CN111503310B - 一种重力助开球阀 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种重力助开球阀，可借助球阀芯自身重力辅助开启，且配合球阀芯重新设计了可移动阀座结构，以实现球阀芯方便开启的同时保证足够的密封性能，包括阀体和球体，阀体上设置进流通道、出流通道和阀腔，球体上设置有过流通道且可转动的设置在阀腔内，以控制阀体进流通道和出流通道的通断；阀体进流通道和出流通道与阀腔的接合处均设置有阀座，所述阀座与球体配合实现球阀在关闭状态时的密封，阀体上部设置有阀盖，所述阀盖将球体封闭在阀腔内，球体上端连接上阀杆、球体下端连接下阀杆，所述下阀杆与阀体底部的阀杆容纳腔配合，所述上阀杆从阀盖的中心孔穿出并与把手连接。
Description
技术领域
本发明属于阀门技术领域，具体涉及一种重力助开球阀。
背景技术
工业用阀的开启困难问题是长期困扰阀门领域的难题之一，阀门控制工业管线中起到原料输送、反应切断、压力控制等重要作用，但由于管线中流体往往自身具备较高压力，其液压力会将关闭状态的阀门紧紧压合在阀座上，虽然有助于实现密封，但相应的导致阀芯与阀座之间摩擦力也大大增加，使得各个类型的阀门都存在开启困难的问题。尤其是大型的阀门，例如控制大直径大流量管线的球阀，由于阀门自身体积大，球阀芯的自身重量也很大，加上液体压力的受力面也大，导致大型球阀的开启更为困难。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种重力助开球阀，可借助球阀芯自身重力辅助开启，且配合球阀芯重新设计了可移动阀座结构，以实现球阀芯方便开启的同时保证足够的密封性能。
本发明采用的技术方案如下：一种重力助开球阀，其特征在于，包括阀体和球体，阀体上设置进流通道、出流通道和阀腔，球体上设置有过流通道且可转动的设置在阀腔内，以控制阀体进流通道和出流通道的通断；阀体进流通道和出流通道与阀腔的接合处均设置有阀座，所述阀座与球体配合实现球阀在关闭状态时的密封，防止流体向下游泄漏；阀体上部设置有阀盖，所述阀盖将球体封闭在阀腔内，球体上端连接上阀杆、球体下端连接下阀杆，所述下阀杆与阀体底部的阀杆容纳腔配合，实现球体的定位，所述上阀杆从阀盖的中心孔穿出并与把手连接，通过把手驱动球体的转动，所述上阀杆与阀盖之间还设置有密封结构，所述密封结构实现上阀杆与阀盖之间的密封，阀盖上方还设置有压盖，所述压盖用于对所述密封结构定位以及在上阀杆转动时对上阀杆进行导向，防止上阀杆的晃动。
阀体底部的所述阀杆容纳腔为筒状结构，所述筒状结构的上端突出于阀体内底面，其上端面形成为环形的第一曲面，所述第一曲面为沿环形方向平滑过渡形成两个凹陷的环形曲面，所述两个凹陷对称设置，两个凹陷之间是对称设置的两个平滑凸轮面；球体的下阀杆主体为圆柱型，所述下阀杆插装在阀杆容纳腔内部使得球体可以下阀杆中心线为轴发生旋转运动，所述下阀杆与球体的连接段直径大于下阀杆的直径，该连接段的下表面形成为环形的第二曲面，所述第二曲面的外圈直径与所述第一曲面的外圈直径基本相同，所述第二曲面沿环形方向也平滑过渡形成有两个凹陷，所述两个凹陷对称设置，两个凹陷之间是对称设置的两个平滑凸轮面；所述第一曲面的凸轮面与所述第二曲面的凸轮面的最高位置均沿环形方向延伸为一小段平面。
球体装配在阀腔内时，所述第二曲面与所述第一曲面配合，当球体处于关闭状态时，第一曲面的两个凸轮面与第二曲面的两个凸轮面配合，所述第二曲面的两个凸轮面的平面位置压合在所述第一曲面的两个凸轮面的平面位置，使球体保持在稳定的关闭状态，当要开启球阀时，操作把手转动球体，球体底部的第二曲面与阀杆容纳腔上端面的第一曲面发生相对转动，第二曲面的凸轮面转动至第一曲面的凹陷位置处，球体在自身重力作用下具有沿第一曲面平滑下滑至凹陷最深处的趋势，第二曲面沿环形的第一曲面转动下滑的同时，会带动球体以下阀杆为轴线发生转动，从而打开球阀。
本发明的阀座整体为T型结构，其前端与球体抵接形成硬密封面，与硬密封面位置对应处的阀座端面上设置有弧形凹槽，使得阀座与球体之间形成两个窄密封面，所述阀座与阀体的阀腔内壁面之间设置有碟簧，所述碟簧提供将阀座压向球体的移动趋势，所述碟簧与弧形凹槽之间的阀座上还开设有略倾斜于阀座径向的狭缝，所述狭缝的深度从阀座直径最大的外端面沿与阀座径向稍微倾斜的方向向内延伸至小于进流通道或出流通道的内径。所述狭缝的开设使得位于阀腔内且直径大于进流通道或出流通道的阀座部分具备大于阀座材料自身的弹力，当球体随第一曲面和第二曲面转动配合而产生微小幅度的下降或上升位移时，该处阀座部分可通过使狭缝变窄而保证阀座部分不因受压受损的情况下继续保持密封。所述阀座远离球体的一端在进流通道或出流通道内被阀座固定件压合固定在进流通道或出流通道内壁上，所述阀座与阀座固定件之间形成台阶配合，且阀座与阀座固定件之间设置有密封唇；所述阀座保持件的后段与阀体之间还设置有弹簧，所述弹簧提供将阀座保持件推向球体方向的运动趋势。所述密封唇与阀体之间还设置有细密封圈。
上阀杆和阀盖之间还设置有密封结构，所述密封结构为套设在上阀杆上的多个密封环，所述密封环内周面上开设多道环槽，所述环槽在多个密封环的内周面与上阀杆外表面之间形成迷宫密封，防止阀体内部液体的泄露。
下阀杆的侧周面上开设有条形槽，所述条形槽用于在球体转动时将进入到阀杆容纳腔内部的杂质刮入到条形槽中，并沿条形槽滑落至阀杆容纳腔最底部，以免影响球体的正常转动，所述阀杆容纳腔的底部还可以设置可拆卸的底盖，以定期排出杂质以及用于观测球体是否产生了泄露。
所述球体与阀盖之间还设置有压簧，所述压簧提供将球体下压的趋势，以在球体转动时更顺利的克服球体与阀座之间的摩擦力而转动至打开位置。
本发明的优点在于：
1、通过第一曲面和第二曲面的设置，使得球体在转动打开过程中具有向下滑动的位移幅度，从而可利用球体自身的重力辅助开启，降低了球阀开启难度，尤其是借助工具都开启困难的大型球阀的开启难度；
2、球体与阀盖之间设置压簧，借助压簧弹力在球阀开启过程中更顺利的沿第一曲面旋转下滑，从而方便球阀开启；
3、阀座上开设狭缝，球体下移时通过狭缝的变形防止球体对阀座的过度受压而导致阀座损伤，且在阀座与球体密封泄漏时，泄漏到阀腔中的高压液体会进入狭缝中对狭缝侧壁进行施压，将狭缝与球体之间的阀座部分紧紧压向球体，实现借助泄漏液体自压力的强化密封，从而阻止液体继续泄漏；
4、下阀杆的侧周面上开设有条形槽，可在球体转动时将进入到阀杆容纳腔内部的杂质刮入到条形槽中，从而保证球体始终正常转动。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明整体结构剖面示意图；
图3是本发明阀座结构示意图；
图4是本发明密封唇结构示意图；
图5是本发明阀体结构示意图；
图6是本发明球体结构示意图；
图7是本发明阀盖结构示意图；
图8是本发明密封环结构示意图；
图中：1、阀体，2、球体，3、上阀杆，4、下阀杆，5、阀盖，6、压盖，7、阀座，8、阀座固定件，9、密封唇，10、弹簧，11、碟簧，12、狭缝，13、第一曲面，14、第二曲面，15、条形槽，16、压簧，17、密封环，18、把手，19、细密封圈，20、弹性圈。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方法，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
参阅附图，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的位置限定用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
图1是本发明整体结构示意图，图2是本发明整体结构剖面示意图，如图所示，本发明的重力助开球阀，包括阀体1和球体2，阀体1上设置进流通道、出流通道和阀腔，球体2上设置有过流通道且可转动的设置在阀腔内，以控制阀体进流通道和出流通道的通断；阀体进流通道和出流通道与阀腔的接合处均设置有阀座7，所述阀座7与球体2配合实现球阀在关闭状态时的密封，防止流体向下游泄漏；阀体1上部设置有阀盖5，所述阀盖5将球体2封闭在阀腔内，球体2上端连接上阀杆3、球体2下端连接下阀杆4，所述下阀杆4与阀体1底部的阀杆容纳腔配合，实现球体2的定位，所述上阀杆3从阀盖5的中心孔穿出并与把手18连接，通过把手18驱动球体2的转动，所述上阀杆3与阀盖5之间还设置有密封结构，所述密封结构实现上阀杆3与阀盖5之间的密封，阀盖5上方还设置有压盖6，所述压盖6用于对所述密封结构定位以及在上阀杆转动时对上阀杆进行导向，防止上阀杆的晃动。
所述密封结构为套设在上阀杆3上的多个密封环17，本实施例中，密封环数量为三个，如图8所示，是本发明密封环结构示意图，所述密封环17内周面上开设多道环槽，所述环槽在多个密封环17的内周面与上阀杆3外表面之间形成迷宫密封，防止阀体内部液体的泄漏。
图3是本发明阀座结构示意图，如图所示，本发明的阀座7整体为T型结构，其前端与球体2抵接形成硬密封面，与硬密封面位置对应处的阀座端面上设置有弧形凹槽，使得阀座7与球体2之间形成两个窄密封面，所述阀座7与阀体1的阀腔内壁面之间设置有碟簧11，所述碟簧11提供将阀座7压向球体2的移动趋势，所述碟簧11与弧形凹槽之间的阀座7上还开设有略倾斜于阀座径向的狭缝12，所述狭缝12的深度从阀座直径最大的外端面沿与阀座径向稍微倾斜的方向向内延伸至小于进流通道或出流通道的内径；所述狭缝12的开设使得位于阀腔内且直径大于进流通道或出流通道的阀座部分具备大于阀座材料自身的弹力，当球体2随第一曲面13和第二曲面14转动配合而产生微小幅度的下降或上升位移时，该处阀座部分可通过使狭缝12变窄而保证阀座部分不因受压而受损且可以继续保持密封。所述阀座7远离球体2的一端在进流通道或出流通道内被阀座固定件8压合固定在进流通道或出流通道内壁上，所述阀座7与阀座固定件8之间形成台阶配合，且阀座7与阀座固定件8之间设置有密封唇9；所述阀座保持件8的后端与阀体1之间还设置有弹簧10，所述弹簧10提供将阀座保持件8推向球体2方向的运动趋势。
如图4所示，是本发明密封唇结构示意图，所述密封唇9具有弹性材料制成的呈开口环状的主体及设置在主体内部的弹性圈20，所述弹性圈20将所述主体向两侧撑开以实现阀座7与阀座固定件8之间的密封，密封唇9与阀体1之间还设置有细密封圈19。
图5是本发明阀体结构示意图，图6是本发明球体结构示意图，如图所示，阀体1底部的所述阀杆容纳腔为筒状结构，所述筒状结构的上端突出于阀体内底面，其上端面形成为环形的第一曲面13，所述第一曲面13为沿环形方向平滑过渡形成两个凹陷的环形曲面，所述两个凹陷对称设置，两个凹陷之间是对称设置的两个平滑凸轮面；球体2的下阀杆4主体为圆柱型，所述下阀杆4插装在阀杆容纳腔内部使得球体2可以下阀杆4中心线为轴发生旋转运动，所述下阀杆4与球体2的连接段直径大于下阀杆4的直径，该连接段的下表面形成为环形的第二曲面14，所述第二曲面14的外圈直径与所述第一曲面13的外圈直径基本相同，所述第二曲面14沿环形方向也平滑过渡形成有两个凹陷，所述两个凹陷对称设置，两个凹陷之间是对称设置的两个平滑凸轮面；所述第一曲面13的凸轮面与所述第二曲面14的凸轮面的最高位置均沿环形方向延伸为一小段平面，所述平面使得球体2在关闭状态时，第一曲面13的平面与第二曲面14的平面配合使球体处于较稳定的关闭状态。
图7是本发明阀盖结构示意图，如图所示，阀盖5上表面中心设置有延伸一定高度的筒段，所述筒段顶部设置法兰，所述法兰与压盖6配合连接，阀盖5周边还环形阵列设置有多个螺栓孔，所述螺栓孔用于实现阀盖与阀体的固定连接。
下面结合附图对本发明的工作过程解释如下：球阀关闭状态时，球体2的过流通道与阀体1进流通道轴线垂直从而阻断液流，此时第一曲面13的平面与第二曲面14的平面配合使球体处于较稳定的关闭状态，且球体2的水平中心线与阀座7的水平中心线保持一致；当打开球阀时，操作把手18转动球体2，首先转动微小角度使得球体2下方的第二曲面14的平面脱离第一曲面13的平面，从而使第二曲面14的凸轮面转动滑动至第一曲面的凹陷起始位置处，在球体2自身重力及压簧16弹力作用下，球体2具有沿第一曲面11的凹陷下滑至凹陷最深处的趋势，下滑过程中可以带动球体2转动，从而减小球体转动所需施加的外力，当第二曲面14的凸轮面与第一曲面13的凹陷处完全配合时，球体2转动至完全打开状态；
在此过程中，球体2在上下方向上产生了微小的向下移动，球体2施加在阀座7下半部分的压力增大，此时阀座7挤压狭缝12而产生适应性变形，使得阀座结构不因过压而受损伤。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可作出的各种等效结构或等效流程的修改或变形，或直接或间接运用到其他相关的技术领域，仍在本发明的保护范围以内。
Claims (6)
1.一种重力助开球阀，其特征在于，包括阀体和球体，阀体上设置进流通道、出流通道和阀腔，球体上设置有过流通道且可转动的设置在阀腔内，以控制阀体进流通道和出流通道的通断；阀体进流通道和出流通道与阀腔的接合处均设置有阀座，所述阀座与球体配合实现球阀在关闭状态时的密封；阀体上部设置有阀盖，所述阀盖将球体封闭在阀腔内，球体上端连接上阀杆、球体下端连接下阀杆，所述下阀杆与阀体底部的阀杆容纳腔配合，实现球体的定位，所述上阀杆从阀盖的中心孔穿出并与把手连接，通过把手驱动球体的转动，所述上阀杆与阀盖之间还设置有密封结构，所述密封结构实现上阀杆与阀盖之间的密封，阀盖上方还设置有压盖，所述压盖用于对所述密封结构定位以及在上阀杆转动时对上阀杆进行导向，防止上阀杆的晃动；
阀体底部的所述阀杆容纳腔为筒状结构，所述筒状结构的上端突出于阀体内底面，其上端面形成为环形的第一曲面，所述第一曲面为沿环形方向平滑过渡形成两个凹陷的环形曲面，所述两个凹陷对称设置，两个凹陷之间是对称设置的两个平滑凸轮面；球体的下阀杆主体为圆柱型，所述下阀杆插装在阀杆容纳腔内部使得球体可以下阀杆中心线为轴发生旋转运动，所述下阀杆与球体的连接段直径大于下阀杆的直径，该连接段的下表面形成为环形的第二曲面，所述第二曲面沿环形方向也平滑过渡形成有两个凹陷，所述两个凹陷对称设置，两个凹陷之间是对称设置的两个平滑凸轮面；所述第一曲面的凸轮面与所述第二曲面的凸轮面的最高位置均沿环形方向延伸为一小段平面。
2.根据权利要求1所述的球阀，其特征还在于，所述阀座整体为T型结构，其前端与球体抵接形成硬密封面，与硬密封面位置对应处的阀座端面上设置有弧形凹槽，使得阀座与球体之间形成两个窄密封面，所述阀座与阀体的阀腔内壁面之间设置有碟簧，所述碟簧与弧形凹槽之间的阀座上还开设有略倾斜于阀座径向的狭缝，所述狭缝的深度从阀座直径最大的外端面沿与阀座径向稍微倾斜的方向向内延伸至小于进流通道或出流通道的内径；
所述阀座远离球体的一端在进流通道或出流通道内被阀座固定件压合固定在进流通道或出流通道内壁上，所述阀座与阀座固定件之间形成台阶配合，且阀座与阀座固定件之间设置有密封唇；所述阀座保持件的后段与阀体之间还设置有弹簧。
3.根据权利要求2所述的球阀，其特征还在于，所述密封唇与阀体之间还设置有细密封圈。
4.根据权利要求1所述的球阀，其特征还在于，所述密封结构为套设在上阀杆上的多个密封环，所述密封环内周面上开设多道环槽。
5.根据权利要求1所述的球阀，其特征还在于，下阀杆的侧周面上开设有条形槽，所述条形槽用于在球体转动时将进入到阀杆容纳腔内部的杂质刮入到条形槽中。
6.根据权利要求1所述的球阀，其特征还在于，所述球体与阀盖之间还设置有压簧，所述压簧提供将球体下压的趋势。
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