專利名稱:球閥的制作方法
本發(fā)明涉及閥技術(shù)，特別涉及一種改進的球閥結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明尤其適用于控制系統(tǒng)等所使用的小尺寸球閥，下文將參照小尺寸球閥進行敘述。但是，正如將會明顯地看到的那樣，本發(fā)明能夠更廣泛地被應(yīng)用，并且能夠引入到多種不同用途的各種尺寸的球閥中。
在共同受讓人的美國專利4，026，516中，公開了一種球閥結(jié)構(gòu)，其中的流量控制球被密閉在一個適當(dāng)?shù)膹椥砸r墊材料(如聚四氟乙烯或聚乙烯等)的筒夾或封殼內(nèi)。對襯墊材料施加予壓載荷，在球面和閥室內(nèi)壁處形成流體密封。
在上述的專利中，予壓載荷是通過新型的桿襯墊和導(dǎo)向套筒裝置作用的。該裝置含有彈性襯墊材料的圓筒，包圍著球操作桿并和襯片鄰接，該襯片又貼在球封閉筒夾上。予壓力作用在桿襯墊上，桿襯墊被擠壓從而使襯片對球封閉筒夾施加象彈簧一樣的推壓作用。
上述裝置在大多數(shù)操作條件和環(huán)境下都非常有效。但是，在溫度周期性變化劇烈或襯墊磨損嚴(yán)重的條件下使用時，該裝置就不能象予期的那樣工作。
本發(fā)明能夠克服上述存在的問題，提供了一種筒夾予加壓系統(tǒng)，不需要重新調(diào)節(jié)或更換筒夾，可以對付溫度劇烈周期性變化和襯墊嚴(yán)重磨損的問題。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了一種球閥，該球閥含有一個閥體，其圓柱形孔從閥體外部向內(nèi)延伸，限定了一個閥室，有入口和出口通道從閥體外部向閥室連通。球閥件沿閥室軸向配置，具有圓柱形操作桿，沿著閥室軸向伸出到閥體外部。在閥室內(nèi)還放置有一大塊彈性襯墊材料，包圍著球閥件并基本上填充該閥室。還設(shè)置有調(diào)節(jié)裝置，對襯墊施加壓力載荷，使襯墊與閥室內(nèi)壁及球閥件外部密封接合。該調(diào)節(jié)裝置含有一個剛性的圓形襯片，精密地安放在孔內(nèi)，并且沿其橫向延伸。安裝襯片時，使其直接貼合在襯墊上，其圓孔則包圍著該操作桿。碟簧裝置放置在襯片的與襯墊相反的一側(cè)上。襯墊螺帽件精密安放在孔內(nèi)，位于碟簧裝置外側(cè)，其內(nèi)表面和碟簧裝置接合。和襯墊及孔相聯(lián)系的調(diào)節(jié)裝置，使襯墊螺帽件移向襯片，擠壓碟簧裝置并對襯墊施加推壓力。
根據(jù)本發(fā)明一個受限定的方面，碟簧裝置包括一個或多個碟形彈簧，層疊在襯片和襯墊螺帽之間，其中心孔較精密地接納操作桿。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，最好使碟形彈簧的外周尺寸能夠比較精密而可滑動地安放在孔內(nèi)。
本發(fā)明的另一個方面，設(shè)想該球閥配置一個圓柱形套筒，從襯片向外伸出，穿過襯墊螺帽件，而碟簧裝置的內(nèi)孔和套筒外表面比較精確地接合。
使用上述裝置，對襯墊進行加壓的方式，可以補償襯墊材料的磨損和由于溫度變化而引起的膨脹或收縮。該裝置可顯著減少襯墊所需要的調(diào)節(jié)次數(shù)。另外，改變碟形彈簧的數(shù)目和層疊布置方式，就有可能不用改變閥的整體形狀和構(gòu)造而獲得推力或予壓載荷的各種變化。
使用了上述的套筒，就有可能進一步改變所使用碟簧的尺寸和種類而不用變化閥體的內(nèi)外結(jié)構(gòu)或襯墊螺帽的結(jié)構(gòu)。另外，套筒對碟簧提供了極其良好的導(dǎo)向，可防止碟形彈簧移位和/或以有害方式和操作桿嚙合。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種上述的通用型球閥結(jié)構(gòu)，它能夠在調(diào)節(jié)襯墊時持續(xù)運轉(zhuǎn)，并且能夠在很寬范圍的溫度循環(huán)內(nèi)起作用。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種上述類型的球閥，其中，對襯墊的予壓載荷可以從閥的外部迅速調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種用于封閉型球閥的襯墊予壓裝置，它不需改變閥體或有關(guān)的零部件，就能獲得各種襯墊予壓力。
上述的和其它的目的和優(yōu)點，從下面的結(jié)合附圖的敘述中就會更加清楚。
圖1是體現(xiàn)本發(fā)明主題的球閥的最佳實施例的橫剖視圖;
圖2是圖1實施例中某些零件的分解視圖;
圖3是類似于圖1的局部橫剖視圖，顯示了本發(fā)明的少許修改的型式。
下面詳細參考附圖。圖中所示的內(nèi)容僅僅是為了描述本發(fā)明的實施例，而本發(fā)明并不受其局限。圖1描述了球閥的整個裝置，包括本發(fā)明的襯墊予加載即予壓結(jié)構(gòu)。具體地說，如圖1所示，球閥10包括一個剛性閥體12，其圓柱形孔14從閥體外部向內(nèi)伸展，終端為平底壁16?？?4最好沿其整個長度都有相等直徑。孔14的底端部分(從圖1看去)構(gòu)成了閥室18。
在本實施例中，所示閥為三通閥，有第一入口或通道20和一對成一直線的孔口22和24。入口20和孔14軸向?qū)χ??？卓?2和24成一直線，其軸線和孔14的軸線相交。每個孔口20，22和24都設(shè)有常用的連接裝置，例如管螺紋等，使該閥能夠連接到適當(dāng)?shù)墓艿?、管接頭等上面。
雖然本實施例所敘述的閥為三通閥，很顯然，本發(fā)明還可包括兩通閥或多路閥，并且該特定閥體種類與發(fā)明無關(guān)。
軸向安裝在孔14的閥室部分內(nèi)的是球閥件28，其內(nèi)有適當(dāng)?shù)膬?nèi)通道30，通過有選擇的轉(zhuǎn)動，可以把孔口20和孔口22或24相連通。
在圖示的實施例中，球閥件28通常含有整體的圓柱形操作桿32，從球體沿著孔14的軸向伸出到閥體12外部。在桿32的外端裝有適當(dāng)?shù)氖直?6，還裝有可選擇轉(zhuǎn)動球閥件28的裝置。在本實施例中，手柄36用適當(dāng)塑料模制，金屬嵌件38模壓在其內(nèi)，金屬嵌件38的內(nèi)孔40可容納桿32的外端。用定位螺釘32或諸如此類咬住桿32外端上的平面44，把手柄鎖定在其相對于桿和球閥組件的所需位置上。
放置在閥室18內(nèi)緊密包圍球閥件28的夾頭或襯墊組件48，包括一大塊適當(dāng)?shù)乃芰匣驑渲挡牧?，材料的選擇應(yīng)使其具有該閥所處環(huán)境所需要的性能。舉例來說，本文所討論的這種球閥，其球襯墊可采用諸如聚四氟乙烯或聚乙烯等塑料材料來制造。一般說來，如同美國專利3，236，495號和4，026，516號所詳細敘述的那樣(其內(nèi)容引述于此供參考)，襯墊組件48做成互配的上半部50和下半部52(見圖2)。每個半部一般都有緊密配合在孔14內(nèi)的外圓柱形表面，和緊密接合在球閥件28外表面上的內(nèi)側(cè)半球形表面。另外，襯墊上半部50有軸向同心孔54，使其尺寸可以和桿32外周緊密接合。用金屬或硬塑料制成的適當(dāng)圓環(huán)56與襯墊相配，配置在各入口和出口周圍，防止襯墊材料被擠進孔口區(qū)域。另外，如同上述美國專利3，236，495和4，026，516所敘述的那樣，最好把圓片58配置在球閥件28沿直徑的相反兩側(cè)上，從球閥件穿過襯墊48而伸出，和閥室18的側(cè)壁接合，當(dāng)球閥處于閉合位置時就可以防止襯墊擠入球閥通道30內(nèi)。應(yīng)該理解，圓環(huán)和圓片的布置應(yīng)隨所采用的孔口布置情況而改變。
對于本發(fā)明，特別重要的是設(shè)置了對襯墊48施加予壓載荷的裝置，使襯墊與球閥件28的外表面以及孔14的內(nèi)表面和底壁保持密封接合。在本實施例中，該裝置含有一個通常是平的較硬的圓形圓片或襯片62，其外徑尺寸使其可以精密而自由地接納在孔14內(nèi)。圓片62上有軸向中心通孔64。中心孔64的大小使其可滑配在桿32上?？梢岳斫猓瑘A片62能夠用各種具有適當(dāng)強度特性的材料制成。但是，在本實施例中，圓片最好用金屬制成。
如圖所示，放置圓片62時，其底面66和襯墊50頂面相接合。圓片62的另一側(cè)裝有碟簧裝置68。在所述實施例中，碟簧裝置68包含一個或多個金屬彈簧墊圈70，后者在非壓縮狀態(tài)下，一般具有碟形形狀，如圖2所示。正如將明顯地看到的那樣，金屬碟形彈簧墊圈70的數(shù)目和層疊布置方式改變，以適應(yīng)所涉及特定閥的要求。在本實施例中，敘述了四個金屬碟形彈簧墊圈70，它們交替朝向配置，如圖2所示。
應(yīng)該注意，碟形彈簧墊圈70的內(nèi)孔72只比桿32的直徑稍大些。這樣保證了彈簧墊圈的準(zhǔn)確導(dǎo)向并保持其相對于襯片62的所需層疊關(guān)系。另外，碟形彈簧墊圈70的外徑最好稍小于孔14的內(nèi)徑。這保證碟形彈簧件的輔助導(dǎo)向。
螺帽件80配置在孔14的外端，可調(diào)節(jié)使之移向襯片62或離開。螺帽件80的軸向通孔82可在桿32上自由滑配。在螺帽件80的外圓周和孔14外端的內(nèi)圓周上成形有配合螺紋84，提供了調(diào)節(jié)移動螺帽件80的裝置，以便壓縮碟形彈簧70，并通過襯片62對襯墊48施加可調(diào)的予壓載荷。
如圖2所清楚地顯示的那樣，螺帽件80頂端上的直徑減小部分86，有適當(dāng)?shù)墓ぞ甙卜疟砻妫绨迨制矫?7。減小直徑部分最好伸出閥體之外，以便于調(diào)節(jié)時接近之。如圖所示，手柄嵌件38有埋頭孔88，可緊密接納螺帽件80的直徑減小部分?？?4的外端放置有適當(dāng)?shù)膿蹁N或擋板90，其上有一個供螺帽件80的直徑減小部分通過的通孔。擋板90在桿32和球閥件28的適當(dāng)錯開位置上，起到與手柄36和閥體12上的擋塊(圖中未示)相接合的作用。
圖3所示為本發(fā)明的少許修改的形式。在圖3中，使用了圖1實施例所用的相同標(biāo)號來標(biāo)示相應(yīng)的零部件。圖3中的標(biāo)號的區(qū)別在于加了撇號。除非另有說明，圖3中公用標(biāo)號的零部件同圖1實施例所涉及的零部件是相同的。在圖3實施例中，細長圓柱形套筒94從襯片62′向上伸出，穿過碟形彈簧裝置68′和螺帽件80′。套筒94的內(nèi)徑尺寸可以和桿32′外表面精密滑配。套筒94的外徑尺寸則可精密地插入碟形彈簧墊圈70′和螺帽件80′的內(nèi)直徑中。如圖3所示，套筒94最好和襯片62′成一整體。但是，可以理解，必要時它也可以是分開的另件。套筒94對彈簧墊圈70′起導(dǎo)向件的作用，并防止它們和桿32′接觸。采用了導(dǎo)向套筒94，大量的各種選擇的碟形彈簧都可以安裝到該閥上，和/或相同的彈簧可以用于各種閥尺寸。
從上文可以看出，本發(fā)明提出了一種非常簡單和輕巧的襯墊予加載裝置，其予加載方式可以很容易補償磨損和襯墊由于溫度變化或周期性變化所引起的膨脹或收縮。而且，予壓載荷可以迅速改變，不需要把閥從管道上卸下。
上文已經(jīng)對本發(fā)明作出詳細和充分的說明，使普通技術(shù)人員能夠制造和使用。很顯然，其他人在閱讀并理解說明書之后，就可以對最佳實施例作出變型和修改。我們的意圖是把所有這些變型和修改都包括為本發(fā)明的一部分，只要這些內(nèi)容是在附加的權(quán)利要求
書的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種球閥，其特征在于該球閥包括一個閥體，其圓柱形孔從閥體外部向內(nèi)延伸，限定了一個閥室，有入口和出口通道，從所述閥體外部向所述閥室連通；一個沿所述閥室軸向配置的球閥件，具有圓柱形操作桿，沿著所述閥室的軸向伸出到所述閥體外部；一大塊包圍所述球閥件并基本上填充所述閥室的彈性襯墊材料；對所述襯墊施加壓力載荷的調(diào)節(jié)裝置，使該襯墊與所述閥室的內(nèi)壁以及所述球閥件的外部表面密封接合；所述調(diào)節(jié)裝置含有一個剛性的圓形襯片，精密地安放在所述孔內(nèi)，并且沿其橫向延伸，和所述襯墊接合，所述襯片上的圓孔包圍著所述操作桿，碟簧裝置包圍著所述桿，并且放置在所述襯片與所述襯墊相反的一側(cè)上，襯墊螺帽件精密安放在所述孔內(nèi)并且位于所述碟簧裝置外側(cè)，其內(nèi)表面和所述碟簧裝置接合，還有把所述襯墊螺帽件可調(diào)節(jié)地移向所述襯墊襯片的裝置，擠壓所述碟簧裝置并對所述襯墊施加推壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的球閥，其特征在于該球閥包括一個圓柱形套筒，包圍著所述桿，并從所述襯片向外伸出，穿過所述襯墊螺帽件，所述碟簧裝置的內(nèi)孔和所述套筒精密接合。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的球閥，其特征在于所述碟簧裝置包括多個碟形彈簧，層疊在所述襯片和所述襯墊螺帽件之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的球閥，其特征在于所述圓柱形套筒和所述襯片相連接，其內(nèi)徑可精密接納所述桿，其外徑可精密滑配在螺帽件內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的球閥，其特征在于所述碟簧裝置包括多個層疊碟簧，每一個碟簧的外徑精密滑配在所述孔內(nèi)，其內(nèi)徑則精密地接納所述套筒。
6.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的球閥，其特征在于所述碟簧的外徑精密接納在所述孔內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的球閥，其特征在于所述可調(diào)節(jié)移動所述襯墊螺帽件的裝置，含有成形在所述襯墊螺帽件和所述孔上的配合螺紋，還有成形在所述襯墊螺帽件上的工具接合面。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的球閥，其特征在于所述襯墊螺帽和所述襯片平行延伸。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的球閥，其特征在于所述碟簧裝置至少包括一個碟簧，精密接納在所述桿上。
專利摘要
一種球閥，閥體上從外部向內(nèi)延伸的圓柱形孔構(gòu)成了閥室，有出入口和閥室連通。球閥件沿閥室軸向配置，其圓柱形操作桿伸出閥體外。在閥室內(nèi)還有包圍球閥件并填充閥室的彈性襯墊材料。設(shè)有調(diào)節(jié)裝置，對襯墊加壓，使與閥室內(nèi)壁和球閥件外部密封接合，有剛性圓襯片，安放在孔內(nèi)并橫向貼在襯墊上，襯片圓孔包圍著操作桿。碟簧裝置放置在襯片另一側(cè)上。螺帽精密安放在孔內(nèi)碟簧外側(cè)，其內(nèi)面貼住碟簧。調(diào)節(jié)裝置使螺帽移向襯片，擠壓碟簧并對襯墊施加壓力。
文檔編號F16K5/06GK87100623SQ87100623
公開日1987年8月19日 申請日期1987年2月6日
發(fā)明者蘇珊·伊萊恩·科爾賓, 卡爾·羅蘭·布朗, 戴維·韋恩·克羅澤, 彼得·查爾斯·威廉斯 申請人:惠特利公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan