压板应是带两个安装活接螺栓的通孔(不开口)法兰，填料压盖的螺栓应能穿过填料压板的通孔固定在阀盖或阀体颈部的法兰上。特别的，本实用新型提供的压盖1-4是将球阀填料压板(相当于本申请中的压盖本体2-1)、压环2-3和螺栓(相当于本申请中的旋合连接段2-2)合为一体(简称三合一球阀压盖)，这种三合一球阀压盖，结构简单，安装方便，且成本低廉，有利于推广使用，也可以用于法兰式球阀。
特别的，本实用新型提出的阀杆主要针对DN25及以下小口径丝扣式球阀，也适用于小口径法兰式球阀。在本实施例中，将阀杆应用于两片式丝扣式球阀中为例，加以具体说明。
采用本申请中的阀杆，使得填料箱的高度比现有的丝扣式球阀高一倍。如现在的市售DN20不锈钢丝扣式球阀，填料箱的高度为7.21mm，螺纹M14×1.5(直径×螺距)，阀杆直径φ7.9mm(螺纹M8×1.5)、长度32.49mm，压盖丝3圈，压盖实际只能进3mm(2圈)，填料压缩后的高度为4.21mm。若增加填料箱的空间高度，定制的DN20不锈钢丝扣式球阀的具体参数为：填料箱的空间高度为1-13mm，螺纹M16×1.5，阀杆直径φ9.7mm(螺纹M10×1.5)、长度42mm，压盖丝4圈，压盖实际只能进4.5mm(3圈)，填料压缩后的高度为7mm。基于上述球芯的直径和阀体设计不变的情况下，采用本申请中的阀杆结构，将螺纹段3-1设为M6×1，缩径段3-2的直径为8mm，密封段3-3直径为9.2mm，旋合连接段2-2为M16×1.25，如此阀杆的总高度可增加到47mm，填料箱的空间高度为18mm，压缩后的填料高度为8mm，压盖1-4与填料套1-5的旋合连接段进入7mm(5.6圈)，且压盖螺纹还有±2mm的可调整空间，同时压盖1-4的底部设有一段3mm长的压环2-3，用于压实放置填料箱内的填料1-6，以防止放置填料箱内的填料1-6溢出。
具体地，球芯1-13上设有圆弧槽，凸头3-4与圆弧槽插接，使得阀杆1-7与球芯1-13固定连接；密封段3-3与凸头3-4的连接处设有止推垫片1-10。其中，凸头3-4的直径大于密封段3-3的直径，且凸头3-4的上部为圆形，下部为槽键；阀杆1-7在流体压力作用下，其台肩紧贴并压紧止推垫片1-10，当阀杆1-7旋转时便产生了摩擦力，此时止推垫片1-10主要起到减小摩擦力作用，但也有助于提高密封性能。
该丝扣式球阀还包括与主阀体1-8连接的副阀体1-11，其中，主阀体1-8与副阀体1-11的连接处设有密封圈1-9，以保证主阀体1-8与副阀体1-11的密封性能。在本实施例中，球芯1-13作为阀门的启闭件，球芯1-13随阀杆1-7在阀杆1-7驱动机构作用下转动以实现启闭动作的阀门；球芯1-13主要用于截断或接通管道和设备介质，也可用于流体的调节与控制，球芯1-13的流体阻力小，结构简单，体积小，重量轻，紧密可靠，操作维修方便，不会引起阀门密封面的侵蚀，适用范围广。
具体地，阀杆1-7驱动机构包括与阀杆1-7旋转连接的手柄1-3，手柄1-3包括固定段、手握段及用于连接固定段与手握段的连接段；固定段的水平分段设有孔槽，螺纹段3-1穿过孔槽，且螺纹段3-1通过紧固螺母1-1及弹簧垫片1-2与固定段的水平分段固定连接。采用上述固定方式，便于安装与拆卸，固定效果好，且易在市场上购买得到，使用方便。
具体地，主阀体1-8对应于固定段的竖直分段设有至少一个定位装置。通过设置定位装置，当手柄1-3顺时针或逆时针旋转至90°时，起到固定手柄1-3的作用。特别的，压盖1-4顶部与手柄1-3之间设有间隙，用于提供安装余量。
具体地，固定段、连接段及手握段一体成型。具体地，连接段的轴线与手握段的水平分段所在轴线的夹角为110至130度；固定段的轴线与手握段的水平分段所在轴线的夹角为0至15度。由此，固定段与水平面的夹角范围为110-145度，符合人体力学及使用习惯，具体实施时，根据使用者的习惯选择具体的夹角值。
优选地，为便于提高操作人员的舒适感，在本实施例中，手握段上套设有长柄套。长柄套的材质可为硬塑或橡胶，也可为真皮，根据实施条件及成本控制，选择相应的材质。
按本实用新型的设计结构及球阀标准设计，为进一步地提高球阀的密封性能，压盖两边的螺纹与耐高压的三角环活接连接，也可以连接以O型环、聚四氟乙烯、铝垫等密封的活接。
总的来说，基于本实用新型上述提出的对阀杆和压盖的改进，使得小口径丝扣式球阀用于安装填料的空间高度增加了一倍左右，同时使得丝扣式球阀的设计能够符合石化球阀标准，可以用于易燃易爆介质，解决了丝扣式球阀不能用于化工工艺管路的问题。特别的，对于DN32及以上口径的球阀，因阀体内空间相对较大，阀杆不用变径。值得强调的是，丝扣式球阀，特别是DN50以下的球阀重量是对应等口径法兰式球阀重量的1/3～1/2，安装方便，质量轻，易于大批生产及推广使用，而且企业的球阀采购成本会大幅降低。
下面结合具体实施例，对本实用新型的两片式丝扣球阀做具体描述。
若要使两片式丝扣球阀的填料箱设计符合国标，能用于易燃易爆介质和化工工艺管路，难度在DN25及以下小口径丝扣式球阀，填料套加高，必须配套阀杆加长，但阀杆长了从底下穿不进去，本实用新型采用阀杆缩径的方式有效解决了这个问题。对于DN6～25六种规格的不锈钢两片式丝扣式球阀，公称压力DN25，阀球的尺寸与市售球阀相同，设计结果列于表2，分析表中的数据可发现，用于安装填料的空间尺寸均符合国标和设计规范。其中，填料高度/填料宽度＝2.45～2.8，与设计规范要求的最小值3相差不大，填料优选采用碳纤维增强聚四氟乙烯以得到最佳的填料高度值。
表2DN25以下小口径不锈钢两片式丝扣球阀的设计结果
对于DN32及以上两片式丝扣球阀，阀体内空间足够大，阀杆不必变径，填料套螺纹采用市售球阀规格，填料套按上述相关规定设计，设计结果列于表3。
表3DN32以上不锈钢两片式丝扣球阀的设计结果
综上所述，本实用新型提供了一种阀杆，该阀杆包括依次连接的螺纹段、缩径段及密封段，螺纹段用于与阀杆驱动机构连接；螺纹段用于与阀杆驱动机构连接；螺纹段的直径小于或等于缩径段的直径，缩径段的直径小于密封段的直径；密封段的底部设有用于与球芯连接的凸头，以确保在使用过程中防止阀杆飞出阀体，进而保证整个阀门与管道的安全性。并通过将螺纹段及缩径段的直径小于密封段，以增加阀杆的可穿入性，由此增加了阀杆的高度。
本实用新型还提供了一种丝扣式球阀，包括上述阀杆，还包括绕设于阀杆外围的压盖及与压盖螺纹连接的填料套，且填料套设于压盖的外侧；压盖的一端与缩径段连接，压盖的另一端与密封段连接；压盖的底面、密封段的外壁及填料套的内壁构成用于放置填料的填料箱。本申请将压盖对应于缩径段及密封段设于阀杆的外围，通过增加阀杆的高度，从而增大了填料箱的高度，也有利于增加压盖与填料套间的螺纹旋合长度，提高了球阀的密封性及使用安全性，并使得填料箱的设计能够符合石化球阀标准，可以用于易燃易爆介质，也有利于解决丝扣式球阀不能用于化工工艺管路的问题。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种阀杆，其特征在于：包括依次连接的螺纹段、缩径段及密封段，所述螺纹段用于与阀杆驱动机构连接；所述螺纹段的直径小于或等于所述缩径段的直径，所述缩径段的直径小于所述密封段的直径；所述密封段的底部设有用于与球芯连接的凸头。
2.根据权利要求1所述的阀杆，其特征在于：所述螺纹段、缩径段、密封段及凸头一体成型。
3.一种丝扣式球阀，其特征在于：包括如权利要求1-2任一项所述的阀杆，还包括绕设于所述阀杆外围的压盖及与所述压盖螺纹连接的填料套，且所述填料套设于所述压盖的外侧；所述压盖的一端与所述缩径段连接，所述压盖的另一端与所述密封段连接；所述压盖的底面、密封段的外壁及填料套的内壁构成用于放置填料的填料箱。
4.根据权利要求3所述的丝扣式球阀，其特征在于：所述压盖的底部设有向所述填料箱延伸的压环，所述压环用于压实所述填料箱内的填料，以防止所述填料箱内的填料溢出。
5.根据权利要求3所述的丝扣式球阀，其特征在于：所述球芯上设有圆弧槽，所述凸头与所述圆弧槽插接，使得所述阀杆与所述球芯固定连接。
6.根据权利要求3所述的丝扣式球阀，其特征在于：所述密封段与所述凸头的连接处设有止推垫片。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110792802A (zh) * | 2018-08-01 | 2020-02-14 | 杨顺立 | 一种一片式外丝球阀 |
-
2016
- 2016-06-12 CN CN201620559115.9U patent/CN205689796U/zh active Active
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