CN216843208U - 低温球阀组件及联合阀 - Google Patents

Abstract

提供一种低温球阀组件，包括阀芯、一对阀座和阀体，阀体形成流体通道，一对阀座设置在流体通道内，阀芯位于一对阀座之间，一对阀座的其中之一为可动阀座，该低温球阀组件还包括弹性组件，弹性组件用于始终向该可动阀座施加弹性力，以迫使可动阀座与阀芯、阀芯与另一阀座密封配合。上述低温球阀组件能够有效抵抗低温环境下球阀组件的收缩形变。还提供一种联合阀，包括上述低温球阀组件和电磁阀，能够实现精准流量调节。

Description

低温球阀组件及联合阀

技术领域

本实用新型涉及阀领域，具体涉及球形阀领域。

背景技术

电磁阀是使用电磁控制流体的工业设备，目前常见的电磁阀只具备两种工作状态：全开和关闭，无法精确管路中介质的流量，不能有效满足终端的流量需求。

此外，对于在液化天然气、液氮等达-190～-160℃的低温场合，使用阀门进行流量调节需要克服低温的问题。对于使用塑料密封件与球阀配合的场合，低温会导致密封件出现蠕变收缩，降低密封性的同时还会导致流体的泄漏，影响球阀的效果。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种低温球阀组件，能够缓解低温下球阀的收缩形变，提供较佳的密封效果。

为解决上述问题的低温球阀组件包括阀芯、阀杆、一对阀座和阀体，所述阀体形成流体通道，所述一对阀座设置在所述流体通道内，所述阀芯位于所述一对阀座之间，所述一对阀座的其中之一为可动阀座，该低温球阀组件还包括弹性组件，所述弹性组件用于始终向所述可动阀座施加弹性力，以迫使所述可动阀座与所述阀芯、所述阀芯与另一所述阀座密封配合。

在一个或多个实施例中，所述低温球阀组件还包括阀帽，所述阀帽设置在所述阀体的入口处，并形成所述流体通道的入口，所述阀帽用于通过端面与所述弹性组件的端面紧贴，以向所述弹性组件施加轴向力。

在一个或多个实施例中，所述阀体的内周侧上包括环形凸起，所述环形凸起用于与所述弹性组件的端面紧贴，以抵顶所述弹性组件施加轴向力。

在一个或多个实施例中，所述弹性组件包括波形弹簧垫圈、蝶形垫片的其中之一或其组合。

在一个或多个实施例中，所述阀帽与所述阀体螺纹连接，所述阀帽的外周侧包多道圆弧凸起，所述圆弧凸起用于与所述阀体的内周侧过盈配合。

在一个或多个实施例中，所述阀芯包括通孔和泄压孔，所述通孔贯穿所述阀芯，所述泄压孔连通所述通孔和所述流体通道。

在一个或多个实施例中，所述泄压孔的轴线与所述通孔的轴线彼此垂直。

在一个或多个实施例中，所述一对阀座的其中另一为固定阀座，所述阀体包括锥形凸起，所述锥形凸起设置在所述阀体与所述固定阀座相配合的面上，用于限位所述固定阀座。

在一个或多个实施例中，所述低温球阀组件还包括阀杆，所述阀杆伸入到所述阀体中与所述阀芯连接，所述阀杆与所述阀体之间设置垫片，所述垫片与所述阀杆的配合面呈锥形。

本实用新型的另一个目的是提供一种联合阀，联合阀包括上述低温球阀组件和电磁阀，所述低温球阀组件设置在所述电磁阀的阀体所形成的前置流体通道中。

在一个或多个实施例中，所述低温球阀组件与所述电磁阀共用同一阀体。

上述低温球阀组件凭借弹性组件向可动阀座始终施加弹性力，从而迫使可动阀座与阀芯、阀芯与另一阀座密封配合，可抵抗低温环境下球阀组件出现的蠕变收缩，以始终保持较佳的密封能力。此外，通过将该低温球阀组件设置在电磁阀的阀体所形成的前置流体通道中，可作为前置流量调节部件有效调节进入电磁阀的介质流量，实现流量的精准调节。

附图说明

本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1是联合阀的一个实施例的示意图；

图2是联合阀的一个实施例的俯视图；

图3是沿图2中E-E线的剖面图；

图4是低温球阀组件处于关闭状态时的示意图；

图5是图4中H处的放大图；

图6是低温球阀组件处于开启状态时的示意图；

图7是阀帽的示意图；

图8是联合阀的一个实施例的正视图；

图9是沿图8中A-A线的剖面图。

附图标记说明

60 电磁阀阀体

601 第一阀体

602 第二阀体

90 流体通道

100 电磁阀

200 阀芯

201 通孔

203 泄压孔

205 阀杆

207 O型圈

208 螺帽

209 垫片

210 波形弹簧垫圈

220 阀座

221 可动阀座

222 固定阀座

223 锥形凸起

230 蝶形垫片

240 阀体

241 凸肩

250 弹性组件

260 阀帽

262 圆弧凸起

270 金属密封件

300 出口侧

400 入口侧

601 第一阀体

602 第二阀体

603 前置流体通道

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制。

结合图3所示，本公开所示的低温球阀组件包括阀芯200、阀杆205、一对阀座220和阀体240。

阀体240形成流体通道90，阀座220设置在流体通道90中，阀芯200位于一对阀座220之间，阀杆205伸入到阀体240中与阀芯200连接。阀芯200包括通孔201，阀座220也具有与流体通道90同轴的孔，通过调整阀芯200的通孔201与流体通道90的重合度以调整流量。

在一实施例中，阀杆205与阀芯200刚性连接。旋转阀杆205，带动阀200转动，以调整球型阀芯200的角度，根据终端对流量大小的需求来控制流通面积，以调节流量。

在一实施例中，阀杆205与阀芯200通过诸如焊接等方式形成一体连接件。结合图9所示，阀体240提供一凸肩241，凸肩241形成的环形腔用于放置阀杆205。螺帽208与阀体240的凸肩241螺纹配合，用于将阀杆205固定。阀杆205端部设置诸如一字槽或十字槽，用以为工作人员提供转动的施力部分。

本领域技术人员可以理解到，阀杆205与阀芯200的连接方式包括但不限于采用上述实施例，只要实现阀杆205与阀芯200的固定连接并能通过阀杆205向阀芯200施加扭矩的其它连接方式均可应用于本公开，而不超出本公开的范围。

在上述实施例的基础之上，螺帽208与阀杆205之间还设置O型圈207，O型圈207用于防止外部的灰尘和水汽进入，也能防止内部介质外漏，起到二次密封的作用。阀杆205与阀体240之间还设置垫片209，垫片209用于增强螺帽208与阀座240之间的密封和紧固力。

在一个优选示例中，阀杆205与垫片209的配合面呈锥形设置。结合图9理解，常见垫片209为塑料垫片，阀杆205包括一锥形肩部，该锥形肩部穿过该塑料垫片并与塑料垫片的配合面呈锥形面。上述锥形设置可以减少阀杆205与垫片209的接触面积，从而增强密封效果，而且锥形密封可以使阀杆205与垫片209配合的同轴度更高，从而精确的施加转动，以调整阀芯200的转动。

低温球阀的工作过程参照图3至图6所示。当阀芯200的通孔201与流体通道90平行时，球阀处于全开状态，流体介质经由通孔201流过流体通道90，通道实现开放、介质通过；当通孔201与流体通道90呈一定角度时，减少经由通孔201流过流体通道90的介质流量；通孔201与流体通道90呈垂直状态时，介质无法通过流体通道90，形成闭合状态。

在一个实施例中，阀座220为塑料密封件，一对塑料密封件分别位于阀芯200两侧，靠近入口侧400和出口侧300。塑料密封件通过设置与阀芯200相配合的球型凹槽以承载球型阀芯。球型凹槽与阀芯200配合，阀芯200在一对塑料密封件之间能够转动。

在需要输送液化天然气、液氮等达-190～-160℃的低温场合时，塑料密封件容易出现蠕变收缩。结合图3所示，收缩的塑料密封件将造成阀座220与阀体240、阀座220与阀芯200之间出现间隙，造成密封不严，影响流体的输送效果。

为解决上述问题，该低温球阀组件还包括弹性组件250，一对阀座220的其中之一为可动阀座221，靠近入口侧，阀座220的其中另一为固定阀座222，靠近出口侧。弹性组件250用于始终向可动阀座221施加沿流体通道轴向方向上的弹性力，以迫使可动阀座221与阀芯200、阀芯200与另一阀座220的密封配合。

弹性组件250的原理为，当外界环境处于非低温时，阀座220不发生形变，弹性组件250处于预紧状态，凭借此预紧力向可动阀座221施加轴向弹性力。

当外部环境为低温状态，阀座220出现收缩时，弹性组件250释放预紧力，继续向可动阀座221施加轴向上的弹性力，从而推动可动阀座221沿轴向移动，使阀芯200保持与一对阀座220的紧密贴合。

在上述两种环境特征下弹性组件250均能够迫使可动阀座221与阀芯200、阀芯200与另一阀座220紧密配合，阀座220和球阀200、阀座220和阀体240壁面能够在轴向上始终保持紧密接触，减缓了蠕变收缩导致的密封不严的问题，弥补了低温下的收缩形变。

在低温下，固定阀座222也会产生收缩形变的问题。在上述实施例的基础之上，为了保证密封效果，阀体240还包括锥形凸起223。结合图5理解，锥形凸起223设置在阀体240与固定阀座222配合的面上，用于限位固定阀座222。若固定阀座222为塑料材质，则锥形凸起223嵌入阀座220表面，以在塑料收缩时能够定位阀座220的位置，保证阀座220与流体通道90的同心度，避免出现歪斜，影响介质的通过。

在一实施例中，低温球阀组件还包括阀帽260，为低温组件250提供抵紧力。阀帽260设置在阀体240的端部并形成流体通道90的入口，阀帽260用于通过端面与弹性组件250的端面紧贴，以向弹性组件250施加轴向力。

弹性组件250在装配时，受到阀座220和阀帽260的限位，轴向力发生弹性形变，处于蓄能状态。当阀座220在低温下发生蠕变、收缩时，体积收缩，阀座220和阀帽260之间的距离增加，弹性组件250的能量逐渐向两侧释放，阀帽260为弹性组件250的释能提供支撑点。在阀帽260的抵顶作用下，弹性组件逐渐向右推动可动阀座221，并始终向可动阀座221施加沿轴向方向的弹性力，从而防止一对阀座220与阀芯200、阀体240之间出现松动和泄漏等状况，保证了密封效果，弥补了低温下的收缩形变。

进一步的，参照图7所示，阀帽260与阀体240螺纹连接，通过紧固的螺纹连接向弹性组件250施加轴向力，起到密封效果的同时也为弹性组件250提供回弹的支撑点。

在上述实施例的基础之上，结合图7所示，阀帽260的外周侧包括多道圆弧凸起262，圆弧凸起262用于与阀体240内周侧过盈配合，以进一步增强密封效果。更进一步的，在阀体240和阀帽260之间还设置金属密封件270，通过对阀帽260施加扭力，使金属密封件270挤压变形，防止流体通道90中的流体外漏，保证良好的密封效果。

在另一实施例中，为了对弹性组件250提供回弹的支撑点，阀体240的内周侧上包括环形凸起(图中未示出)，用于与弹性组件250的端面紧贴，以抵顶弹性组件250并向其施加轴向力。弹性组件向两侧释能时，环形凸起限位弹性组件250，使得弹性组件250朝向可动阀座221的方向伸长，推动可动阀座221，使其与阀体240保持紧贴。

弹性组件250包括波形弹簧垫圈210、蝶形垫片230的其中之一或其组合，以提供合适的轴向弹性力。

参照图3所示，在一个实施例中，波形弹簧垫圈210和蝶形垫片230同时沿轴向并列分布。波形弹簧垫圈210与阀座220紧贴，靠近出口侧300；蝶形垫片230与阀帽260紧贴，靠近入口端400。在装配时，波形弹簧垫圈210和蝶形垫片230轴向配合，共同受到挤压而发生弹性形变，处于蓄能状态，并共同向可动阀座221施加沿轴向方向的弹性力，当阀座220在低温下收缩后，可动阀座221与阀帽260之间的距离增加，蝶形垫片230和波形弹簧垫圈210释放能量，向右推动可动阀座221，保持阀座220与阀芯200、阀座220与阀体240壁面始终紧贴，防止一对阀座220出现松动和泄漏，影响流体输送效果。

在另一实施例中，波形弹簧垫圈210靠近入口端400，蝶形垫片230靠近出口侧300，共同受到挤压而发生弹性形变，并共同释放弹性力。在再一实施例中，弹性组件250包括多个轴向分布的波形弹簧垫圈210，多个波形弹簧垫圈210共同受到挤压而发生弹性形变，并共同向阀座方向释放弹性力。

本领域技术人员可以理解到，能够实现弹性力的其它弹簧垫圈或者弹簧件及其分布方式都可以应用至本公开，而不局限于上述实施例。

在一个优选示例中，阀芯200还包括泄压孔203，连通通孔201与流体通道90，用于在球阀关闭状态下实现流体的疏通。进一步的，泄压孔203与通孔201呈垂直角度，在保证卸压的同时又可起到较佳的密封效果。

参照图6所示，当低温球阀组件处于开启状态，也即通孔201与流体通道90处于平行状态时，泄压孔203与流体通道90垂直。参照图4所示，当低温球阀组件处于关闭状态，通孔201与流体通道90处于垂直状态时，球阀处于关闭状态，此时泄压孔203与流体通道90平行，且指向入口侧400。

当低温球阀组件处于关闭状态时，若靠近出口侧300的下游压力突然增大时，阀芯200被流体介质推动，并朝向入口侧400移动，此时阀芯200将向左挤压蝶形垫片230和波形弹簧垫圈210。继续结合图4所示的路径401理解，当蝶形垫片230和波形弹簧垫圈210产生轴向形变后，阀芯200与固定阀座222之间存在细小间隙，位于下游的流体凭借流体通道下游与球阀通孔之间的压差，通过此间隙进入阀芯200的内部通孔201，并沿着路径401流动，通过泄压孔203进入流体通道90的上游，以此实现有效卸压，保护下游管路和设备不被压力损坏。

结合上述对低温球阀组件的介绍，还可以理解到一种联合阀。结合图1理解，联合阀包括上述低温球阀组件和电磁阀100，低温球阀组件设置在电磁阀阀体所形成的前置流体通道603中。由于目前常见的电磁阀多数只具备全开和关闭两种工作状态，无法精确控制管路中介质的流量，不能够有效满足终端的流量需求。将低温球阀组件前置于电磁阀中，联合阀中的低温球阀组件能够更为精准的调节电磁阀的流量，满足后续使用要求。

参照图1所示，电磁阀阀体60包括用于放置磁铁、线圈、铁芯的第二阀体602和用于形成前置流体通道的第一阀体601，低温球阀组件设置在第一阀体601所形成的前置流体通道603中。

在一优选示例中，低温球阀组件与电磁阀100共用同一阀体。如图1和图2所示，也即低温球阀组件中的阀体240为电磁阀100的第一阀体601。低温球阀组件中的一对阀座220、阀芯200、弹性组件250均设置于电磁阀的第一阀体601中，阀帽260位于第一阀体601的端部，二者共用一个阀体结构，该结构所形成的集成式阀门结构不仅节约空间，而且有效降低生产成本。

在另一实施例中，低温球阀组件也可以为独立产品。通过将低温球阀组件的阀体与电磁阀的第一阀体601通过法兰盘等装置固定连接，连通前置流体通道603和流体通道90。通过调节前置的低温球阀组件，也可实现流量调节的作用。

上述联合阀通过在电磁阀的前置流体通道中设置上述低温球阀组件，可以进一步调节进入电磁阀的介质流量大小，有效满足终端的流量需求。如果电磁阀出现故障需要维修，可以关闭该低温球阀组件，使电磁阀内部压力逐渐排空，再继续进行检修，能够有效保障工作人员的人身安全。此外，借助低温球阀组件内部的弹性组件，能够有效抵抗低温环境下球阀组件的收缩形变，保证流体输送过程的稳定性和准确性。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (9)

1.低温球阀组件，包括阀芯(200)、一对阀座(220)和阀体(240)，所述阀体(240)形成流体通道(90)，所述一对阀座(220)设置在所述流体通道(90)内，所述阀芯(200)位于所述一对阀座(220)之间，其特征在于，

所述一对阀座(220)的其中之一为可动阀座(221)，

该低温球阀组件还包括弹性组件(250)，所述弹性组件(250)用于始终向所述可动阀座(221)施加弹性力，以迫使所述可动阀座(221)与所述阀芯(200)、所述阀芯(200)与另一所述阀座(220)密封配合，

所述低温球阀组件还包括阀帽(260)，所述阀帽(260)设置在所述阀体(240)的端部并形成所述流体通道(90)的入口，所述阀帽(260)用于凭借端面与所述弹性组件(250)的端面紧贴，以向所述弹性组件(250)施加轴向力。

2.如权利要求1所述的低温球阀组件，其特征在于，所述弹性组件(250)包括波形弹簧垫圈(210)、蝶形垫片(230)的其中之一或其组合。

3.如权利要求1所述的低温球阀组件，其特征在于，所述阀帽(260)与所述阀体(240)螺纹连接，所述阀帽(260)的外周侧包多道圆弧凸起(262)，所述圆弧凸起(262)用于与所述阀体(240)的内周侧过盈配合。

4.如权利要求1所述的低温球阀组件，其特征在于，所述阀芯(200)包括通孔(201)和泄压孔(203)，所述通孔(201)贯穿所述阀芯(200)，所述泄压孔(203)连通所述通孔(201)和所述流体通道(90)。

5.如权利要求4所述的低温球阀组件，其特征在于，所述泄压孔(203) 的轴线与所述通孔(201)的轴线彼此垂直。

6.如权利要求1所述的低温球阀组件，其特征在于，所述一对阀座(220)的其中另一为固定阀座(222)，所述阀体(240)包括锥形凸起(223)，所述锥形凸起(223)设置在所述阀体(240)与所述固定阀座(222)相配合的面上，用于限位所述固定阀座(222)。

7.如权利要求1所述的低温球阀组件，其特征在于，所述低温球阀组件还包括阀杆(205)，所述阀杆(205)伸入到所述阀体(240)中与所述阀芯(200)连接，所述阀杆(205)与所述阀体(240)之间设置垫片(209)，所述垫片(209)与所述阀杆(205)的配合面呈锥形。

8.联合阀，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的低温球阀组件和电磁阀(100)，所述低温球阀组件设置在电磁阀阀体所形成的前置流体通道(603)中。

9.如权利要求8所述的联合阀，其特征在于，所述低温球阀组件与所述电磁阀(100)共用同一阀体。

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