CN2804519Y - 双驱动高温球阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双驱动高温球阀，其阀座固连在阀体内腔进口端的阀球和阀体之间，阀球另一端为阀球压紧机构的阀球压紧件。开启时，松开阀球压紧机构，阀球在介质压力下脱离同阀座的接触，然后在开关阀杆的带动下旋转90°，接通进出口通道；关闭时，开关阀杆先带动阀球反向转动90°，然后由阀球压紧机构将阀球同阀座紧压在一起。阀球的开关阀杆同阀球压紧机构可以设有各自独立的驱动装置，由人工或电控装置依照一定的程序操作，也可以相互间设置间隙式传动的机械联动机构。本实用新型密封效果好，不需要设置橡胶密封圈密封，可适于高温下使用，同时也减小了阀球和阀座的磨损，减小了扭矩，提高了寿命，还避免了阀球和阀座之间胀死的可能。

Description

双驱动高温球阀

技术领域

本实用新型涉及一种球阀，具体地讲是涉及一种采用阀杆、驱动轴联合驱动方式来实现开启关闭并且耐高温的球阀。

技术背景

现有球阀由阀体、阀球、阀座、弹簧、上下阀杆、填料、压盖、支架和驱动装置组成。阀体内设有内腔，阀体内腔开口于阀体出口端和进口端，内腔中心处放置一个阀球，阀球上设有中心通道，其外侧表面与所述阀座的内侧表面组成球阀密封副，通过阀球的旋转，可以使此通道同阀体进、口通道连成一直线，也可以使其同阀体进、出口通道相互垂直。阀球下端安装在下阀杆上，下阀杆安装在阀体上，它们能相对转动，阀球上端安装在上阀杆上，上阀杆安装在阀体上，上阀杆和阀体能相对转动，上阀杆和阀球不能相对转动，上阀杆和阀体上部分之间装有填料，填料上压有压盖，在阀体上压盖外部设有支架，支架上设有蜗轮蜗杆传动装置。在阀体内腔两端的阀体和阀球之间设有阀座，这些阀座的轴线与阀体进、口通道的轴线相重叠，阀座能相对阀体移动，阀座外圆和阀体内孔之间设有O形橡胶圈，阀座与阀体之间设有轴向弹簧，弹簧推动阀座紧压在阀球上。球阀开启和关闭时，靠蜗轮蜗杆传动带动上阀杆转动，上阀杆带动阀球以上下阀杆为定位中心进行转动，实现阀球中心通道和阀体进、口通道成一直线或垂直，如成一直线，阀门开启，如成垂直，阀门关闭。

这种球阀的缺点：一是由于阀座要相对阀体在阀体进出口通道轴向方向上移动，它们之间的密封只能采用橡胶密封圈，橡胶密封圈本身决定了不耐高温，只适用于在200℃以下，所以此阀的工作温度小于200℃；二是阀座在弹簧作用下，始终压紧在阀球上，使得阀球旋转时阻力矩大，同时阀座和阀球之间易磨损，易擦伤，所以此阀操作扭矩大，寿命短。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的上述问题，提供了一种双驱动高温球阀，其目的在于：在保持球阀良好的密封性能的同时，降低磨损，延长球阀的使用寿命，降低扭矩，轻松启闭，并适合在高温环境下工作。

本实用新型的目的是通过以下途径来实现的：一种双驱动高温球阀，由阀体、阀球、阀座和驱动装置组成，所述阀体设有阀体进、出口通道，阀体内设有开口于阀体出口端和进口端的用于放置所述阀球的内腔，所述阀球设有中心通道，阀球上端设置有带动其转动的开关阀杆，该球阀还设有阀球压紧机构，所述阀座设置在阀体内腔进口端的阀体和阀球之间并固连在所述阀体上，其内侧表面与所述阀球外表面组成球阀密封副，所述阀球压紧机构的压紧件位于所述阀体内腔出口端的阀体和阀球之间，所述开关阀杆同所述阀球插接，两者之间有阀杆径向和阀杆轴向的游动间隙，阀座内侧表面为球面，其球心与所述开关阀杆的轴线不重合。

所述驱动装置可以包括连接所述开关阀杆的转动驱动机构和连接所述阀球压紧机构的压紧驱动机构。

所述驱动装置可以是连接所述开关阀杆的转动驱动机构或者是连接所述阀球压紧机构的压紧驱动机构，所述阀球压紧机构与所述开关阀杆之间设置有联动传动机构。

本实用新型工作原理是：开启球阀时，先打开阀球压紧机构，阀球在介质压力作用下平移一段距离而脱离阀座，然后再在开关阀杆带动下转动90°，连通阀体的进出口通道；关闭球阀时，阀球先在开关阀杆带动下转90°，然后在阀球压紧机构的作用下压紧在阀座上。

本实用新型相比现有技术具有如下优点：由于关闭时阀球压紧机构将阀球压紧在阀座表面上，从而提高了密封性能，并能在一定程度上减轻阀座变形的不利影响，球阀中不需要设置橡胶密封圈就可以保持良好的密封，使球阀在高温下使用成为可能；由于无论在开启或关闭的转动过程中，阀球都不会与阀座的表面之间产生摩擦，因此启闭的扭矩变得很小，并减小了阀球的磨损，进一步延长了球阀的寿命，同时由于阀球转动过程中阀球和阀座之间为松动配合，可避免因温度变化使阀球和阀座胀死而无法启闭。

附图说明

图1是本实用新型第一个实施例的结构示意图，其中图1a是其主视剖面图，图1b是其俯视剖面图；

图2是本实用新型第二个实施例的结构示意图；

图3是本实用新型第三个实施例的结构示意图。

具体实施方式

参见图1-3，阀球的转动机构(主要是开关阀杆)和阀球的压紧机构两者既可以是独立的，由人工或控制装置依照一定的程序控制其分别动作，也可以通过机械联动装置进行关联操作，相应地这两个机构可以均设置驱动装置，也可以仅其中一个机构装有驱动装置；为了使阀球分阶段进行转动和移动，本实用新型的联动传动装置采用间歇运动机构，既可以是实施例1中采用的不完全齿轮，即扇形齿轮18，也可以是实施例1中采用的类似棘轮棘爪结构的限位齿轮，这样就成功地实现了阀球的两个运动：转动过程和压紧过程，彼此独立互不干扰；由于阀球结构的特殊性，所述阀球压紧机构的压紧件同所述阀球之间通常在所述阀体进出口通道轴线的两侧均有作用部位，且左右对称，例如实施例1中的两根曲轴和实施例2及实施例3中的压紧圈同阀球的作用，这样能够有效的压紧阀球，防止单侧压紧而使阀球跑偏或滑脱的现象发生。

下面结合实施例对本实用新型进行更详细的描述。

参见图1，阀座2和阀体5固连，比如焊接，在阀体内腔中与阀座相对的另一端设置有阀球压紧机构，阀球3上端设置有带动其转动的开关阀杆，所述开关阀杆和阀球之间有阀杆径向的和阀杆轴向的游动间隙，阀座2内侧表面的球心同开关阀杆的轴线不重合，阀球3下端设置有下阀杆10，下阀杆10与开关阀杆同轴线。

在常用球阀中，阀球3与下阀杆10及与开关阀杆之间径向游动间隙，一般应为0.8-1.5mm，例如1mm，轴向游动间隙一般应为0.1-0.3mm，例如0.2mm，当径向游动间隙小于0.8mm时，阀球不足以压紧阀座产生密封的效果，当径向游动间隙大于1.5mm时，阀球会明显偏离开关阀杆和下阀杆的轴线，当轴向游动间隙小于0.1mm时，不利于压紧机构压紧阀球甚至发生卡死现象而使压紧机构无法工作，当轴向游动间隙大于0.3mm时，阀球会发生轴向攒动，同样不利于压紧机构压紧阀球。可以理解的是，不同的加工精度、不同的材料性能、不同的介质温度、不同的球阀体积等均构成影响游动间隙的因素，应根据实际情况选择不同的游动间隙范围。

在图1所示的第一个实施例中，所述开关阀杆11下端为四方或六方结构，与阀球3上部凹槽配合，能够带动阀球3转动，联动传动机构包括设置于开关阀杆上端的开关齿轮19和设置于阀球压紧机构上的扇形齿轮18，两者相啮合，阀球压紧机构是这样构成的：阀体进、出口通道轴线两侧设有平行于下阀杆轴线的可相对阀体5转动的两条曲轴，阀体上部设有阀体曲轴填料函，曲轴上主轴颈穿过阀体曲轴填料函的内偏心轴套内孔，曲轴上主轴颈和阀体曲轴填料函之间装有填料14，填料上装有压盖15，阀体5下部设有与曲轴下主轴颈相配合的阀体下曲轴孔，曲轴曲柄颈9轴向中截面和阀球3球心处于同一高度，在开关齿轮19的上方的开关阀杆11上套有可转动的主动齿轮21，两曲轴主轴颈8上部分别设置有与主动齿轮21相啮合的压紧齿轮20、22，两曲轴之一的主轴颈下部邻近压紧齿轮处设置有与开关齿轮19相啮合的扇形齿轮18，扇形齿轮18的同心角角度为23.4°左右，例如23.0°-23.8°，其理论齿数为开关齿数19齿数的两倍。压紧齿轮20、22的齿数为主动齿轮21齿数两倍，扇形齿轮18、主动齿轮21、压紧齿轮20、22、开关齿轮19外部设有齿轮箱17，两曲轴上主轴颈8上端通过滑动轴承安装于齿轮箱上端盖，主动齿轮21通过联轴器24连接于上阀杆25，上阀杆25连接蜗轮蜗杆传动驱动装置，蜗轮蜗杆传动装置26与齿轮箱17之间设有支架23，蜗杆上装有驱动装置，驱动装置为手轮或电动装置27，阀体5和开关阀杆11之间装有填料12，填料上压有压盖13。

由俯视图看，两曲轴曲柄颈9中心和阀球中心的连线成90°，当曲柄颈压紧阀球时，曲轴主轴颈8离阀体进出口通道7近的曲轴曲柄颈9中心和曲轴主轴颈8中心的连线向逆时针方向倾斜，曲轴主轴颈8离阀体进出口通道7远的曲轴曲柄颈9中心和曲轴主轴颈8中心的连线向顺时针方向倾斜，两曲轴曲柄颈9中心和曲轴主轴颈8中心连线夹角为90°，和阀体通道中线夹角成45°，一曲轴曲柄颈中心，曲柄颈和阀球接触点和球心相连可成一直线，两曲轴和阀球组成的两直线之间夹角也成90°。当曲轴曲柄颈9中心和曲轴主轴颈8中心、阀球中心处于同一平面，并且曲轴曲柄颈9中心，阀球中心在两边，曲轴主轴颈8中心在中间时，阀球中心通道6和阀体进口通道1，阀体出口通道7成一直线，球阀呈全开位置。

当蜗轮蜗杆传动装置26使球阀关闭时，在蜗轮蜗杆传动装置26带动下，阀球3做顺时针方向转动，转到90°时，阀球中心通道6和阀体进、出口通道垂直，此时扇形齿轮18脱离啮合，离开开关齿轮19，曲轴主轴颈8继续以逆时针旋转，当曲轴主轴颈再转45°，曲轴曲柄颈9中心和曲轴主轴颈8中心连线和阀体进、出口通道中心线夹角成45°时，曲轴曲柄颈紧压在阀球3上，使阀球3向阀座2方向压紧，球阀关闭。当蜗轮蜗杆传动装置26使球阀开启时，在蜗轮蜗杆传动装置带动下，曲轴主轴颈8带动扇形齿轮18，以顺时针方向旋转，当转到45°时，扇形齿轮18将要和开关齿轮19啮合，同时，曲轴曲柄颈9离开阀球3，阀球3恢复到中心位置，阀球3和阀座2之间比压消失，当曲轴主轴颈再继续以顺时针方向旋转时，随着扇形齿轮18参加啮合，扇形齿轮18带动开关齿轮19，开关齿轮19通过开关阀杆11带动阀球3以逆时针方向转动，同时曲轴曲柄颈9继续远离阀球，当曲轴主轴颈转过90°时，阀球3也转动90°，阀球中心通道6和阀体进口通道1，阀体出口通道7成一直线，曲轴曲柄颈中心，曲轴主轴颈中心，阀球3中心排在同一平面上，球阀全开。

阀球与下阀杆及与开关阀杆之间径向游动间隙最好是1mm，轴向游动间隙最好是0.2mm。

如图2所示的第二个实施例中，所述开关阀杆11上端与转动驱动机构连接，下端为四方或六方结构，与阀球3上部凹槽配合，能够带动阀球3转动，并且开关阀杆11下端与阀球3上部凹槽沿轴向和径向留有间隙，所述阀球压紧机构为一个可相对阀体5转动和沿其自身轴向移动的销31，销31下部尖端与一侧装有与阀球3表面相配合的压紧装置配合，该压紧装置可以是变竖直运动为水平运动的任一种装置，比如阀体内腔4中与阀座2相对一侧设有一个三通32，所述销31下端穿过三通32在三通中心处与压紧装置的斜楔30的楔面配合，所述压紧装置的斜楔30穿过三通32的中间管道，销31下部尖角为90°，斜楔角为45°，压紧装置的另一端为用于压紧阀球3的构件，比如直径大于中心通道6内径的压紧圈28，压紧圈28通过3根-6根支撑杆29与斜楔30连接，图2所示为4根支撑杆29，销31上端伸出阀体5固连压紧驱动机构，阀体5与销31螺纹连接，销31的螺纹部分比阀体5的螺纹孔长10mm-15mm，阀体5和销31及开关阀杆11之间装有填料12、14填料12、14上压有压盖13、15，阀体5外设有箱体33，两者之间设有支架23，转动驱动机构为手轮或电动装置27，压紧驱动机构为手轮或电动装置34，当阀关闭时，首先转动驱动机构部分的手轮或电动装置27通过开关阀杆11带动阀球3转动90°，使阀球中央通道6与阀进、出口通道1、7断开，接着压紧驱动机构的手轮或电动装置34带动销31转动，销31相对阀体5边转动边下降一直到销31尖与斜楔面接触并压迫斜楔30向阀球3方向移动，压紧圈28压紧阀球3直至阀球3被紧压在阀座2上；当阀开启时，与关闭过程逆序，先是压紧驱动机构的手轮或电动装置34带动销31转动，销31对阀体5边转动边上升，一直到销31尖与斜楔面分离，压紧圈28松开阀球3，阀球3在介质压力下与阀座2脱离，这时转动驱动机构部分的手轮或电动装置27通过开关阀杆11带动阀球3转动90°，使阀球中央通道6与阀进、出口通道1、7连通，开启过程结束。

图3所示的第三个实施例的结构与图2所示的实施例类似，改变之处在于只有销31有驱动装置，并且销31与开关阀杆11之间增加了联动传动装置，即设置于销31上的限位齿轮35和设置于所述开关阀杆11上的开关齿轮25，都通过键配合，当然也可以是其它连接方式，所述两个齿轮处于同一高度，从上向下看，限位齿轮35从最右侧啮合齿沿逆时针方向设有不参与啮合的空转区，该区所对应圆心角为销31螺纹的导程除销压紧或放松阀球3所需的最小升降高度，销31螺纹的导程为20-40mm，这里取30mm，销31尖端与斜楔面垂直距离为2-3mm，此处取2mm，销下部尖角取90°，斜楔角取45°，则空转区所对应圆心角为60°，限位齿轮35除啮合齿和空转区以外的外圆周部分与开关齿轮25干涉，限位齿轮35与开关齿轮25的有效啮合部位所对应的圆心角为23.4°，其理论齿数为开关齿轮25齿数的两倍，压紧驱动机构为手轮或电动装置34，当球阀关闭时，首先驱动装置的手轮或电动装置34带动销31顺时针转动，限位齿轮35同时通过有效啮合部位带动开关齿轮25转动，直到开关阀杆11带动阀球3转动90°，使阀球中央通道6与阀进、出口通道1、7断开，这时限位齿轮35刚好转到空转区，与开关齿轮25脱离啮合，而此时的销31尖尚未接触到斜楔面，限位齿轮35继续转动，销31继续相对阀体5边转动边下降一直到销尖与斜楔面接触并压迫斜楔30向阀球3方向移动，直至压紧圈28将阀球3紧压在阀座2上，关闭过程结束；当球阀开启时，与关闭过程逆序，先是驱动装置的手轮或电动装置34带动销31逆时针转动，销31相对阀体5边转动边上升，限位齿轮35与开关齿轮25毗邻位置处于空转区，一直到销尖与斜楔面分离，压紧圈28松开阀球3，阀球3在介质压力下与阀座2脱离，这时限位齿轮35转到有效啮合部位，带动开关齿轮25转动，直到开关阀杆11带动阀球转动90°，使阀球中央通道6与阀进、出口通道1、7连通，开启过程结束。

本实施例未述部分可采用相应的现有技术或其他适宜的技术。

Claims (10)

1.一种双驱动高温球阀，由阀体、阀球、阀座和驱动装置组成，所述阀体设有阀体进、出口通道，阀体内设有开口于阀体出口端和进口端的用于放置所述阀球的内腔，所述阀球设有中心通道，阀球上端设置有带动其转动的开关阀杆，其特征在于：还设有阀球压紧机构，所述阀座设置在阀体内腔进口端的阀体和阀球之间并固连在所述阀体上，其内侧表面与所述阀球外表面组成球阀密封副，所述阀球压紧机构的压紧件位于所述阀体内腔出口端的阀体和阀球之间，所述开关阀杆同所述阀球插接，两者之间有阀杆径向和阀杆轴向的游动间隙，阀座内侧表面为球面，其球心与所述开关阀杆的轴线不重合。

2.根据权利要求1所述的双驱动高温球阀，其特征在于：所述阀球压紧机构的压紧件同所述阀球之间在所述阀体进出口通道轴线的左右两侧均有作用部位，且作用部位左右对称。

3.根据权利要求1或2所述的双驱动高温球阀，其特征在于：所述阀球下端设置有下阀杆，所述下阀杆与所述开关阀杆同轴线，所述驱动装置是连接所述开关阀杆的转动驱动机构或者是连接所述阀球压紧机构的压紧驱动机构，所述阀球压紧机构与所述开关阀杆之间设置有联动传动机构。

4.根据权利要求3所述的双驱动高温球阀，其特征在于：所述联动传动机构是间歇传动机构，所述阀球与所述下阀杆之间及与所述开关阀杆之间在阀杆径向的游动间隙为0.8-1.5mm，阀杆轴向的游动间隙为0.1-0.3mm。

5.根据权利要求4所述的双驱动高温球阀，其特征在于：所述联动传动机构分别为设置于阀球压紧机构上的限位齿轮和所述开关阀杆上的开关齿轮，所述限位齿轮与所述开关齿轮的有效啮合部位的理论齿数大于所述开关齿轮齿数，所述限位齿轮在紧邻啮合齿处设有不参与啮合的空转区，所述限位齿轮除啮合齿和空转区以外的外圆周部分与所述开关齿轮干涉。

6.根据权利要求5所述的双驱动高温球阀，其特征在于：所述联动传动机构包括设置于阀球压紧机构上的扇形齿轮和固连于所述开关阀杆上的开关齿轮。

7.根据权利要求6所述的双驱动高温球阀，其特征在于：所述阀球压紧机构的压紧件是在阀体出口通道轴线两侧设置的平行于下阀杆轴线的可相对阀体转动的两条曲轴，所述曲轴具有中截面同所述阀球球心处于同一高度并且在转动过程中可将阀球压紧在阀座上的的曲轴曲柄颈，所述压紧驱动机构包括设置于开关阀杆上并可相对开关阀杆转动的主动齿轮和作为主动齿轮动力源的驱动器，两曲轴主轴颈上部分别设置有与所述主动齿轮相啮合的压紧齿轮。

8.根据权利要求7所述的双驱动高温球阀，其特征在于：所述阀体上部设有阀体曲轴填料函，所述两曲轴上主轴颈穿过所述阀体曲轴填料函的内偏心轴套内孔，所述曲轴上主轴颈和所述阀体曲轴填料函之间装有填料，所述填料上装有压盖，所述阀体下部设有与所述曲轴下主轴颈相配合的阀体下曲轴孔，所述主动齿轮位于所述开关齿轮的上方，所述压紧机构的扇形齿轮设置在所述两曲轴之一的主轴颈下部邻近所述压紧齿轮处，且与所述开关齿轮相啮合，其同心角角度为如23.0°-23.8°，其理论齿数为所述开关齿数齿数的两倍，所述压紧齿轮的齿数为所述主动齿轮齿数两倍，所述扇形齿轮、主动齿轮、压紧齿轮、开关齿轮外部设有齿轮箱，所述两曲轴上主轴颈上端通过滑动轴承安装于齿轮箱上端盖，所述主动齿轮通过联轴器连接于上阀杆，所述上阀杆连接蜗轮蜗杆传动装置的蜗轮，该蜗轮蜗杆传动装置的蜗杆连接所述驱动装置，所述蜗轮蜗杆传动装置与所述齿轮箱之间设有支架，所述驱动装置为手轮或电动装置，所述阀体和所述开关阀杆之间装有填料，所述填料上压有压盖，由上向下看所述两曲轴主轴颈中心和球心连线成90°，在曲柄颈压紧球体状态下，所述曲轴主轴颈离阀体进出口通道远的曲轴曲柄颈中心和曲轴主轴颈中心的连线向顺时针方向倾斜，所述曲轴主轴颈离阀体进出口通道近的曲轴曲柄颈中心和曲轴主轴颈中心的连线向逆时针方向倾斜，所述两曲轴曲柄颈中心和曲轴主轴颈中心连线的夹角为90°，同所述阀体通道中线夹角成45°，所述两曲柄颈中心、曲柄颈和球体接触点和球心相连成一直线，两直线之间夹角也成90°。

9.根据权利要求1或2所述的双驱动高温球阀，其特征在于：所述驱动装置包括连接所述开关阀杆上端的转动驱动机构和连接所述阀球压紧机构的压紧驱动机构。

10.根据权利要求9所述的双驱动高温球阀，其特征在于：所述阀球压紧机构为一个可将竖直运动转换为水平运动的机构，其上部为伸出所述阀体与所述压紧驱动机构固连或传动连接的输入端，下部为所述压紧件，所述压紧件设有与阀球表面形状相适应的压紧作用面。

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