CN212407638U - 一种反冲洗球阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种反冲洗球阀，包括阀体和阀杆，所述阀体的阀腔中设有球体，所述球体上开设有贯通的流通通道，所述阀杆与球体连接，通过阀杆的扭转实现球体流通通道的方位调整，以此实现球阀的开启和闭合，所述流通通道周围的球面上设有多处凹陷区域，使得球体由全开状态旋转角度α时，凹陷区域与阀腔之间构成流动通道，流体在流动通道中产生涡流，实现对阀腔内壁的冲洗过程。与现有技术相比，本实用新型中的球体在开启一定角度后，部分流体由凹陷区域与阀腔之间构成流动通道，并在流动通道中产生涡流，实现对阀腔内壁的反冲洗过程，对阀腔死角进行冲洗增加介质对死角的介质的流动能力，减少无流速和低流速区域介质沉积或固化的风险。

Description

一种反冲洗球阀

技术领域

本实用新型涉及球阀领域，尤其是涉及一种反冲洗球阀。

背景技术

固定球球阀是工业应用最为广泛的阀门之一。在固定球球阀中，球体具有阀杆、支撑轴，二者被固定在阀体上，球体位置固定，流体压力不能使它产生位移。球体两侧是阀座，阀座借助于弹簧和流体的推力压向球体，建立密封比压。

这种阀门的主要功能是切断或接通管道中的流体通道，借助手柄或驱动装置在阀杆上施加一定的转矩并传给球体，使它旋转90度，球体的通孔与阀体通道中心线重合或垂直，以实现阀门全开或全关的动作。

现有的球阀中，阀腔内壁面、阀腔底部极其容易产生固体颗粒沉积，若不及时清理，固体的沉积会造成阀体中腔内壁面堆结，针对胶溶状态液体介质在一定温度状态下会产生堆积热变裂反应的类似介质，容易产生管道安全事故。现有技术中的球阀无法做到阀门的原位冲洗修复，即在线管道运行中，进行针对阀体中腔内壁面死角的沉积进行定时清理或维护，可见这是球阀领域亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种反冲洗球阀，通过凹陷区域与阀腔之间构成流动通道，并在流动通道中产生涡流，实现对阀腔内壁的反冲洗过程，对阀腔死角进行冲洗增加介质对死角的介质的流动能力，减少无流速和低流速区域介质沉积或固化热裂变的风险，实现了阀门的原位冲洗修复。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

本实用新型中的反冲洗球阀，包括阀体和阀杆，所述阀体的阀腔中设有球体，所述球体上开设有贯通的流通通道，所述阀杆与球体连接，通过阀杆的扭转实现球体流通通道的方位调整，以此实现球阀的开启和闭合，所述流通通道周围的球面上设有多处凹陷区域，使得球体由全开状态旋转角度α时，凹陷区域与阀腔之间构成流动通道，流体在流动通道中产生涡流，实现对阀腔内壁的冲洗过程。

进一步地，对阀腔内壁冲洗时旋转角度满足0°<α<90°。

进一步优选地，所述旋转角度满足10°<α<25°。

旋转角度α取决于球体全开状态下，凹陷区域边沿与前阀座间的距离，即球体全开状态下，凹陷区域边沿与前阀座间的距离越大，α的下限越大。

α的上下限之差即凹陷区域在球体表面上的最大周向宽度，最大周向宽度越大，会使得α的上下限之差越大。

进一步地，所述凹陷区域的底面为光滑的曲面。

进一步地，所述凹陷区域为削铣面。

进一步地，阀杆与球体之间采用四方连接可靠，球体中心稳定性好阀杆扭矩轻。

进一步地，所述凹陷区域的深度为2.5mm～5mm。

进一步地，阀门外壳加保温夹套，利用蒸汽对阀门保温在一定温度，避免因温度低而引起介质结晶。

进一步地，浮动式整体阀座前后采用防尘设计，有效防止介质从阀体中腔流入阀座密封腔。

进一步地，所述阀体入口端设有前阀座。

进一步地，所述前阀座与阀体之间为一体式结构或两段式的分体结构。

作为本实用新型的一种实施方式，所述凹陷区域设于所述流通通道入口端的周围，所述凹陷区域设于球体的水平平分面以下位置。

作为本实用新型的另一种实施方式，所述凹陷区域设于所述流通通道入口端的周围，所述凹陷区域为镜像对称结构，对称面为球体的水平平分面。所述阀体入口端设有前阀座。同时不设置后阀座，对阀腔构成通畅的冲洗通道。

进一步地，所述流体为易沉淀或易结晶流体。特别适合胶溶、含纤维、微小固体颗粒、料浆等介质。

与现有技术相比，本实用新型中的反冲洗球阀为单阀座密封球阀，通过去除后阀座配合，避免阀腔介质流动死角，引起介质结块，球体的球面采用特殊设计，球体在开启一定角度后，部分流体由凹陷区域与阀腔之间构成三个反冲洗导流孔流动通道，并在流动通道中产生涡流，实现对阀腔内壁的反冲洗过程，对阀腔死角进行冲洗增加介质对死角的介质的流动能力，减少无流速和低流速区域介质沉积或固化的风险，实现了阀门的原位冲洗修复。

附图说明

图1为本实用新型中一体式反冲洗球阀的垂向剖面结构示意图；

图2为本实用新型中一体式反冲洗球阀的水平向剖面结构示意图；

图3为本实用新型中反冲洗球阀关闭一定角度时的状态示意图；

图4为本实用新型中反冲洗球阀关闭10度时的流场模拟分析图；

图5为本实用新型中反冲洗球阀关闭15度时的流场模拟分析图；

图6为本实用新型中反冲洗球阀关闭一定角度时的3D内部结构示意图；

图7为本实用新型中两段式反冲洗球阀的垂向剖面结构示意图。

图中：1、阀体，2、阀杆，3、球体，4、前阀座，5、凹陷区域，6、横向固定螺栓，7、阀座支承体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例1

本实用新型中的反冲洗球阀，包括阀体1和阀杆2，所述阀体的阀腔中设有球体3，所述球体3上开设有贯通的流通通道，所述阀杆2与球体3连接，通过阀杆2的扭转实现球体3流通通道的方位调整，以此实现球阀的开启和闭合，所述流通通道周围的球面上设有多处凹陷区域5，使得球体3由全开状态旋转角度α时，凹陷区域5与阀腔之间构成流动通道，流体在流动通道中产生涡流，实现对阀腔内壁的冲洗过程。

对阀腔内壁冲洗时旋转角度满足0°<α<90°，具体实施时优选旋转角度满足10°<α<25°。旋转角度α取决于球体3全开状态下，凹陷区域5边沿与前阀座4间的距离，即球体3全开状态下，凹陷区域5边沿与前阀座4间的距离越大，α的下限越大。α的上下限之差即凹陷区域5在球体3表面上的最大周向宽度，最大周向宽度越大，会使得α的上下限之差越大。

凹陷区域5的底面为光滑的曲面。凹陷区域5为销铣面。阀杆与球体之间采用四方连接可靠，球体中心稳定性好阀杆扭矩轻。凹陷区域5的深度为2.5mm～5mm。

凹陷区域5设于所述流通通道入口端的周围，所述凹陷区域5为镜像对称结构，对称面为球体3的水平平分面。进一步地，所述阀体1入口端设有前阀座4。同时不设置后阀座，构成通畅的冲洗通道。可见本实施例中的反冲洗球阀为单阀座密封球阀，通过去除后阀座配合，避免阀腔介质流动死角，引起介质结块，球体的球面采用特殊设计，球体在开启一定角度后，部分流体由凹陷区域5与阀腔之间构成流动通道，并在流动通道中产生涡流，实现对阀腔内壁的反冲洗过程，对阀腔死角进行冲洗增加介质对死角的介质的流动能力，减少无流速和低流速区域介质沉积或固化的风险，实现了阀门的原位冲洗修复。

阀门外壳加保温夹套，利用蒸汽对阀门保温在一定的温度，避免因温度低时而引起介质结晶。浮动式整体阀座前后采用防尘设计，有效防止介质从阀体中腔流入阀座密封腔。

本实施例中前阀座4与阀体1之间为一体式结构，即本实用新型中的球阀结构为薄壁式球阀，阀盖结构通过盖板替代，盖板通过螺纹直接与阀体1连接。

球面和阀座采用先进的硬化喷涂技术，独有的粉末配方。如：

1)球体火焰喷焊的主体粉材料镍基合金Ni60，厚度≥1mm，HRC60～65，阀座喷涂Ni55，厚度≥1mm，HRC52～56，先进的处理工艺，能够适应650℃高温的变化，并可以耐冲刷、耐腐蚀，延长阀门的主体粉末材料的使用寿命，最终结合强度270MPa。

2)球体火焰喷焊的主体粉材料镍基合金Ni60+WC，厚度≥1mm，HRC68～70，阀座喷涂Ni60，厚度≥1mm，HRC60～65，先进的处理工艺，能够适应650℃高温的变化，并可以耐冲刷、耐腐蚀，延长阀门的主体粉末材料的使用寿命，最终结合强度270MPa。如需要表面可以纳米处理，表面硬度可达到HV2200～3800；使用温度≥600℃；表面的摩擦系数0.06-0.10之间；具有很好的抗粘结和防咬合性能。

3)球体和阀座超音速喷涂的主体粉材料WC，厚度≥0.25mm，HRC≥72，先进的处理工艺，能够适应540℃高温的变化，并可以耐冲刷、耐腐蚀，延长阀门的主体粉末材料的使用寿命，最终结合强度78MPa。

以上球体和阀座表面喷涂材质可按实际工况选用。

作为本实施例中反冲洗球阀的适用场景，其中的流体为易沉淀或易结晶流体。特别适合胶溶、含纤维、微小固体颗粒、料浆等介质。

流场模拟分析

图3和图4分别为本实施例中反冲洗球阀关闭10度时的流场模拟分析图，由流场的模拟数据中截面速度及流线分布可知：阀门全开时，球体与阀体之间通道的流速基本为0m/s，阀门关闭15°时，其通道内的流速最高，在凹陷区域5与阀腔之间构成流动通道中均出现了涡流。

通过速度流动迹线可知：全开时，球体与阀腔之间通道内的液体无流动效果，阀门关闭一定角度后，球体与阀体之间通道内的液体均在出口的一侧流出，这与上述的涡流有关。

通过不同开度的体积流量和温度对比可知：关闭角度越大，压力损失越大，体积流量越小。不同开度下的各零部件温度基本一致。

实施例2

区别于实施例1，凹陷区域5设于所述流通通道入口端的周围，凹陷区域5设于球体3的水平平分面以下位置，这样在阀门关闭一定角度α时，可特定地实现对下部的阀腔进行冲洗，而不是如实施例1中对整个阀腔进行冲洗。

实施例3

本实施例中的阀座4与阀体1之间为两段式的分体结构，参见图5，即阀座支承体7通过螺栓与阀体1分体式连接，浮动式的前阀座4设于阀座支承体7与阀体1之间，浮动式的前阀座4通过弹簧实现弹性预紧力。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种反冲洗球阀，包括阀体(1)和阀杆(2)，所述阀体的阀腔中设有球体(3)，所述球体(3)上开设有贯通的流通通道，所述阀杆(2)与球体(3)连接，通过阀杆(2)的扭转实现球体(3)流通通道的方位调整，以此实现球阀的开启和闭合，其特征在于，所述流通通道周围的球面上设有多处凹陷区域(5)，使得球体(3)由全开状态旋转角度α时，凹陷区域(5)与阀腔之间构成流动通道，流体在流动通道中产生涡流，实现对阀腔内壁的冲洗过程。

2.根据权利要求1所述的一种反冲洗球阀，其特征在于，对阀腔内壁冲洗时旋转角度满足0°<α<90°。

3.根据权利要求1所述的一种反冲洗球阀，其特征在于，所述旋转角度满足10°<α<25°。

4.根据权利要求1所述的一种反冲洗球阀，其特征在于，所述凹陷区域(5)的底面为光滑的销铣面。

5.根据权利要求3所述的一种反冲洗球阀，其特征在于，所述凹陷区域(5)的深度为2.5mm～5mm。

6.根据权利要求1所述的一种反冲洗球阀，其特征在于，所述凹陷区域(5)设于所述流通通道入口端的周围，所述凹陷区域(5)设于球体(3)的水平平分面以下位置。

7.根据权利要求1所述的一种反冲洗球阀，其特征在于，所述凹陷区域(5)设于所述流通通道入口端的周围，所述凹陷区域(5)为镜像对称结构，对称面为球体(3)的水平平分面。

8.根据权利要求1所述的一种反冲洗球阀，其特征在于，所述阀体(1)入口端设有前阀座(4)。

9.根据权利要求8所述的一种反冲洗球阀，其特征在于，所述前阀座(4)与阀体(1)之间为一体式结构或两段式的分体结构。

10.根据权利要求1所述的一种反冲洗球阀，其特征在于，所述流体为易沉淀或易结晶流体。

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