CN211975941U - 低扭矩通用软密封球阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低扭矩通用软密封球阀，旨在提供一种能够在保证阀门密封性能的情况下，有效减小阀门的操作力矩，并极大降低阀门零件对加工精度的要求，已降低阀门制作难度和生产成本的低扭矩通用软密封球阀。它包括阀体、阀盖、球体、进口端阀座、出口端阀座、进口端弹性元件与出口端弹性元件，进口端弹性元件用以推动进口端阀座往球体移动，以使进口端阀座与球体紧密接触；出口端弹性元件用以推动出口端阀座往球体移动，以使出口端阀座与球体紧密接触。

Description

低扭矩通用软密封球阀

技术领域

本实用新型涉及一种球阀，具体涉及一种低扭矩通用软密封球阀。

背景技术

球阀是上世纪50年代问世的一种新型阀门。在短短的30多年里，球阀已发展成为一种主要的阀类，它在航空航天、石油化工、长输管线、轻工食品、建筑等许多方面都得到了广泛的应用。球阀不仅在一般工业管道上得到了广泛应用，而且在核工业、宇航工业的液氧与液轻输送管线上普遍采用。

软密封浮动球阀是球阀的一种，其用于 Class150~Class600、PN16~PN63、JIS10K~JIS20K 的各种管路上，用于截断或接通管路中的介质，选用不同的材质，可分别适用于水、蒸汽、油品、液化气、天然气、煤气、硝酸、醋酸、氧化性介质、尿素等多种介质。浮动软密封球阀不仅结构简单、密封性能好，而且在一定的公称通经范围内体积较小、重量轻、材料耗用少、安装尺寸小，并且驱动力矩小，操作简便、易实现快速启闭，是近十几年来发展最快的阀门品种之一。

软密封浮动球阀中，当阀门处于关闭位置时，进口端的介质力作用在球体上，会使球体的几何中心产生一定的位移，与出口端阀座紧密接触，增加密封带上的接触应力，从而获得可靠的密封；而进口端阀座与球体相接触的预紧力将减小，影响进口密封座的密封性能。这种球阀结构，就是在工作状态下，球体几何中心有一定位移的球阀，称之为浮动球球阀。

目前的软密封浮动球阀，其阀座完全是镶嵌在阀体上，属于不可活动的固定式阀座，为了保证球体在关闭位置时，能产生一个介质作用力，事先在阀门装配时，球体必须紧贴阀座，而且需要一定的过盈，产生一个预紧比压，这个预紧比压一般为0.1倍工作压力且不小于2MPa，该预紧比压的获得，完全靠球阀的零件所设计和加工的几何尺寸来保证，因而这对球阀的零件的加工精度要求非常高，可以想象这个过盈值是很难确定和保证的，而过盈值的大小将直接决定阀门的密封性能和操作力矩。

应该特别指出的是，早期的浮动球球阀由于装配时过盈值难于控制，常常用垫片调整，很多制造商甚至在手册中把这一垫片称为调整垫；但这样一来，在球阀装配时，阀盖与阀体的连接平面之间回存在间隙，由于这一间隙的存在，球阀使用中介质压力波动、温度的波动以及外部管线载荷作用，会使连接阀盖与阀体的螺栓松弛，引起阀门外漏。

综上，目前的软密封浮动球阀存在一些不可克服的缺陷，例如：

一，其阀座压缩变形所产生的预紧力巨大，甚至不低于介质力，而且难于精确控制，故而最终的阀门操作力矩也就相对较大，可能会造成阀门抱死，打不开的情况发生；

二，由于常用的阀座多为PTFE等塑料，因其材料的密封比压较低，在巨大压力作用下，极易产生冷流现象，造成阀门泄露并且使用寿命也大为缩短。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了提供一种能够在保证阀门密封性能的情况下，有效减小阀门的操作力矩，并极大降低阀门零件对加工精度的要求，已降低阀门制作难度和生产成本的低扭矩通用软密封球阀。

本实用新型的技术方案是：

一种低扭矩通用软密封球阀，包括阀体、阀盖、球体、进口端阀座、出口端阀座、进口端弹性元件与出口端弹性元件，进口端弹性元件用以推动进口端阀座往球体移动，以使进口端阀座与球体紧密接触；出口端弹性元件用以推动出口端阀座往球体移动，以使出口端阀座与球体紧密接触。

与传统软密封浮动球阀，其阀座完全是镶嵌在阀体上，属于不可活动的固定式阀座相比，本方案中通过进口端弹性元件和出口端弹性元件提供弹性推动力，推动进口端阀座往球体移动并使进口端阀座与球体紧密接触，推动出口端阀座往球体移动并使出口端阀座与球体紧密接触，其具有以下特点：

一，低操作力矩设计，由于通过进口端弹性元件和出口端弹性元件提供弹性推动力，如此可以通过弹性元件来精确控制阀座与球体的预紧力，避免出现因阀座压缩变形所产生的巨大预紧力，从而大大降低阀门的操作力矩，一般可以降低30%以上；由于阀门的操作力矩的降低，也就同时降低了其选配程控类执行机构（如气动、电动等执行机构）选型力矩，故而也大大降低了总成后的阀门成本。

二，具有双向密封结构：进口端阀座和出口端阀座同时密封，既可以封闭下游方向又可以封闭上游方向介质，安装时无方向限制；并且当进口端阀座和出口端阀座中的任意一端的阀座受到破坏后，还可以通过另一端的阀座保证密封；

三，显著体改阀门寿命：由于通过进口端弹性元件和出口端弹性元件提供弹性推动力，使得进口端阀座和出口端阀座具有自动进给的补偿功能，大大提高阀门的适用寿命和密封可靠性。

四，具有自动泄压功能：当阀门关闭，滞留在球体内腔的液体介质由于温度升高而气化，导致球体内腔压力异常升高时，球体内腔介质能依靠本身的推力推动阀座而自动泄压，从而确保阀门安全。

作为优选，阀盖上设有进口端阀孔，所述进口端阀座滑动设置在进口端阀孔内，且进口端阀座与进口端阀孔滑动密封配合，所述进口端弹性元件位于进口端阀孔的底面与进口端阀座之间。

作为优选，进口端阀座的外侧面设有环形槽，环形槽内设有密封圈，以使进口端阀座与进口端阀孔之间形成滑动密封配合。如此，可以保证进口端阀座与阀盖之间的密封。

作为优选，阀体上设有出口端阀孔，所述出口端阀座滑动设置在出口端阀孔内，且出口端阀座与出口端阀孔滑动密封配合，所述出口端弹性元件位于出口端阀孔的底面与出口端阀座之间。

作为优选，出口端阀座的外侧面设有环形槽，环形槽内设有密封圈，以使出口端阀座与出口端阀孔之间形成滑动密封配合。如此，可以保证出口端阀座与阀体之间的密封。

作为优选，进口端阀座由保持座圈及设置在保持座圈上的阀座主体组成，所述出口端阀座也由保持座圈及设置在保持座圈上的阀座主体组成，所述保持座圈由金属材料制成，所述阀座主体由塑料制成，所述进口端阀座和出口端阀座的阀座主体分别与球体紧密接触，所述进口端阀座和出口端阀座的保持座圈的内缘均设有往球体方向延伸形成的备用密封套，且备用密封套的端部靠近球体。如此，在遇到火灾，而使阀座主体烧损时，保持座圈还可以在进口端弹性元件或出口端弹性元件提供弹性推力的作用下，使备用密封套的端部抵在球体上，起到临时密封的作用，以满足紧急工况下阀门的开启或关闭。

作为优选，进口端阀座和出口端阀座的备用密封套上均设有用于与球体配合的备用球面，且备用球面朝向球体。如此，在遇到火灾，而使阀座主体烧损时，保持座圈还可以在进口端弹性元件或出口端弹性元件提供弹性推力的作用下，使备用密封套的备用球面抵在球体上，起到临时密封的作用，以满足紧急工况下阀门的开启或关闭。

作为优选，阀盖与阀体通过螺纹连接，所述阀盖与阀体之间采用硬密封连接。如此，可以省去密封圈，以避免装配过程中造成密封圈的损坏，同时，在发生火灾时，硬密封连接仍能具有良好的密封性能。

作为优选，阀盖与阀体之间的硬密封连接为榫槽密封结构。

本实用新型的有益效果是：

一，低操作力矩设计，由于通过进口端弹性元件和出口端弹性元件提供弹性推动力，如此可以通过弹性元件来精确控制阀座与球体的预紧力，避免出现因阀座压缩变形所产生的巨大预紧力，从而大大降低阀门的操作力矩，一般可以降低30%以上；由于阀门的操作力矩的降低，也就同时降低了其选配程控类执行机构（如气动、电动等执行机构）选型力矩，故而也大大降低了总成后的阀门成本。

二，具有双向密封结构：进口端阀座和出口端阀座同时密封，既可以封闭下游方向又可以封闭上游方向介质，安装时无方向限制；并且当进口端阀座和出口端阀座中的任意一端的阀座受到破坏后，还可以通过另一端的阀座保证密封；

三，显著体改阀门寿命：由于通过进口端弹性元件和出口端弹性元件提供弹性推动力，使得进口端阀座和出口端阀座具有自动进给的补偿功能，大大提高阀门的适用寿命和密封可靠性。

四，具有自动泄压功能：当阀门关闭，滞留在球体内腔的液体介质由于温度升高而气化，导致球体内腔压力异常升高时，球体内腔介质能依靠本身的推力推动阀座而自动泄压，从而确保阀门安全。

附图说明

图1是本实用新型的低扭矩通用软密封球阀的一种结构示意图。

图中：

阀体1，阀门出口1.1；

阀盖2，阀门进口2.1；

球体3；

阀杆4；

进口端阀座5，保持座圈5.1，阀座主体5.2，备用密封套5.3；

出口端阀座6；

进口端弹性元件7；

出口端弹性元件8。

具体实施方式

为使本实用新型技术方案实施例目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型实施例的技术方案进行清楚地解释和说明，但下述实施例仅为本实用新型的优选实施例，而不是全部实施例。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本方案，而不能解释为对本实用新型方案的限制。

参照下面的描述和附图，将清楚本实用新型的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本实用新型的实施例中的一些特定实施方式来表示实施本实用新型的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本实用新型的实施例的范围不受此限制。相反，本实用新型的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定，“若干”的含义是表示一个或者多个。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

具体实施例一：如图1 所示，一种低扭矩通用软密封球阀，包括阀体1、阀盖2、球体3、阀杆4、进口端阀座5、出口端阀座6、进口端弹性元件7与出口端弹性元件8。进口端弹性元件7用以推动进口端阀座5往球体移动，以使进口端阀座与球体紧密接触；具体的，阀盖上设有进口端阀孔，进口端阀座滑动设置在进口端阀孔内，且进口端阀座与进口端阀孔滑动密封配合，进口端弹性元件位于进口端阀孔的底面与进口端阀座之间。出口端弹性元件8用以推动出口端阀座6往球体移动，以使出口端阀座与球体紧密接触，具体的，阀体上设有出口端阀孔，出口端阀座滑动设置在出口端阀孔内，且出口端阀座与出口端阀孔滑动密封配合，出口端弹性元件位于出口端阀孔的底面与出口端阀座之间。本实施例中，阀盖上设有阀门进口2.1，且阀门进口与进口端阀孔的底面连通；阀体上设有阀门出口1.1，且阀门出口与出口端阀孔的底面连通。

与传统软密封浮动球阀，其阀座完全是镶嵌在阀体上，属于不可活动的固定式阀座相比，本方案中通过进口端弹性元件和出口端弹性元件提供弹性推动力，推动进口端阀座往球体移动并使进口端阀座与球体紧密接触，推动出口端阀座往球体移动并使出口端阀座与球体紧密接触，其具有以下特点：

一，低操作力矩设计，由于通过进口端弹性元件和出口端弹性元件提供弹性推动力，如此可以通过弹性元件来精确控制阀座与球体的预紧力，避免出现因阀座压缩变形所产生的巨大预紧力，从而大大降低阀门的操作力矩，一般可以降低30%以上；由于阀门的操作力矩的降低，也就同时降低了其选配程控类执行机构（如气动、电动等执行机构）选型力矩，故而也大大降低了总成后的阀门成本。

二，具有双向密封结构：进口端阀座和出口端阀座同时密封，既可以封闭下游方向又可以封闭上游方向介质，安装时无方向限制；并且当进口端阀座和出口端阀座中的任意一端的阀座受到破坏后，还可以通过另一端的阀座保证密封；

三，显著体改阀门寿命：由于通过进口端弹性元件和出口端弹性元件提供弹性推动力，使得进口端阀座和出口端阀座具有自动进给的补偿功能，大大提高阀门的适用寿命和密封可靠性。

四，具有自动泄压功能：当阀门关闭，滞留在球体内腔的液体介质由于温度升高而气化，导致球体内腔压力异常升高时，球体内腔介质能依靠本身的推力推动阀座而自动泄压，从而确保阀门安全。

本实施例中，进口端弹性元件与出口端弹性元件为弹簧，例如，钢板弹簧、螺旋弹簧；或者进口端弹性元件与出口端弹性元件为弹簧垫圈，例如，标准弹簧垫圈、鞍形弹簧垫圈、波形弹簧垫圈、碟形弹簧垫圈等。图中示意的进口端弹性元件与出口端弹性元件为碟形弹簧垫圈。

进一步的，如图1所示，阀盖与阀体通过螺纹连接，阀盖与阀体之间采用硬密封连接。本实施例中，阀盖与阀体之间的硬密封连接为榫槽密封结构。如此，可以省去密封圈，以避免装配过程中造成密封圈的损坏，同时，在发生火灾时，硬密封连接仍能具有良好的密封性能。

进一步的，如图1所示，进口端阀座的外侧面设有环形槽，环形槽内设有密封圈，以使进口端阀座与进口端阀孔之间形成滑动密封配合。如此，可以保证进口端阀座与阀盖之间的密封。

出口端阀座的外侧面设有环形槽，环形槽内设有密封圈，以使出口端阀座与出口端阀孔之间形成滑动密封配合。

进一步的，如图1所示，进口端阀座5由保持座圈5.1及设置在保持座圈上的阀座主体5.2组成。出口端阀座6也由保持座圈及设置在保持座圈上的阀座主体组成。保持座圈由金属材料制成。阀座主体由塑料制成，例如PTFE。进口端阀座和出口端阀座的阀座主体分别与球体紧密接触。进口端阀座和出口端阀座的保持座圈的内缘均设有往球体方向延伸形成的备用密封套5.3，备用密封套的端部靠近球体。本实施例中，进口端阀座和出口端阀座的保持座圈的阀座主体位于备用密封套的外侧。

进口端阀座和出口端阀座的备用密封套上均设有用于与球体配合的备用球面，且备用球面朝向球体。

如此，在遇到火灾，而使阀座主体烧损时，保持座圈还可以在进口端弹性元件或出口端弹性元件提供弹性推力的作用下，使备用密封套的备用球面抵在球体上，起到临时密封的作用，以满足紧急工况下阀门的开启或关闭。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种低扭矩通用软密封球阀，包括阀体、阀盖、球体、进口端阀座与出口端阀座，其特征是，还包括：

进口端弹性元件，用以推动进口端阀座往球体移动，以使进口端阀座与球体紧密接触；

出口端弹性元件，用以推动出口端阀座往球体移动，以使出口端阀座与球体紧密接触；

所述进口端阀座由保持座圈及设置在保持座圈上的阀座主体组成，所述出口端阀座也由保持座圈及设置在保持座圈上的阀座主体组成，所述保持座圈由金属材料制成，所述阀座主体由塑料制成，所述进口端阀座和出口端阀座的阀座主体分别与球体紧密接触，所述进口端阀座和出口端阀座的保持座圈的内缘均设有往球体方向延伸形成的备用密封套，且备用密封套的端部靠近球体。

2.根据权利要求1所述的低扭矩通用软密封球阀，其特征是，所述阀盖上设有进口端阀孔，所述进口端阀座滑动设置在进口端阀孔内，且进口端阀座与进口端阀孔滑动密封配合，所述进口端弹性元件位于进口端阀孔的底面与进口端阀座之间。

3.根据权利要求2所述的低扭矩通用软密封球阀，其特征是，所述进口端阀座的外侧面设有环形槽，环形槽内设有密封圈，以使进口端阀座与进口端阀孔之间形成滑动密封配合。

4.根据权利要求1或2或3所述的低扭矩通用软密封球阀，其特征是，所述阀体上设有出口端阀孔，所述出口端阀座滑动设置在出口端阀孔内，且出口端阀座与出口端阀孔滑动密封配合，所述出口端弹性元件位于出口端阀孔的底面与出口端阀座之间。

5.根据权利要求4所述的低扭矩通用软密封球阀，其特征是，所述出口端阀座的外侧面设有环形槽，环形槽内设有密封圈，以使出口端阀座与出口端阀孔之间形成滑动密封配合。

6.根据权利要求1所述的低扭矩通用软密封球阀，其特征是，所述进口端阀座和出口端阀座的备用密封套上均设有用于与球体配合的备用球面，且备用球面朝向球体。

7.根据权利要求1或2或3所述的低扭矩通用软密封球阀，其特征是，所述阀盖与阀体通过螺纹连接，所述阀盖与阀体之间采用硬密封连接。

8.根据权利要求7所述的低扭矩通用软密封球阀，其特征是，所述阀盖与阀体之间的硬密封连接为榫槽密封结构。

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