本發(fā)明涉及管道控制閥門(mén)領(lǐng)域，特別是指一種消除氣蝕的球閥。

背景技術(shù)：

球閥由于具有流體阻力小、流通能力大、開(kāi)關(guān)迅速、密封性能好、壽命長(zhǎng)、便于氣控和電控等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于煤化工、石化、鋼鐵、冶金及空分等行業(yè)。

然而，球閥具有流通能力大、開(kāi)關(guān)迅速的特點(diǎn)，特別在閥門(mén)啟閉過(guò)程中，閥門(mén)兩側(cè)的壓力差較大時(shí)，流體介質(zhì)流速會(huì)很高，很容易發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，當(dāng)流體介質(zhì)以很高的速度通過(guò)球閥流道時(shí)，由于液態(tài)流體壓力的降低而析出氣體產(chǎn)生氣泡，氣泡承受的壓力達(dá)到一定值時(shí)，就會(huì)發(fā)生局部炸裂，造成閥門(mén)內(nèi)件的損害。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有球閥由于氣蝕現(xiàn)象造成閥門(mén)內(nèi)件的損害的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種消除氣蝕的球閥，不但可以防止氣蝕，消除噪聲與振動(dòng)，同時(shí)降低了閥門(mén)的能量消耗，改善了操作人員的工作環(huán)境，在小開(kāi)度時(shí)可有效消除氣蝕，而在大開(kāi)度時(shí)氣蝕現(xiàn)象不明顯時(shí)可滿足閥門(mén)更大的流量要求，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工，利于裝配，具有節(jié)能高效的特點(diǎn)。

本發(fā)明提供的一種消除氣蝕的球閥，包括第一閥體部、第二閥體部、閥桿、球體、閥座、彈簧和固定軸，還包括具有通孔的球面壁板，所述球面壁板部分覆蓋在所述球體的出口流道上。

在本發(fā)明一個(gè)具體的實(shí)施方案中，所述球面壁板的直徑與所述球體直徑相同，所述球面壁板與球體一體成型。

在本發(fā)明一個(gè)具體的實(shí)施方案中，所述球面壁板在所述球體的出口流道上的一側(cè)邊緣為弧形，所述弧形投影在側(cè)視圖上為一圓弧，其圓心在所述球閥流道中心軸線上。

在本發(fā)明一個(gè)具體的實(shí)施方案中，所述弧形投影在側(cè)視圖上為一圓弧，其半徑為f，f為5～15mm，其圓心與所述球體4的球心的距離為g，g為5～15mm。

在本發(fā)明一個(gè)具體的實(shí)施方案中，所述球面壁板的厚度為10～20mm。

在本發(fā)明一個(gè)具體的實(shí)施方案中，所述通孔為圓形通孔。

在本發(fā)明一個(gè)具體的實(shí)施方案中，所述圓形通孔的直徑為2～10mm。

在本發(fā)明一個(gè)具體的實(shí)施方案中，所述球面壁板上設(shè)置有c行d列規(guī)則分布的通孔。

在本發(fā)明一個(gè)具體的實(shí)施方案中，2≤c≤10，2≤d≤10。

在本發(fā)明一個(gè)具體的實(shí)施方案中，所述通孔的中心軸線匯聚于所述球體的出口流道中心線上的指定點(diǎn)。

在本發(fā)明一個(gè)具體的實(shí)施方案中，所述指定點(diǎn)與所述球體的球心的距離為e，e為5～15mm。

本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：

上述方案中，采用了新的球體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在球體出口流道處部分覆蓋具有通孔的球面壁板，通過(guò)通孔的數(shù)量、分布、形狀、尺寸、流向等設(shè)計(jì)，增大了流體介質(zhì)的阻力，對(duì)高壓差進(jìn)行降壓節(jié)流，增加了流體介質(zhì)的摩擦損失，降低了流體介質(zhì)通過(guò)閥門(mén)的流速，通過(guò)通孔后相互撞擊的流體形成的湍流促使流體介質(zhì)中析出的氣體氣泡在遠(yuǎn)離金屬零部件表面處發(fā)生破裂，從而最大限度地減少對(duì)閥門(mén)內(nèi)件的破壞，可有效抑制氣蝕的產(chǎn)生，并有助于降低流體產(chǎn)生的噪聲水平與振動(dòng)強(qiáng)度，降低了閥門(mén)的能量消耗，改善了操作人員的工作環(huán)境。球體的出口流道未覆蓋部分為一弧形，在小開(kāi)度時(shí)可有效消除氣蝕，而在大開(kāi)度時(shí)氣蝕現(xiàn)象不明顯時(shí)可滿足閥門(mén)更大的流量要求，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工，利于裝配，節(jié)能高效的特點(diǎn)。

在優(yōu)選實(shí)施方案中，采用了新的球體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，球體出口流道處部分被與球體直徑相同且具有一定厚度的球面壁板覆蓋，球面壁板的厚度為10～20mm，球面壁板上分布有通孔，通孔的形狀為圓形，直徑為2～10mm，通孔為規(guī)則分布，共有c行d列，通孔的中心軸線匯聚于球體的流道中心線上的一點(diǎn)，與球心的距離為e，e為5～15mm。球面部分覆蓋的壁板上的通孔將流體介質(zhì)分散成多束流體，同時(shí)通孔的中心軸線不平行，流體通過(guò)通孔后相互撞擊的流體形成的湍流，形成緩沖區(qū)和壓力恢復(fù)區(qū)，在遠(yuǎn)離金屬零部件表面發(fā)生氣泡的崩潰，避免了流體介質(zhì)通過(guò)閥門(mén)時(shí)在高壓差工況下，流速過(guò)快，導(dǎo)致壓力降低，液體析出氣體，析出的氣體形成氣泡，當(dāng)氣泡承受的壓力達(dá)到一定值時(shí)在閥門(mén)內(nèi)件表面炸裂，從而最大限度地減少對(duì)閥門(mén)內(nèi)件的破壞。球體的出口流道未覆蓋部分為一弧形，弧形投影在側(cè)視圖上為一圓弧，其圓心在所述球閥流道中心軸線上。其半徑為f，f為5～15mm，其圓心與所述球體4的球心的距離為g，g為5～15mm。在球閥小開(kāi)度時(shí)可有效消除氣蝕，而在球閥大開(kāi)度時(shí)氣蝕現(xiàn)象不明顯時(shí)可滿足閥門(mén)更大的流量要求。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的一種消除氣蝕的球閥的全開(kāi)狀態(tài)前剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的一種消除氣蝕的球閥的全開(kāi)狀態(tài)上剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的一種消除氣蝕的球閥的全關(guān)狀態(tài)前剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的一種消除氣蝕的球閥的全關(guān)狀態(tài)上剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的一種消除氣蝕的球閥的開(kāi)關(guān)狀態(tài)上剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

[附圖標(biāo)記說(shuō)明]

1、第一閥體部；

2、第二閥體部；

3、閥桿；

4、球體；

5、閥座；

6、彈簧；

7、固定軸；

8、通孔；

9、球面壁板。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

圖1為本發(fā)明的一種消除氣蝕的球閥的全開(kāi)狀態(tài)前剖面結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明的一種消除氣蝕的球閥的全開(kāi)狀態(tài)上剖面結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為本發(fā)明的一種消除氣蝕的球閥的全關(guān)狀態(tài)前剖面結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為本發(fā)明的一種消除氣蝕的球閥的全關(guān)狀態(tài)上剖面結(jié)構(gòu)示意圖，圖5為本發(fā)明的一種消除氣蝕的球閥的開(kāi)關(guān)狀態(tài)上剖面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1至圖5中所示，本發(fā)明提供的消除氣蝕的球閥包括第一閥體部1、第二閥體部2、閥桿3、球體4、閥座5、彈簧6和固定軸7，還包括具有通孔8的球面壁板9，所述球面壁板9部分覆蓋在所述球體4的出口流道上。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，如圖2或圖4或圖5所示，所述球面壁板9的直徑與所述球體4直徑相同，所述球面壁板9與球體4一體成型，便于加工和安裝。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，如圖3所示，所述球面壁板9在所述球體4的出口流道上的一側(cè)邊緣為弧形，所述弧形投影在側(cè)視圖上為一圓弧，其圓心在所述球閥流道中心軸線上，其半徑為f，其圓心與所述球體4的球心的距離為g。優(yōu)選地，弧形的半徑f取值為5～15mm，弧形的圓心與球體4的球心的距離g取值為5～15mm。這種設(shè)計(jì)在小開(kāi)度時(shí)可有效消除氣蝕，而在大開(kāi)度時(shí)氣蝕現(xiàn)象不明顯時(shí)可滿足閥門(mén)更大的流量要求，且在全開(kāi)狀態(tài)下，不會(huì)影響流體通孔介質(zhì)的正常流通。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，球面壁板9的厚度為10～20mm。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，通孔8為圓形通孔。優(yōu)選地，所述圓形通孔的直徑為2～10mm。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，例如圖3所示，球面壁板9上設(shè)置有c行d列規(guī)則分布的通孔。

優(yōu)選地，2≤c≤10，2≤d≤10。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，通孔8的中心軸線匯聚于球體4的出口流道中心線上的指定點(diǎn)。

優(yōu)選地，如圖1、圖2、圖4、圖5中所示，通孔8的中心軸線匯聚的指定點(diǎn)與球體4的球心的距離為e，e為5～15mm。

本發(fā)明提供的消除氣蝕的球閥，其結(jié)構(gòu)包括由第一閥體部1和第二閥體部2組成的閥體，閥體中，固定軸7支撐球體4，球體4與兩個(gè)閥座5形成球面密封，彈簧6提供的彈簧力將閥座5壓向球體4，實(shí)現(xiàn)球體4與閥座5的密封，閥桿3驅(qū)動(dòng)球體4轉(zhuǎn)動(dòng)完成開(kāi)關(guān)動(dòng)作。在閥門(mén)啟閉過(guò)程中，閥門(mén)兩側(cè)的壓力差較大時(shí)，流體介質(zhì)流速會(huì)很高，很容易發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，當(dāng)流體介質(zhì)以很高的速度通過(guò)球閥流道時(shí)，由于液態(tài)流體壓力的降低而析出氣體產(chǎn)生氣泡，氣泡承受的壓力達(dá)到一定值時(shí)，就會(huì)發(fā)生爆炸，造成閥門(mén)內(nèi)件的損害。氣泡爆炸時(shí)，在局部會(huì)產(chǎn)生很高的壓力和沖擊波，而遠(yuǎn)離爆炸中心的地方，壓力會(huì)急劇衰減。而氣泡爆炸產(chǎn)生的沖擊波是造成氣蝕、噪音及振動(dòng)的一個(gè)主要因素。因此防止氣蝕的有效措施是防止氣泡的產(chǎn)生以及避免氣泡在閥門(mén)內(nèi)件表面爆炸，造成對(duì)閥門(mén)內(nèi)件的損害。球體4出口流道處部分覆蓋的球面壁板上設(shè)計(jì)有通孔8，通孔8的形狀為圓形，通孔8的中心軸線匯聚于球體4的流道中心線上的一點(diǎn)，與球心的距離為e。球面壁板上的通孔8將流體介質(zhì)分成多束流體，同時(shí)通孔8的中心軸線不平行，流體通過(guò)通孔8后相互撞擊的流體形成的湍流，形成緩沖區(qū)和壓力恢復(fù)區(qū)，在遠(yuǎn)離金屬零部件表面發(fā)生氣泡的崩潰，從而最大限度地減少對(duì)閥門(mén)內(nèi)件的破壞。可有效抑制氣蝕的產(chǎn)生，并有助于降低流體產(chǎn)生的噪聲水平與振動(dòng)強(qiáng)度，降低了閥門(mén)的能量消耗，改善了操作人員的工作環(huán)境。

如圖4所示，消除氣蝕的球閥在全關(guān)狀態(tài)下，球體4與閥座5形成球面密封，實(shí)現(xiàn)了球閥對(duì)流體介質(zhì)的切斷功能。

消除氣蝕的球閥在高壓差工況開(kāi)關(guān)時(shí)，增大了流體介質(zhì)的阻力，增加了流體介質(zhì)的摩擦損失，降低了流體介質(zhì)通過(guò)閥門(mén)的流速，通過(guò)通孔8后相互撞擊的流體形成的湍流促使流體介質(zhì)中析出的氣體氣泡在遠(yuǎn)離金屬零部件表面處發(fā)生破裂，從而最大限度地減少對(duì)閥門(mén)內(nèi)件的破壞，可有效抑制氣蝕的產(chǎn)生，并有助于降低流體產(chǎn)生的噪聲與振動(dòng)。球體的出口流道未覆蓋部分為一弧形，在球閥小開(kāi)度時(shí)可有效消除氣蝕，而在球閥大開(kāi)度時(shí)氣蝕現(xiàn)象不明顯時(shí)可滿足閥門(mén)更大的流量要求。

本發(fā)明提供的消除氣蝕的球閥采用了新的球體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在球體出口流道處部分覆蓋具有通孔的球面壁板，通過(guò)通孔的數(shù)量、分布、形狀、尺寸、流向等設(shè)計(jì)，增大了流體介質(zhì)的阻力，對(duì)高壓差進(jìn)行降壓節(jié)流，增加了流體介質(zhì)的摩擦損失，降低了流體介質(zhì)通過(guò)閥門(mén)的流速，通過(guò)通孔后相互撞擊的流體形成的湍流促使流體介質(zhì)中析出的氣體氣泡在遠(yuǎn)離金屬零部件表面處發(fā)生破裂，從而最大限度地減少對(duì)閥門(mén)內(nèi)件的破壞，可有效抑制氣蝕的產(chǎn)生，并有助于降低流體產(chǎn)生的噪聲水平與振動(dòng)強(qiáng)度，降低了閥門(mén)的能量消耗，改善了操作人員的工作環(huán)境。球體的出口流道未覆蓋部分為一弧形，在小開(kāi)度時(shí)可有效消除氣蝕，而在大開(kāi)度時(shí)氣蝕現(xiàn)象不明顯時(shí)可滿足閥門(mén)更大的流量要求，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工，利于裝配，節(jié)能高效的特點(diǎn)。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。