撐開式金屬密封球閥的製作方法
2023-12-03 21:20:01 2
專利名稱：撐開式金屬密封球閥的製作方法
技術領域：
本發明屬於球閥，尤其是涉及至提升閥杆與撐開球體密封副方面的設計。
背景技術：
球閥有很多的優點，主要是閥芯為一個有通腔的球體，通過閥杆控制球體作90° 旋轉，使閥門開啟或關閉，由於流體阻力小，開關迅速、方便，壽命長、可靠性高得到了廣泛的應用。現有的球閥的密封形式多種多樣，歸納起來大致有以下兩種。1、軟面密封普通浮動球閥普通閥座球閥的特點是在預緊力或流體壓力作用下，閥座材料多為特殊的塑料， 如PEEKP (聚醚醚酮)PTFE (聚四氟己烯)等相對更硬和剛性更大的塑料材料製成以滿足使用溫度與壓力性能，利用其固有的彈性特性與球體壓緊，並使閥座材料產生彈性塑性變形而達到密封，其密封效果取決於閥座在流體壓力或預緊力的作用下，能夠補償球體的不圓度和表面微觀不平的程度。此外，當球閥裝配調試好後，密封面上的預緊力就固定了，其缺點主要是，但當球閥使用一段時間後，由於閥座的磨損，以及塑性殘餘變形，緊密貼合的閥座和球體將逐漸的鬆弛，密封比壓也將逐漸降低而發生滲漏。受閥座材料耐溫的限制，上述球閥一般僅用較低壓力(1.6Mpa左右)與較低的溫度^)0°以下)下工作。2、硬面密封高溫高壓球閥硬面密封高溫球閥的特點是閥體、球體和閥座都是用金屬材料製造，閥座為金屬或耐熱合金，閥座材料採用金屬對金屬密封副的優點是適用溫度範圍廣，各種金屬材料的熱膨脹係數相差不大，只要選用得當，可以達到基本一致，有利於協調溫差變形。缺點是金屬材料硬度高，達到密封的比壓亦高，在壓力較低的場合，難以靠流體的壓力達到密封的效果，即便是採用預緊力達到密封，但因密封比壓較大，球閥的啟閉轉矩亦大，密封副的磨損越快，閥門的使用壽命不高。由於開關扭矩增大的因素，靠人工操作是比較困難的事，所以上述的球閥一般多為外設電動或者是氣動閥門執行機構，本行業人員都熟知，閥門驅動裝置有的會比閥門價格高，不是所有的應用場合都需要此設備，往往有時候不惜增加成本的選擇只是不得已而為之。另外，球閥至今沒有令人很滿意的可調性，因此，當閥座由於過度磨損而開始洩漏時，就必須對該閥門進行更換或維修。中國發明專利公開了一種《雙楔式半球球閥》981168000，這種閥門的密封件球體是兩個楔式半球組成，球的上部的楔式槽與閥杆未端的楔式面配合組成，利用彈簧的預緊力和流體的壓力保證閥門的密封性能，結構簡單，但是由於工業裝置管道裡介質氣體、液體、固體等複雜多變，有時僅靠其流體的壓力保證閥門長期密封不洩漏是很不可靠的。中國專利申請號為200310108434. 5公開號為CN1614271A提出了彈性球結構球閥主要由閥腔中的閥杆撐攏裝置彈性球體閥座組合而成，彈性球體的中間有與球閥通孔相適應的流道孔，在側下處有彈性變形槽，槽口傾下，上端有斷開槽，底端有定芯軸。彈性球體與撐攏裝置連接，撐攏裝置又與球閥的啟閉結構和驅動裝置連接。上部升降機構沿用了美國軌道閥門公司的軌道球閥中的螺杆單軌道啟閉結構，該結構從引進技術在我國的閥門行業中球閥與旋塞閥上已經使用至今，優點是顯而易見的， 但存在的缺點是導向槽的所需行程路線較長，導銷在經直槽口到彎道槽口的拐點過渡處形成卡阻現象時而發生，導銷圓柱面與閥杆的導向槽的線性接觸面容易相互損傷，影響到閥門整體的質量。
發明內容因此，對於現有球閥技術的不足，本發明的目的是提供一種撐開式金屬密封球閥 (以下簡稱為球閥)，而可長期保持可靠性，它既有現有軟面密封和硬面密封的諸多優點， 不但對部分的由於閥座磨損或增加壓力引起的在閥門內的洩漏創造了能夠得到補償間隙的條件，而且降低了閥門的操作扭矩。按照本發明的實施例，球閥主要有閥體和連接體，在閥門的內腔具有傳送液體介質的通道，一個具有在該通路內在閥門啟閉的位置之間有選擇的轉動以便控制液體流動的球體，該球體在組裝後為相互對稱的兩片式構造，與球體的兩側的閥體的通道處各有稍有凸起的環形凸緣(通常稱謂閥座)的密封面，以至於配合球體靠壓在其上。連接體、閥體如果是普通含碳鋼構件形成的凸緣的環形閥座通常以堆焊耐蝕材料的方式形成，不鏽鋼材質則在本體上直接加工出閥座密封面，以便支承球體並密封該閥門， 球體可以是光滑的外圓面，優選是在兩側形成凸緣可以不必要施焊多餘的貴重耐磨耐蝕的金屬，這樣不但可以節約了產品的成本，而且減少了加工和研磨的時間。球體在完全加工後從中間切開，如果是鍛造的球體，槽的寬度一般可選擇在1 1. 5mm、若是熔模精密鑄造的情況下可以為3 5mm左右，為保持所有尺寸的一致性，應成對使用。為了保證球體在閥體中運動的同時有一定的位置關係，在閥體的下部未端設置了圓臺，球體通路垂直的中心有容納閥杆未端的圓錐面和下錐塞配合一致的孔，兩錐孔同向流道方向延伸，且具有鏡向的特徵，錐塞的一端與閥體中圓臺的孔形成緊密的配合狀態。一蝶形彈簧設在內圓錐面和橫向直槽口的上端，另一蝶形彈簧與錐塞大頭的下部和閥體底端凸出的圓臺的上面接觸，在球閥開啟後彈簧力可以把球體往上微微抬起，以便錐塞脫離球體進行下一步的關閉動作，雖然這是個非常微小的向上舉動也可使其不至於失去上下比較合適的撐開功能，當閥杆向下運動時，閥桿頭部的圓錐撐開球體，同時也傳遞力矩在球體下部圓錐體上，使球體恢復到設定的密封位置上，另外一種好處是蝶形彈簧始終和球體的接觸可以保證兩半球在裝配和操作時始終保持一種類似完整的狀態。此外，為方便裝配閥門順利的進行，一螺旋彈簧通過閥杆一端和蝶形彈簧接觸，另一端置於閥體中部臺階孔中，蝶形彈簧往上抬起可方便於另一半球體的進入。 球體上端內圓錐面的兩側有用於容納圓柱銷的橫向直槽口，裝配後與球體上部的直槽口相互配合以轉動球體，圓柱銷與閥杆未端圓錐面上的孔相連接。銷不僅僅是圓柱形， 亦可是矩形(圖中未示)，可根據球閥的尺寸和壓力的大小及用途來決定。[0022]閥體向上的頂端為環形凸臺，該凸臺以閥杆與球體相連接的中心位置設計，其中有一貫通的孔與轉位套相配合，在周向的邊緣有向外測伸出的圓柱體，內部為和螺塞相嚙合的螺紋。圓柱銷的一端置於轉位套的環槽中，另一端與螺塞中的孔相接觸。轉位套中間靠下的部分的圓周上對稱的設計了與圓柱銷相連接的方位為90°環槽口，其中在大致的70°範圍上為一直線段，20°為向下的斜線段，上端的內部為與閥杆相連接的螺紋，鬆開鎖緊螺母后即可以調節閥杆與球體相互之間密封的位置。在閥杆向下運動時兩圓錐可使球體橫向撐開位移一個適當的距離使其緊密貼合在閥體環形凸緣的密封面上。本球閥的其它方面的聯結方式與通常的閥門基本相同，本技術領域的人員一定很清楚這些，所以在這裡也就不必要細說。通過上述的設計可以達到如下的效果1.撐開式密封結構；減少了金屬與金屬密封面的摩擦與磨損，可以有效的提高球閥的使用壽命。2.結構簡單；球體上下的蝶形彈簧的設置，可以使兩半球保持為整體的形態，有利於操作和密封。3.適用性好，製造成本低廉；球體的上下錐孔與圓錐體的配合，自對中性能好，加工較為方便容易。4.操作力矩小；兩對稱安裝的圓柱銷在轉位套在環形槽中為滾動配合，摩擦係數小。5.調節方便；無需複雜的機構，在閥座與球體密封面磨損後，通過鬆開上端鎖緊螺母即可適當調節所需位置。
在上述的圖中，如有相同的標號則表示是相同的作用。圖示主要零件碼號為1、閥體2、連接體3、球體4、閥杆5、轉位套6、錐塞 7、蝶形彈簧8、銷9、螺旋彈簧10、圓柱銷11、螺塞12、手輪13、鎖緊螺母14、圓螺母15、流道本發明的這些和其它目的優點通過下面附圖作詳細描述。圖1是本發明撐開式金屬密封球閥的剖視圖。圖2是圖1的分解透視圖。
具體實施方式
按照本發明的實施例，球閥主要有閥體(1)和連接體O)，在閥門的內腔具有傳送液體介質的通道(15)，一個具有在該通路內在閥門啟閉的位置之間有選擇的轉動以便控制液體流動的球體(3)，該球體C3)為相互對稱的兩片式構造，與球體(3)的兩側的閥體(1) 的通道處各有稍有凸起的環形凸緣(1-1)(通常稱謂閥座)的密封面，以至於配合球體(3) 的密封面(3-4)靠壓在其上。為了保證球體(3)在閥體⑴中運動的同時有一定的位置關係，在閥體⑴的下
5部未端設置了圓臺(1-2)，球體(3)垂直的中心有容納閥杆(4)未端的圓錐面(4-2)和錐塞 (6)配合一致的孔(3-3)、(3-5)，兩錐孔同向流道(3-1)方向延伸，且具有鏡向的特徵，錐塞
(6)的一端與閥體(1)中圓臺的孔(1-3)形成緊密的配合狀態。一蝶形彈簧(7)設在內圓錐面(3- 和橫向直槽口(3- 的上端，另一蝶形彈簧
(7)與錐塞(6-1)大頭的下部和閥體⑴底端凸出的圓臺(1-2)的上面接觸，當閥杆⑷向下運動時，閥杆(4)頭部的圓錐(4-2)撐開球體(3)，同時也傳遞力矩在球體(3)下部圓錐體(6-1)上。螺旋彈簧(9)通過閥杆(4) 一端和蝶形彈簧(7)接觸，另一端置於閥體(1)中部臺階孔(1- 中，蝶形彈簧(7)往上抬起可方便於另一半球體(3)的進入。球體(3)上端內圓錐面(3-3)的兩側有用於容納銷⑶的橫向直槽口(3-2)，裝配後與球體C3)上部的直槽口(3- 相互配合以轉動球體(3)，銷(8)與閥杆(4)未端圓錐面 (4-2)上的孔(4-1)固定連接。閥體(1)向上的頂端為環形凸臺(1-4)，該凸臺以閥杆(4)與球體(3)相連接的中心位置設計，其中有一貫通的孔(5- 與轉位套( 相配合，在周向的邊緣有向外測伸出的圓柱體(1-5)，內部為和螺塞(11-2)相嚙合的螺紋(1-6)。圓柱銷(10)的一端置於轉位套(5)的環槽(5-1、5_3)中，另一端與螺塞(11)中的孔(11-1)相接觸。轉位套(5)中間靠下的部分的圓周上對稱的設計了與圓柱銷(10)相連接的方位為90°環槽口(5-1)和(5-3)，其中在大致的70°左右範圍上為一直線段(5-1)，20°左右為向下的斜線段(5-3)，上端的內部為與閥杆(4)上的螺紋G-3)相連接的螺紋(5-5)。球閥的開啟與關閉的動作如下閥關時如果球閥處於關閉的位置，此時閥杆⑷上的圓錐面(4-2)和錐塞(6-1) 與球體(3)上的圓錐孔(3-3、3-5)接觸並使球體(3)橫向撐開位移一個適當的距離，使其球體(3)中的環形密封凸緣(3-4)緊密貼合在閥體環形凸緣(1-1)的密封面上。閥開時逆時針轉動手輪(12)時轉位套(5)通過圓柱銷(10)作用在環形直槽口上，在首先越過一直線段(5-1)、再通過20°左右為向下的斜線段(5-3)，(這時球體(3)上的密封面(3-4)和閥體(1)上的密封面(1-1)已經呈鬆開狀態)後，繼續旋轉至90°位置時，球閥被開啟。當球閥在使用一段時間球體(3)上的密封面(3-4)和閥體(1)上的密封面(1-1) 磨損後，通過閥杆⑷上端的扳手G-4)，可以調節螺紋(4- 與轉位套(5-5)的距離即可。
權利要求1.一種撐開式金屬密封球閥，其特徵是閥體(1)、連接體O)，在閥門的內腔具有傳送液體介質的通道(15)，一個具有在該通路內在閥門啟閉的位置之間有選擇的轉動以便控制液體流動的球體(3)，該球體C3)為相互對稱的兩片式構造，與球體(3)的兩側的閥體(1) 的通道處各有稍有凸起的環形凸緣(1-1)的密封面，以至於配合球體(3)的密封面(3-4) 靠壓在其上。
2.根據權利要求1所述的撐開式金屬密封球閥，其特徵是在閥體(1)的下部未端設置了圓臺(1-2)，球體(3)垂直的中心有容納閥杆(4)未端的圓錐面(4-2)和錐塞(6)配合一致的孔(3-3)、(3-5)，兩錐孔同向流道(3-1)方向延伸，錐塞(6)的一端與閥體⑴中圓臺的孔(1-3)形成緊密的配合狀態。
3.根據權利要求1所述的撐開式金屬密封球閥，其特徵是一蝶形彈簧(7)設在內圓錐面(3- 和橫向直槽口(3- 的上端，另一蝶形彈簧(7)與錐塞(6-1)大頭的下部和閥體(1)底端凸出的圓臺(1-2)的上面接觸。
4.根據權利要求1所述的撐開式金屬密封球閥，其特徵是球體C3)上端內圓錐面 (3-3)的兩側有用於容納銷(8)的橫向直槽口(3-2)，裝配後與球體(3)上部的直槽口 (3-2)相互配合以轉動球體(3)，銷(8)與閥杆(4)未端圓錐面(4-2)上的孔固定連接。
5.根據權利要求1所述的撐開式金屬密封球閥，其特徵是螺旋彈簧(9)通過閥杆 (4) 一端和蝶形彈簧(7)接觸，另一端置於閥體(1)中部臺階孔(1-3)中。
6.根據權利要求1所述的撐開式金屬密封球閥，其特徵是閥體(1)向上的頂端為環形凸臺(1-4)，該凸臺以閥杆(4)與球體(3)相連接的中心位置設計，其中有一貫通的孔 (5-2)與轉位套( 相配合，在周向的邊緣有向外測伸出的圓柱體(1-5)，內部為和螺塞 (11-2)相嚙合的螺紋(1-6)。
7.根據權利要求1所述的撐開式金屬密封球閥，其特徵是圓柱銷(10)的一端置於轉位套(5)的環槽(5-1、5-3)中，另一端與螺塞(11)中的孔(11-1)相接觸。
專利摘要撐開式金屬密封球閥，球體為兩片式構造，球體中心有容納閥杆圓錐面和錐塞配合一致的孔，兩錐孔同向流道方向延伸，蝶形彈簧設在球體中心的上下端，球體上端有用於容納銷的橫向直槽口，銷與閥杆圓錐面上的孔固定連接，螺旋彈簧通過閥杆一端和蝶形彈簧接觸，另一端置於閥體中部臺階孔中。閥體的頂端為環形凸臺，有一貫通的孔與轉位套相配合，在邊緣有向外測伸出的圓柱體，內部為和螺塞相嚙合的螺紋。轉位套中間靠下的部分的圓周上對稱的設計了與圓柱銷相連接的方位為90°環槽口，其中在大致的70°左右範圍上為一直線段，20°左右為向下的斜線段，上端的內部為與閥杆上的螺紋相連接的螺紋。
文檔編號F16K5/06GK201982707SQ20102065673
公開日2011年9月21日 申請日期2010年12月3日 優先權日2010年12月3日
發明者戴學祥, 王克志, 王燊, 王爵義, 王靖勝, 陳賢良 申請人:浙江正華閥門廠