CN207728927U - 一种球阀组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种球阀组件，包括含有内部的阀腔、进口和出口的壳体和壳体内部能够相对壳体旋转的球形元件，球形元件含有能在球形元件中形成通道的中心孔，球形元件转动到打开位置将把上述孔对准进口和出口，将球形元件旋转到关闭位置将阻止液体从进口和出口进入中心孔中，关闭液体流动路径；该组件还包括由位于进口或出口和球形元件之间的弹性可变形材料形成的至少一个加强紧固结构，该加强紧固结构的主体形成从球形元件延伸出的倾斜突起，处于关闭位置时滞留在球形元件中心孔内的液体暴露于冰冻温度所施加的力会使加强紧固结构的倾斜突起部位发生变形，并至少将倾斜突起的顶端朝推向加强紧固结构的主体。

Description

一种球阀组件

技术领域

本实用新型涉及一种球阀组件，更具体地说，涉及一种当球阀暴露于可导致组件内部的滞留液体发生冻结的温度条件下以及当球阀进口或出口处承受的液体压力增大时，可提供性能改进的球阀组件。

背景技术

球阀提供了阀门技术领域一种简单可靠的技术形式。此类型的阀门采用旋转的球形构件，球形构件壳体内部阀腔含有中心孔。阀门组件通过旋转球形构件，将该中心孔旋转到阀门的进口或出口，或者限制与中心孔的通路来进行操作。

然而，闭合的球阀将在球形元件的中心孔内滞留少量的液体。当阀门组件受到冷冻温度的影响，滞留在内的液体发生冷冻膨胀时，可能会引发问题。例如，滞留在球阀内的水形成冰晶后，会对球形元件和壳体产生向外的压力，这可能导致阀门组件的损坏并且可能发生故障。

此外，当阀门进口流入高压液体时，现有球阀中使用的密封件容易泄漏。机械加工成高公差的金属球阀壳体使球形元件和密封件之间紧密接合，但是无法对增加的进口液体压力做出反应，以增加对密封球形元件的密封力。由于受到模制塑料球阀壳体精度的限制，通常使用弹性加强紧固圈或类似部件来压缩球形元件形成密封，确保密封件能紧密地装配在球形元件上。然而，这些设计不具有提高密封力的能力，常用的弹性加强紧固圈或类似部件如O型圈容易发生变形，从而无法在进口液体压力增加时使密封件密封球形元件。

美国专利7559531描述了一种球阀组件，尝试改善与球形元件接触的密封件的性能。该专利说明书中描述的组件依靠暴露于阀门进口的弹簧以及加强紧固O型圈，在液体压力增加时压迫组件以增加施加的力量来实现对球形元件的密封。然而，该设计相对复杂，需要构建用于O型圈移动的倾斜表面，并且包含需要小心地安装在所得组件中的多个单独的移动部件。

因此，解决上述问题中的任何一个或全部问题的改进球阀组件将会带来优势或至少可为公众提供一个替代选择。尤其具有很少部件数量且由塑料材料制造的改进阀门组件会很有优势，可以减少阀门在环境和压力发生变化时的泄漏或损坏的发生。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种球阀组件，当球阀暴露于可导致组件内部的滞留液体发生冻结的温度条件下以及当球阀进口或出口处承受的液体压力增大时，提供性能改进。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种球阀组件，包括含有内部的阀腔、进口和出口的壳体和设于所述壳体内部能够相对所述壳体旋转的球形元件，所述球形元件含有能在所述球形元件中形成通道的中心孔，所述球形元件转动到打开位置时所述中心孔对准所述进口和所述出口，以在所述壳体中形成液体流动路径，所述球形元件转动到关闭位置时阻止液体从所述进口和所述出口进入所述中心孔中，以关闭液体流动路径；

所述球阀组件还包括由位于所述进口或所述出口和所述球形元件之间的弹性可变形材料形成的至少一个加强紧固结构，所述加强紧固结构的主体包括从所述球形元件延伸出的倾斜突起，当所述球形元件转动到关闭位置时，滞留在所述球形元件的所述中心孔内的液体暴露于冰冻温度所施加的力会使所述加强紧固结构的倾斜突起发生变形，并至少将所述倾斜突起的顶端朝推向所述加强紧固结构的主体。

优选地，所述倾斜突起会受到流向所述加强紧固结构邻近端口的液体所施加的力的影响而发生变形，并且至少将所述倾斜突起的顶端推向由所述壳体形成的内部的阀腔的表面。

优选地，所述球阀组件可包括位于所述球形元件和所述进口之间的第一个加强紧固结构，以及位于所述出口和所述球形元件之间的第二个加强紧固结构。

优选地，所述加强紧固结构在与所述球形元件接触的密封件和所述壳体的内部的阀腔中的固定座之间被压缩。

优选地，所述加强紧固结构的压缩使球形元件密封件抵靠球形元件。

优选地，所述远离所述球形元件表面的加强紧固结构主体包含至少一个传输通道，所述传输通道可以使来自相邻端口的液体接触并向所述倾斜突起施加力。

优选地，所述传输通道包括至少一个由远离所述球形元件的主体的表面所含的凹槽形成。

优选地，远离所述球形元件方向的主体表面含有按序排列的多个所述传输通道。

优选地，所述倾斜突起的顶端受到液体施加的作用力将被推向所述壳体的内部的阀腔的表面，所述作用力通过所述球形元件的主体传递以推压所述球形元件密封件。

优选地，所述倾斜突起的变形将倾斜突起的顶端推向加强紧固结构的主体，以形成通过所述倾斜突起并穿过至少一个所述传输通道的压力释放通道。

优选地，所述壳体由模制塑料材料制成。

优选地，所述加强紧固结构由可变形弹性材料模制而成。

优选地，所述加强紧固结构的主体为环形。

优选地，所述加强紧固结构的主体与至少一个所述倾斜突起模制为一体。

优选地，所述倾斜突起与朝向相邻端口的所述球形元件密封件的表面形成0至90度之间的角度。

优选地，所述倾斜突起与朝向相邻端口的所述球形元件密封件的表面形成0至70度之间的角度。

相对于现有技术，本实用新型比传统密封方式具有更好的动密封效果，尤其是在当球阀暴露于可导致组件内部的滞留液体发生冻结的温度条件下以及当球阀进口或出口处承受的液体压力增大时，可以提供球阀的性能改进。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术形式的球阀组件的代表性横截面示例视图；

图2为根据本实用新型的优选实施例提供的球阀组件的横截面图；

图3为图2的区域放大图，示出了在该实施例中采用的加强紧固结构的特征；

图4为多个传输通道的图3加强紧固结构的表面透视图。

附图中标记如下：

中心体1、螺纹端盖2、阀腔3、球形元件4、阀轴5、手柄6、端盖密封件7、阀轴密封件8、球阀密封件9；

球阀组件10、中心体11、端盖12、阀腔13、球形元件14、孔14a、阀轴15、手柄16、端盖密封件17、阀轴密封件18、球形元件密封件19、球形元件密封件的表面19a、加强紧固结构20、固定座21、主体22、倾斜突起23、传输通道24。

具体实施方式

本实用新型实施例公开了一种球阀组件，以当球阀暴露于可导致组件内部的滞留液体发生冻结的温度条件下以及当球阀进口或出口处承受的液体压力增大时，提供性能改进。

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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。

请参阅图1，图1为现有技术形式的球阀组件的代表性横截面示例视图；图1说明出了现有技术形式的球阀组件的代表性横截面示例视图。该组件包含由中心体1和一对螺纹端盖2组成的壳体，壳体形成了用于定位球形元件4的阀腔3。球形元件4与连接到手柄6的阀轴5接合，该阀轴5可以使球形元件4旋转，以接通或阻挡形成通过阀门组件的液体流动通道的中心孔。该现有技术的球阀组件包括多个用于防止泄漏的元件，例如端盖密封件7，阀轴密封件8和与球形元件4的任一侧接触放置的一对球阀密封件9。

图1说明了使用模制塑料部件构造的球阀组件。该组件使用夹在壳体阀腔3中的固定座和球阀密封件9之间的弹性可压缩加强紧固件10。加强紧固件10在这两个部件之间被压缩，以施加力推动密封件靠紧球形元件4的侧面。然而，从图1可以看出，如果进口液体压力增加，则该设计没有增加施加到球阀密封件9的密封力的结构。较高的进口液体压力可能导致球阀密封件9失效，液体从球阀组件泄漏。

为了解决上述技术问题，本实用新型一个实施例提供了一种球阀组件10，包括含有阀腔13、进口和出口的壳体和壳体内部能够相对壳体旋转的球形元件14，球形元件14含有能在球形元件14中形成通道的中心孔，球形元件14转动到打开位置将把上述孔对准进口和出口，在壳体中形成液体流动路径；将球形元件14旋转到关闭位置将阻止液体从进口和出口进入孔中，关闭液体流动路径；该组件还包括由位于进口或出口和球形元件14之间的弹性可变形材料形成的至少一个加强紧固结构20，该加强紧固结构20的主体22形成从球形元件14延伸出的倾斜突起23，处于关闭位置时滞留在球形元件14孔内的液体暴露于冰冻温度所施加的力会使加强紧固结构20的倾斜突起23变形，并至少将倾斜突起23的顶端朝推向加强紧固结构20的主体22，以实现动密封。

进一步地，作用于邻近加强紧固结构20端口的液体压力将使倾斜突起23变形，并且至少将倾斜突起23的顶端推向由壳体形成的阀腔13的表面。

本实用新型提供的球阀组件10包括多种现有技术的球阀所包含共有特征。本实用新型提供的组件包括含有进口、出口和阀腔13的壳体，阀腔13内为含有中心孔的球形元件14。该球形元件14在壳体的阀腔13内可以旋转，以打开和关闭从进口延伸到出口的液体流动路径。进一步旋转球形元件14将阻止液体进入中心孔的通路，以关闭该液体流动路径。

本领域技术人员会理解，由本实用新型提供的球阀组件10可以采用两个或更多个进口或出口。但是，本说明书将仅参考包括单个进口和单个出口的球阀组件10。本领域技术人员也会理解，本实用新型的保护范围内可以有替代实施方式。

球阀壳体优先使用塑料材料模制。塑料材料在制造工艺中使用相对便宜，并且可以使产品相对快速地进行制造。

整个说明书中还将参考例举由塑料模制的球阀组件壳体，并且在一些实施例中该壳体将由多个部件形成，例如连接到端盖12的中心体11。本领域技术人员将会理解，本实用新型提供的壳体可以采用各种配置和金属和其它材料制成。

本实用新型的各实施例用于促进与至少一个球形元件14接合的密封件的有效配合，以防止阀门组件的泄漏。该组件可以将加强紧固结构20和与球形元件14接合的密封件进行结合。在各种实施例中，加强紧固结构20位于阀门组件的进口或出口和球形元件14之间。

本领域技术人员将理解，在各种实施例中，可以在球形元件14的进口侧和出口侧上设置密封件。根据本实用新型提供的加强紧固结构20可以设置成与进口密封件或出口密封件相接触，或者可以设置两个加强紧固结构20，每个都分别与进口密封件和出口密封件相关联。例如，在一些实施例中，球阀组件10可包括位于球形元件14和进口之间的第一个加强紧固结构，以及位于出口和球形元件14之间的第二个加强紧固结构。

本说明书中所参考例举的通常为与进口密封接触的本实用新型所提供的加强紧固结构20。本实用新型的加强紧固结构20与进口密封件的组合可以在进口液体压力增加时改进该元件的密封性。

此外，如果在特定应用中需要，本领域技术人员应当理解，整个说明书中所参考的“端口”和“密封”同样适用于出口。例如，在一些实施例中，设置在球阀组件10内的两个或更多个端口可以配备有相同或对称的密封和加强紧固结构20，使这些端口可互换地用作球阀组件10的进口或出口。

在优选实施例中，加强紧固结构20可以由可变形弹性材料模制。这种材料使得加强紧固结构20可以压缩和膨胀，其中压缩结构可以向与球形元件14接触的密封件施加加强力。本领域技术人员将理解，可以使用具有弹性和良好压缩形变的各种材料制作加强紧固结构20。

在各种实施例中，加强紧固结构20可以在位于与球形元件14接触的密封件和壳体内部的阀腔13中形成的固定座21之间被压缩。在该固定座21和密封件之间压缩加强紧固结构20，将促使密封件抵靠球形元件14。

本实用新型提供的加强紧固结构20的主体22含有从球形元件14延伸的倾斜突起23。在优选实施例中，整个加强紧固结构20可以一体制模成一个部件，形成主体22和从球形元件14延伸的倾斜突起23。加强紧固结构20采用单个一体式模制可降低球阀组件10的总体复杂度，从而提供一种坚固的组件，可以容易、快速地进行制造。

在优选实施例中，加强紧固结构20的主体22可以包含环形元件。这种加强紧固结构20的形式或形状可使其与通常用于球阀组件10的现有技术的密封件接合使用。

加强紧固结构20的倾斜突起23与朝向相邻端口的球形元件密封件19的表面具有0至90度之间的角度。在优选实施例中，该突出与朝向相邻端口的球形元件密封件19的表面具有0至70度之间的角度。

在优选实施例中，远离球形元件14的加强紧固结构20的主体22的表面可以含有至少一个传输通道24。该传输通道24可以允许从相邻端口供应的液体接触加强紧固结构20的倾斜突起23并向该倾斜突起23施加外力。此外，正如下文进一步讨论的，传输通道24可以形成压力释放通道的一部分。

在各种优选实施例中，传输通道24可以由远离球形元件14的主体面中的凹槽形成。因此，这个凹槽将允许端口流入的液体在遇到加强紧固结构20的倾斜突起23之前流经加强紧固结构20的主体22的绝大部分。这种凹槽的使用也留下一块空间可以与壳体内部的阀腔13的固定座21相接触，从而当安装在球阀组件10中时，加强紧固结构20仍然可以被压缩。

在另一个优选实施例中，阀体可以在其远离球形元件14的表面按规则设有多个传输通道24。因此，这种规则的传输通道24阵列可提供从相邻端口到基本上所有接合结构区域的液体通路。例如，在加强紧固结构20的主体22为环形的优选实施例中，可围绕远离球形元件14的主体的圆周表面按规则设置传输通道24。

当滞留在球形元件14孔内的液体暴露于冷冻温度时，本实用新型可以提供对现有技术的改进。对于现有技术的球阀组件10，存在液体冻结时膨胀损坏球体和壳体的风险。采用本实用新型，滞留在球形元件14孔中的膨胀液体将遇到一个或多个加强紧固结构20的倾斜突起23。这种冷冻液将至少将倾斜突起23的顶端推向加强紧固结构20的主体22，从而为该液体在加强紧固结构20和壳体的内表面之间产生排出空间。产生的空间与加强紧固结构20的主体22中的传输通道24组合将形成一个压力释放通道，可以使膨胀的液体从阀门组件的相邻端口流出。

当承受增加的进口液体压力时，本实用新型可以改进应用于球形元件密封件19的性能。与加强紧固结构20相邻的端口供应的液体施加的力将使倾斜突起23变形，并至少将该倾斜突起23的顶端推向壳体内部的阀腔13的表面。该力将关闭任何压力释放通道，并被传递到加强紧固结构20的主体22，使与其接触的密封件更加靠紧球形元件14。

在一种实施例中，如图2-图4所示，图2为根据本实用新型的优选实施例提供的球阀组件的横截面图；图3为图2的区域放大图，示出了在该实施例中采用的加强紧固结构的特征；图4为多个传输通道的图3加强紧固结构的表面透视图。

从这些图可以看出，球阀组件10由中心体11构成的壳体组成，壳体与端盖12一起组成了用于组件的壳体。这些部件形成了定位球形元件14的内部的阀腔13。球形元件14再连接到阀轴15和手柄16，手柄16可以使球形元件14旋转，以打开和关闭形成通过壳体内部的液体流动路径的一部分的孔14a。端盖12包含页面右侧的球阀组件10的进口和页面左侧的出口。

在该实施例中提供的球阀组件10还包括端盖密封件17、阀轴密封件18和球形元件密封件19。该组件包括一对环形加强紧固结构20，每个环形加强紧固结构20均夹在球形元件密封件19和固定座21之间，如图3详细所示。这种构造可以压缩加强紧固结构20并施加力以将球阀元件密封件19向上抵靠在球形元件14上。在图3所示的放大视图中，该加强紧固结构20位于球形元件14和球阀组件的相邻进口之间。

每个加强紧固结构20由单个一体式模制环形成，包含主体22，从该主体22延伸出的倾斜突起23。如图3所示，该倾斜突起23与面向相邻进口的球形元件密封件的表面19a成大约45度的角度。

当暴露于冷冻温度时，这些传输通道会成为球形元件14的孔中滞留的液体的压力释放通道的一部分。该冷冻液体将从球形元件14向外膨胀，直到遇到倾斜突起23。然后，由该冷冻液体施加的力使得加强紧固结构20的倾斜突起23变形并将其推向加强紧固结构20的主体22。朝向主体22的倾斜突起23的变形打开压力释放通道，使液体移动通过主体22并通过传输通道流走，到达球阀组件10的相邻端口。

当承受进口液体压力的增强时，该传输通道阵列24还可以改善球形元件密封件19的性能。每个传输通道24可以使加压液体向加强紧固结构20的倾斜突起23施加力，从而将倾斜突起23的顶端向上抵靠在由球阀组件10的壳体内部的阀腔13的表面上。所施加的力也通过加强紧固结构20的倾斜突起23和主体22传递，使球形元件密封件19更加靠紧在球阀14上。随着进口液体压力的增加，施加的力也将球形元件密封件19向上抵靠在球阀14上。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (16)

1.一种球阀组件，其特征在于，包括含有内部的阀腔(13)、进口和出口的壳体和设于所述壳体内部能够相对所述壳体旋转的球形元件(14)；

所述球形元件(14)含有能在所述球形元件(14)中形成通道的中心孔，所述球形元件(14)转动到打开位置时所述中心孔对准所述进口和所述出口，以在所述壳体中形成液体流动路径，所述球形元件(14)转动到关闭位置时阻止液体从所述进口和所述出口进入所述中心孔中，以关闭液体流动路径；

所述球阀组件(10)还包括由位于所述进口或所述出口和所述球形元件(14)之间的弹性可变形材料形成的至少一个加强紧固结构(20)，所述加强紧固结构(20)的主体(22)包括从所述球形元件(14)延伸出的倾斜突起(23)，当所述球形元件(14)转动到关闭位置时，滞留在所述中心孔内的液体暴露于冰冻温度所施加的力会使所述加强紧固结构(20)的倾斜突起(23)发生变形，并至少将所述倾斜突起(23)的顶端推向所述加强紧固结构(20)的主体(22)。

2.根据权利要求1所述的球阀组件，其特征在于，流向所述加强紧固结构(20)邻近端口的液体所施加的力会导致所述倾斜突起(23)发生变形，并至少将所述倾斜突起(23)的顶端推向由所述壳体形成的内部的阀腔(13)的表面。

3.根据权利要求1或2所述的球阀组件，其特征在于，所述球阀组件(10)还包括位于所述球形元件(14)和所述进口之间的第一个加强紧固结构，以及位于所述出口和所述球形元件(14)之间的第二个加强紧固结构。

4.根据权利要求1所述的球阀组件，其特征在于，所述加强紧固结构(20)在与所述球形元件(14)接触的密封件和所述壳体的内部的阀腔(13)中的固定座(21)之间被压缩。

5.根据权利要求4所述的球阀组件，其特征在于，所述加强紧固结构(20)的压缩使球形元件密封件(19)抵靠所述球形元件(14)。

6.根据权利要求1所述的球阀组件，其特征在于，远离所述球形元件(14)表面的所述加强紧固结构(20)的主体(22)包括至少一个传输通道(24)，所述传输通道(24)可以使来自相邻端口的液体接触并向所述倾斜突起(23)施加力。

7.根据权利要求6所述的球阀组件，其特征在于，包括至少一个由远离所述球形元件(14)的主体表面含有的凹槽形成的所述传输通道(24)。

8.根据权利要求6所述的球阀组件，其特征在于，远离所述球形元件(14)方向的主体表面含有按序排列的多个所述传输通道(24)。

9.根据权利要求6所述的球阀组件，其特征在于，液体施加的作用力将所述倾斜突起(23)的顶端推向所述壳体的内部的阀腔(13)的表面，所述作用力通过所述主体(22)传递以推压所述球形元件密封件(19)。

10.根据权利要求6所述的球阀组件，其特征在于，所述倾斜突起(23)的变形将其顶端推向所述加强紧固结构(20)的主体(22)，以形成通过所述倾斜突起(23)并穿过至少一个所述传输通道(24)的压力释放通道。

11.根据权利要求1所述的球阀组件，其特征在于，所述壳体由模制塑料材料制成。

12.根据权利要求1所述的球阀组件，其特征在于，所述加强紧固结构(20)由可变形弹性材料模制而成。

13.根据权利要求1所述的球阀组件，其特征在于，所述加强紧固结构(20)的主体(22)为环形。

14.根据权利要求1所述的球阀组件，其特征在于，至少一个所述倾斜突起(23)与所述加强紧固结构(20)的主体(22)模制为一体。

15.根据权利要求4所述的球阀组件，其特征在于，所述倾斜突起(23)与朝向相邻端口的所述球形元件密封件(19)的表面形成0至90度之间的角度。

16.根据权利要求15所述的球阀组件，其特征在于，所述倾斜突起(23)与朝向相邻端口的所述球形元件密封件(19)的表面形成0至70度之间的角度。