專利名稱：壓力選向密封的球閥或蝶閥或旋塞閥的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及閥門，特別涉及球閥或蝶閥或旋塞閥的密封結(jié)構(gòu)和啟閉結(jié)構(gòu)。
背景技術：
采用強制式密封，是提高通用的預緊式密封的球閥或蝶閥或旋塞閥性能參數(shù)的較好方法。簡單、可靠的撐攏式強制密封的球閥或蝶閥或旋塞閥結(jié)構(gòu)，是閥門用戶的需求，也是閥門行業(yè)的追求。ORBIT美國軌道閥門國際公司制造的軌道球閥，為整體球單閥座、單向單面撐攏式強制密封的結(jié)構(gòu)；其閥桿中段和下端分別制有對稱的螺旋軌道和單邊凸輪，球體上端有與閥桿凸輪配合的扁圓通孔及滾柱，下端有供球體旋轉(zhuǎn)和傾斜的定芯座。閥桿升降加旋轉(zhuǎn)時帶動球體順、逆時針旋轉(zhuǎn)。閥桿下降時帶動球體的單密封面向單閥座傾斜，密封面被緊密的擠壓在一起，球閥關閉。閥桿上升時球體脫離閥座，密封面間有了間隙，再逆時針旋轉(zhuǎn)90度扶正球體，球閥開啟。撐攏式強制密封的軌道球閥雖然提高了通用的預緊式密封球閥的性能參數(shù)，金屬硬密封副能實現(xiàn)高溫高壓，但是軌道球閥也存在單向密封、密封比壓不均衡和螺旋軌道易被滾銷卡死等缺陷。為了克服軌道球閥的上述缺陷，《斜槽插板升降撐攏式閥門》ZL00115137. 1，《滾動球球閥密封結(jié)構(gòu)》ZL99124153. 3及ORBIT美國軌道閥門公司制造的Trukal雙關斷帶泄放的旋塞閥等，都屬撐攏式強制密封的閥門，都將整體閥芯改為可撐攏的組合閥芯，從而達到雙向密封和密封比壓均衡的目的。但是組合閥芯結(jié)構(gòu)復雜，與其配套的啟閉機構(gòu)也很復雜，所以制造困難，成本也高，而且組合閥芯的撐攏距離較小，高壓差時芯瓣難以收攏，容易被壓死在出口端的閥座上，使組合閥芯無法旋轉(zhuǎn)，無法開啟閥門。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種雙密封面的整體閥芯與雙閥座，雙向撐攏式強制密封結(jié)構(gòu)的“壓力選向密封的球閥或蝶閥或旋塞閥”。壓力選向密封的球閥或蝶閥或旋塞閥，主要由殼體、閥芯、閥座、閥桿、定心座、閥蓋、支架等零件組裝而成。其中，閥芯上、下端分別與閥桿、定心座配合、連動，閥芯兩側(cè)密封面與二只固定式或浮動式閥座配合密封，閥桿或閥桿增強套又與支架配合，并按軌道升、 降、旋轉(zhuǎn)。殼體閥腔的側(cè)面或上面或下面制有置入閥芯的閥腔口，閥腔口處置有封腔式閥蓋或支架式封腔閥蓋或閥座式封腔閥蓋或連接端式封腔閥蓋。閥腔上面的支架，設置在閥腔外或閥腔內(nèi)或閥腔內(nèi)外。從閥腔口置入的整體閥芯，即整體球或整體蝶板或整體旋塞位于閥腔中間，其特征在于閥芯的外形為球形或鼓形或圓柱形或截頭圓錐形，閥芯的中間制成一道圓形或方形或橢圓形或葫蘆形或等腰梯形的流通孔，閥芯的兩側(cè)，即與流通孔平行的兩側(cè)面上，對稱制有或置有兩道球面狀或圓弧狀或圓錐狀密封面，與閥座配對密封。閥芯上端中心，豎向制有一道方孔或圓孔，或置有帶方孔或圓孔的塞，方孔或圓孔與流通孔成90 度直角三通的孔，方孔或圓孔的內(nèi)壁，與流通孔垂直的兩面，各制有或置有一只凸出并相互平行、對稱的箭形鍵或圓形鍵或箭形鍵加圓形鍵，箭形鍵豎向設置，箭尖朝上，方孔或圓孔的內(nèi)壁，與箭形鍵或圓形鍵或箭形鍵加圓形鍵相垂直的兩面，即無鍵的兩面，還為方孔或圓孔的孔壁。閥芯上端中心的方孔或圓孔中插入閥桿下端的方形加方錐形榫頭或扁圓形加扁圓錐形榫頭配合，閥桿下端榫頭與閥芯上端豎孔內(nèi)壁上鍵的表面配合的兩平面上，也對稱制有或置有凸出的箭形鍵或圓形鍵或箭形鍵加圓形鍵，箭形鍵豎向設置，箭尖朝下，與閥芯上端豎孔內(nèi)壁上兩只凸出并相互平行、對稱的箭形鍵，箭尖相對，榫頭上與豎孔內(nèi)的兩種鍵的表面與鍵的根面為相互配合的平面。閥桿下端榫頭的另外兩面，即無鍵的兩面，還為下段直平面加上段斜平面，或下段直圓弧面加上段斜圓弧面，兩邊對稱的斜平面或斜圓弧面合成下大上小的錐形。閥芯下端的中心，與定心座上端是豎向上互為配合的圓孔圓軸或扁形凹槽凸榫， 配合處留有閥芯向閥座方向滾動或擺動時必需的間隙。滾動密封的閥芯，在閥芯底端內(nèi)孔或凹槽中，設置一只底端制有與流通孔中心同心的弧面或球面的圓形塞或扁形塞，或在閥芯底端制成與流通孔中心同心的弧面或弧線，并在圓孔圓軸或凹槽凸榫上，與流通孔垂直的中心線上制有圓形通孔或弧形通孔，孔中設置一根與流通孔平行的圓銷。定心座上制有或置有供閥芯底端弧面或球面或弧線滾動的軌道平臺，也是限止閥芯在最低位置的平臺。閥芯上端中心的方孔或圓孔的內(nèi)壁，與兩只凸出并相互平行的鍵垂直的兩面，即無鍵的兩面，制成一道或多道對稱的滾柱孔，孔中置有滾柱，滾柱凸出方孔或圓孔內(nèi)壁的表面。閥芯上端中心的方孔或圓孔的孔口，與流通孔垂直的兩面，制成與流通孔中心同心的弧面或弧線，弧面或弧線能在最高限位圈底平面滑動。閥桿下端榫頭段向上的圓柱段或閥桿增強套的圓柱段上，橫向置有限位銷和滾套，限位銷和滾套端插入支架上對稱設置的軌道槽內(nèi)，軌道槽的上段和下段為豎直槽，中段為90度螺旋槽，90度螺旋槽連接上段和下段的豎直槽，軌道槽上段的豎直槽與閥桿、支架或閥蓋上的上密封結(jié)構(gòu)共同存在或共同消失。支架上對稱設置的軌道槽段設制隔渣套，或隔渣滑片，或?qū)④壍啦巯露蔚呢Q直槽延伸，與閥腔連通。當閥門閥腔中的閥芯處于全開啟的位置時，閥桿受操縱下行，當閥桿或閥桿增強套的圓柱段上的限位銷和滾套，從支架軌道槽的上段豎直槽內(nèi)下行，閥桿的上密封圓錐面脫離上密封座也下行，閥桿下端的榫頭也在閥芯上端的豎孔中向流通孔內(nèi)下行，閥芯不動。 閥桿繼續(xù)下行，限位銷和滾套從軌道槽上段豎直槽進入中段90度螺旋槽，下行至下段豎直槽處，限位銷和滾套連同閥桿按軌道槽中段90度螺旋槽的軌跡，一邊下行，一邊順時針旋轉(zhuǎn)90度，閥桿下端榫頭上的兩平面，也在閥芯上端豎孔中兩鍵的表面之間，一邊向流通孔內(nèi)下行，一邊帶動閥芯也順時針旋轉(zhuǎn)90度，使閥芯兩側(cè)的兩道密封面，與閥腔進出口處的二只閥座相對。閥桿下端榫頭無鍵的兩面，下大上小的錐形處，與閥芯上端豎孔中無鍵的兩面孔壁，或滾柱之間形成間隙，而且隨閥桿下端榫頭的錐形處下行距離增加，其間隙會越來越大，這時，閥芯即可按定心座上端軌道平臺的軌跡，向兩側(cè)閥座自由滾動或擺動傾斜。當進出口介質(zhì)壓力有壓差時，定會將閥芯推向出口一側(cè)的閥座傾斜，閥芯上端的豎孔及滾柱和孔內(nèi)凸出的箭形鍵或圓柱形鍵或箭形鍵加圓形鍵，也同時傾斜，孔內(nèi)無鍵的孔壁或凸出的滾柱，與閥桿下端榫頭上無鍵的錐形處之間已形成的間隙，一邊會越來越大，另一邊會越來越小，甚至沒有間隙。閥桿繼續(xù)帶動限位銷和滾套在軌道槽下段豎直槽內(nèi)下行，閥桿下端榫頭上的箭形鍵或圓柱形鍵或箭形鍵加圓柱形鍵，已經(jīng)錯過閥芯上端豎孔內(nèi)傾斜的箭形鍵或圓柱形鍵或箭形鍵加圓形鍵而相對的箭尖或圓柱形鍵的外圓高點，并壓在箭形鍵較上一側(cè)的斜面上，或圓柱形鍵的側(cè)弧面上滑行或滾行，并推動閥芯一側(cè)的密封面壓貼在出口端閥座密封面上形成密封，閥門全關閉。若無介質(zhì)壓差力推動閥芯滾動或擺動傾斜，閥芯上端豎孔與閥桿下端榫頭上的箭尖或圓柱形鍵的外圓高點即相遇相對，下行的閥桿榫頭上的箭尖或圓柱形鍵的外圓低點，定會強行壓偏閥芯上端豎孔內(nèi)的箭尖或圓柱形鍵的外圓高點， 也能將閥芯及上端豎孔壓傾斜，并將閥芯一側(cè)的密封面壓貼在不一定是出口端的閥座密封面上，形成強制密封，關閉閥門。如果閥腔二側(cè)有了壓差，可重新操縱閥桿升降一次，閥芯及一側(cè)的密封面定會被壓差力推向出口端閥座密封面，閥門又在出口端閥座上形成密封，閥門即關閉。反之，當閥門閥腔中的閥芯處于全關閉的位置時，閥桿受操縱上行，限位銷和滾套在軌道槽下段豎直槽內(nèi)上行。閥桿下端的榫頭也在閥芯上端豎孔內(nèi)同步上行，閥芯上端豎孔壁中與閥桿下端榫頭上的錐形處，一邊間隙較小，甚至沒有間隙的配合面，受閥桿下端榫頭錐形處上的斜平面或斜圓弧面反推，使閥芯向閥腔中心滾動或擺動，并脫離閥座密封面泄壓、進出口壓差減小，閥芯被扶正。限位銷和滾套進入軌道槽中段90度螺旋槽內(nèi)繼續(xù)上行，閥桿下端的榫頭在閥芯上端豎孔內(nèi)，一邊上行，一邊帶動閥芯逆時針旋轉(zhuǎn)90度，使閥芯中間的流通孔與進出口閥座流通孔相通，閥門全開啟。限位銷和滾套從90度螺旋槽進入上段豎直槽內(nèi)繼續(xù)上行，閥桿的上密封圓錐面與閥蓋或支架的上密封座壓緊，形成上密封，閥芯不動。壓力選向密封的球閥或蝶閥或旋塞閥，閥腔中閥芯上端豎孔與閥桿下端榫頭的配合、連動機構(gòu)是壓力自動選向出口密封，箭尖強行分向強制密封，閥桿下端榫頭上的斜平面或斜圓弧面反推閥芯上端豎孔孔壁或滾柱，使閥芯脫離閥座密封面的一種獨特結(jié)構(gòu)，并使雙密封面的整體閥芯與雙閥座成功實現(xiàn)撐攏式雙向強制密封的技術效果，達到提高現(xiàn)有球閥或蝶閥或旋塞閥性能的目的。閥芯下端與定心座上端中心配合、連動機構(gòu)是閥芯下端的弧面或球面或弧線，按定心座上端的軌道平臺滾動的一種獨特結(jié)構(gòu)，能成功實現(xiàn)整體閥芯雙向滾動，密封面上比壓均衡的技術效果，達到延長球閥或蝶閥或旋塞閥使用壽命的目的。閥桿上的限位銷和滾套與支架上軌道槽之間的配合、連動機構(gòu)比ORBIT美國軌道閥門國際公司制造的軌道球閥閥桿上的軌道更可靠，限位銷和滾套更不會被軌道槽卡死，也比 ZL99124107.X《雙軌道式閥門復合啟閉結(jié)構(gòu)》更簡單、零件更少、啟閉力矩更小。閥腔中設置的上密封結(jié)構(gòu)，還改善了產(chǎn)品的使用和維修性能。若在球閥閥腔中設置浮動式閥座，還能適應渣漿介質(zhì)的流通。


圖1是壓力選向密封的球閥示意圖。該球閥為法蘭連接，手輪連同閥桿螺母操縱閥桿啟閉。球體從上面置入閥腔，整體球與定心座為圓孔圓軸配合，在球體底端內(nèi)孔中，設置一只底端制有與流通孔中心同心的球面圓形塞，在定心座上端軌道平臺上滾動。球體一側(cè)的密封面滾壓在出口端浮動式閥座的密封面上形成密封，球體在全關閉位置。支架上的軌道槽段設制在閥腔外，即閥桿填料密封段上面。限位銷和滾套在軌道槽下段豎直槽內(nèi)，即全關閉位置。圖2是壓力選向密封的蝶閥示意圖。該蝶閥為法蘭連接，手輪連同閥桿螺母操縱閥桿啟閉。整體蝶板從側(cè)面置入閥腔，蝶板與定心座為槽榫及圓銷與圓弧孔配合，蝶板底端制有與流通孔中心同心的弧面，在定心座上端軌道平臺上滾動。蝶板兩側(cè)的密封面與二只固定式閥座相對，即全關閉至全開啟或全開啟至全關閉的中間位置。支架上的軌道槽段設制在閥腔內(nèi)，即閥桿填料密封段下面。限位銷和滾套在軌道槽的中段90度螺旋槽與下段豎直槽相連接的位置。圖3是壓力選向密封的蝶閥示意圖。該蝶閥為對夾連接，手輪連同閥桿螺母操縱閥桿啟閉。整體蝶板從側(cè)面置入閥腔，蝶板與定心座為槽榫及圓銷與圓弧孔配合，蝶板底端制有與流通孔中心同心的弧面，在定心座上端軌道平臺上滾動。蝶板中間的流通孔與閥座流通孔相通，即全開啟的位置。支架上的軌道槽段設制在閥腔內(nèi)，即閥桿填料密封段下面。 限位銷和滾套在軌道槽上段豎直槽內(nèi)，即上密封的位置。具體實施方法如圖1、圖2、圖3所示，壓力選向密封的球閥或蝶閥，主要由殼體閥腔中的閥芯1、 閥桿2、定心座3、支架4及閥座等零件組裝而成。其中，閥芯1的上、下端分別與閥桿2、定心座3配合、連動，閥芯1兩側(cè)密封面與二只固定式或浮動式閥座配合密封，閥桿2又與支架4配合，并按軌道升、降、旋轉(zhuǎn)。殼體閥腔的上面或側(cè)面制有置入閥芯1的閥腔口，閥腔口處置有支架式封腔閥蓋或閥座式封腔閥蓋；閥腔上面的支架4，設置在閥腔內(nèi)或外。從閥腔口置入的整體閥芯1，即整體球或整體蝶板位于閥腔中間，其特征在于閥芯1的外形為球形或鼓形，閥芯1的中間制成一道圓形或方形流通孔la，閥芯1 的兩側(cè)，即與流通孔Ia平行的兩側(cè)面上，對稱制有與閥座配對的密封面lb。閥芯1上端中心，豎向制有一道方孔ld，方孔Id與流通孔Ia成90度直角三通的孔，方孔Id的孔壁上，與流通孔Ia垂直的兩面，各制一只凸出并相互平行、對稱的箭形鍵le，箭形鍵Ie豎向設置，箭尖朝上。方孔Id的孔壁，與箭形鍵Ie相垂直的兩面，即無鍵的兩面孔壁上，制成一道對稱的滾柱孔，孔中置有滾柱7，滾柱7凸出方孔Id的孔壁。方孔Id的孔口，與流通孔Ia垂直的兩面，制成與流通孔Ia中心同心的弧面lf，弧面If在最高限位圈8底平面滑動，最高限位圈8中心也制有與閥芯1上端相同的方孔。閥芯1上端方孔Id中插入閥桿2下端的方形加方錐形榫頭加配合，方榫頭加與方孔Id孔壁上的箭形鍵Ie表面配合的兩平面上，也對稱制有凸出的箭形鍵2c，或箭形鍵加圓形鍵9，箭形鍵2c豎向設置，箭尖朝下，與閥芯1上端方孔Id中兩只凸出并相互平行、對稱的箭形鍵le，箭尖相對，方榫頭加與方孔Id上的兩種鍵的表面與鍵的根面為相互配合的平面。方榫頭加的另外兩面，即無鍵的兩面，還為下段直平面加上段斜平面2b，兩邊對稱的斜平面2b合成下大上小的錐形。閥芯1的下端中心與定心座3上端是豎向上互為配合的圓孔Ic圓軸3a或凹槽Ic 凸榫3a，配合處留有閥芯1滾動或擺動時必需的間隙北。在閥芯1底端圓孔Ic中，設置一只底端制有與流通孔Ia中心同心的球面圓形塞5，或在閥芯1底端中心處制成與流通孔Ia 中心同心的弧面，并在圓孔Ic圓軸3a或凹槽Ic凸榫3a上，與流通孔Ia垂直的中心線上， 設置與流通孔Ia平行的限位圓銷6、圓弧孔3c。定心座3上端制有供球面或弧面滾動的軌道平臺3d，也是閥芯1最低限位的平臺3d。
閥桿2下端方榫頭加段向上的圓柱段或閥桿增強套10的圓柱段上，橫向置有限位銷11和滾套12，限位銷11和滾套12端插入支架4上對稱設置的軌道槽如內(nèi)，軌道槽 4a的上段和下段為豎直槽，中段為90度螺旋槽，90度螺旋槽連接上段和下段的豎直槽。軌道槽如上段的豎直槽與閥桿2、支架4或閥蓋上共同組成上密封結(jié)構(gòu)2d、4b。
權(quán)利要求
1.壓力選向密封的球閥或蝶閥或旋塞閥，主要由殼體、閥芯、閥座、閥桿、定心座、閥蓋、 支架組裝而成；其中，閥芯上、下端分別與閥桿、定心座配合、連動，閥芯兩側(cè)密封面與二只固定式或浮動式閥座配合密封，閥桿或閥桿增強套又與支架配合，并按軌道升、降、旋轉(zhuǎn)；殼體閥腔的側(cè)面或上面或下面制有置入閥芯的閥腔口，閥腔口處置有封腔式閥蓋或支架式封腔閥蓋或閥座式封腔閥蓋或連接端式封腔閥蓋；閥腔上面的支架，設置在閥腔外或閥腔內(nèi)或閥腔內(nèi)外；從閥腔口置入的整體閥芯，即整體球或整體蝶板或整體旋塞位于閥腔中間，其特征在于閥芯的外形為球形或鼓形或圓柱形或截頭圓錐形，閥芯的中間制成一道圓形或方形或橢圓形或葫蘆形或等腰梯形的流通孔，閥芯的兩側(cè)，即與流通孔平行的兩側(cè)面上，對稱制有或置有兩道球面狀或圓弧狀或圓錐狀密封面，與閥座配對密封；閥芯上端中心，豎向制有一道方孔或圓孔，或置有帶方孔或圓孔的塞，方孔或圓孔與流通孔成90度直角三通的孔，方孔或圓孔的內(nèi)壁，與流通孔垂直的兩面，各制有或置有一只凸出并相互平行、對稱的箭形鍵或圓形鍵或箭形鍵加圓形鍵，箭形鍵豎向設置，箭尖朝上，方孔或圓孔的內(nèi)壁，與箭形鍵或圓形鍵或箭形鍵加圓形鍵相垂直的兩面，即無鍵的兩面，還為方孔或圓孔的孔壁；閥芯上端中心的方孔或圓孔中插入閥桿下端的方形加方錐形榫頭或扁圓形加扁圓錐形榫頭配合，閥桿下端榫頭與閥芯上端豎孔內(nèi)壁上鍵的表面配合的兩平面上，也對稱制有或置有凸出的箭形鍵或圓形鍵或箭形鍵加圓形鍵，箭形鍵豎向設置，箭尖朝下，與閥芯上端豎孔內(nèi)壁上兩只凸出并相互平行、對稱的箭形鍵，箭尖相對，榫頭上與豎孔內(nèi)的兩種鍵的表面與鍵的根面為相互配合的平面；閥桿下端榫頭的另外兩面，即無鍵的兩面，還為下段直平面加上段斜平面，或下段直圓弧面加上段斜圓弧面，兩邊對稱的斜平面或斜圓弧面合成下大上小的錐形；閥芯下端的中心，與定心座上端是豎向上互為配合的圓孔圓軸或扁形凹槽凸榫，配合處留有閥芯向閥座方向滾動或擺動時必需的間隙；滾動密封的閥芯，在閥芯底端內(nèi)孔或凹槽中，設置一只底端制有與流通孔中心同心的弧面或球面的圓形塞或扁形塞，或在閥芯底端制成與流通孔中心同心的弧面或弧線，并在圓孔圓軸或凹槽凸榫上，與流通孔垂直的中心線上制有圓形通孔或弧形通孔，孔中設置一根與流通孔平行的圓銷；定心座上制有或置有供閥芯底端弧面或球面或弧線滾動的軌道平臺，也是限止閥芯在最低位置的平臺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥芯，其特征在于閥芯上端中心的方孔或圓孔的內(nèi)壁，與兩只凸出并相互平行的鍵垂直的兩面，即無鍵的兩面，制成一道或多道對稱的滾柱孔，孔中置有滾柱，滾柱凸出方孔或圓孔內(nèi)壁的表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的閥芯，其特征在于閥芯上端中心的方孔或圓孔的孔口，與流通孔垂直的兩面，制成與流通孔中心同心的弧面或弧線，弧面或弧線在最高限位圈底平面滑動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥桿與支架配合的機構(gòu)，其特征在于閥桿下端榫頭段向上的圓柱段或閥桿增強套的圓柱段上，橫向置有限位銷和滾套，限位銷和滾套端插入支架上對稱設置的軌道槽內(nèi)，軌道槽的上段和下段為豎直槽，中段為90度螺旋槽，90度螺旋槽連接上段和下段的豎直槽，軌道槽上段的豎直槽與閥桿、支架或閥蓋上的上密封結(jié)構(gòu)共同存在或共同消失。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、4所述的支架，其特征在于支架上對稱設置的軌道槽段設制隔渣套，或隔渣滑片，或?qū)④壍啦巯露蔚呢Q直槽延伸，與閥腔連通。
全文摘要
閥芯(1)下端圓孔(1c)及孔內(nèi)圓形塞(5)，配在定心座(3)上端圓軸(3a)的軌道平臺(3d)上，留滾動間隙(3b)；上端豎方孔(1d)與流通孔(1a)垂直的兩面孔壁上，有箭尖朝上的箭形鍵(1e)，另兩面有滾柱(7)。豎方孔(1d)中插入的閥桿(2)下端方榫(2a)，與箭形鍵(1e)配合的表面，也有箭尖朝下的箭形鍵(2c)，另兩面有下大上小的錐形斜平面(2b)。當閥桿(2)及閥桿增強套(10)、限位銷(11)、滾套(12)，按支架(4)上的豎直槽和螺旋槽軌道(4a)下行，方榫(2a)上的斜平面(2b)與閥芯(1)上的滾柱(7)之間間隙增大，壓差力推閥芯(1)向出口滾動，箭形鍵(2c)朝下的箭尖也能壓偏箭形鍵(1e)朝上的箭尖，強推閥芯(1)向閥座滾動。反之，間隙減小，斜平面(2b)反推閥芯(1)扶正。
文檔編號F16K1/22GK102313039SQ201010590150
公開日2012年1月11日 申請日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者王加新, 王姝 申請人:王姝