一種無磨損增壓球閥的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種球閥，特別是一種無磨損增壓球閥。
【背景技術(shù)】
[0002]目前閥門存在的若干問題:
[0003]一、關(guān)于使用壽命問題
[0004]使用壽命是閥門質(zhì)量重要的技術(shù)指標(biāo)，工程期待在使用周期內(nèi)有一個(gè)完好的密封副(閥體閥座部分的密封件，下同)，其密封性能應(yīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求。
[0005]閥門為了達(dá)到可靠的密封，在密封副間需增加較大的密封比壓，即互相擠壓，在開啟或關(guān)閉過程中相對(duì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果會(huì)出現(xiàn)擦傷現(xiàn)象，嚴(yán)重的擦傷(即使較微小的劃痕)將使閥門喪失密封性能，閥門需要更換或維修。
[0006]解決此問題有下面的途徑:
[0007]1、密封副材料的選配:
[0008](I)采用耐磨、耐溫但價(jià)格昂貴金屬(如鈷鉻鎢合金)。在重要且密封要求高的場(chǎng)合，多選用此方案。
[0009](2)密封副合理的配對(duì)，如不同材料的配對(duì)，或兩金屬間的硬度差等。
[0010]上述兩種方案，無論哪一種都存在擦傷破壞的可能，只是相對(duì)地提高使用周期，并不是最完美的解決方法。
[0011]2、結(jié)構(gòu)改進(jìn)
[0012]閥門工業(yè)的設(shè)計(jì)者不斷努力尋找一種新的結(jié)構(gòu)形式，試圖避免在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中被擦傷，如軌道式球閥，三偏心蝶閥等，這些都不可避免地在瞬間產(chǎn)生擦傷，但會(huì)得到很大的改口 ο
[0013]二、關(guān)于操作力矩問題
[0014]通用閥門的操作力都是比較大的，有時(shí)一人或者兩人都無法開/關(guān)，需要依靠渦輪渦桿裝置或氣動(dòng)、電動(dòng)裝置。無論閘閥、截止閥或球閥都是如此。例如PM.0MPa，DN100球閥，操作手柄長(zhǎng)度大于650mm。操作力矩大于350N/M。
[0015]三、降低流阻系數(shù)，減少能耗對(duì)于節(jié)能有十分重要意義。
[0016]通用閘閥、截止閥的流阻系數(shù)較大。
[0017]四、制造、安裝與維護(hù)問題
[0018]通用閥門制造的最大的難度在于密封副，如閘閥的閥板與閥座的吻合度，球閥的球體圓度等加工精度要求高。維持也是很困難的。同時(shí)，通用閥門沒有顯示操作力矩，給設(shè)計(jì)和操作帶來許多不便。
[0019]因此，如何解決上述問題，成為亟待解決的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0020]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供使用壽命長(zhǎng)、開/關(guān)力矩小，流阻系數(shù)小，節(jié)能效果好和制造、安裝、維護(hù)簡(jiǎn)便的一種無磨損增壓球閥。
[0021]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的一種無磨損增壓球閥，包括閥體、閥芯和控制閥芯旋轉(zhuǎn)切換的閥桿，閥體設(shè)有流道，閥芯設(shè)有可連通流道的通道，其中:閥芯側(cè)面設(shè)有活塞腔，活塞腔中設(shè)有可封閉流道的伸縮球面活塞，閥體上設(shè)有連接活塞腔的增壓機(jī)構(gòu)控制球面活塞伸縮切換。
[0022]采用上述結(jié)構(gòu)的本實(shí)用新型的技術(shù)方案，增壓機(jī)構(gòu)中的流體經(jīng)增壓通道進(jìn)入活塞腔并作用于球面活塞，通過控制流體壓力，可使球面活塞產(chǎn)生伸縮運(yùn)動(dòng)。向外伸長(zhǎng)時(shí)，則壓緊閥體密封環(huán)以達(dá)到密封的要求；球面活塞向內(nèi)收縮時(shí)，球面與閥座兩者之間形成一個(gè)適宜的間隙。此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，閥門便可處于開啟或關(guān)閉狀態(tài)。由于間隙的存在，因此在閥門在開或關(guān)過程中，其密封副不會(huì)產(chǎn)生擦傷磨損破壞，并且其操作力矩也是很小的。
[0023]其中通過球面活塞伸縮運(yùn)動(dòng)可壓緊或松開流道的內(nèi)口，實(shí)現(xiàn)閥芯的球面活塞外側(cè)球面與流道的內(nèi)口之間形成開啟間隙。在密封時(shí)能主動(dòng)施加正壓力密封比壓實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式壓緊流道的內(nèi)口密封，開啟時(shí)通主動(dòng)降壓使閥心的密封副之間具有開啟間隙，在開啟或關(guān)閉過程中密封副沒有接觸，始終存在適當(dāng)?shù)拈g隙，這樣就不可能產(chǎn)生擦傷破壞的現(xiàn)象。閥心的密封副和閥體之間無摩擦力矩，僅是閥芯的重量及增壓機(jī)構(gòu)處Y形圈的摩擦力矩是很小的，很輕松便可進(jìn)行開/關(guān)操作。本專利的球面密封件是截球面，不是整個(gè)球體，而且密封比壓是正壓力，因此對(duì)于球面加工要求遠(yuǎn)低于整體球。維修也不困難。此外本專利屬于頂裝式，維修閥門時(shí)不需要從管道上拆除即可進(jìn)行維護(hù)工作。
[0024]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)技術(shù)方案:
[0025]上述的無磨損增壓球閥，增壓機(jī)構(gòu)包括增壓缸體、螺母、增壓活塞和活塞桿，螺母設(shè)置增壓缸體上部，活塞桿螺接在螺母中、下端連接增壓活塞，閥桿穿插增壓活塞和活塞桿中軸、其內(nèi)端連接閥芯、延伸外端壁設(shè)扳動(dòng)螺口、軸向設(shè)有軸向通道連通增壓缸體的增壓腔。
[0026]上述的無磨損增壓球閥，閥芯設(shè)有使活塞腔與增壓機(jī)構(gòu)相連接的增壓通道。
[0027]上述的無磨損增壓球閥，流道為直通流道，球面活塞對(duì)稱設(shè)置在通道兩側(cè)。
[0028]上述的無磨損增壓球閥，增壓缸體上設(shè)有支承板與防轉(zhuǎn)塊，螺母定位在支承板與防轉(zhuǎn)塊之間。
[0029]上述的無磨損增壓球閥，閥桿上部設(shè)有上卡簧、下部設(shè)有凸臺(tái)、外端連接有壓力表，增壓活塞中設(shè)臺(tái)階位，上卡簧定位在活塞桿上端，凸臺(tái)位于臺(tái)階位中。
[0030]上述的無磨損增壓球閥，伸縮球面活塞的外側(cè)為球面、內(nèi)側(cè)設(shè)心軸、側(cè)壁面設(shè)有活塞環(huán)，活塞腔設(shè)有定位心軸的定位座，定位座和定位心軸之間設(shè)有至少一對(duì)的蝶形彈簧。[0031 ] 上述的無磨損增壓球閥，閥體包括上下閥蓋，增壓機(jī)構(gòu)和閥桿設(shè)置在上閥蓋上。
[0032]上述的無磨損增壓球閥，旋轉(zhuǎn)閥芯包括上下轉(zhuǎn)動(dòng)軸，閥桿的內(nèi)端連接旋轉(zhuǎn)閥芯的上轉(zhuǎn)動(dòng)軸，增壓通道通過上轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接增壓腔。
[0033]上述的無磨損增壓球閥，流道的內(nèi)口設(shè)有與球面相適配的密封環(huán)。
[0034]采用上述技術(shù)方案本實(shí)用新型，通過螺母使螺接在螺母中的活塞桿升降連動(dòng)增壓活塞在增壓缸體升降，增壓活塞下降時(shí)壓縮增壓腔實(shí)現(xiàn)增壓的技術(shù)效果。閥桿軸向設(shè)有軸向通道連通增壓缸體的增壓腔在使前預(yù)加入液體(如水或油)，在起到旋轉(zhuǎn)閥芯的作用的同時(shí)作為增壓腔的壓力載體輸送通道，并通過在閥桿上端設(shè)置壓力表監(jiān)測(cè)增壓腔的壓力。
[0035]1、在閥門全開時(shí)，需要關(guān)閉的操作:
[0036]在閥門全開狀態(tài)，增壓機(jī)構(gòu)4的增壓腔及活塞腔流體壓力為零，并且球面活塞的球面與閥座密封環(huán)之間存在間隙，因此閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)閥芯的操作力是很小的。并且密封副沒有擦傷磨損的破壞。在此情況下需要關(guān)閉閥門時(shí)，首先按順時(shí)針扳動(dòng)與螺口卡扣的手柄并帶動(dòng)閥桿旋轉(zhuǎn)90度。閥芯封閉到預(yù)定位置，既球面活塞與流道的內(nèi)口相對(duì)，使得閥芯到達(dá)預(yù)關(guān)閉狀態(tài)。此時(shí)增壓機(jī)構(gòu)壓力不足，球面活塞的外側(cè)球面與閥座密封環(huán)之間形成間隙。
[0037]在預(yù)關(guān)閉動(dòng)作完成后轉(zhuǎn)動(dòng)手輪帶動(dòng)螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，與之相配的閥桿均采用梯形螺紋傳動(dòng)，由于在支撐板處安置防轉(zhuǎn)塊，因此活塞桿只能做直線運(yùn)動(dòng)。在螺母帶動(dòng)增壓活塞上下直線運(yùn)動(dòng)。閥桿通過上卡簧定位在活塞桿的卡位和活塞臺(tái)階相對(duì)固定。當(dāng)活塞向下，同時(shí)帶動(dòng)閥桿向下移動(dòng)，于是內(nèi)腔流體壓力逐漸升高，活塞式增壓腔內(nèi)腔與閥芯向連通，其內(nèi)壓力也隨之升高。球面活塞的軸向力壓縮碟形彈簧，使兩個(gè)獨(dú)球面而向外移動(dòng)，球面便壓緊閥座密封環(huán)。當(dāng)壓力升高至使密封副達(dá)到密封要求時(shí)，發(fā)么便實(shí)現(xiàn)全關(guān)狀態(tài)。
[0038]與此同時(shí)閥桿下移后，其轉(zhuǎn)動(dòng)板口隱藏于螺母之中，無法操作閥桿的轉(zhuǎn)動(dòng)。不至于出現(xiàn)誤動(dòng)件。壓力表顯示壓力的數(shù)值。
[0039]2、閥門全關(guān)時(shí)，需要開啟的操作:
[0040]在閥門全關(guān)狀態(tài)，增壓機(jī)構(gòu)級(jí)活塞腔的流體壓力達(dá)到密封所需的壓力。在需要開啟時(shí)，首先要降低系統(tǒng)內(nèi)的壓力直至為零。
[0041]其操作是按逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手輪并帶動(dòng)活塞向上，同時(shí)帶動(dòng)閥桿向上軸向運(yùn)動(dòng)。于是增壓機(jī)構(gòu)4的增壓腔及球面活塞內(nèi)腔的流體壓力逐漸降低，直至為零。此時(shí)蝶形彈簧的反彈力及介質(zhì)壓力作用下，將兩個(gè)獨(dú)立球面活塞收縮，球面離開閥座密封環(huán)，并形成一個(gè)適宜的間隙。
[0042]與此同時(shí)，閥桿向上移動(dòng)后，其轉(zhuǎn)動(dòng)板口露出螺母之上，利用扳手按逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，閥門便實(shí)現(xiàn)全開狀態(tài)。由于球面與閥座密封環(huán)之間存在間隙，在開啟的全過程，密封副不會(huì)產(chǎn)生擦傷磨損的破壞。
[0043]通過螺母使增壓活塞升降以控制介質(zhì)壓力，下降時(shí)壓縮增壓腔實(shí)現(xiàn)增壓的技術(shù)效果O
[0044]采用上述技術(shù)方案本實(shí)用新型為旋轉(zhuǎn)式閥門，該類閥門可用較小的轉(zhuǎn)距旋轉(zhuǎn)90°即實(shí)現(xiàn)開啟或關(guān)閉，其優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)于:
[0045]1.使用壽命長(zhǎng):閥座密封副特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其密封副間存在有一間隙，在開/關(guān)過程中不會(huì)產(chǎn)生擦傷破壞，壽命將會(huì)得到很大的提高；
[0046]2.開/關(guān)力矩小:最大的開/關(guān)力矩在于閥座密封間產(chǎn)生摩擦力矩，而本結(jié)構(gòu)不存在這一摩擦力矩，其開/關(guān)力矩必然是很小了 ；
[0047]3.流阻系數(shù)小，節(jié)能效果好:在全開狀態(tài)，流道是圓形，其直徑與管道一致，因此消耗的能量是很小的；
[0048]4.制造、安裝、維護(hù)簡(jiǎn)便；
[0049]5.密封壓力可觀察與控制；
[0050]結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理:
[0051]本實(shí)用新型的主要由兩個(gè)部分組成:
[0052]1.增壓機(jī)構(gòu)
[0053]2.伸縮式球面旋轉(zhuǎn)閥芯。
[0054]本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原理是:利用液體(如水)不可壓縮的原理，通過增壓機(jī)構(gòu)提高(或降低)系統(tǒng)內(nèi)壓力，將壓力經(jīng)過內(nèi)部通道進(jìn)入閥芯，由此構(gòu)成一個(gè)可觀察與控制的壓力系統(tǒng)。閥座密封副中具有兩個(gè)獨(dú)立的活塞式球面?；钊角蛎嬷糜诳尚D(zhuǎn)90°的閥芯內(nèi)。在需要關(guān)閉密封時(shí)，由增壓機(jī)構(gòu)進(jìn)入閥芯的液體壓力，利用球面活塞壓力差，其軸向力壓縮蝶形彈簧，使兩個(gè)獨(dú)立的球面向外移動(dòng)，到達(dá)閥座后形成一對(duì)密封副，再增加壓力便可達(dá)到所需的密封要求。在維持系統(tǒng)壓力穩(wěn)定情況下即完成了閥門的關(guān)閉。
[0055]在閥門關(guān)閉的狀態(tài)下，需要開啟時(shí)，首先減低系統(tǒng)內(nèi)壓力直至為零，此時(shí)靠蝶形彈簧的反彈力及介質(zhì)壓力，將球面芯收縮，球面與閥座之間出現(xiàn)一個(gè)適宜的間隙，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)閥芯90°，閥門即達(dá)到全開，這一過程密封副無擦傷。
[0056]在全開狀態(tài)下需要關(guān)閉時(shí)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)閥芯90°，即處于關(guān)閉狀態(tài)，再按上述程序加壓便可達(dá)到密封要求，此關(guān)閉過程密封副亦無擦傷。
[0057]伸縮式球面旋轉(zhuǎn)閥芯結(jié)構(gòu):球面是閥門密封副的組成部分。球面活塞置于可旋轉(zhuǎn)90°的閥芯內(nèi)，其獨(dú)特之處是可伸縮，在需要密封時(shí)，由增壓機(jī)構(gòu)加壓，利用球面活塞壓力差(即增壓機(jī)構(gòu)壓力大于閥門工作壓力)，活塞的軸向力壓縮蝶形彈簧，使兩個(gè)獨(dú)立的球面向前移動(dòng)(即相當(dāng)于兩個(gè)球面撐開)，到達(dá)閥座后形成一對(duì)密封副，再增加系統(tǒng)壓力，使密封副的密封比壓達(dá)到所需要的密封要求。
[0058]在密封狀態(tài)需要閥門開啟時(shí)，降低增壓機(jī)構(gòu)的壓力，直至為零，由于蝶形彈簧的反力，使兩個(gè)球面離開閥座，亦達(dá)到一定的間隙。此時(shí)，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)閥芯90°，閥門即達(dá)到全開。在全開狀態(tài)下需要關(guān)閉時(shí)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)閥芯90°，按上述程序加壓即可達(dá)到密封要求。在閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，因閥座與球面之間存在間隙，所以密封副絕無擦傷。除了壓縮及沖刷的因素外，其使用壽命將得到極大的提高。密封壓力觀察與控制的增壓機(jī)構(gòu):