CN102818043A - 一种低温球阀 - Google Patents

Abstract

一种低温球阀，包括阀体（10）；球形阀芯（20）；阀杆（30），所述阀杆（30）轴线与所述阀芯（20）的旋转轴线同轴设置，并与所述阀芯（20）固定连接；管状支架（40），一端固定在所述阀体（10）上，并与所述阀杆（30）同轴套接，用于支撑所述阀杆（30），所述阀杆（30）与所述支架（40）具有间隙；还设置有连通所述间隙和所述贯通孔（21）的泄压通道。现有技术的低温球阀中的泄压通道在泄压的同时将危险气体也一起泄出污染环境，且制造成本高，进而提供一种不仅环保且制造成本低的低温球阀。

Description

一种低温球阀

技术领域

本发明涉及一种球阀，具体地说是一种低温球阀。

背景技术

球阀它具有旋转90度的动作，其阀芯外轮廓为球体，有圆形通孔或通道通过其轴线。球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向，它只需要用旋转90度的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。低温球阀主要应用于传输液化天然气、液态乙烯、液氧等低温介质的恶劣环境中。

一般，低温球阀包括阀体，设置在阀座中的阀芯，所述阀芯为球体，与球体连接的阀杆，支撑所述阀杆，与所述阀杆同轴套接的连接管。由于低温球阀适用在低温的环境中，当球阀关闭后，阀体内的腔体为一种密封空间，低温液体气化，会使得腔体内的压力急剧上升，由于现有技术中的球阀没有泄压功能，球阀会因为超压而发生破裂，造成其中的危险气体或液体泄漏的危险，而且低温液体气化会沿着阀杆和连接杆之间的间隙，对设置在阀杆内的填料密封结构造成冲击，造成填料失效，大大缩短其使用寿命。

为了解决上述技术问题，中国专利文献CN101761661A公开了一种低温球阀，包括阀座，阀座中设置有阀腔，和与阀腔相通的进液口、出液口和阀杆口，阀腔中设置有阀芯，所述阀座上设置有与阀杆口相通的连接管，连接管的顶部设置有连接座，连接座中设置有与连接管相贯通的阀杆孔，以及与阀杆孔同心的填料孔，与阀芯相连的阀杆穿设在连接管和阀杆孔中，阀杆与填料孔之间设置有填料密封装置；在所述的连接座在填料密封装置的下方处设置有与阀杆孔相通的泄压口。

上述中国专利文献将所述泄压口设置在所述连接管顶部的连接座上，即泄压通道连通连接阀杆孔和外界对阀杆孔内的压力进行泄压。但是，泄压通道的这样设置虽然能泄除阀杆孔内的压力，但球阀内的危险气体也因此一起泄出，会对环境造成污染，此外，为了不使泄出的危险气体直接连接大气，势必在泄压口处连接其他零件，从而增加该低温球阀的制造及安装成本。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术的低温球阀中的泄压通道在泄压的同时将危险气体也一起泄出污染环境，且制造成本高，进而提供一种不仅环保且制造成本低的低温球阀。

为解决上述技术问题，本发明的一种低温球阀，包括具有一进口和一出口的阀体，所述阀体内成形有空腔，所述空腔连通所述进口和所述出口；

     球形阀芯，放置在所述空腔内且至少位于所述阀体的出口一侧与所述空腔的侧壁密封配合，沿其中心线成形有贯通孔，可绕垂直于所述中心线的轴线旋转；

     阀杆，所述阀杆轴线与所述阀芯的旋转轴线同轴设置，并与所述阀芯固定连接；

     管状支架，一端固定在所述阀体上，并与所述阀杆同轴套接，用于支撑所述阀杆，所述阀杆与所述支架具有间隙；

     还设置有连通所述间隙和所述贯通孔的泄压通道。

所述泄压通道包括设置在所述阀杆或所述支架上的第一泄压孔和设置在所述阀芯上的第二泄压孔，所述第一泄压孔一端与所述间隙连通，其另一端与所述第二泄压孔一端连通，所述第二泄压孔另一端与所述贯通孔连通。

设在阀杆上的所述第一泄压孔为“7”字形。

所述泄压通道还包括设置在所述阀芯上的第三泄压孔，在所述阀芯关闭所述进口和所述出口的状态时，所述第三泄压孔连通所述贯通孔和所述进口。

所述第三泄压孔的轴线与所述第二泄压孔轴线垂直。

所述阀芯位于所述阀体出口一侧与所述空腔的侧壁密封配合为设置在所述侧壁和所述阀芯之间的出口端密封件。

所述出口端密封件为包括外圆光滑的管状密封圈，所述管状密封圈放置在所述阀体出口端设置的环形凹槽内，管状密封圈的内圆与环形凹槽的内圆间隙配合，管状密封圈的外圆与环形凹槽的外圆间隙配合，所述管状密封圈背离所述阀芯的一侧与环形凹槽的底面密封配合，所述管状密封圈靠近所述阀芯的一侧具有与所述阀芯密封配合的弧面。

所述管状密封圈背离所述阀芯一侧的内圆和外圆分别设置有内倒角和外倒角。

所述内倒角为10～45 度；所述外倒角为 10～45度。

所述阀体进口端设置有与进口端密封件背离所述阀芯一端相抵的预紧弹簧。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，

（1）    在本发明所述的低温球阀中，在所述阀芯和所述阀杆上设置有泄压通道，所述泄压通道连通所述间隙和所述贯通孔，即采取以上措施可使支架与阀体的空腔连通，保持压力的稳定，有效规避支架异常升压的风险，同时异常升压的压力泄放到系统管道中，未对系统增加外部泄漏点，非常环保，不需要在所述支架外部设置任何部件，制造成本低，确保管道压力不超压，阀门一直处于安全状态。

（2）    在本发明所述的低温球阀中，所述泄压通道还包括设置在所述阀芯上且与所述第二泄压孔轴线垂直的第三泄压孔，在所述阀芯关闭所述开口和所述出口的状态时，所述第三泄压孔与所述开口连通，进而所述泄压通道与阀体的开口保持连通，进一步确保不论阀芯处于打开或关闭状态都不会超压。

（3）    在本发明所述的低温球阀中，所述进口端密封件和所述侧壁之间还设置有预紧弹簧，可以有效降低零件尺寸对阀体密封和操作扭矩的敏感度，降低生产制造成本，解决了阀芯操作扭矩和阀座密封的矛盾，有效补偿低温下阀座的收缩，使得阀门的常温及低温密封更可靠。

（4）    现有技术中为了避免在放置所出口端密封件时所述出口端密封件背离所述阀芯一侧与放置该密封件的凹槽底面积累空气，造成安装不方便，为了便于安装常用的作法是在其外圆处沿其轴向开设泄压槽，但是在超低温及介质压力双重作用下，泄压槽却成为了应力集中点，同时由于材料在低温下容易变硬，从而容易导致泄压槽处出现断裂，阀座密封失效，因此，为了避免现有技术中的上述技术问题，本发明中所述低温球阀在所述出口端密封件为包括外圆光滑的管状密封圈，所述管状密封圈放置在所述阀体出口端设置的环形凹槽内，管状密封圈的内圆与环形凹槽的内圆间隙配合，管状密封圈的外圆与环形凹槽的外圆间隙配合，所述管状密封圈背离所述阀芯的一侧与环形凹槽的底面密封配合，所述管状密封圈靠近所述阀芯的一侧具有与所述阀芯密封配合的弧面；因此，本发明所述出口端密封件在常温下安装时，通过间隙配合，所述管状密封圈可以很容易就放入环形凹槽内，因此，安装时不存在空气在阀座与阀体间存积的问题，同时，保证出口端密封件在低温收缩时不会出现密封端阀座内圆与环形凹槽内圆抱死导致所述管状密封圈背离所述阀芯的一侧与环形凹槽的底面不密封的情况发生。

（5）    在本发明所述的低温球阀中，所述管状密封圈背离所述阀芯一侧的内圆和外圆分别设置有内倒角和外倒角，防止管状密封圈内圆与端面结合处存在高应力区造成裂纹，有效规避管状密封圈因结构设计不合理产生的应力集中；同时，有效改善了出口端密封件应力分布和接触密封比压，从而保证常温及低温下阀座结构的可靠和较优的密封性能，延长阀门的使用寿命；当所述内倒角为 10～45 度；所述外倒角为 10～ 45度时对所述出口端密封件进行受力分析，所受到的应力远比选用其他角度时小。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1     是本发明所述低温球阀处于开启状态的结构示意图；

图2     是本发明所述低温球阀处于关闭状态的局部示意图；

图3     是本发明所述低温球阀中泄压通道设置在支架上的局部示意图

图4     是本发明所述低温球阀中所述管状密封圈结构示意图；

图5     是本发明所述低温球阀中放置所述管状密封圈的环形凹槽示意图。

图中附图标记表示为：10-阀体，11-空腔，12-进口，13-出口，14-环形凹槽，141-环形凹槽的内圆，142-环形凹槽的外圆，143-环形凹槽的底面，20-阀芯，21-贯通孔，30-阀杆，40-支架，51-第一泄压孔，52-第二泄压孔，53-第三泄压孔，61-进口端密封件，62-出口端密封件，621-管状密封圈的内圆，622-管状密封圈的外圆，623-管状密封圈背离所述阀芯的一侧，624-弧面，70-预紧弹簧，A-外倒角，B-内倒角。

具体实施方式

实施例1

图1所示为本实施例所述的低温球阀，包括阀体10，球形阀芯20，阀杆30，管状支架40，其中，

所述阀体10具有一进口12和一出口13，所述阀体10内成形有空腔11，所述空腔11连通所述进口12和所述出口13；

所述球形阀芯20放置在所述空腔11内且所述阀体10出口一侧与所述空腔11的侧壁密封配合，本实施例中设置所述阀芯20位于所述阀体10出口一侧与所述空腔11的侧壁密封配合为设置在所述侧壁和所述阀芯20之间的出口端密封件62，所述出口端密封件62为外圆光滑的管状密封圈，如图4所示，所述管状密封圈放置在所述阀体10出口端设置的环形凹槽14内，环形凹槽14的结构如图5所示，所述管状密封圈内圆621与所述环形凹槽的内圆141间隙配合，所述管状密封圈外圆622与所述环形凹槽的外圆142间隙配合，管状密封圈背离所述阀芯的一侧623与所述环形凹槽的底面143密封配合，所述管状密封圈靠近所述阀芯的一侧具有与所述阀芯20密封配合的弧面624；所述阀芯20沿其中心线成形有贯通孔21，可绕垂直于所述中心线的轴线旋转；

所述阀杆30轴线与所述阀芯20的旋转轴线同轴设置，并与所述阀芯20固定连接；

所述支架40一端固定在所述阀体10上，并与所述阀杆30同轴套接，用于支撑所述阀杆30，所述阀杆30与所述支架40具有间隙；

还设置有连通所述间隙和所述贯通孔21的泄压通道，本实施例中设置所述泄压通道包括设置在所述阀杆30的第一泄压孔51，所述第一泄压孔51为“7”字形，如图2所示；和设置在所述阀芯20上的第二泄压孔52，所述第一泄压孔51一端与所述间隙连通，其另一端与所述第二泄压孔52一端连通，所述第二泄压孔52另一端与所述贯通孔21连通。

进一步，本实施例在上述实施例基础上，所述泄压通道还包括设置在所述阀芯20上的第三泄压孔53，在所述阀芯20关闭所述进口12和所述出口13的状态时，所述第三泄压孔53连通所述贯通孔21和所述进口12，本实施例中设置所述第三泄压孔53的轴线与所述第二泄压孔52轴线垂直；所述阀体10进口端设置有与进口端密封件61背离所述阀芯20一端相抵的预紧弹簧70，如图2所示。

进一步，本实施例在上述实施例基础上，所述管状密封圈背离所述阀芯一侧623的内圆和外圆设置有倒角；设置在所述管状密封圈背离所述阀芯一侧内圆的倒角即为内倒角B为 10～ 45度；设置在所述管状密封圈背离所述阀芯一侧外圆的倒角即为外倒角A为 10～ 45度，本实施例中设置所述内倒角B为 10度，所述外倒角A为 45度。

实施例2

本实施例所述的低温球阀，包括阀体10，球形阀芯20，阀杆30，管状支架40，其中，

所述阀体10具有一进口12和一出口13，所述阀体10内成形有空腔11，所述空腔11连通所述进口12和所述出口13；

所述球形阀芯20放置在所述空腔11内且所述阀体10与所述空腔11的侧壁密封配合，沿其中心线成形有贯通孔21，可绕垂直于所述中心线的轴线旋转，本实施例中设置所述阀芯20位于所述阀体10与所述空腔11的侧壁密封配合为设置在所述侧壁和所述阀芯20之间的进口端密封件61和出口端密封件62；本实施例中所述进口端密封件61和所述出口端密封件62相同，即所述进口端密封件61和出口端密封件62都为外圆光滑的管状密封圈，如图4所示，所述管状密封圈放置在所述阀体10出口端设置的环形凹槽14内，环形凹槽14的结构如图5所示，所述管状密封圈内圆621与所述环形凹槽的内圆141间隙配合，所述管状密封圈外圆622与所述环形凹槽的外圆142间隙配合，管状密封圈背离所述阀芯的一侧623与所述环形凹槽的底面143密封配合，所述管状密封圈靠近所述阀芯的一侧具有与所述阀芯20密封配合的弧面624；

所述阀杆30轴线与所述阀芯20的旋转轴线同轴设置，并与所述阀芯20固定连接；所述支架40一端固定在所述阀体10上，并与所述阀杆30同轴套接，用于支撑所述阀杆30，所述阀杆30与所述支架40具有间隙；

还设置有连通所述间隙和所述贯通孔21的泄压通道，本实施例中设置所述泄压通道包括设置在所述支架40上的第一泄压孔51和设置在所述阀芯20上的第二泄压孔52，所述第一泄压孔51一端与所述间隙连通，其另一端与所述第二泄压孔52一端连通，所述第二泄压孔52另一端与所述贯通孔21连通，本实施例中所述第一泄压孔51为开设在支架40上的通孔并通过所述支架40与阀体10配合的间隙使得阻隔在支架40内的压力通过通孔和间隙流入第二泄压孔52泄入阀芯20内，如图3所示。

进一步，本实施例在上述实施例基础上，所述管状密封圈背离所述阀芯一侧623的内圆和外圆设置有倒角；设置在所述管状密封圈背离所述阀芯一侧内圆的倒角即为内倒角B为 10～ 45度；设置在所述管状密封圈背离所述阀芯一侧外圆的倒角即为外倒角A为 10～45度，本实施例中设置所述内倒角B为 45度，所述外倒角A为 10度。

作为可变换的实施例，本实施例在上述实施例基础上，所述出口端密封件替换为现有技术中所使用的密封件，即上述出口端密封件包括密封圈，在所述密封圈外圆沿其轴向开设有泄压槽，和设置所述阀体10出口端用于放置所述密封圈的环形凹槽14。

本发明所述低温球阀在使用时，当低温球阀处于关闭状态时，通过外部开关装置的传递旋转所述阀杆30，所述阀杆的旋转带动所述阀芯20旋转90度，即贯通孔两端分别与所述进口12和出口13连通，液体依次通过进口12、贯通孔21，从出口13流出，因进口端阀体10与阀芯20密封不是很严密，一部分液体容易通过进口端的缝隙积累在所述阀杆和所述支架之间的间隙中，本发明通过设置的泄压通道与贯通孔21连通，一旦有液体积累就会通过泄压通道流出。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种低温球阀，包括具有一进口（12）和一出口（13）的阀体（10），所述阀体（10）内成形有空腔（11），所述空腔（11）连通所述进口（12）和所述出口（13）；

     球形阀芯（20），放置在所述空腔（11）内且至少位于所述阀体（10）的出口一侧与所述空腔（11）的侧壁密封配合，沿其中心线成形有贯通孔（21），可绕垂直于所述中心线的轴线旋转；

     阀杆（30），所述阀杆（30）轴线与所述阀芯（20）的旋转轴线同轴设置，并与所述阀芯（20）固定连接；

     管状支架（40），一端固定在所述阀体（10）上，并与所述阀杆（30）同轴套接，用于支撑所述阀杆（30），所述阀杆（30）与所述支架（40）具有间隙；

     其特征在于，还设置有连通所述间隙和所述贯通孔（21）的泄压通道。

2.根据权利要求1所述低温球阀，其特征在于，所述泄压通道包括设置在所述阀杆（30）或所述支架（40）上的第一泄压孔（51）和设置在所述阀芯（20）上的第二泄压孔（52），所述第一泄压孔（51）一端与所述间隙连通，其另一端与所述第二泄压孔（52）一端连通，所述第二泄压孔（52）另一端与所述贯通孔（21）连通。

3.根据权利要求2所述低温球阀，其特征在于，设在阀杆（30）上的所述第一泄压孔（51）为“7”字形。

4.根据权利要求2或3所述低温球阀，其特征在于，所述泄压通道还包括设置在所述阀芯（20）上的第三泄压孔（53），在所述阀芯（20）关闭所述进口（12）和所述出口（13）的状态时，所述第三泄压孔（53）连通所述贯通孔（21）和所述进口（12）。

5.根据权利要求4所述低温球阀，其特征在于，所述第三泄压孔（53）的轴线与所述第二泄压孔（52）轴线垂直。

6.根据权利要求1-5任一所述低温球阀，其特征在于，所述阀芯（20）位于所述阀体（10）出口一侧与所述空腔（11）的侧壁密封配合为设置在所述侧壁和所述阀芯（20）之间的出口端密封件（62）。

7.根据权利要求6所述低温球阀，其特征在于，所述出口端密封件（62）为包括外圆光滑的管状密封圈，所述管状密封圈放置在所述阀体（10）出口端设置的环形凹槽（14）内，管状密封圈的内圆（621）与环形凹槽的内圆（141）间隙配合，管状密封圈的外圆（622）与环形凹槽的外圆（142）间隙配合，所述管状密封圈背离所述阀芯的一侧（623）与环形凹槽的底面（143）密封配合，所述管状密封圈靠近所述阀芯（20）的一侧具有与所述阀芯（20）密封配合的弧面（624）。

8.根据权利要求7所述低温球阀，其特征在于，所述管状密封圈背离所述阀芯一侧（623）的内圆和外圆分别设置有内倒角（B）和外倒角（A）。

9.根据权利要求8所述低温球阀，其特征在于，所述内倒角（B）为 10～45 度；所述外倒角（A）为 10～ 45度。

10.根据权利要求1-9任一所述低温球阀，其特征在于，所述阀体进口端设置有与进口端密封件（61）背离所述阀芯（20）一端相抵的预紧弹簧（70）。

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