CN209909221U - 一种临界球阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种临界球阀，包括执行机构，阀体、球体、阀座、阀杆、阀杆导向销组件、阀盖、支架，阀体下部设置有进出口通道，进出口通道中部为腔体，球体设置在阀体的腔体中，球体底部与阀体腔体下部铰链连接，球体顶部与阀杆通过球体导向销连接，阀座设置在阀体腔体内壁，球体一侧可移动地接触阀座，支架与阀体通过螺栓A固定连接，阀盖沉放在阀体上内部，下阀体与阀盖的连接采用压力自密封结构。本球阀启闭无摩擦，低启闭力矩，启闭速度快，易操作，密封可靠。阀体和阀盖的连接采用压力自密封结构，密封环与四开环组合，在高温高压介质下，压力越高密封越可靠；即使在常温低压介质下，通过螺栓的预紧力，也能达到很好的密封效果。

Description

一种临界球阀

技术领域

本实用新型涉及一种球阀技术领域，特别涉及一种临界球阀。

背景技术

目前，在化工、冶金、石油和造纸等工业领域使用的球阀主要有两种结构，一种为固定球式，另一种为浮动球式。固定式球阀是利用阀座嵌入支承圈后靠弹簧的预紧力和活塞效应使阀座与球体压紧而密封，浮动式球阀是利用阀体与球体间的密封垫片调整和控制球体与阀座间的预紧比压而密封。二者的共同点是球体在启闭过程中始终与阀座接触，导致启闭力矩过大，密封副磨损严重，使用寿命短，易泄漏，严重制约了其使用范围

而一般的轨道球阀，阀体和阀盖中分面之间采用中分法兰和双头螺栓、螺母连接来防止阀体和阀盖泄漏。阀体内介质作用力的方向与螺栓的预紧力方向相反，介质压力越大密封性能越差，越容易泄漏。在高温高压工况下，双头螺栓由于热冲击作用而产生应力松弛，造成双头螺栓的预紧力不够或螺栓拧的不均匀，高温下螺纹咬死而造成损坏。这种中分法兰和双头螺栓、螺母密封结构泄露之后拆卸维修麻烦。

实用新型内容

为了克服现有研究的不足，本实用新型专利提供了一种临界球阀，启闭无摩擦，低启闭力矩，启闭速度快，易操作，密封可靠。阀体和阀盖的连接采用压力自密封结构，密封环与四开环组合，在高温高压介质下，压力越高密封越可靠；即使在常温低压介质下，通过螺栓的预紧力，也能达到很好的密封效果。

为实现上述功能，本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本实用新型公开一种临界球阀，包括执行机构，阀体、球体、阀座、阀杆、阀杆导向销组件、阀盖、支架，阀体下部设置有进出口通道，进出口通道中部为腔体，球体设置在阀体的腔体中，球体底部与阀体腔体下部铰链连接，球体顶部与阀杆通过球体导向销连接，阀座设置在阀体腔体内壁，球体一侧可移动地接触阀座，支架与阀体通过螺栓A固定连接，阀盖沉放在阀体上内部；

阀杆包括上部的导轨阀杆、中部的阀杆螺母、下部的轨道阀杆，导轨阀杆与阀杆螺母梯形螺纹连接，阀杆螺母与轨道阀杆连接销连接；

导轨阀杆中部设置有凸轮螺旋，导轨阀杆下部设置有梯形螺纹，导轨阀杆上设置有滚动销槽；

阀杆螺母上部设置有螺旋轨道，此螺旋轨道与相对应导轨阀杆凸轮螺旋配合连接，阀杆螺母上装有滚动销，阀杆螺母上设置有L型螺旋槽和L型直槽；

轨道阀杆上部设置销孔，下端为平行楔形面；

阀杆导向销组件包括阀杆导向销底座和导向销，阀杆导向销底座固定在支架上，阀杆导向销定位在阀杆螺母的L型螺旋槽中。

进一步的，所述阀体腔体内底部设置有安装槽，安装槽与球体之间设置有轴套和耐磨垫。

进一步的，所述导轨阀杆上部与执行机构固定连接。

进一步的，所述导轨阀杆与执行机构之间设置隔套和挡圈。

进一步的，所述导轨阀杆与支架之间安装有滚动轴承。

进一步的，所述导轨阀杆中部有指示杆穿过其轴心。

进一步的，所述阀体左端外径上具有°的圆锥面，圆锥面上紧配合着密封环，密封环的外径与阀体的内径配合，密封环上部紧靠四开环，四开环左半部安装在阀体槽内，吊板压在四开环右上端，四开环右下与阀盖接触，螺栓B固定连接吊板和阀盖。

进一步的，所述密封环为楔形，阀盖左端外径°圆锥面与阀体形成楔形槽，密封环与楔形槽配合。

进一步的，所述阀杆与阀盖采用填料密封，填料密封为阀盖与阀杆之间设置有填料，填料上设置有填料压盖。

进一步的，所述阀盖下部与阀杆之间设置阀盖衬套。

阀门工作原理和过程：

当阀门处于全关位置时，逆时针转动执行机构，使导轨阀杆上升，导轨阀杆通过梯形螺纹连接带动阀杆螺母上升，阀杆螺母通过连接销连接带动轨道阀杆上升，阀杆螺母上升一段距离之后，导轨阀杆中部的凸轮螺旋与阀杆螺母螺旋相碰，安装在阀杆螺母上的滚动销与导轨阀杆的滚动槽配合，这时阀杆导向销组件中的阀杆导向销与阀杆螺母的L型直槽相互作用，限制整个阀杆只作直线运动，轨道阀杆下端的平行楔形面与球体导向销配合，使球体先向左偏移一角度，球体与阀座脱离。阀杆继续上升，当阀门将要开启时，这时阀杆导向销滑行在阀杆螺母的L型螺旋槽相互作用，限制整个阀杆只作旋转运动，轨道阀杆下端的平行楔形面与球体导向销配合，带动球体作90°无摩擦逆时针旋转，阀门开启。

相反，当阀门处于全开位置时，顺时针转动执行机构，使导轨阀杆下降，导轨阀杆通过梯形螺纹连接带动阀杆螺母下降，阀杆螺母通过销连接带动轨道阀杆下降，阀杆螺母下降一段距离之后，导轨阀杆中间的凸轮螺旋与阀杆螺母螺旋相碰，安装在阀杆螺母上的滚动销与导轨阀杆的滚动槽配合，这时阀杆导向销组件中的阀杆导向销与阀杆螺母的L型螺旋槽相互作用，限制整个阀杆只作旋转运动，轨道阀杆下端的平行楔形面与球体导向销配合，带动球体作90°无摩擦顺时针旋转。此时球体密封面正对阀座密封面，阀杆继续下降，这时阀杆导向销与阀杆螺母的L型直槽相互作用，限制阀杆只作下降运动，阀杆下端的平行楔形面与球体导向销配合，产生楔紧力，带动球体压紧阀座，阀门关闭。阀杆可继续下降，能对球体和阀座密封面继续施加强制密封力。

在高温高压介质工况下，进出口通道内介质自身的高温高压产生向上的压力，压缩阀盖，阀盖外径上的45°的圆锥面被压缩，45°圆锥面上紧配合着密封环和四合环受压变形产生横向膨胀力，密封环和四合环组合的横向膨胀力使阀盖密封。由于阀门内部受到介质压力作用方向与螺栓预紧力方向相同,使密封环和四合环组合的横向膨胀力更大,因而产生更牢靠的密封作用,内部介质压力越高,横向膨胀力越大,阀盖密封也越严密。

在常温低压介质工况下，下阀体内压力较低，通过足够的预紧力，也可以达到很好的密封效果。预紧力可以通过拧紧螺栓A来获得，也可以通过拧紧螺栓B来获得。

本实用新型有益效果：

1、本实用新型的一种临界球阀单阀座设计和强制密封，保证阀门具备双向密封功能。

2、本实用新型的一种临界球阀摆动球体，机械提升式阀杆：阀门开关无磨损，低扭矩操作。

3、本实用新型的一种临界球阀机械楔形：阀杆下端为平行楔形面提供机械楔紧力以保证持续的紧密封。

4、本实用新型的一种临界球阀双阀杆导向：阀杆L型导向槽与导向销控制阀杆的升降和转动，达到控制球体和实现无摩擦启闭的功能。

5、本实用新型的一种临界球阀自清洗功能：球体倾离阀座时，流体沿密封面0°将附着在球体和阀座上的杂质冲洗干净。

6、本实用新型的一种临界球阀，阀体与阀盖的连接采用压力自紧密封结构，密封环与四开环组合，密封效果好，压力越高密封越可靠；即使在常温低压介质下，阀体内压力较低，通过拧紧螺栓产生预紧力，也能达到很好的密封效果。

7、本实用新型的一种临界球阀，阀体与阀盖减少了传统中分法兰密封所采用的中分法兰、双头螺栓、螺母，避免了螺母拧的不均匀而造成的危险和高温下螺纹咬死而造成的损坏。

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为本实用新型一种临界球阀结构示意图。

图2为本实用新型一种临界球阀阀体与阀盖之间的压力自密封的结构示意图。

在图中：1、阀体；2、球体；3、阀座；4、阀杆；5、阀盖；6、支架；7、导轨阀杆；8、阀杆螺母；9、轨道阀杆；10、阀杆导向销组件；11、阀杆导向销底座；12、阀杆导向销；13、密封环；14、四开环；15、吊板；16、螺栓B；17、填料；18、填料压盖；19、阀盖衬套；20、球体导向销；21、连接销；22、安装槽；23、轴套；24、耐磨垫；25、隔套；26、挡圈；27、滚动轴承；28、螺栓A；29、指示杆；30、滚动销。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1所示，本实用新型公开一种临界球阀，包括执行机构，阀体1、球体2、阀座3、阀杆4、阀杆导向销组件10、阀盖5、支架6，阀体1下部设置有进出口通道，进出口通道中部为腔体，球体2设置在阀体1的腔体中，球体2底部与阀体1腔体下部铰链连接，球体2 顶部与阀杆4通过球体导向销20连接，阀座3设置在阀体1腔体内壁，球体2一侧可移动地接触阀座3，支架6与阀体1通过螺栓A28 固定连接，阀盖5沉放在阀体1上内部；

阀杆4包括上部的导轨阀杆7、中部的阀杆螺母8、下部的轨道阀杆9，导轨阀杆7与阀杆螺母8梯形螺纹连接，阀杆螺母8与轨道阀杆9连接销21连接；

导轨阀杆7中部设置有凸轮螺旋，导轨阀杆7下部设置有梯形螺纹，导轨阀杆7上设置有滚动销槽；

阀杆螺母8上部设置有螺旋轨道，此螺旋轨道与相对应导轨阀杆 7凸轮螺旋配合连接，阀杆螺母8上装有滚动销30，阀杆螺母8上设置有L型螺旋槽和L型直槽；

轨道阀杆9上部设置销孔，下端为平行楔形面；

阀杆导向销组件10包括阀杆导向销底座11和导向销12，阀杆导向销底座11固定在支架6上，阀杆导向销12定位在阀杆螺母8的 L型螺旋槽中。

所述阀体1腔体内底部设置有安装槽22，安装槽与球体之间设置有轴套23和耐磨垫24。

所述导轨阀杆7上部与执行机构固定连接。

所述导轨阀杆7与执行机构之间设置隔套25和挡圈26。

所述导轨阀杆7与支架6之间安装有滚动轴承27。

所述导轨阀杆7中部有指示杆29穿过其轴心。

如图2所示，所述阀体1左端外径上具有45°的圆锥面，圆锥面上紧配合着密封环13，密封环13的外径与阀体1的内径配合，密封环13上部紧靠四开环14，四开环14左半部安装在阀体1槽内，吊板15压在四开环14右上端，四开环14右下与阀盖5接触，螺栓 B16固定连接吊板15和阀盖5。

进一步的，所述密封环13为楔形，阀盖5左端外径45°圆锥面与阀体1形成楔形槽，密封环13与楔形槽配合。

进一步的，所述阀杆4与阀盖5采用填料密封，填料密封为阀盖 5与阀杆4之间设置有填料17，填料17上设置有填料压盖18。

进一步的，所述阀盖5下部与阀杆4之间设置阀盖衬套19。

阀门工作原理和过程：

当阀门处于全关位置时，逆时针转动执行机构，使导轨阀杆7上升，导轨阀杆7通过梯形螺纹连接带动阀杆螺母8上升，阀杆螺母8 通过连接销21连接带动轨道阀杆9上升，阀杆螺母8上升一段距离之后，导轨阀杆8中部的凸轮螺旋与阀杆螺母8螺旋相碰，安装在阀杆螺母8上的滚动销30与导轨阀杆7的滚动槽配合，这时阀杆导向销组件中的阀杆导向销12与阀杆螺母8的L型直槽相互作用，限制整个阀杆只作直线运动，轨道阀杆9下端的平行楔形面与球体导向销 20配合，使球体2先向左偏移一角度，球体2与阀座3脱离。阀杆继续上升，当阀门将要开启时，这时阀杆导向销12滑行在阀杆螺母 8的L型螺旋槽相互作用，限制整个阀杆只作旋转运动，轨道阀杆9 下端的平行楔形面与球体导向销配合，带动球体2作90°无摩擦逆时针旋转，阀门开启。

相反，当阀门处于全开位置时，顺时针转动执行机构，使导轨阀杆7下降，导轨阀杆7通过梯形螺纹连接带动阀杆螺母8下降，阀杆螺母8通过销21连接带动轨道阀杆9下降，阀杆螺母8下降一段距离之后，导轨阀杆7中间的凸轮螺旋与阀杆螺母螺旋相碰，安装在阀杆螺母8上的滚动销30与导轨阀杆7的滚动槽配合，这时阀杆导向销组件中的阀杆导向销12与阀杆螺母的L型螺旋槽相互作用，限制整个阀杆只作旋转运动，轨道阀杆9下端的平行楔形面与球体导向销 20配合，带动球体2作90°无摩擦顺时针旋转。此时球体2密封面正对阀座3密封面，阀杆继续下降，这时阀杆导向销12与阀杆螺母的L型直槽相互作用，限制阀杆只作下降运动，阀杆下端的平行楔形面与球体导向销20配合，产生楔紧力，带动球体2压紧阀座3，阀门关闭。阀杆可继续下降，能对球体2和阀座3密封面继续施加强制密封力。

在高温高压介质工况下，进出口通道内介质自身的高温高压产生向上的压力，压缩阀盖5，阀盖5外径上的45°的圆锥面被压缩，45°圆锥面上紧配合着密封环13和四合环14受压变形产生横向膨胀力，密封环13和四合环14组合的横向膨胀力使阀盖5密封。由于阀门内部受到介质压力作用方向与螺栓预紧力方向相同,使密封环13和四合环14组合的横向膨胀力更大,因而产生更牢靠的密封作用,内部介质压力越高,横向膨胀力越大,阀盖密封也越严密。

在常温低压介质工况下，下阀体内压力较低，通过足够的预紧力，也可以达到很好的密封效果。预紧力可以通过拧紧螺栓A28来获得，也可以通过拧紧螺栓B16来获得。

本实用新型有益效果：

1、本实用新型的一种临界球阀单阀座设计和强制密封，保证阀门具备双向密封功能。

2、本实用新型的一种临界球阀摆动球体2，机械提升式阀杆：阀门开关无磨损，低扭矩操作。

3、本实用新型的一种临界球阀机械楔形：阀杆下端为平行楔形面提供机械楔紧力以保证持续的紧密封。

4、本实用新型的一种临界球阀双阀杆导向：阀杆L型导向槽与导向销控制阀杆的升降和转动，达到控制球体和实现无摩擦启闭的功能。

5、本实用新型的一种临界球阀自清洗功能：球体倾离阀座时，流体沿密封面360°将附着在球体和阀座上的杂质冲洗干净。

6、本实用新型的一种临界球阀，阀体1与阀盖5的连接采用压力自紧密封结构，密封环13与四开环14组合，密封效果好，压力越高密封越可靠；即使在常温低压介质下，阀体内压力较低，通过拧紧螺栓产生预紧力，也能达到很好的密封效果。

7、本实用新型的一种临界球阀，阀体1与阀盖5减少了传统中分法兰密封所采用的中分法兰、双头螺栓、螺母，避免了螺母拧的不均匀而造成的危险和高温下螺纹咬死而造成的损坏。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种临界球阀，其特征在于，包括执行机构，阀体(1)、球体(2)、阀座(3)、阀杆(4)、阀杆导向销组件(10)、阀盖(5)、支架(6)，阀体(1)下部设置有进出口通道，进出口通道中部为腔体，球体(2)设置在阀体(1)的腔体中，球体(2)底部与阀体(1)腔体下部铰链连接，球体(2)顶部与阀杆(4)通过球体导向销(20)连接，阀座(3)设置在阀体(1)腔体内壁，球体(2)一侧可移动地接触阀座(3)，支架(6)与阀体(1)通过螺栓A(28)固定连接，阀盖(5)沉放在阀体(1)上内部；

阀杆(4)包括上部的导轨阀杆(7)、中部的阀杆螺母(8)、下部的轨道阀杆(9)，导轨阀杆(7)与阀杆螺母(8)梯形螺纹连接，阀杆螺母(8)与轨道阀杆(9)连接销(21)连接；

导轨阀杆(7)中部设置有凸轮螺旋，导轨阀杆(7)下部设置有梯形螺纹，导轨阀杆(7)上设置有滚动销槽；

阀杆螺母(8)上部设置有螺旋轨道，此螺旋轨道与相对应导轨阀杆(7)凸轮螺旋配合连接，阀杆螺母(8)上装有滚动销(30)，阀杆螺母(8)上设置有L型螺旋槽和L型直槽；

轨道阀杆(9)上部设置销孔，下端为平行楔形面；

阀杆导向销组件(10)包括阀杆导向销底座(11)和导向销(12)，阀杆导向销底座(11)固定在支架(6)上，阀杆导向销(12)定位在阀杆螺母(8)的L型螺旋槽中。

2.根据权利要求1所述的一种临界球阀，其特征在于，所述阀体(1)腔体内底部设置有安装槽(22)，安装槽与球体之间设置有轴套(23)和耐磨垫(24)。

3.根据权利要求1所述的一种临界球阀，其特征在于，所述导轨阀杆(7)上部与执行机构固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种临界球阀，其特征在于，所述导轨阀杆(7)与执行机构之间设置隔套(25)和挡圈(26)。

5.根据权利要求1所述的一种临界球阀，其特征在于，所述导轨阀杆(7)与支架(6)之间安装有滚动轴承(27)。

6.根据权利要求1所述的一种临界球阀，其特征在于，所述导轨阀杆(7)中部有指示杆(29)穿过其轴心。

7.根据权利要求1所述的一种临界球阀，其特征在于，所述阀体(1)左端外径上具有45°的圆锥面，圆锥面上紧配合着密封环(13)，密封环(13)的外径与阀体(1)的内径配合，密封环(13)上部紧靠四开环(14)，四开环(14)左半部安装在阀体(1)槽内，吊板(15)压在四开环(14)右上端，四开环(14)右下与阀盖(5)接触，螺栓B(16)固定连接吊板(15)和阀盖(5)。

8.根据权利要求7所述的一种临界球阀，其特征在于，所述密封环(13)为楔形，阀盖(5)左端外径45°圆锥面与阀体(1)形成楔形槽，密封环(13)与楔形槽配合。

9.根据权利要求2所述的一种临界球阀，其特征在于，所述阀杆(4)与阀盖(5)采用填料密封，填料密封为阀盖(5)与阀杆(4)之间设置有填料(17)，填料(17)上设置有填料压盖(18)。

10.根据权利要求2所述的一种临界球阀，其特征在于，所述阀盖(5)下部与阀杆(4)之间设置阀盖衬套(19)。

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