專利名稱：一種密封可靠啟閉扭矩小的球閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閥門，更具體地說，它涉及一種密封可靠啟閉扭矩小的球閥。
背景技術(shù)：
氣動球閥是一種使用十分廣泛的閥門，其結(jié)構(gòu)通常包括具有閥腔的閥體、置于閥腔內(nèi)部的球體、與球體聯(lián)動連接的閥桿以及置于閥體與球體之間的閥座，所述閥桿部分露置于閥體外部，閥體外部設(shè)有驅(qū)動閥桿旋轉(zhuǎn)的操作驅(qū)動裝置，操作驅(qū)動裝置驅(qū)動閥桿帶動球體的90°旋轉(zhuǎn)使球閥達(dá)到開啟和關(guān)閉的切換。傳統(tǒng)固定球閥的閥座密封結(jié)構(gòu)及受力分析如圖1所示，圖I中IA是球體，2A是閥座密封圈，3A是閥座，4A是彈簧，5A是閥體，6A是閥體與閥座之間的密封，球體與閥座密封圈之間的密封通常是依靠彈簧的預(yù)緊力以及作用在閥座背后的介質(zhì)力這兩個力的合力。通常彈簧的預(yù)緊力僅僅是為了確保球體與閥座密封圈的緊密貼合，即起到初始的密封作用。閥座的截面相當(dāng)于一個活塞，通過改變閥座的設(shè)計(jì)可以改變作用在閥座上介質(zhì)力或的大小，增大閥座的差壓面積可以增大介質(zhì)的推力。為了提高球閥的球體與閥座密封圈之間的密封性能，通過加大作用在閥座背后的介質(zhì)力即可以實(shí)現(xiàn)。然而，作用在閥座背后的介質(zhì)力越大，球體與閥座密封圈之間的貼合力越大，他們之間的摩擦力也越大，開啟閥門時(shí)就需要更大的操作力，或者需要更大的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。另外，當(dāng)球體與閥座密封圈之間的密封力過大時(shí)，在開啟閥門時(shí)容易引起閥門密封面的損壞，特別是當(dāng)介質(zhì)中含有固體顆粒時(shí)，更容易損壞?？傊瑥奶岣唛y座密封性能的角度看，需要增大閥座背后的介質(zhì)推力，但是，從減少閥門的啟閉扭矩以及防止密封面的損壞的角度看，需要減少閥座背后的介質(zhì)推力，因此，這是一對矛盾，該矛盾長期困擾著球閥的設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種密封可靠且啟閉扭矩小的球閥。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案一種密封可靠啟閉扭矩小的球閥，包括具有閥腔的閥體、置于閥腔內(nèi)部的球體、與球體聯(lián)動連接的閥桿以及置于閥體與球體之間的閥座密封機(jī)構(gòu)，閥腔兩側(cè)分別與進(jìn)口通道和出口通道聯(lián)通，所述閥桿部分露置于閥體外部，閥體外部設(shè)有驅(qū)動閥桿旋轉(zhuǎn)的氣動裝置，其特征在于所述閥座密封機(jī)構(gòu)包括環(huán)狀閥座組件和三通換向閥，所述閥體內(nèi)腔壁設(shè)有開口朝向球體的環(huán)狀閥座組件腔，所述閥座組件相對球體可滑動地設(shè)置在環(huán)狀閥座組件腔中，所述閥座組件與環(huán)狀閥座組件腔氣密配合構(gòu)成類似活塞結(jié)構(gòu)，所述閥體背向球體的一側(cè)設(shè)有預(yù)緊彈性件，所述閥體上設(shè)有與閥座組件背向球體一側(cè)的環(huán)狀閥座組件腔導(dǎo)通連接的閥座腔通道，所述三通換向閥的三個接口分別與閥座腔通道、進(jìn)口通道及出口通道聯(lián)通，在閥門關(guān)閉狀態(tài)下，所述進(jìn)口通道經(jīng)過三通換向閥與所述閥座腔通道聯(lián)通，在閥門開啟時(shí)，所述閥座腔通道經(jīng)過三通換向閥與出口通道聯(lián)通。通過采用上述技術(shù)方案，當(dāng)球體處在關(guān)閉位置即球閥關(guān)閉時(shí)，為了確保閥門可靠密封，操縱三通換向閥，使閥座腔通道與進(jìn)口通道聯(lián)通而與出口通道斷開，此時(shí)，閥門進(jìn)口側(cè)較高壓力的介質(zhì)進(jìn)入到環(huán)狀閥座組件腔，介質(zhì)壓力推動閥座組件貼向球體，從而形成嚴(yán)密的密封。當(dāng)需要開啟時(shí)，首先切換三通換向閥，使閥座腔通道與出口通道聯(lián)通而與進(jìn)口通道斷開，此時(shí)，環(huán)狀閥座組件腔內(nèi)的壓力與閥門出口側(cè)較低的壓力相同，閥座組件兩側(cè)的壓力基本平衡，閥座組件貼向球體的壓力僅來自于預(yù)緊彈性件，而預(yù)緊彈性件的彈性預(yù)緊力通常較小，此時(shí)，閥座組件對球體的壓力和密封力很小，密封面的摩擦力也很小，因此可以采用較小扭矩力開啟球閥，即可以選用較小的氣動裝置開啟閥門，減小了閥門的體積，降低了成本；另外，由于在開啟閥門時(shí)，閥座組件與球體的密封力很小，因此，不容易引起球體密封面及閥座密封圈的損壞，延長了使用壽命，解決了啟閉扭力和球閥密封性能之間的矛盾。本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為所述環(huán)狀閥座組件腔為截面近似矩形的環(huán)形凹槽構(gòu)成，所述閥座組件包括截面形狀與環(huán)形凹槽截面相配的環(huán)狀閥座本體和嵌設(shè)在環(huán)狀閥座本體上的閥座密封圈，所述環(huán)狀閥座本體的內(nèi)外環(huán)形側(cè)壁上均設(shè)有密封環(huán)與環(huán)狀閥座組件腔的側(cè)壁密封接觸構(gòu)成所述活塞結(jié)構(gòu)，所述閥座密封圈的密封面與球體相貼，所述環(huán)狀閥座本體與設(shè)有閥座密封圈相背的面上均勻設(shè)有多個彈簧容腔，所述彈簧容腔中設(shè)有壓縮彈簧構(gòu)成所述預(yù)緊彈性件；所述閥體上靠近環(huán)狀閥座組件腔的位置設(shè)有與環(huán)形凹槽底部聯(lián)通的管道構(gòu)成所述閥座腔通道。通過采用上述結(jié)構(gòu)的環(huán)狀閥座組件腔和閥座組件，結(jié)構(gòu)比較簡單，制作方便。本發(fā)明更進(jìn)一步設(shè)置為所述三通換向閥與進(jìn)口通道和出口通道聯(lián)通的管路中設(shè)有過濾裝置?？紤]到在某些工況下，管路系統(tǒng)中的流體介質(zhì)含有固體雜質(zhì)，通過采取在三通換 向閥與進(jìn)口通道和出口通道聯(lián)通的管路中設(shè)有過濾裝置或活塞機(jī)構(gòu)，能有效地防止固體雜質(zhì)進(jìn)入到三通換向閥以及環(huán)狀閥座組件腔體中。


圖I為現(xiàn)有球閥閥座部位結(jié)構(gòu)剖視 圖2為現(xiàn)有球閥閥座部位受力示意 圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意 圖4為本發(fā)明具體實(shí)施例閥座壓力控制部分管路連接示意 圖5為本發(fā)明閥座壓力控制部分設(shè)有活塞時(shí)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖3、4所示，密封可靠啟閉扭矩小的球閥包括具有閥腔的閥體I、置于閥腔內(nèi)部的球體2、與球體2聯(lián)動連接的閥桿3以及置于閥體I與球體2之間的閥座密封機(jī)構(gòu)，閥腔兩側(cè)分別與進(jìn)口通道4和出口通道5聯(lián)通，所述閥桿3部分露置于閥體I外部，閥體I外部設(shè)有驅(qū)動閥桿3旋轉(zhuǎn)的操作驅(qū)動裝置6，所述閥座密封機(jī)構(gòu)包括環(huán)狀閥座組件和三通換向閥7，所述閥體I內(nèi)腔壁設(shè)有開口朝向球體2的環(huán)狀閥座組件腔8，所述閥座組件相對球體2可滑動地設(shè)置在環(huán)狀閥座組件腔8中，所述閥座組件與環(huán)狀閥座組件腔8氣密配合構(gòu)成類似活塞結(jié)構(gòu)，所述閥體I背向球體2的一側(cè)設(shè)有預(yù)緊彈性件9，所述閥體I上設(shè)有與閥座組件背向球體2 —側(cè)的環(huán)狀閥座組件腔8導(dǎo)通連接的閥座腔通道10，所述三通換向閥7的三個接口分別與閥座腔通道IO、進(jìn)口通道4及出口通道5聯(lián)通，在閥門關(guān)閉狀態(tài)下，所述進(jìn)口通道4經(jīng)過三通換向閥7與所述閥座腔通道10聯(lián)通，在閥門開啟時(shí)，所述閥座腔通道10經(jīng)過三通換向閥7與出口通道5聯(lián)通。本具體實(shí)施例中，所述環(huán)狀閥座組件腔8為截面近似矩形的環(huán)形凹槽構(gòu)成，所述閥座組件包括截面形狀與環(huán)形凹槽截面相配的環(huán)狀閥座本體11和嵌設(shè)在環(huán)狀閥座本體11上的閥座密封圈12，所述環(huán)狀閥座本體11的內(nèi)外環(huán)形側(cè)壁上均設(shè)有密封環(huán)13與環(huán)狀閥座組件腔8的側(cè)壁密封接觸構(gòu)成所述活塞結(jié)構(gòu)，所述閥座密封圈12的密封面與球體2相貼，所述環(huán)狀閥座本體11與設(shè)有閥座密封圈12相背的面上均勻設(shè)有多個彈簧容腔14，一般3-6個即可，所述彈簧容腔14中設(shè)有壓縮彈簧，壓縮彈簧的自由長度略長于彈簧容腔14的深度，兩端分別抵在彈簧容腔14和環(huán)形凹槽的底部構(gòu)成所述預(yù)緊彈性件9。所述預(yù)緊彈性件9也可以為其他彈性材料構(gòu)成，如橡膠，考慮到彈簧的彈性変量較大、活動靈活，本實(shí)施例優(yōu)選。為了防止環(huán)狀閥座本體11脫落，在所述環(huán)狀閥座組件腔8的開口處優(yōu)選設(shè)有環(huán)形壓板16 ;所述閥體I上靠近環(huán)狀閥座組件腔8的位置設(shè)有與環(huán)形凹槽底部聯(lián)通的管道構(gòu)成所述閥座腔通道10?？紤]到在某些工況下，管路系統(tǒng)中的流體介質(zhì)含有固體雜質(zhì)，為了避免雜質(zhì)進(jìn)入三通換向閥7和環(huán)狀閥座組件腔8中導(dǎo)致不能正常工作， 如圖5所示，所述三通換向閥7與進(jìn)口通道4和出口通道5聯(lián)通的管路中設(shè)有過濾裝置或活塞裝置17，通過活塞裝置17中活塞的左右平衡移動，使環(huán)狀閥座組件腔8能夠根據(jù)需要與閥門進(jìn)口端或出口端的壓力平衡，同時(shí)有效的防止固體雜質(zhì)進(jìn)入到三通換向閥7以及環(huán)狀閥座組件腔8中。本密封可靠啟閉扭矩小的球閥的環(huán)狀閥座組件腔8和環(huán)狀閥座本體11截面形狀并不是唯一的，只要其兩個環(huán)形側(cè)壁所在的圓柱面的中心軸線重合或平行即可。
權(quán)利要求
1.一種密封可靠啟閉扭矩小的球閥，包括具有閥腔的閥體、置于閥腔內(nèi)部的球體、與球體聯(lián)動連接的閥桿以及置于閥體與球體之間的閥座密封機(jī)構(gòu)，閥腔兩側(cè)分別與進(jìn)口通道和出口通道聯(lián)通，所述閥桿部分露置于閥體外部，閥體外部設(shè)有驅(qū)動閥桿旋轉(zhuǎn)的操作驅(qū)動裝置，其特征在于所述閥座密封機(jī)構(gòu)包括環(huán)狀閥座組件和三通換向閥，所述閥體內(nèi)腔壁設(shè)有開口朝向球體的環(huán)狀閥座組件腔，所述閥座組件相對球體可滑動地設(shè)置在環(huán)狀閥座組件腔中，所述閥座組件與環(huán)狀閥座組件腔氣密配合構(gòu)成類似活塞結(jié)構(gòu)，所述閥體背向球體的一側(cè)設(shè)有預(yù)緊彈性件，所述閥體上設(shè)有與閥座組件背向球體一側(cè)的環(huán)狀閥座組件腔導(dǎo)通連接的閥座腔通道，所述三通換向閥的三個接口分別與閥座腔通道、進(jìn)口通道及出口通道聯(lián)通，在閥門關(guān)閉狀態(tài)下，所述進(jìn)口通道經(jīng)過三通換向閥與所述閥座腔通道聯(lián)通，在閥門開啟時(shí)，所述閥座腔通道經(jīng)過三通換向閥與出口通道聯(lián)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的密封可靠啟閉扭矩小的球閥，其特征在于所述環(huán)狀閥座組件腔為截面近似矩形的環(huán)形凹槽構(gòu)成，所述閥座組件包括截面形狀與環(huán)形凹槽截面相配的環(huán)狀閥座本體和嵌設(shè)在環(huán)狀閥座本體上的閥座密封圈，所述環(huán)狀閥座本體的內(nèi)外環(huán)形側(cè)壁上均設(shè)有密封環(huán)與環(huán)狀閥座組件腔的側(cè)壁密封接觸構(gòu)成所述活塞結(jié)構(gòu)，所述閥座密封圈的密封面與球體相貼，所述環(huán)狀閥座本體與設(shè)有閥座密封圈相背的面上均勻設(shè)有多個彈簧容腔，所述彈簧容腔中設(shè)有壓縮彈簧構(gòu)成所述預(yù)緊彈性件；所述閥體上靠近環(huán)狀閥座組件腔的位置設(shè)有與環(huán)形凹槽底部聯(lián)通的管道構(gòu)成所述閥座腔通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的密封可靠啟閉扭矩小的球閥，其特征在于所述三通換向閥與進(jìn)口通道和出口通道聯(lián)通的管路中設(shè)有過濾裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的密封可靠啟閉扭矩小的球閥，其特征在于所述三通換向閥與進(jìn)口通道和出口通道聯(lián)通的管路中設(shè)有活塞裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種閥門，更具體地說涉及一種密封可靠啟閉扭矩小的氣動球閥。包括具有閥腔的閥體、置于閥腔內(nèi)部的球體、與球體聯(lián)動連接的閥桿以及置于閥體與球體之間的閥座密封機(jī)構(gòu)，通過將所述閥座組件與環(huán)狀閥座組件腔氣密配合構(gòu)成類似活塞結(jié)構(gòu)，在所述閥體背向球體的一側(cè)設(shè)有預(yù)緊彈性件，并設(shè)有三通換向閥控制在不同的狀態(tài)下閥座組件對球體壓力以及氣動裝置的工作氣源，達(dá)到閥門關(guān)閉時(shí)，閥座組件對球體的壓力較大，密封性能好，在開啟閥門時(shí)，閥座組件對球體的壓力很小，因此，開啟動力小，且過程中不容易引起球體密封面的損壞，延長了使用壽命。
文檔編號F16K5/20GK102878316SQ20121040882
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者邱曉來, 王漢洲, 黃明金, 林潔 申請人:浙江超達(dá)閥門股份有限公司