专利名称：上装式电动球阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种球阀，特别是一种适用于高温高压和连续流动恶劣水质下工作的方便拆卸的上装式电动球阀。
背景技术：
随我国国民经济的高速发展，对资源的需求越来越大，尤其凸出在水资源方面。我国水资源人均占有量只有2710立方米，约为世界人均占有量的1/4，居世界第88位。国外一些国家工业用水早已采取循环用水措施，水的重复利用率高达70％～90％左右，而中国多数城市还停留在20％～50％的水平上。由于工艺技术落后，工业用水定额也远远高于国外先进水平。为了保证我国国民经济的可持续发展，节约能源早已提到议事日程上来，今年国家加大了节能力度，出台了相应的法律法规。自供电系统使用预付费IC卡电表以来，预付费水表和预付费热量表先后应运而生，但与电表有本质区别的是预付费水表和预付费热量表要通过控制阀门开启和关闭连续流动的水，因此控制流体的预付费计量仪表的关键环节应是提高控制阀门的品质。
我国城镇供水系统和采暖集中供热系统使用的预付费计量仪表，基本上使用普通球阀，有少数厂家在普通球阀的基础上采用弹性元件来改善普通球阀的性能，但由于原理上的原因，普通球阀性能的提升有限。同时预付费计量仪表对控制的成本要求，也不可能用大幅提高成本的手段来改善预付费计量仪表控制球阀的性能。从以下附图4可以说明性能改进后的普通球阀的结构原理和装配方式，性能改进后的普通球阀(见附图4)(下简称普通球阀)装配顺序为阀体4-1→沿阀体轴线(下同)装入O形密封圈I4-2→装入球面密封圈4-3→垂直于阀体轴线装入转轴4-4和O形密封圈III4-6→装入4-8球→沿阀体轴线(下同)装入球面密封圈4-3→装入O形密封圈I4-2→装入O形密封圈II4-5和阀盖4-6；从普通球阀的装配可以看出由阀体、O形密封圈I(2件)、球面密封圈(2件)、球、O形密封圈II(2件)和阀盖共9个零件形成的误差链和装配链很难解决良好的密封性能和尽量小的转动力矩的矛盾；而且对普通球阀提出了较高的加工精度要求，增加了制造成本。普通球阀的控制精度和使用性能是多个零件加工精度误差和装配精度误差叠加的结果，如造成球和球面密封圈及转轴的不同轴度和不对称度，使普通球阀密封性降低和转动力矩增大。另外，由于普通球阀安装使用时装配作用力分别作用于阀体和阀盖两个零件上，很容易造成阀体和阀盖连接松动，造成供水管路的渗漏，甚至造成大量漏水的严重后果，尤其在采暖集中供热系统中高温热水的渗漏的后果是非常严重的。普通球阀虽然使用了2件O形密封圈I来改善误差链和装配链造成的密封和转动力矩等性能，但由于O形密封圈I的弹性变形量是有限的，一般变形调整量≤0.3-0.5mm，不足以弥补上述原因引起的密封和性能缺陷。
发明内容
本发明的目的在于设计一种方便拆卸的上装式电动球阀，它适用于在高温高压和连续流动恶劣水质下工作，是一种控制性能良好的电动球阀，它使控制阀门的控制精度和使用性能得到了很大的提升和原理型的改变，是控制流体的预付费计量仪表不可缺少的高性能的基础部件。
本发明的技术方案一种方便拆卸的上装式电动球阀，包括球阀阀体、球阀上盖、阀芯、进水口、出水口及电子控制单元，其特征在于阀芯内有异型球面密封圈、硅橡胶弹性密封圈、O形密封圈I、O形密封圈II、O形密封圈III、聚四氟乙烯减磨垫圈、转轴、球体及紧固螺钉组成可拆卸的球阀阀芯组件，所说的上盖、阀芯、异型球面密封圈、硅橡胶弹性密封圈、O形密封圈I、O形密封圈II、O形密封圈III、聚四氟乙烯减磨垫圈、转轴、球、紧固螺钉的装配垂直于供水管路轴线方向，即其装配方向与水流轴线方向或供水管路轴线方向成90°。
上述所说的阀芯内有异型球面密封圈和硅橡胶弹性密封圈组成的弹性密封配对偶件，球置于该偶件的硅橡胶弹性密封圈和聚四氟乙烯异型球面密封圈的球面紧密包容中。
上述所说的阀芯内有的异型球面密封圈弹性密封配对偶件，其基本几何形状是同轴心的阶梯圆环，阶梯圆环的轴线和零件球的水平轴线同轴心，一个端面垂直于阶梯圆环轴线，在端面上有和零件球半径相等的球面，球面的球心与零件球的球心同心，阶梯圆环的另一面，即球面和垂直端面的背面，是与零件球垂直轴线同轴的圆柱面，圆柱面与同轴心的阶梯圆环相贯，则两者之间相贯线为曲线和直线。
上述所说的阀芯内有的硅橡胶弹性密封圈配对偶件，其基本几何形状是同轴心的圆环，一个端面垂直于圆环的轴线，另一面是与阀体圆柱孔同轴心且半径相等的圆柱面，圆柱面的垂直轴线与同轴心的圆环水平轴线相交于零件球的球心，圆柱面与同轴心的圆环相贯，则两者之间相贯线为曲线和直线。
上述所说的O形密封圈I、O形密封圈II、O形密封圈III两件均使用硅橡胶材料。
上述所说的阀体和阀盖为H62或59-1等铜合金；在特殊场合也可以使用不锈钢等其他金属材料。
上述所说的阀芯使用PES、PPS等工程塑料。
上述所说的异形球面密封圈使用PTFE聚四氟乙烯材料。密封圈使用硅橡胶材料。
上述所说的阀芯底部有定位用凸圆柱或凸榫。
上述所说的壳体阀芯安装定位孔和球阀上盖安装定位圆柱同轴心配合。
上述所说的壳体和球阀上盖依螺钉紧固连接，或依球阀壳体的内螺纹和球阀上盖的外螺纹紧固连接。
上述所说的球阀上盖的凸缘与带螺纹孔的凸缘用于安装控制机构和减速器的外接部件。
上述所说的壳体上端面有环形轴向O形密封圈II安装槽，球阀上盖与球阀壳体相配合的圆柱表面上有环形径向O形密封圈I安装槽。
上述所说的上装式球阀仅壳体两端有安装螺纹。
本发明的工作过程为上装式新型球阀组件，由供水或供热计量仪表的电子单元通过减速器控制，实现供水管路的通断。当用户交纳供水或供热费用后，用户通过数据载体，如IC卡、射频卡等，将有关数据和信息输入仪表的电子单元，电子单元通过减速器将上装式新型球阀组件打开，管路进行供水或供热。当用户欠费或进行恶意攻击仪表操作(如采用磁攻击)，电子单元通过减速器使上装式新型球阀组件关闭，仪表停止供水供热。
当切断水源时，可以在线进行阀芯组件的清洗和更换，以保证球阀(电动球阀)在恶劣水之下能正常工作。而且球阀(电动球阀)阀芯组件拆卸后重新安装的控制精度和使用性能不变。
本发明的优越性在于1、本球阀的沿水流方向轴线误差链和装配链误差大大低于普通球阀，保证了良好密封性能，大幅度降低了球阀的转动力矩；2、本球阀控制精度和开关性能稳定可靠，耐高压(≤3.5MPa)和高温(95℃)，拆卸方便而且拆卸后重新安装不影响控制精度和开关性能，空载启闭力矩小，其力矩≤0.5N-m(0.05kgf-m)；3、针对供热采暖热水水质和部分供水系统水质较差，容易造成堵塞、结垢等弊病，本球阀可方便地拆卸清洗，重新安装后不影响控制精度和使用性能，大大方便了用户；4、本球阀体积小巧，充分利用了金属材料和工程塑料的理化性能，保证了机械强度和使用性能。5、本球阀不仅可以应用于控制流体的城镇供水系统和采暖集中供热系统中预付费计量仪表领域，也可用于其他如中央空调冷热量计量仪表和热水计量系统等流体控制领域，有着广泛的应用前景和推广使用价值。
附图1为本发明所涉一种方便拆卸的上装式电动球阀的外形结构示意图。
附图2为本发明所涉一种方便拆卸的上装式电动球阀的整体剖面结构示意图。
附图3为本发明所涉一种方便拆卸的上装式电动球阀的结构和装配是垂直于水流方向轴线或供水管路轴线示意图。
附图4为现有普通球阀的结构原理和装配方式示意图(即结构和装配是与水流方向同轴线示意图，提供此图为与图3作对比)。
其中图4-1为阀体，图4-2为O形密封圈I×2，图4-3为球面密封圈×2，图4-4为转轴，图4-5为O形密封圈II，图4-6为O形密封圈III×2，图4-7为阀盖，图4-8为球，图4-9为进水口，图4-10为出水口。
装配关系为阀体4-1→沿阀体轴线(下同)装入O形密封圈I4-2→装入球面密封圈4-3→垂直于阀体轴线装入转轴4-4和O形密封圈III4-6→装入球4-3→沿阀体轴线(下同)装入球面密封圈4-3→装入O形密封圈I 4-2→装入O形密封圈II 4-5和阀盖4-7。
附图5为本发明所涉一种方便拆卸的上装式电动球阀中阀芯组件剖视结构示意图。
附图6为本发明所涉一种方便拆卸的上装式电动球阀与一体化流量传感器配合使用的外形结构和装配示意图。
附图7为本发明所涉一种方便拆卸的上装式电动球阀与一体化流量传感器配合使用的剖视结构示意图。
附图8为本发明所涉一种方便拆卸的上装式电动球阀中的异型球面密封圈的各投影图。
附图9为本发明所涉一种方便拆卸的上装式电动球阀中的硅橡胶弹性密封圈的各投影图。
其中1为球阀阀体，2为球阀上盖，2a为与阀体圆柱孔配合的定位圆柱，2b为圆柱安装凸缘，2c为带螺纹孔的安装凸缘，3为阀芯，4为异型球面密封圈，5为硅橡胶弹性密封圈，6为O形密封圈I，7为O形密封圈II，8为O形密封圈III，9为聚四氟乙烯减磨垫圈，10为转轴，11为球体，12为紧固螺钉，13为进水口，14为出水口，16为方便拆卸的上装式电动球阀，17为一体化流量计球阀壳体，17a为一体化流量计球阀进水口，18为多流束旋翼式无磁流量传感器组件。
具体实施例方式实施例一种方便拆卸的上装式电动球阀(见图1-3及5)，包括球阀阀体1、球阀上盖2、阀芯3、进水口13、出水口14及电子控制单元，其特征在于阀芯3内有异型球面密封圈4、硅橡胶弹性密封圈5、O形密封圈I6、O形密封圈II7、O形密封圈III8、聚四氟乙烯减磨垫圈9、转轴10、球体11及紧固螺钉12组成可拆卸的球阀阀芯组件，所说的上盖2、阀芯3、异型球面密封圈4、硅橡胶弹性密封圈5、O形密封圈I6、O形密封圈II7、O形密封圈III8、聚四氟乙烯减磨垫圈9、转轴10、球11、紧固螺钉12的装配垂直于供水管路轴线方向(见附图3)，即其装配方向与水流轴线方向或供水管路轴线方向成90°。
上述所说的阀芯3内有异型球面密封圈4和硅橡胶弹性密封圈5组成的弹性密封配对偶件，球11置于该偶件的硅橡胶弹性密封圈5和聚四氟乙烯异型球面密封圈4的球面紧密包容中(见附图5)。
上述所说的阀芯内有的异型球面密封圈弹性密封配对偶件，其基本几何形状是同轴心的阶梯圆环，阶梯圆环的轴线和零件球11的水平轴线同轴心，一个端面垂直于阶梯圆环轴线，在端面上有和零件球11半径相等的球面，球面的球心与零件球11的球心同心，阶梯圆环的另一面，即球面和垂直端面的背面，是与零件球11垂直轴线同轴的圆柱面，圆柱面与同轴心的阶梯圆环相贯，则两者之间相贯线为曲线和直线(见附图8异形球面密封圈各投影图)。
上述所说的阀芯内有的硅橡胶弹性密封圈配对偶件，其基本几何形状是同轴心的圆环，一个端面垂直于圆环的轴线，另一面是与阀体1圆柱孔1a同轴心且半径相等的圆柱面，圆柱面的垂直轴线与同轴心的圆环水平轴线相交于零件球11的球心，圆柱面与同轴心的圆环相贯，则两者之间相贯线为曲线和直线(见附图9密封圈各投影图)。
上述所说的O形密封圈I6、O形密封圈II7、O形密封圈III8两件均使用硅橡胶材料。
上述所说的阀体1和阀盖2为H62或59-1等铜合金；在特殊场合也可以使用不锈钢等其他金属材料。
上述所说的阀芯3使用PES、PPS等工程塑料。
上述所说的异形球面密封圈4使用PTFE聚四氟乙烯材料。密封圈5使用硅橡胶材料。
上述所说的阀芯3底部有定位用凸圆柱或凸榫3a。
上述所说的壳体1阀芯安装定位孔1a和球阀上盖2安装定位圆柱2a同轴心配合(见附图2)。
上述所说的壳体1和球阀上盖2依螺钉紧固连接，或依球阀壳体1的内螺纹和球阀上盖2的外螺纹紧固连接。
上述所说的球阀上盖2的凸缘2b与带螺纹孔的凸缘2c用于安装控制机构和减速器的外接部件。
上述所说的壳体1上端面有环形轴向O形密封圈II7安装槽，球阀上盖2与球阀壳体1相配合的圆柱表面上有环形径向O形密封圈I6安装槽。
上述所说的上装式球阀仅壳体1两端有安装螺纹。
由于本发明使用金属材料和工程塑料做球阀(电动球阀)的零部件，其耐压性能得到了大幅度提高，从普通球阀的1.6MPa提高到3.5MPa。
实施应用方案由专利附图6和附图7可知，由多流束旋翼式无磁流量传感器组件和上装式球阀组件安装在一体化流量计一球阀壳体上，组成一体化带阀流量传感器。
本发明的工作原理为本案所有球阀阀芯组件，包括上盖2、阀芯3、异型球面密封圈4、硅橡胶弹性密封圈5、O形密封圈6、O形密封圈7、O形密封圈8、聚四氟乙烯减磨垫圈9、转轴10、球11、紧固螺钉12，均垂直装配于供水管路的轴线方向(见附图3)，即其装配方向与水流轴线方向或供水管路轴线方向成90°。所说的阀芯3内有异紧密包容球面的型球面密封圈4和硅橡胶弹性密封圈5组成的弹性密封配对偶件，该偶件即保证了球阀的密封性又降低了对零部件加工和装配的精度，同时也减小了球阀的转动力矩，其空载转动力矩≤0.5N-m(0.05kgf-m)。阀芯3底部有定位用凸圆柱或凸榫3a，该结构将保证阀芯3异型球面密封圈4和硅橡胶弹性密封圈5安装孔和水流方向轴线(供水管路轴线)的同轴心。壳体1内阀芯安装定位孔1a和球阀上盖2上的安装定位圆柱2a同轴心配合，保证了球阀的安装结构和使用性能。球阀上盖2的凸缘2b与带螺纹孔凸缘2c用于安装控制机构和减速器的外接部件。壳体1上端面有环形轴向O形密封圈II 7安装槽，球阀上盖2与球阀壳体1相配合的圆柱表面上有环形径向O形密封圈I6安装槽，用双密封结构保证球阀在高供水压力下的密封性能。上装式球阀仅壳体1两端有安装螺纹，与普通球阀区别于普通球阀使用安装时分别用球阀阀体和球阀阀盖上的螺纹。新型上装式球阀安装连接时力仅仅作用在球阀(电动球阀)壳体1一个零件上，不会发生渗漏现象。而普通球阀安装连接力分别作用在球阀阀体和球阀阀盖上，很容易造成普通球阀连接松动，产生供水管路渗漏。
权利要求
1.一种方便拆卸的上装式电动球阀，包括球阀阀体、球阀上盖、阀芯、进水口、出水口及电子控制单元，其特征在于阀芯内有异型球面密封圈、硅橡胶弹性密封圈、O形密封圈I、O形密封圈II、O形密封圈III、聚四氟乙烯减磨垫圈、转轴、球体及紧固螺钉组成可拆卸的球阀阀芯组件，所说的上盖、阀芯、异型球面密封圈、硅橡胶弹性密封圈、O形密封圈I、O形密封圈II、O形密封圈III、聚四氟乙烯减磨垫圈、转轴、球、紧固螺钉的装配垂直于供水管路轴线方向，即其装配方向与水流轴线方向或供水管路轴线方向成90°。
2.根据权利要求1所说的一种方便拆卸的上装式电动球阀，其特征在于所说的阀芯内有异型球面密封圈和硅橡胶弹性密封圈组成的弹性密封配对偶件，球置于该偶件的硅橡胶弹性密封圈和聚四氟乙烯异型球面密封圈的球面紧密包容中。
3.根据权利要求2所说的一种方便拆卸的上装式电动球阀，其特征在于所说的阀芯内有的异型球面密封圈弹性密封配对偶件，其基本几何形状是同轴心的阶梯圆环，阶梯圆环的轴线和零件球的水平轴线同轴心，一个端面垂直于阶梯圆环轴线，在端面上有和零件球半径相等的球面，球面的球心与零件球的球心同心，阶梯圆环的另一面，即球面和垂直端面的背面，是与零件球垂直轴线同轴的圆柱面，圆柱面与同轴心的阶梯圆环相贯，则两者之间相贯线为曲线和直线；所说的阀芯内有的硅橡胶弹性密封圈配对偶件，其基本几何形状是同轴心的圆环，一个端面垂直于圆环的轴线，另一面是与阀体圆柱孔同轴心且半径相等的圆柱面，圆柱面的垂直轴线与同轴心的圆环水平轴线相交于零件球的球心，圆柱面与同轴心的圆环相贯，则两者之间相贯线为曲线和直线。
4.根据权利要求1所说的一种方便拆卸的上装式电动球阀，其特征在于所说的阀芯底部有定位用凸圆柱或凸榫。
5.根据权利要求1所说的一种方便拆卸的上装式电动球阀，其特征在于所说的壳体阀芯安装定位孔和球阀上盖安装定位圆柱同轴心配合。
6.根据权利要求1所说的一种方便拆卸的上装式电动球阀，其特征在于所说的壳体和球阀上盖依螺钉紧固连接，或依球阀壳体的内螺纹和球阀上盖的外螺纹紧固连接。
7.根据权利要求1所说的一种方便拆卸的上装式电动球阀，其特征在于所说的球阀上盖上有用于安装控制机构和减速器的外接部件的上盖的凸缘与带螺纹孔的凸缘。
8.根据权利要求1所说的一种方便拆卸的上装式电动球阀，其特征在于所说的壳体上端面有环形轴向O形密封圈II安装槽，球阀上盖与球阀壳体相配合的圆柱表面上有环形径向O形密封圈I安装槽。
9.根据权利要求1所说的一种方便拆卸的上装式电动球阀，其特征在于所说的上装式球阀仅壳体两端有安装螺纹。
10.根据权利要求1所说的一种方便拆卸的上装式电动球阀，其特征在于所说的O形密封圈I、O形密封圈II、O形密封圈III两件均使用硅橡胶材料；所说的阀体和阀盖为H62或59-1等铜合金；在特殊场合也可以使用不锈钢等其他金属材料；所说的阀芯使用PES、PPS等工程塑料；所说的异形球面密封圈使用PTFE聚四氟乙烯材料。
全文摘要
本发明为一种上装式球阀，即球阀组成零部件与水流方向或供水管路轴线方向垂直。本发明从原理上、结构上解决了普通球阀的弊病和缺陷，控制精度高、性能稳定、重复性和再现性好，耐高温和高压，转动力矩小，其空载转动力矩≤0.5N－m(0.05kgf－m)；同时上装式球阀性能降低了对球阀零部件加工精度要求，而且其性能比普通球阀有了很大的提升，其耐压从普通球阀的1.6MPa提高到3.5MPa。本发明球阀阀芯垂直安装在阀体上，可与阀盖整体拆装，而且重新安装后不影响使用性能，便于对球阀阀芯定期的维修清洗，保证了在恶劣水质下的控制精度和使用性能。
文档编号F16K5/06GK1884880SQ20061001473
公开日2006年12月27日 申请日期2006年7月7日 优先权日2006年7月7日
发明者陈蕾 申请人:陈蕾