专利名称：密封压力可调式自动补偿球阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及密封压力可调式球形阀门的改进设计，适用于压差变化较大的工业介质管道，特别是作为卸灰阀及应用于流化床输送管路或含尘较多的气流管道。
背景技术：
球形阀是工业生产中常用的控制阀门。在台金和热电领域，球阀常被用来做卸灰和通风管路中的截流阀，应用十分广泛。现在的球形阀的结构是由阀体、由旋转支撑轴定位在阀体内的具有相对支撑轴对称密封球面的阀芯及相应支撑轴密封件、与阀体组装在一起的密封上端套、与上端套配合的可调式压力圈及压力圈上附设的密封胶圈组成。压力圈同轴向套装在密封上端套内，借助于设置在上端套上的调节螺丝、调节顶圈和弹簧实现对压力圈与阀芯密封球面之间的压力调节。并借助镶嵌在压力圈上的密封胶圈强化其密封效果(可参考图1-现有球阀结构示意图)。现有的球阀结构造成了以下明显缺陷阀芯中通孔锐利的沿口在恒定压力下滑过密封胶圈极容易造成损伤而破坏整体密封效果。可调压力圈侧面的密封胶圈在保证压力圈上下可调节的前提下很难实现绝对的密封。现实情况下是经过一段使用后灰尘穿透密封圈进入造成调节机构失灵，甚至在维修时拆卸都极为困难，从而导致球阀的寿命太短，“可调节”如同虚设。这种结构的球阀实际上只能一次性调节。为保证其密封效果亦不能预调压力过小，这不但造成操作费力而且更容易形成密封胶条的划损。预调压力无法实现随机补偿而大大限制了球阀的使用场合和范围。以上缺陷造成的高昂损耗是目前冶金与热电行业十分关注的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有球阀设定密封球面预设压力偏大、密封失效快、调节能力差的缺点，从而实现操作轻便、密封压力调节范围大、自动补偿、使用寿命长的效果。
本发明所采取的关键技术方案是对可调节式压力圈结构、形状和位置的改进。具体的设计方案是将可调节式压力圈设计成两部分组成。一部分称其为可调压力圈定位套，它借助阀体和密封上端盖之间的紧固螺栓定位在阀体与上端盖之间。另一部分称为浮动式密封压力圈，其设在压力圈定位套内径中，借助偏心调节栓将其定位，并实现轴向位置调节，浮动式压力圈亦附设有密封胶圈，并通过密封胶圈和阀芯的密封球面形成接触密封。为实现浮动压力圈的自动补偿效果和预置压力可调节性能，在浮动式压力圈侧面上设定一圈环形定位槽，其槽宽尺寸要大于从定位套中穿出的调节栓末端偏心短轴的直径。这样除了通过旋转调节栓可以使偏心短轴调节密封压力圈的理想位置以预置合适密封比压外，还给密封压力圈留下了沿轴向的浮动间隙。在压力圈留有向下浮动间隙的前提下，将浮动式密封压力圈的内表面设计成倒圆台形状即可以在关闭阀门的瞬间由于压差形成对内表面沿轴向浮动力，从而使压力圈与阀芯接触压力加大，实现密封压力的自动补偿。压差越大，补偿越明显，密封效果越好。阀门打开的瞬间阀体内压差消失，则压力圈上的补偿压力减少，可以使整个阀门操作过程变得轻快而省力。所以改进后的阀门可以设定较小的密封预压力，从而大大减少了操作过程中的磨损，大大延长了阀门的使用寿命。
下面将通过附图及附图中给出的改进实施例，进一步说明本发明的目的是如何实现的。
附图1为做参照的现有球阀结构示意图。
附图2为本发明改进后的结构实施例。
其中，1为阀体，2为阀芯，2A为阀芯旋转轴，2B为阀芯支撑轴，3代表密封上端套，4代表调节螺丝，5代表调节顶圈，6代表调节弹簧，7代表调节压力圈，7A代表密封胶圈，8代表改进后设计的压力圈定位套，9代表调节定位栓，9A代表偏心短轴，9B代表调节四方栓，10代表锁紧空心螺栓，11代表浮动压力圈，11A代表调节定位的浮动定位环形槽，12为特制的异型密封胶圈。
通过给出的两附图对比可以清楚的看到，改进的关键是对可调节压力圈结构、形状和位置的调整。
具体实施例方式
图2给出的是本发明的一个完整实施例。从该实施例中看出现有技术中可调式压力圈7被压力圈定位套8和浮动式密封压力圈11组合结构所替代。定位套8借助阀体1与上端套3的螺栓连接夹持定位在两者之间。浮动式密封压力圈11借助调节定位栓9定位在定位套8的内径中，并形成有轴向间隙的滑动配合关系。为实现本发明的目的，起强化密封作用的密封胶圈设计为呈开口圆环状，包络浮动压力圈11全部外表面和部分定位套端面的特制异形胶圈12，并借助阀体1和上端套3形成的连接压力固定形成密封防尘式结构。这样的结构可以实现浮动压力圈11滑动配合副和调节机构与阀体内高含尘环境的绝对隔离，从而根本上防止了调节机构的污染失效保证了浮动压力圈11的灵活浮动性能。
浮动压力圈11侧表面为圆柱形，可以形成与定位套8内径的滑动配合。内表面呈倒台形，其目的是使关闭阀门后由于压差在倒圆台面上形成沿轴向的补偿分力，从而导致压力圈11向下浮动加大对密封面的压力，使压差越大则压力补偿越大。故而可以较大范围地调小预压力使操作轻快灵活。浮动压力圈11的内与侧表面借助均匀过渡圆弧连接，从而改善阀芯2通孔边沿与密封圈12的交汇角度减少对胶圈的划损。在浮动式压力圈11的侧表面上加工出一道起浮动调节作用的环形槽11A，用来调节对密封面的预压力和留下浮动间隙。同时环形槽11A内可存储油脂润滑剂，以减少浮动补偿时的滑动阻力。
从附图2中还可以看出，定位套8是一个厚度呈阶梯状变化的圆盘和一个空心圆柱的组合体。圆柱体的内表面与浮动式压力圈11的外表面呈滑动配合，所预留的工艺间隙中可留存润滑油脂以减少浮动式压力圈11的运动阻力和浮动灵敏程度。在定位套8侧面设有与浮动式压力圈11、浮动定位环形槽11A相对应的3-6个调节定位通孔，孔口加工有螺纹，每个通孔配套一个偏心式调节定位栓。
偏心式调节定位栓9是个直径呈阶梯形变化的圆柱体，其末端有一个偏心短轴9A，前端为调节四方栓9B，应用时借助空心螺栓10将浮动压力圈锁紧调节定位。
本发明所采取的新设计不但从根本上实现了调节机构的防尘、防损，实现了真正的密封压力可调效果，而且借助异型密封胶圈12作用保证了浮动式压力圈11自由浮动的灵活性和灵敏度，通过随机浮动实现了密封压力的自动补偿，使得密封胶圈12与阀芯2紧密结合保持一定的比压，而达到密封介质的要求。特别是浮动压力圈11对密封胶圈12产生的压力可随介质压力成正比，从而随介质压力的变化实现自补偿是非常重要的。在阀门出厂前只需通过调节栓9使密封副保证一个最低限度的密封比压，该产品即可适应额定压力下的介质较大范围内的压力变化，操作轻快灵便，是现有结构的球阀更无法比拟的。
权利要求
1.一种密封压力可调式自动补偿球阀，由阀体(1)，定位在阀体(1)中具有相对于旋转支撑轴(2A，2B)对称密封球面的阀芯(2)及旋转支撑轴密封件，与阀体(1)组装在一起的密封上端套(3)，与上端套(3)配合的可调式压力圈及压力圈上附属的密封胶圈组成，其特征在于可调节压力圈由两部分组成，一部分为可调节压力圈定位套(8)，借助阀体(1)与上端套(3)之间的紧固螺栓定位在上端套(3)与阀体(1)之间，另一部分为浮动式密封压力圈(11)，借助偏心式调节定位栓(9)设定在定位套(8)的内径中。
2.根据权利要求1所说的自动补偿式球阀，其特征在于附属在压力圈上的密封胶圈呈开口圆环状，包络浮动式压力圈的全部外表面和部分定位套端面的特制异型胶圈(12)，并借助阀体(1)和上端套(3)形成的连接压力固定形成可调压力圈密封式结构。
3.根据权利要求1所说的自动补偿式球阀，其特征在于浮动式压力圈(11)侧表面为圆柱形，内表面为倒圆台形，侧外表面借助均匀圆弧曲面过渡连接，侧表面加工出一道浮动定位的环形槽(11A)。
4.根据权利要求1所说的自动补偿式球阀，其特征在于定位套(8)是一个厚度呈阶梯变化的圆盘和空心圆柱的组合体，圆柱体内表面与浮动压力圈(11)侧表面呈滑动配合，定位套(8)侧面设置有与浮动式压力圈侧面环形槽(11A)相对应的3-6个通孔，孔口加工有螺纹。
5.根据权利要求1所说的自动补偿式球阀，其特征在于偏心式调节定位栓(9)是个直径呈阶梯变化的圆柱体，其末尾部有一个偏心短轴(9A)，前端部有调节四方栓(9B)，应用时借助锁紧空心螺栓(10)实现浮动压力圈调节定位。
全文摘要
本发明涉及一种密封压力可调节式自补偿球阀的新设计，其特别适用于介质压差变化范围较大的工业介质输送管路。本发明的关键在于将普通可调式球阀的调节压力圈改进为由压力圈定位套和浮动压力圈组成的复合式结构，并借助密封胶圈将两部分结构组合成一个密封防尘式滑动副。由经向偏心调节机构实现预压力设定后，由浮动式压力圈实现密封压力的自动补偿。
文档编号F16K5/00GK1400412SQ01122998
公开日2003年3月5日 申请日期2001年7月31日 优先权日2001年7月31日
发明者李玉清 申请人:李玉清