CN210265990U - 强制密封球阀阀杆导向结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种强制密封球阀阀杆导向结构，包括阀盖、阀杆，所述阀杆穿过阀盖的中心孔，所述阀杆两端伸出阀盖中心孔两端，阀杆的杆身外壁上设置多个均分360°的轨道凹槽，轨道凹槽包括一段螺旋槽，螺旋槽的上端与头端竖直槽平滑接通，螺旋槽的下端与尾端竖直槽平滑接通，阶梯孔段的小径段的孔口设置在阀盖中心孔内壁，阶梯孔段内配合一轨道销，轨道销包括一阶梯轴段，阶梯轴段的小径轴段的头端设置与轨道凹槽滑动配合的限位销头，阶梯轴的大径轴段与阶梯孔段的大径孔段配合，阶梯孔段内设置与定位外花键花键配合的内花键孔段，安装孔位于阀盖外侧壁的口端设置一密封螺栓，该密封螺栓的内伸端对轨道销尾端进行轴向限位。

Description

强制密封球阀阀杆导向结构

技术领域

本实用新型涉及一种球阀，具体涉及一种强制密封球阀阀杆导向结构。

背景技术

强制密封球阀广泛应用于天然气和城市燃气的计量装置、泵或压缩机入口和出口及旁通、分子筛干燥器系统、低温甲醇洗装置-80-280℃交变混度频繁切断、乙二醇脱水装置切断和煤化工装置液固两相流介质切断等。强制密封球阀的阀杆现目前多采用轨道凹槽式阀杆导向结构，该结构主要通过阀杆上部的导向糟与固定安装在阀盖上的导向销控制，常规的导向销设置螺纹，通过螺纹与阀盖固定，导向销的前端深入轨道凹槽内。开启阀门时，阀杆首先提升使球芯与阀座脱离接触，阀杆继续上升，并与阀杆轨道凹槽内导向销相互作用，驱动球芯无摩擦转动至开启位置。关闭阀门时，阀杆带动球芯在不接触阀座的情况下转动，然后阀杆继续下降，阀杆下端的平行楔形面与滚柱配合，产生楔紧力，带动球芯压紧阀座，实现阀门密封。轨道凹槽式阀杆导向结构主要通过阀杆上部的轨道凹槽与安装在阀盖上的导向销控制。轨道凹槽式阀杆导向结构存在以下缺陷：轨道销的头端单边磨损严重，轨道销磨损严重后，限位销头与轨道凹槽侧壁得间隙变大，使阀杆在转动到极限位置时候时偏离了正确的极限位置，进而使球芯难以在正确的极限位置锁住，楔紧力驱使球芯摆动，球芯在错位的位置上向前摆动，球芯锁死后，球芯的摆动压力没有按照设计方向和大小朝向阀体密封基座，球芯的密封面与阀体密封基座难以实现可靠密封，在导向失效后，需要及时更换新的轨道销，这种轨道销不仅使用可靠性低，并且使用成本高。另外，采用这种结构，使用过程中螺旋槽的单边与轨道销的头端磨损加剧，存在摩擦力驱动轨道销转动的风险，轨道销松动后，不仅存在导向失效，还会出现介质泄露的风险。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种强制密封球阀阀杆导向结构，它能够解决传统阀杆导向结构导向可靠性低，使用成本高，容易导致介质泄露风险高等缺点。

本实用新型的目的是这样实现的：一种强制密封球阀阀杆导向结构，包括阀盖、阀杆，所述阀杆穿过阀盖的中心孔，所述阀杆两端伸出阀盖中心孔两端，所述阀杆的杆身外壁上设置多个均分360°的轨道凹槽，所述轨道凹槽包括一段螺旋槽，所述螺旋槽的上端与头端竖直槽平滑接通，所述阀盖内壁设置分别与轨道凹槽对应的安装孔，所述安装孔贯穿阀盖侧壁，所述安装孔包括一阶梯孔段，所述阶梯孔段的小径段的孔口设置在阀盖中心孔内壁，所述阶梯孔段内配合一轨道销，所述轨道销包括一阶梯轴段，所述阶梯轴段的小径轴段从阶梯孔段的小径孔段伸进阀盖中心孔，所述阶梯轴段的小径轴段的头端设置与轨道凹槽滑动配合的限位销头，所述阶梯轴的大径轴段与阶梯孔段的大径孔段配合，所述阶梯轴的定位轴肩的台阶侧面作用在阶梯孔段的大径孔段的孔底，所述阶梯轴的大径轴段或/和阶梯轴的小径段设置有定位凸齿，所述阶梯孔段内设置与定位凸齿凹凸配合的定位齿槽，所述安装孔位于阀盖外侧壁的口端设置一密封螺栓，该密封螺栓的内伸端对轨道销尾端进行轴向限位。

所述阶梯轴的大径轴段的杆身设置至少一与杆身轴心线平行的切平面。

所述螺旋槽的横截面呈劣弧弓形，所述限位销头设置与轨道凹槽配合的球面。

所述定位凸齿为定位外花键，所述定位齿槽为内花键齿槽。

所述阀盖的外侧壁上设置径向向外延伸的凸台，所述安装孔沿凸台中心轴线设置。

所述阶梯孔段的大径端的口端设置螺纹沉孔，所述螺纹沉孔中螺纹配合密封螺栓。

所述轨道销尾端设置第一螺纹孔。

所述定位外花键为渐开线花键。

所述螺旋槽为右旋螺旋槽。

所述螺旋槽的下端与尾端竖直槽平滑接通。

采用上述方案，所述阀杆的杆身外壁上设置多个均分360°的轨道凹槽，所述轨道凹槽包括一段螺旋槽，所述螺旋槽的上端与头端竖直槽平滑接通，所述阀盖内壁设置分别与轨道凹槽对应的安装孔，所述安装孔贯穿阀盖侧壁，所述安装孔包括一阶梯孔段，所述阶梯孔段的小径段的孔口设置在阀盖中心孔内壁，所述阶梯孔段内配合一轨道销，所述轨道销包括一阶梯轴段，所述阶梯轴段的小径轴段从阶梯孔段的小径孔段伸进阀盖中心孔，所述阶梯轴段的小径轴段的头端设置与轨道凹槽滑动配合的限位销头，所述阶梯轴的大径轴段与阶梯孔段的大径孔段配合，所述阶梯轴的定位轴肩的台阶侧面作用在阶梯孔段的大径孔段的孔底，所述阶梯轴的大径轴段或/和阶梯轴的小径段设置有定位凸齿，所述阶梯孔段内设置与定位凸齿凹凸配合的定位齿槽，所述安装孔位于阀盖外侧壁的口端设置一密封螺栓，该密封螺栓的内伸端对轨道销尾端进行轴向限位，所述安装孔位于阀盖外侧壁的口端设置一密封螺栓，该密封螺栓的内伸端对轨道销尾端进行轴向限位。采用本实用新型，其有益效果为：所述阀杆的杆身外壁上设置多个均分360°的轨道凹槽，多个轨道凹槽能够防止杆身单侧受力偏斜；所述轨道凹槽包括一段螺旋槽，螺旋槽与限位销头配合能够驱使阀杆旋转，使球芯转动；所述螺旋槽的上端与头端竖直槽平滑接通，阀杆转动过程中，限位销头滑入头端竖直槽，头端竖直槽与限位销头的滑动配合能够使阀杆在极限位置固定，在下压过程中不会出现左右摆动。所述螺旋槽的下端与尾端竖直槽平滑接通，限位销头与尾端竖直槽滑动配合，头端竖直槽与限位销头的滑动配合能够使阀杆在极限位置固定，在阀杆上升过程中不会出现左右摆动。所述阶梯孔段内配合一轨道销，轨道销通过阶梯孔进行径向限位，并通过密封螺栓的内伸端对轨道销尾端进行轴向限位，是轨道销不会出现径向窜动。所述阶梯轴的大径轴段与阶梯孔段的大径孔段配合，所述阶梯轴的大径轴段或/和阶梯轴的小径段设置有定位凸齿，所述阶梯孔段内设置与定位凸齿凹凸配合的定位齿槽，采用这种结构能够防止轨道销在安装孔中转动，同时在轨道销磨损后，拔出轨道销，转动一定角度后，再插入阶梯孔，通过凹凸配合止转，使限位销头已经磨损的接触面转动一定角度，让限位销头上未磨损区域与轨道槽接触，采用在这种结构在利用了限位销头未磨损区域，减低成本的同时保证了轨道销与轨道凹槽的滑动配合精度；采用这种结构也能够防止在驱动阀杆过程中轨道槽侧壁与限位销头摩擦，带动轨道销转动，轨道销出现松动的现象，有利于提高整个导向结构的安全性。采用本实用新型，轨道销的头端能够进行周向调整，防止单边磨损严重；轨道销销磨损较小能够保证限位销头与限位销头间隙较小，使球阀的球芯在正确的极限位置锁住，然后球阀的球芯向前摆动，楔紧力驱使球芯摆动，球阀的摆动压力能够正向朝向阀体密封基座，实现可靠密封。

所述阶梯轴的大径轴段的杆身设置至少一与杆身轴心线平行的切平面，设置切平面能够起到标记作用，便于调整和转动轨道销时进行标记，同时也便于轨道销的拉拔、转动、更换等操作。

所述螺旋槽的横截面呈劣弧弓形，所述限位销头设置与轨道凹槽配合的球面，采用这结构能够避免传统矩形截面加工时存在走刀和退刀困难、容易造成应力集中以及削弱阀杆强度等缺陷；球面结构能够避免传统结构中限位销头与轨道凹槽之间的滑动配合卡死现象，有利于提高整个导向结构的稳定性和可靠性。

所述阀盖的外侧壁上设置径向向外延伸的凸台，所述安装孔沿凸台中心轴线设置，设置凸台可以提高安装孔的强度，可以增加轨道销的安装空间，同时也能给密封螺栓提供足够的安装空间。

所述轨道销尾端设置第一螺纹孔，设置第一螺纹孔便于后期轨道销的拉拔、转动、更换等操作。

所述定位外花键为渐开线花键，渐开线花键齿数多，承载能力强，易自动定心，安装精度高。相同外形尺寸下花键小径大，有利于增加轴的刚度，渐开线花键便于采用冷搓、冷打、冷挤等无切屑加工工艺方法，生产效率高，精度高，并且节约材料。

采用上述实用新型，可以避免传统阀杆导向结构导向可靠性低，使用成本高，容易导致介质泄露风险高等缺点。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中A-A剖视图；

图3为图1中阀盖和阀芯配合的结构示意图；

图4为图1中轨道销的结构示意图；

图5为图1中阀杆的结构示意图。

附图中，10为阀盖，11为阀杆，17为安装孔，21为轨道销，29为密封螺栓，30为球面，31为切平面，101为凸台，111为轨道凹槽，171为小径孔段，172为大径孔段，173为螺纹沉孔，211为小径轴段，212为大径轴段，213为限位销头，214为台阶侧面，215为第一螺纹孔，111a为螺旋槽， 111b为头端竖直槽，111c为尾端竖直槽，a为定位凸齿。

具体实施方式

参照附图，将详细描述本实用新型的具体实施方案。

参见图1至图5，强制密封球阀阀杆导向结构的一种实施例，强制密封球阀阀杆导向结构包括阀盖10、阀杆11，所述阀杆11穿过阀盖10的中心孔，所述阀杆11两端伸出阀盖10中心孔两端，所述阀杆11的杆身外壁上设置多个均分360°的轨道凹槽111，本实施例中，所述阀杆11的杆身上对称设置两条轨道凹槽111，所述轨道凹槽111包括一段螺旋槽111a，所述螺旋槽111a可为右旋螺旋槽111a，采用右旋螺旋槽111a，球阀开启后，球芯可停留在介质流动方向的左侧，符合操作习惯；所述螺旋槽111a的上端与头端竖直槽111b平滑接通，所述螺旋槽111a的下端与尾端竖直槽111c平滑接通，设置尾端竖直槽，有利于在开启球阀后，继续向上升起阀杆。所述阀盖10内壁设置分别与轨道凹槽111对应的安装孔17，所述阀盖10的外侧壁上可设置径向向外延伸的凸台101，所述安装孔17沿凸台101中心轴线设置，设置凸台101可以提高安装孔的强度，可以增加轨道销21的安装空间，同时也能给密封螺栓29提供足够的安装空间。所述安装孔17贯穿阀盖 10侧壁，所述安装孔17包括一阶梯孔段，所述阶梯孔段的小径段的孔口设置在阀盖10中心孔内壁，所述阶梯孔段内配合一轨道销21，所述轨道销21 包括一阶梯轴段，所述阶梯轴段的小径轴段211从阶梯孔段的小径孔段171 伸进阀盖10中心孔，所述阶梯轴段的小径轴段211的头端设置与轨道凹槽 111滑动配合的限位销头213。所述螺旋槽111a的横截面呈劣弧弓形，所述限位销头213设置与轨道凹槽111配合的球面30，采用这结构能够避免传统矩形截面加工时存在走刀和退刀困难、容易造成应力集中以及削弱阀杆11 强度等缺陷；球面30结构能够避免传统结构中限位销头213与轨道凹槽111 之间的滑动配合卡死现象，有利于提高整个导向结构的稳定性和可靠性。所述头端竖直槽111b、尾端竖直槽111c与螺旋槽111a的横截面形状相同，采用这种结构，加工简便，限位销头213过渡平缓，有利于提高导向结构的寿命。所述阶梯轴的大径轴段212与阶梯孔段的大径孔段172配合，所述阶梯轴的定位轴肩的台阶侧面214作用在阶梯孔段的大径孔段172的孔底。所述阶梯轴的大径轴段212的杆身设置至少一与杆身轴心线平行的切平面31，本实施中设置两个对称的切平面31，设置切平面能够起到标记作用，便于调整和转动轨道销21时进行标记，同时也便于轨道销21的拉拔、转动、更换等操作。所述轨道销21尾端设置第一螺纹孔215，设置第一螺纹孔215便于后期轨道销21的拉拔、转动、更换等操作。

所述阶梯轴的大径轴段212或/和阶梯轴的小径段设置有定位凸齿a，所述阶梯孔段内设置与定位凸齿a凹凸配合的定位齿槽。所述定位凸齿a可为定位外花键，所述定位齿槽可为内花键齿槽。本实施例中，若所述阶梯孔段内的大径孔段172和小径孔段均设置内花键孔段，大径孔段172与大径轴段 212形成花键配合，小径孔段171与小径轴段211形成花键配合；若只在所述阶梯轴的大径轴段212设置定位外花键，所述阶梯孔段内的大径孔段172设置内花键孔段，大径孔段172与大径轴段212形成花键配合；优选地，所述阶梯轴的小径轴段211可设置定位外花键，所述阶梯孔段内的小径孔段 171设置内花键孔段，小径孔段171与小径轴段211形成花键配合花键设置在小径孔段171，便于加工成型。所述定位外花键为渐开线花键，渐开线花键齿数多，承载能力强，易自动定心，安装精度高。相同外形尺寸下花键小径大，有利于增加轴的刚度，渐开线花键便于采用冷搓、冷打、冷挤等无切屑加工工艺方法，生产效率高，精度高，并且节约材料。所述安装孔17位于阀盖10外侧壁的口端设置一密封螺栓29，所述阶梯孔段的大径端的口端设置螺纹沉孔173，设置螺纹沉孔能够有利于提高螺纹孔直径，提高密封压力，所述螺纹沉孔173中螺纹配合密封螺栓29，螺纹沉孔173与密封螺栓 29配合既能够起到密封作用，同时也将轨道销21顶紧，防止轨道销21旷动，保证导向精度，该密封螺栓29的内伸端对轨道销尾端进行轴向限位。

采用上述方案进行阀杆导向时，拧动转轮，阀杆受力下压时，螺旋槽111a 与限位销头213配合能够驱使阀杆11旋转，使球芯转动；所述螺旋槽111a 的上端与头端竖直槽111b平滑接通，阀杆11转动过程中，限位销头213滑入头端竖直槽111b，头端竖直槽111b与限位销头213的滑动配合能够使阀杆11在极限位置固定，在下压过程中不会出现左右摆动。所述阶梯孔段内配合一轨道销21，轨道销21通过阶梯孔进行径向限位，并通过密封螺栓29的内伸端对轨道销尾端进行轴向限位，是轨道销21不会出现径向窜动。所述阶梯轴的大径轴段212与阶梯孔段的大径孔段172配合，由于所述阶梯轴的大径轴段212或/和阶梯轴的小径段设置有定位外花键，所述阶梯孔段内设置与定位外花键花键配合的内花键孔段，采用这种结构能够防止轨道销21 在安装孔17中转动，同时在轨道销21磨损后，拔出轨道销21，转动一定角度后，再插入阶梯孔，通过花键进行止转，使限位销头213的已经磨损的接触面转动一定角度，让限位销头213上未磨损区域与轨道槽接触，采用在这种结构在利用了限位销头213未磨损区域减低成本的同时保证了轨道销21 与轨道凹槽111的滑动配合精度；采用这种结构能够防止在驱动阀杆11过程中轨道槽侧壁与限位销头213摩擦，带动轨道销21转动，轨道销21出现松动的现象，有利于提高整个导向结构的安全性。所述螺旋槽111a的下端与尾端竖直槽111c平滑接通，限位销头213与尾端竖直槽111c滑动配合，头端竖直槽111b与限位销头213的滑动配合能够使阀杆11在极限位置固定，在阀杆11上升过程中不会出现左右摆动。采用本实用新型，轨道销21 的头端能够进行调整，防止单边磨损严重，轨道销21磨损较小能够保证限位销头213与限位销头213间隙较小，使球阀的球芯在正确的极限位置锁住，然后球阀的球芯向前摆动，楔紧力驱使球芯摆动，球阀的摆动压力能够正向朝向阀体密封基座，实现可靠密封。

Claims (10)

1.一种强制密封球阀阀杆导向结构，包括阀盖(10)、阀杆(11)，所述阀杆(11)穿过阀盖(10)的中心孔，所述阀杆(11)两端伸出阀盖(10)中心孔两端，其特征在于：所述阀杆(11)的杆身外壁上设置多个均分360°的轨道凹槽(111)，所述轨道凹槽(111)包括一段螺旋槽(111a)，所述螺旋槽(111a)的上端与头端竖直槽(111b)平滑接通，所述阀盖(10)内壁设置分别与轨道凹槽(111)对应的安装孔(17)，所述安装孔(17)贯穿阀盖(10)侧壁，所述安装孔(17)包括一阶梯孔段，所述阶梯孔段的小径段的孔口设置在阀盖(10)中心孔内壁，所述阶梯孔段内配合一轨道销(21)，所述轨道销(21)包括一阶梯轴段，所述阶梯轴段的小径轴段(211)从阶梯孔段的小径孔段(171)伸进阀盖(10)中心孔，所述阶梯轴段的小径轴段(211)的头端设置与轨道凹槽(111)滑动配合的限位销头(213)，所述阶梯轴的大径轴段(212)与阶梯孔段的大径孔段(172)配合，所述阶梯轴的定位轴肩的台阶侧面(214)作用在阶梯孔段的大径孔段(172)的孔底，所述阶梯轴的大径轴段(212)或/和阶梯轴的小径段设置有定位凸齿(a)，所述阶梯孔段内设置与定位凸齿(a)凹凸配合的定位齿槽，所述安装孔(17)位于阀盖(10)外侧壁的口端设置一密封螺栓(29)，该密封螺栓(29)的内伸端对轨道销尾端进行轴向限位。

2.根据权利要求1所述的强制密封球阀阀杆导向结构，其特征在于：所述阶梯轴的大径轴段(212)的杆身设置至少一与杆身轴心线平行的切平面。

3.根据权利要求1所述的强制密封球阀阀杆导向结构，其特征在于：所述螺旋槽(111a)的横截面呈劣弧弓形，所述限位销头(213)设置与轨道凹槽(111)配合的球面(30)。

4.根据权利要求1所述的强制密封球阀阀杆导向结构，其特征在于：所述定位凸齿(a)为定位外花键，所述定位齿槽为内花键齿槽。

5.根据权利要求1所述的强制密封球阀阀杆导向结构，其特征在于：所述阀盖(10)的外侧壁上设置径向向外延伸的凸台(101)，所述安装孔(17)沿凸台(101)中心轴线设置。

6.根据权利要求1所述的强制密封球阀阀杆导向结构，其特征在于：所述阶梯孔段的大径端的口端设置螺纹沉孔(173)，所述螺纹沉孔(173)中螺纹配合密封螺栓(29)。

7.根据权利要求1所述的强制密封球阀阀杆导向结构，其特征在于：所述轨道销(21)尾端设置第一螺纹孔(215)。

8.根据权利要求1所述的强制密封球阀阀杆导向结构，其特征在于：所述螺旋槽(111a)为右旋螺旋槽(111a)。

9.根据权利要求1所述的强制密封球阀阀杆导向结构，其特征在于：所述螺旋槽(111a)的下端与尾端竖直槽(111c)平滑接通。

10.根据权利要求4所述的强制密封球阀阀杆导向结构，其特征在于：所述定位外花键为渐开线花键。

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