CN214008141U - 具有密封结构的固定球球阀 - Google Patents

Abstract

本申请涉及固定球球阀的领域，尤其是涉及一种具有密封结构的固定球球阀，其包括阀体、阀杆、阀芯和设置在阀芯与阀体之间的密封组件，阀体内设置有用于安装阀芯的空腔，阀杆一端穿入阀体并与阀芯连接；密封组件包括环形结构的阀座和设置在阀座靠近阀芯一侧的限位件；限位件与阀体内壁卡接，限位件靠近阀座一侧与阀座抵接。限位件可以对阀座进行最大限度的合理限位，使阀座与阀芯之间不易产生较大的摩擦力，从而使阀座与阀芯之间既可以保持较好的密封性，阀芯的扭矩也可以维持在一个较小的范围内，使阀门便于操作；本申请具有密封性能好、阀芯扭矩小和流量特性好的效果。

Description

具有密封结构的固定球球阀

技术领域

本申请涉及固定球球阀的领域，尤其是涉及一种具有密封结构的固定球球阀。

背景技术

球阀是一种用于流体的调节与控制的阀门；球阀包括为阀体、阀杆和阀芯；阀芯为具有圆形通孔或通道的球形结构，阀芯由阀杆传递的扭矩驱动，绕球阀轴线作90度范围内的旋转运动，球体的通孔与阀体通道中心线重合或垂直，完成连通或切断阀体入口和出口之间通路的操作。

在流量较大的管道中，工作人员一般会采用固定球球阀；在固定球球阀中，阀芯与阀杆固定连接，阀芯的位置固定，流体压力不能使它产生位移。阀芯两侧设置有用于密封的阀座，阀座借助于介质的推力压向球体，建立密封比压，使阀芯、阀座与阀体之间达到密封效果。

在实际使用固定球球阀时，由于流量较大，介质对阀座的压力也较大，导致阀座与阀芯之间的压力也较大，使阀座与阀芯之间的摩擦力增大，从而使阀芯的扭矩增大，不易开合阀门。发明人认为，相关技术中的阀门由于阀芯与阀座之间摩擦力较大，使得阀门很难开启或关闭。

实用新型内容

为了减小阀芯的扭矩，本申请提供一种具有密封结构的固定球球阀，降低阀芯的扭矩，使阀门易于开启和关闭。

本申请提供的一种具有密封结构的固定球球阀采用如下的技术方案：

一种具有密封结构的固定球球阀，包括阀体、阀杆、阀芯和设置在阀芯与阀体之间的密封组件，阀体内设置有用于安装阀芯的空腔，阀杆一端穿入阀体并与阀芯连接；密封组件包括环形结构的阀座和设置在阀座靠近阀芯一侧的限位件；限位件与阀体内壁卡接，限位件靠近阀座一侧与阀座抵接。

通过采用上述技术方案，当介质对阀座产生较大的压力，将阀座向阀芯压紧时，限位件可以对阀座进行最大限度的合理限位，使阀座对阀芯的压力不会随着介质对阀座压力的增大而无限增大，使阀座与阀芯之间不易产生较大的摩擦力；从而使阀座与阀芯之间既可以保持较好的密封性，阀芯的扭矩也可以维持在一个较小的范围内，使阀门便于操作。

可选的，阀体上设置有阀体入口和阀体出口，密封组件设置在阀芯靠近阀体入口的一侧。

通过采用上述技术方案，只在阀体入口的一侧设置阀座，并由介质的作用力向阀芯压紧，既可以保持较好的密封性，还可以使阀芯只受到一侧阀座的摩擦力，进一步减小阀芯的扭矩，使阀门更容易操作。

可选的，限位件为卡簧，阀体内壁上设置有与卡簧配合的安装槽，卡簧通过安装槽与阀体卡接安装，卡簧的内径小于阀座的外径。

通过采用上述技术方案，卡簧的结构简单，在安装和拆卸时较为方便；卡簧为环形结构，在对阀座进行支撑时，使阀座受力更加均匀，使阀座安装地更加稳定。

可选的，密封组件还包括设置在阀座远离阀芯一侧的弹性件，弹性件安装在阀体内壁与阀座之间。

通过采用上述技术方案，在阀门流量较小、介质对阀座的作用力较小的时候，弹性件通过弹力将阀座向阀芯压紧，使阀门在流量较小时也可以维持较好的密封性。

可选的，弹性件为蝶形簧片，蝶形簧片开口较大的一侧与阀座抵接，蝶形簧片开口较小的一侧与阀体内壁抵接。

通过采用上述技术方案，蝶形簧片为环形结构，蝶形簧片对阀座的作用力为均匀分布的环形，使阀座在蝶形簧片的作用下可以更稳定地向阀芯压紧；蝶形簧片开口较大的一侧与阀座抵接，使蝶形簧片在对阀座产生压力时作用于阀座外圈，使阀座与阀芯之间的贴合更紧密。

可选的，密封组件还包括阀座保护件，阀座保护件为环形结构，阀座保护件设置在阀座与弹性件之间。

通过采用上述技术方案，阀座保护件可以减少蝶形簧片对阀座的磨损，还使阀座受到的压强减小，进一步降低阀座的磨损；阀座保护件还可以使阀座受到的作用力沿径向方向分布更加均匀，使阀座可以更平稳地向阀芯压紧。

可选的，阀芯的一侧设置有止水面，止水面为与阀座配合的弧面，阀芯背离止水面的一侧开设有过流槽。

通过采用上述技术方案，阀芯在阀门关闭时，只需要使阀芯的止水面与一侧阀座贴紧，就可以使阀芯与阀座之间具有较好的密封性；从而使阀芯只受到一侧阀座的摩擦力，进一步减小阀芯的扭矩，使阀门更容易操作。

可选的，过流槽的槽底轮廓为类V型曲面。

通过采用上述技术方案，需要开合阀门时，通过控制阀杆带动阀芯转动，阀芯向背离V型槽开口的方向转动；转动角度较小时，过流槽底部的类V型曲面先与阀体的通路形成类V型开口，随着阀芯的转动，类V型曲面与阀体形成的过流面积的变化率较小，使阀门的流量大小更容易控制，阀门的流量特性增强。

可选的，密封组件还包括密封圈，密封圈嵌设于阀座的外壁，密封圈的外侧与阀体内壁抵接。

通过采用上述技术方案，密封圈的设置提高了阀座与阀体之间的密封性能，使阀门的密封性更好。

可选的，密封组件还包括弹性支撑环，弹性支撑环弹性支撑于阀座的内壁。

通过采用上述技术方案，弹性支撑环对阀座进行环形的径向方向的支撑，使阀座向阀体压紧，使阀座与阀体之间的密封性能增强，进一步提高阀门的密封性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.当介质对阀座产生较大的压力，将阀座向阀芯压紧时，限位件可以对阀座进行最大限度的合理限位，使阀座与阀芯之间不易产生较大的摩擦力，使阀座与阀芯之间既可以保持较好的密封性，阀芯的扭矩也可以维持在一个较小的范围内，使阀门便于操作；

2.通过设置蝶形簧片，阀座在蝶形簧片的作用下可以更稳定地向阀芯压紧，使阀门在流量较小、介质对阀座的作用力较小的时候也可以维持较好的密封性；

3.通过将过流槽的槽底设置为类V型曲面，开合阀门控制阀芯转动时，过流槽底部的类V型曲面先与阀体形成类V型开口的通路，并且形成通路的过流面积变化率较小，使阀门的流量大小更容易控制，阀门的流量特性增强。

附图说明

图1是具有密封结构的固定球球阀的剖视图；

图2是具有密封结构的固定球球阀的阀芯的立体结构示意图；

图3是具有密封结构的固定球球阀的密封结构与阀芯配合的剖视图；

图4是图3中A部的放大图。

附图标记说明：1、阀体；11、阀体入口；12、阀体出口；13、限位槽；14、安装腔；141、安装槽；2、阀杆；3、阀芯；31、止水面；32、固定部；321、限位杆；33、过流槽；331、类V型曲面；4、密封组件；41、阀座；411、弧形面；412、连接槽；413、环形凹槽；414、卡接槽；42、弹性件；43、阀座保护件；44、限位件；45、密封圈；46、弹性支撑环。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种具有密封结构的固定球球阀。参照图1，具有密封结构的固定球球阀包括阀体1、阀杆2、阀芯3和密封组件4。阀杆2通过控制阀芯2转动开合阀门的通路；密封组件4设置在阀体1与阀芯3之间，并对阀体1与阀芯3起密封作用。

阀体1内设置有用于安装阀芯3的球形结构的空腔，空腔的两侧相对设置有阀体入口11和阀体出口12。为了使阀门的流量特性更好，阀体入口11的半径小于阀体出口12的半径，使阀体入口11处的流量更容易控制。

阀杆2垂直于阀体入口11和阀体出口12穿设于阀体1上，阀杆2穿入阀体1的一端与阀芯3固定连接，另一端位于阀体1的外侧。阀杆2上还设置有执行机构，使阀杆2在90度的范围内转动；根据阀门的驱动方式，执行机构可以采用电动执行件，也可以采用带有限位结构的手动执行件。

参照图1、图2，阀芯3的开启方向为逆时针方向或者逆时针方向，在本实施例中，以阀芯3逆时针转动为例进行说明。

为了使阀芯3的扭矩较小，阀芯3靠近阀体入口11的一侧为止水面31，止水面31为与阀体入口11内壁适配的球形弧面。阀芯3与阀杆2连接处固定有圆柱结构的固定部32，阀杆2与固定部32固定连接。阀芯3背离止水面31的一侧开设有过流槽33，过流槽33一端为进水口，另一端为出水口。

当阀芯3的止水面31的弧形凸面朝向阀体入口11方向时，将阀体入口11堵住，使阀门关闭；当阀芯3在阀杆2的带动下转动时，阀芯3的止水面31与阀体入口11错开，阀体入口11、过流槽33和阀体出口12连通，使阀门打开；通过控制阀杆2转动角度的大小，控制阀芯3的止水面31边沿与阀体入口11边沿形成的过流面积的大小，从而控制阀门流量的大小。

为了使阀门的流量特性增强，过流槽33的槽底轮廓为类V型曲面331；当阀芯3逆时针转动时，过流槽33槽底的类V型曲面331先与阀体入口11形成类V型开口；随着阀芯的转动，类V型曲面331与阀体入口11形成的过流面积的变化率较小，使阀门的流量更容易控制。

当然，受阀芯3结构的限制，类V型曲面331与阀体入口11形成的类V型开口不可能无限扩大；所以，过流槽33的边沿从开口端开始沿阀芯3的整体轮廓大致呈弧形延伸；即当阀芯3转动一定角度后，后续的过流面积大致保持恒定。

为了使阀芯3的转动更加稳定，还可以在阀芯3远离阀杆2的一侧设置限位杆321，阀芯3与限位杆321连接处也固定有圆柱结构的固定部32，限位杆321与固定部32固定连接，且限位杆321与阀杆2同轴线设置；阀体1对应限位杆321的一侧还设置有与限位杆321配合的限位槽13，限位杆321插入限位槽13并与限位槽13转动连接。限位杆321与限位槽13的配合可以使阀杆2在转动时可以同时受到阀杆2与限位杆321的转动支撑，不仅减少了阀杆2上受到的压力，使阀杆2的转动更加省力；还可以使阀芯3在转动时更加稳定。

为了使阀芯3的扭矩较小，密封组件4设置在阀芯3与阀体入口11之间，阀芯3受到阀体入口11处的介质的压力时，与密封组件4之间的压力较小，使阀芯3在转动时的摩擦力也减小，使阀芯3的扭矩减小，从而更容易通过阀杆2控制阀芯3转动、调节流量大小。

参照图3、图4，密封组件4包括环形结构的阀座41、用于将阀座41向阀芯压紧的弹性件42、用于对阀座41进行保护的阀座保护件43、用于将阀座41进行合理限位的限位件44、用于使阀座41与阀体1之间密封性能更好的密封圈45和弹性支撑环46。

为了更准确地安装密封组件4，阀体1上设置有与阀座41配合的安装腔14，安装腔14内壁设置有环形的台阶面，且安装腔14位于阀体入口11与阀体1的空腔的交接处。阀座41的外壁与安装腔14的内壁抵接，阀座41的内壁与阀体入口11的内壁齐平。

为了使阀座41与阀芯3之间的密封性增强，阀座41靠近阀芯3一侧的内沿设置有与阀芯3的止水面31配合的弧形面411，使阀座41与止水面31之间的接触面积增大，不仅使阀座41与阀芯3之间的密封性增强，还可以使阀座41与阀芯3之间的压强减小，减少阀芯3对阀座41的磨损。阀座41采用聚四氟乙烯材质的阀座41，聚四氟乙烯具有优良的密封性和较低的摩擦系数，可以使阀座41与阀芯3之间的摩擦力较小的同时密封性较好。

为了进一步提高阀座41与阀芯3之间的密封性能，弹性件42设置在阀座41远离阀芯3的一侧；弹性件42采用蝶形簧片，蝶形簧片可以对阀座41产生环形接触面的作用力，使阀座41的受力均匀。

蝶形簧片开口较大的一侧与阀座41抵接，蝶形簧片开口较小的一侧与安装腔14的内壁抵接，使蝶形簧片在对阀座41产生压力时作用于阀座41外圈，使阀座41与阀芯3之间的贴合更紧密。

蝶形簧片在不受力时的外径稍小于安装腔14的内径，使蝶形簧片外沿与安装腔14内壁之间留有供蝶形簧片弹性形变的间隙；蝶形簧片在不受力时的内径稍大于阀体入口11的内径，使蝶形簧片在弹性形变后的内沿可以稳定支撑于安装腔14的内壁。

当阀门生产时，需要在阀座41与阀芯3之间设置预紧力，以供在流量较小、介质对阀座41的压力较小时，阀座41也可以向阀芯3压紧。当流量较大时，介质将阀座41向阀芯3方向压紧；当流量较小时，阀座41通过蝶形簧片的弹力向阀座41方向压紧；从而不论流量大或者小，蝶形簧片都可以使阀座41与阀芯3之间可以保持较好的密封性。

为了减少蝶形簧片对阀座41的磨损，阀座保护件43设置于阀座41与弹性件42之间，阀座保护件43为环形片状结构，阀座保护件43的内径和外径与阀座41一致，阀座保护件43采用不锈钢材质。阀座保护件43的一侧与阀座41抵接，另一侧与蝶形簧片抵接；阀座保护件43可以减少蝶形簧片对阀座41的磨损，还可以使阀座41受到的压强减小。

为了使阀座保护件43与阀座41更加适配，阀座保护件43的内沿向阀座41垂直弯折形成限位环；阀座41靠近阀座保护件43一侧的内沿设置有与限位环配合的台阶结构的连接槽412，限位环与连接槽412的配合可以使阀座保护件43与阀座41的安装更加牢固。

为了对阀座41进行合理限位，限位件44设置于阀座41靠近阀芯3的一侧；限位件44采用便于安装的卡簧，卡簧的内径稍小于阀座41的外径，使卡簧的一侧与阀座41抵接，卡簧的外径稍大于阀座41的外径；安装腔14靠近阀芯3的一侧设置有与卡簧配合的环形结构的安装槽141，卡簧通过安装槽141与安装腔14内壁卡接。

在安装阀座41时，卡簧可以便捷地将阀座41限制在蝶形簧片和卡簧之间，对蝶形簧片和阀座41进行初步预紧。在安装好阀芯3后，由于阀芯3对蝶形簧片和阀座41的预紧，蝶形簧片受到挤压发生弹性形变，使阀座41与卡簧之间的作用力较小；当阀门投入使用后，阀座41受到介质的较大压力时，蝶形簧片的弹力和介质的压力共同将阀座41向阀芯3压紧，此时卡簧可以对阀座41进行最大程度的合理限位，承载一部分阀座41向阀芯3方向的压力，使阀座41与阀芯3之间的作用力的得到限制，使阀座41与阀芯3之间的摩擦力不会因为介质较大的压力而过大，从而使阀芯3的扭矩维持在一个较小的范围内，使阀门便于操作。

为了使阀座41与阀体1之间的密封性增强，密封圈45设置于阀座41外壁与安装腔14内壁之间，密封圈45采用O型圈；阀座41的外壁上设置有与密封圈45配合的环形凹槽413，密封圈45嵌设于环形凹槽413内，密封圈45的外侧与安装腔14内壁抵接；密封圈45的设置提高了阀座41与阀体1之间的密封性能。

为了进一步提高阀座41与阀体1之间的密封性能，弹性支撑环46的外径稍大于阀座41的内径；阀座41内壁远离阀芯3的一侧设置有与弹性支撑环46配合的卡接槽414，弹性支撑环46嵌设于卡接槽414内；弹性支撑环46对阀座41产生向安装腔14内壁的弹性支撑力，使阀座41和密封圈45与阀体1的配合更紧密，从而进一步提高了阀座41与阀体1之间的密封性能。

本申请实施例一种具有密封结构的固定球球阀的实施原理为：在安装阀座41时，卡簧将阀座41限制在蝶形簧片和卡簧之间，对蝶形簧片和阀座41进行初步预紧。在安装好阀芯3后，由于阀芯3对蝶形簧片和阀座41的预紧，蝶形簧片受到挤压发生弹性形变，使阀座41与卡簧之间的作用力较小；当阀门投入使用后，阀座41受到介质的较大压力时，蝶形簧片的弹力和介质的压力共同将阀座41向阀芯3压紧，此时卡簧可以对阀座41进行最大程度的合理限位，承载一部分阀座41向阀芯3方向的压力，使阀座41与阀芯3之间的作用力的得到限制，使阀座41与阀芯3之间的摩擦力不会因为介质较大的压力而过大，从而使阀芯3的扭矩维持在一个较小的范围内，使阀门便于操作。

密封圈45和弹性支撑环46的再进一步提高对阀体1和阀座41之间的密封，使阀体1、阀座41和阀芯3之间的相互密封性能都得到较好的保障。

当需要开合阀门时，通过控制阀杆2带动阀芯3转动，阀芯3逆时针转动，阀芯3转动角度较小时，过流槽33槽底的类V型曲面331先与阀体入口11形成通路，并且形成通路的过流面积较小，而且过流面积大小随阀芯3转动的改变也较小，使阀门的流量大小更容易控制，阀门的流量特性得到提升。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有密封结构的固定球球阀，包括阀体（1）、阀杆（2）和阀芯（3），阀体（1）内设置有用于安装阀芯（3）的空腔，阀杆（2）一端穿入阀体（1）并与阀芯（3）连接，其特征在于：还包括设置在阀芯（3）与阀体（1）之间的密封组件（4），密封组件（4）包括环形结构的阀座（41）和设置在阀座（41）靠近阀芯（3）一侧的限位件（44）；限位件（44）与阀体（1）内壁卡接，限位件（44）靠近阀座（41）一侧与阀座（41）抵接。

2.根据权利要求1所述的具有密封结构的固定球球阀，其特征在于：所述阀体（1）上设置有阀体入口（11）和阀体出口（12），密封组件（4）设置在阀芯（3）靠近阀体入口（11）的一侧。

3.根据权利要求2所述的具有密封结构的固定球球阀，其特征在于：所述限位件（44）为卡簧，阀体（1）内壁上设置有与卡簧配合的安装槽（141），卡簧通过安装槽（141）与阀体（1）卡接安装，卡簧的内径小于阀座（41）的外径。

4.根据权利要求2所述的具有密封结构的固定球球阀，其特征在于：所述密封组件（4）还包括设置在阀座（41）远离阀芯（3）一侧的弹性件（42），弹性件（42）安装在阀体（1）内壁与阀座（41）之间。

5.根据权利要求4所述的具有密封结构的固定球球阀，其特征在于：所述弹性件（42）为蝶形簧片，蝶形簧片开口较大的一侧与阀座（41）抵接，蝶形簧片开口较小的一侧与阀体（1）内壁抵接。

6.根据权利要求4所述的具有密封结构的固定球球阀，其特征在于：所述密封组件（4）还包括阀座保护件（43），阀座保护件（43）为环形结构，阀座保护件（43）设置在阀座（41）与弹性件（42）之间。

7.根据权利要求1所述的具有密封结构的固定球球阀，其特征在于：所述阀芯（3）的一侧设置有止水面（31），止水面（31）为与阀座（41）配合的弧面，阀芯（3）背离止水面（31）的一侧开设有过流槽（33）。

8.根据权利要求7所述的具有密封结构的固定球球阀，其特征在于：所述过流槽（33）的槽底轮廓为类V型曲面（331）。

9.根据权利要求1所述的具有密封结构的固定球球阀，其特征在于：所述密封组件（4）还包括密封圈（45），密封圈（45）嵌设于阀座（41）的外壁，密封圈（45）的外侧与阀体（1）内壁抵接。

10.根据权利要求1所述的具有密封结构的固定球球阀，其特征在于：所述密封组件（4）还包括弹性支撑环（46），弹性支撑环（46）弹性支撑于阀座（41）的内壁。

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