球閥的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種球閥，包括：流動通道；閥體，具有中央空腔、在該空腔兩側的第一和第二通道段及垂直于流動通道并與空腔相連的一個通孔；圍繞通孔軸線可旋轉地安裝在空腔內的球體，球體通過沿流動通道方向前后布置在球體兩側的閥座而與閥體相接；閥桿，連接球體并自通孔延伸出閥體；球體具有貫通的第三通道段，兩閥座在流動通道方向分別設有貫通的、并總是與第一和第二通道段連通的第四通道段和第五通道段；隨球體的旋轉，第三通道段可選擇地連通球閥的其它通道段，以構成貫通球閥的流動通道；第一和第二通道段各自的至少一部分具有自外向內依次縮減的內徑，且第三通道段和第四通道段以及第五通道段的內徑均不超過第一和第二通道段最小內徑。
【專利說明】
球閥

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及閥門【技術領域】，尤其涉及一種球閥。

【背景技術】
[0002]球閥因其直通性能好，對流體介質阻力小而廣泛應用于石油、煤化工、冶金、多晶硅等領域。但現(xiàn)有球閥均為等徑球閥，即如圖1A和圖1B所示，球體2、閥座3以及閥體I的內徑均相等，另外由于球體2與閥座3之間的接觸面小，使得二者間僅存在單一的密封結構4，即金屬硬密封或軟密封兩種。采用這樣的等徑球閥存在以下缺點:
[0003]一、由于閥座3和球體2之間僅存在單一密封，密封容易損壞，如硬密封球閥的密封面窄，在自動控制過程中難以準確調整到合適的全關位置，從而容易導致泄漏。在高壓差且有磨蝕的工況條件下極易造成密封面損壞，影響設備運轉周期，而軟密封球閥又不適合高差壓工況條件。
[0004]二、工業(yè)球閥中固定球閥適用于高壓力、高壓差、大口徑條件下。但由于定位軸在高壓差條件下工作壓比大，定位軸承載著非常的大的徑向負荷，在開關轉動工況條件下，會產生巨大的摩擦力，并且由于工藝條件約束沒有潤滑措施，間隙配合形成線接觸，在運動面處極易產生金屬間的咬合、拉毛現(xiàn)象，從而影響工業(yè)開關球閥的正常開關。傳統(tǒng)的金屬材料無法滿足嚴苛的工藝條件，只能通過高強度的維修，來解決頻繁出現(xiàn)的球閥卡滯、拒動和滑動面拉毛問題。


【發(fā)明內容】

[0005]本實用新型的目的在于提供一種能夠確保球閥開、關到位的球閥。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種球閥，包括:流動通道；閥體，具有中央空腔、在該空腔兩側的第一和第二通道段以及垂直于流動通道并與空腔相連的一個通孔；圍繞通孔軸線可旋轉地安裝在該空腔內的球體，該球體通過沿流動通道方向前后布置在球體兩側的閥座而與閥體相接；閥桿，連接球體并自通孔延伸出閥體；其中，球體具有貫通的第三通道段，而兩閥座在流動通道方向分別設有貫通的、并總是與第一和第二通道段連通的第四通道段和第五通道段；隨球體的旋轉，第三通道段可選擇地連通球閥的其它通道段，以構成貫通球閥的流動通道；第一和第二通道段各自的至少一部分具有自外向內依次縮減的內徑，并且第三通道段和第四通道段以及第五通道段的內徑均不超過第一和第二通道段最小內徑。
[0007]本實用新型的球閥通過將閥體的第一和第二通道段的內徑設置為至少一部分從外向內依次縮減，并使得球體的第三通道段以及閥座的第四和第五通道段的內徑均不超過第一和第二通道段的最小內徑，采用這樣的結構在不改變現(xiàn)有管道和球閥整體尺寸的情況下，增大了球體與閥座之間的接觸面積，增加了球體與閥座之間的密封面的寬度，從而即使由于球閥關閉狀態(tài)的實際位置難以檢測，但密封面的增大的寬度保障了足夠的調整范圍，從而確保了球閥開、關到位，有效防止了球閥的泄漏引發(fā)的內件沖蝕及損壞。另外，由于現(xiàn)有管道在球閥上游位置均設置有節(jié)流閥或限流孔板，因此流經球閥的流體流速和流量已得到一定的限制，因此，對閥體進行適當?shù)目s徑處理并不會影響到球閥在現(xiàn)有管道中的流量。
[0008]優(yōu)選地，整個第一和第二通道的內徑均依次縮減。
[0009]在一個具體實施例中，球閥為固定球閥，球體在垂直于流動通道方向的兩側分別布置有第一定位軸和第二定位軸，第一定位軸套設在閥桿外并具有伸入閥體的通孔的延伸段，在閥體與第二定位軸之間套設有定位板，其中，為了解決固定球閥中存在的定位軸拉毛、球閥卡滯、拒動現(xiàn)象，該延伸段與閥體之間套設有兩層第一襯套和/或定位板與第二定位軸之間套設有兩層第二襯套。
[0010]優(yōu)選地，第一襯套和第二襯套由聚醚醚酮制成。
[0011]可選地，第一和第二通道段的內徑均呈線性依次縮減。
[0012]在一個具體實施例中，第一和第二通道段的內徑的變化斜率相等。
[0013]可替代地，第一和第二通道段的內徑呈弧形縮減。
[0014]為了增強球體與閥座之間的密封可靠性，球體與閥座之間通過間隔設置的多級密封結構密封接觸。
[0015]在一個具體實施例中，球體與閥座之間通過間隔設置的兩級密封結構密封接觸。
[0016]優(yōu)選地，兩級密封結構分別為硬密封結構和軟密封結構。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]以下，結合附圖來詳細說明本實用新型的實施例，其中:
[0018]圖1A示出了現(xiàn)有技術的固定球閥結構；
[0019]圖1B示出了圖1A中M范圍內的局部放大圖；
[0020]圖2示出了本實用新型的一個實施例的固定球閥的沿縱向中心平面的剖視圖；
[0021]圖3A示出了圖2中N范圍內的局部放大圖；
[0022]圖3B示出了圖2中的球閥的局部放大圖，其中示出了第一襯套的結構。
[0023]在本實用新型中，相同的附圖標記被用來表示相同的或相似的特征。

【具體實施方式】
[0024]現(xiàn)參考附圖，詳細說明本實用新型所公開裝置的示意性方案。盡管提供附圖是為了呈現(xiàn)本實用新型的一些實施方式，但附圖不必按具體實施方案的尺寸繪制，并且某些特征可被放大、移除或局剖以更好地示出和解釋本實用新型的公開內容。在說明書中出現(xiàn)的短語“在附圖中”或類似用語不必參考所有附圖或示例。
[0025]在下文中被用于描述附圖的某些方向性術語，例如“內”、“外”、“左”、“右”、“向上”、
“向下”和其它方向性術語，將被理解為具有其正常含義并且指正常看附圖時所涉及的那些方向。除另有指明，本說明書所述方向性術語基本按照本領域技術人員所理解的常規(guī)球閥方向。
[0026]在本實用新型中的術語“約”或“大致”將會被本領域普通技術人員理解且將根據(jù)用到該術語的上下文在一定范圍內變化。
[0027]如圖2所示，示出了本實用新型的一個實施例的固定球閥，其包括流動通道；閥體10，具有中央空腔、在該空腔兩側的第一和第二通道段13、14以及垂直于流動通道并與空腔相連的一個通孔；圍繞通孔軸線可旋轉地安裝在該空腔內的球體20，該球體通過沿流動通道方向前后(即圖2中的左右)布置在球體20兩側的閥座30、300而與閥體10相接；閥桿40，連接球體20并自通孔延伸出閥體10 ;其中，球體20具有貫通的第三通道段21，而兩閥座30、300在流動通道方向分別設有貫通的、并總是與第一和第二通道段13、14連通的第四通道段31和第五通道段301 ;隨球體20的旋轉，第三通道段21可選擇地連通球閥的其它通道段，以構成貫通球閥的流動通道；第一和第二通道段13、14各自的至少一部分具有自外向內(即朝向球體20的方向)依次縮減的內徑，并且第三通道段21和第四通道段31以及第五通道段301的內徑均不超過第一和第二通道段13、14最小內徑。優(yōu)選地，第一和第二通道段13、14的整個內徑自外向內呈線性依次縮減。
[0028]本實施例的固定球閥通過將閥體10的第一通道段13和第二通道段14的內徑設置為由外到內依次縮減(縮徑)，以使得第一和第二通道段13、14的外端內徑與現(xiàn)有球閥閥體內徑相等以與現(xiàn)有原管道連接，又使得其各自內端內徑縮減至合適大小，并通過將球體20的第三通道段21以及閥座30、300的第四和第五通道段31、301的內徑設置為與第一和第二通道段13、14的內端最小內徑大致相等，從而增大了球體20與閥座30、300的接觸面積，這樣由于現(xiàn)有管道在球閥上游位置均設置有節(jié)流閥或限流孔板，因此流經球閥的流體流速和流量已減小，因此，對閥體10進行適當?shù)目s徑處理并不會影響到球閥在現(xiàn)有管道中的流量，閥體的縮徑形式和程度可根據(jù)實際情況改變，這不脫離本實用新型的保護范圍。
[0029]從而，本實施例的球閥在保證標準球閥外形尺寸不變的情況下，僅通過對內部流道進行適當縮徑處理，便在保持了流體平滑流動性的同時增大了球體20的密封面的寬度，從而即使由于球閥關閉狀態(tài)的實際位置難以檢測，但密封面的增大的寬度保障了足夠的調整范圍，從而確保了球閥開、關到位，防止了球閥的泄漏引發(fā)的內件沖蝕和損壞。
[0030]盡管圖2示出了閥體10的第一和第二通道段13、14是在它們的整個通道段上設置縮徑結構，但應當理解，可僅在第一和第二通道段13、14的一部分上設置縮徑結構而在其它部分上設成等徑結構，只要其在靠近閥座30、300的內側的內徑最小且不小于球體20和閥座30、300的第三通道段21和第四、第五通道段31、301的內徑即可，優(yōu)選它們之間大致相等，這不脫離本實用新型的保護范圍。另外，盡管圖2中示出了第一通道段13和第二通道段14的內徑均是以相同的斜率呈線性縮減的，但應當理解，第一通道段13和第二通道段14的內徑還可以呈其它形式縮減，例如呈弧形如拋物線形、喇叭口形等等，且第一通道段13和第二通道段14也可以以不同的形式縮減，這也不脫離本實用新型保護范圍。
[0031]在本實施例中，如圖3A所示，由于球體20與閥座30、300之間的接觸面積(寬度)增大，使得可在該增大的接觸寬度上設置兩級密封，例如可以在接觸面的外側設置硬密封結構180，如刮刀設計，并同時在靠近第三通道段21的內側設置軟密封結構190，如加入密封圈，該密封圈例如可由聚四氟乙烯制成。
[0032]本實施例的球閥，通過采用了復合密封結構即為硬密封結構180和軟密封結構190集一體的綜合密封方式，硬密封結構180的刮刀設計可以清除雜質，同時起到一次密封的作用，軟密封結構190可通過補償量大實現(xiàn)二次密封的作用，增強密封效果，有效防止由于頻繁開關不到位引發(fā)的微量泄漏，造成的內件及閥體沖蝕和嚴重損壞。
[0033]本實施例的球閥，通過采用了復合密封結構即為硬密封結構180和軟密封結構190集一體的綜合密封方式，硬密封結構180的刮刀設計可以清除雜質，同時起到一次密封的作用，軟密封結構190可通過補償量大實現(xiàn)二次密封的作用，增強密封效果。
[0034]應當理解，盡管圖3A中示出了球體20與閥座30、300之間存在硬密封結構180和軟密封結構190兩種密封形式，但應當理解，球體20和閥座30、300之間還可以存在其它的兩級密封形式，例如兩級硬密封形式或兩級軟密封結構。另外，還可以存在更多級密封或僅一級密封，這均不脫離本實用新型的保護范圍。
[0035]此外，盡管圖2示出了帶有縮徑閥體10以及兩級密封形式的球閥是固定球閥，但應當理解還可以是浮動球閥，這均沒有脫離本實用新型的保護范圍。
[0036]優(yōu)選地，在本實施例中，如圖2所示，閥體10具有閥端蓋11和本體，第一通道段13位于閥端蓋11上，第二通道段14位于本體上。閥端蓋11通過緊固機構如螺釘彼此可拆卸連接。閥端蓋11與本體之間設置有密封圈150以保證閥端蓋11與本體之間的密封。閥座30,300與閥體10 (包括閥端蓋11和本體)之間設置有朝向球體20偏置該閥座30、300的偏置彈性機構，例如可以是彈簧120。盡管圖中示出為兩組(即4個)彈簧120，但應當理解彈簧120的數(shù)量也可以是其它數(shù)值。另外，偏執(zhí)彈性機構也可以是其它形式，如蝶簧等這也沒有脫離本實用新型的保護范圍。
[0037]閥體10的開口設置在其本體上，該球閥還包括在閥桿40與開口之間從內到外依次填充的密封填料100和填料壓環(huán)110、在填料壓環(huán)110外側設置的填料壓蓋80以及執(zhí)行機構連接法蘭90。該球體20具有沿垂直于流動通道方向設置在球體兩側的第一定位軸22和第二定位軸23，該第一定位軸22套設在閥桿40外并具有伸入閥體10的開口的延伸段。在閥體10與第二定位軸23之間套設有定位板60。如圖3B所示，該第一定位軸22的延伸段與閥體10的開口之間套設有兩層聚醚醚酮(PEEK)材質第一襯套51，在定位板60與第二定位軸23之間套設有兩層聚醚醚酮(PEEK)材質第二襯套52。
[0038]本實施例通過在第一和第二定位軸22、23與外部接觸部分之間加裝兩層非金屬耐磨襯套即兩層聚醚醚酮(PEEK)質的第一和第二襯套51、52，這樣使得定位軸襯套采用分級滑動方式，存在三層滑動面，起到了滑動互補作用。這是因為，采用雙層PEEK襯套結構，不僅存在外側PEEK質襯套與金屬之間的滑動面以及內側襯套與定位軸的金屬之間的滑動面外，又增加了該兩層PEEK襯套之間的滑動面，假設兩金屬與PEEK襯套間過盈量大而滑動失效，此時兩個PEEK襯套間也可相對滑動，起到二次補償滑動的作用，有效地防止了第一和第二定位軸22、23在運動面處產生的金屬間咬合和拉毛現(xiàn)象，從而保證了工業(yè)開關球閥的正常開關。能夠滿足嚴苛的工藝條件，解決了現(xiàn)有球閥中頻繁出現(xiàn)的球閥卡滯、拒動和滑動面拉毛問題。
[0039]本實施例僅通過在第一和第二定位軸22、23與各自接觸面之間增設兩層PEEK襯套即解決了現(xiàn)有球閥中存在的定位軸拉毛，球閥卡滯、拒動和滑動面拉毛現(xiàn)象，結構簡單，節(jié)省成本，無需經常更換球閥。
[0040]盡管圖2和圖3B中示出了第一和第二襯套51、52是雙層的，但應當理解也可以僅設置一層PEEK質第一襯套51或第二襯套52，也可以設置更多層，這不脫離本實用新型的保護范圍。
[0041]另外，值得說明的是，第一和第二襯套51、52分別設置為兩層結構是最優(yōu)選的，這是因為，若僅單層PEEK襯套，只有兩個滑動面，都是襯套的內外側金屬與PEEK襯套間的滑動，安全系數(shù)低。而三個或三個以上的多襯套，盡管襯套數(shù)量多，滑動面較兩層更多，但這也相對增加了生產成本，而且累積誤差也相應增加，所以使用效果較僅增設兩層襯套差。
[0042]盡管圖2中示出了在第一定位軸22和第二定位軸23上均設置了兩層襯套，但應當理解也可僅在第一定位軸22和第二定位軸23中的一個上設置襯套而另一個上不設置襯套，或者第一定位軸22上的襯套數(shù)量可以與第二定位軸23上的襯套數(shù)量不同，且第一和第二襯套51、52也可以由其它適當非金屬材料制成，這不脫離本實用新型的保護范圍。
[0043]應當理解，雖然本說明書是按照各個實施例描述的，但并非每個實施例僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其它實施方式。
[0044]以上所述僅為本發(fā)明示意性的【具體實施方式】，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明的構思和原則的前提下所作的等同變化、修改與結合，均應屬于本發(fā)明保護的范圍。
【權利要求】
1.一種球閥，包括: 流動通道； 閥體(10)，具有中央空腔、在該空腔兩側的第一和第二通道段(13、14)以及垂直于所述流動通道并與所述空腔相連的一個通孔； 圍繞所述通孔軸線可旋轉地安裝在該空腔內的球體(20)，該球體通過沿流動通道方向前后布置在所述球體(20)兩側的閥座(30、300)而與所述閥體(10)相接； 閥桿(40)，連接所述球體(20)并自所述通孔延伸出所述閥體(10)； 其中，所述球體(20)具有貫通的第三通道段(21)，而兩閥座(30、300)在所述流動通道方向分別設有貫通的、并總是與第一和第二通道段(13、14)連通的第四通道段(31)和第五通道段(301)； 隨所述球體(20)的旋轉，所述第三通道段(21)可選擇地連通所述球閥的其它通道段，以構成貫通球閥的流動通道； 其特征在于，所述第一和第二通道段(13、14)各自的至少一部分具有自外向內依次縮減的內徑，并且所述第三通道段(21)和第四通道段(31)以及第五通道段(301)的內徑均不超過所述第一和第二通道段(13、14)最小內徑。
2.根據(jù)權利要求1所述的球閥，其特征在于，整個所述第一和第二通道段(13、14)的內徑均依次縮減。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的球閥，其特征在于，所述球閥為固定球閥，所述球體(20)在垂直于所述流動通道方向的兩側分別布置有第一定位軸(22)和第二定位軸(23)，所述第一定位軸(22)套設在所述閥桿(40)外并具有伸入所述閥體(10)的通孔的延伸段， 在所述閥體(10)與所述第二定位軸(23)之間套設有定位板(60)， 其中，該延伸段與所述閥體(10)之間套設有兩層第一襯套(51)和/或所述定位板(60)與所述第二定位軸(23)之間套設有兩層第二襯套(52)。
4.根據(jù)權利要求3所述的球閥，其特征在于，所述第一襯套(51)和/或第二襯套(52)由聚醚醚酮制成。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的球閥，其特征在于，所述第一和第二通道段(13、14)的內徑均呈線性依次縮減。
6.根據(jù)權利要求5所述的球閥，其特征在于，所述第一和第二通道段(13、14)的內徑的變化斜率相等。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的球閥，其特征在于，所述第一和第二通道段(13、14)的內徑呈弧形縮減。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的球閥，其特征在于，所述球體(20)與所述閥座(30、300)之間通過間隔設置的多級密封結構密封接觸。
9.根據(jù)權利要求8所述的球閥，其特征在于，所述球體(20)與所述閥座(30、300)之間通過間隔設置的兩級密封結構密封接觸。
10.根據(jù)權利要求9所述的球閥，其特征在于，所述兩級密封結構分別為硬密封結構(180)和軟密封結構(190)。
【文檔編號】F16K5/08GK204153198SQ201420480729
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年8月25日 優(yōu)先權日:2014年8月25日
【發(fā)明者】張德方, 楊光勛, 盧濤, 張卓, 楊根, 李寧, 劉彥利 申請人:大唐內蒙古多倫煤化工有限責任公司