球阀及流体管网的制作方法

本发明涉及流体控制设备的技术领域，尤其是涉及一种球阀及流体管网。

背景技术：

固定球球阀是工业应用最为广泛的阀门之一。在固定球球阀中，球体具有转轴、支撑轴，二者被固定在阀体上，球体位置固定，流体压力不能使它产生位移。球体两侧是阀座，阀座借助于弹簧和流体的推力压向球体，建立密封比压。

这种阀门的主要功能是切断或接通管道中的流体通道，借助手柄或驱动装置在转轴上施加一定的转矩并传给球体，使它旋转90度，球体的通孔与阀体通道中心线重合或垂直，以实现阀门全开或全关的动作。

阀门在全开或全关的过程中，球体转动，球体与阀座接触面之间产生很大的摩擦力，这种摩擦力使球体球面和阀座密封面产生磨损而损坏零件，最终导致阀门的密封失效。为了减少这种摩擦，一般采用球体表面和阀座密封面喷涂贵重、高强度耐磨合金或提高加工精度，但只能减少摩擦力而不可能完全消除这种摩擦力对零部件的损坏。如何最大限度的减少甚至完全消除这种有害的摩擦力，一直阀门行业研究的课题，但完全消除这种有害的摩擦力至今没有得到解决。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供球阀及流体管网，以解决现有技术中阀芯与阀座产生摩擦的而损坏零件，最终导致阀门的密封失效的技术问题。

本发明提供的一种球阀，包括填料函、上阀体、下阀体和底盖；所述上阀体和下阀体形成用于容纳阀芯的容腔；所述底盖设置在下阀体下端，用于密封下阀体；

所述填料函设置在下阀体的上端，用于密封下阀体和转轴的固定；

在所述填料函上设置有通孔，转轴通过所述通孔连接所述阀芯；

所述阀芯包括阀芯主体和密封板；所述密封板上设置有连接件；所述阀芯主体上设置有安装槽，所述连接件铰接在所述安装槽中。

进一步地，在所述底盖上设置有支撑轴，在所述支撑轴上设置有支撑轴套，所述阀芯设置在所述支撑轴套上。

进一步地，所述填料函上端设置有固定槽，在所述固定槽内设置有用于密封的填料，在所述填料函上设置将填料固定在固定槽内填料压盖。

进一步地，所述填料函下端设置有用于防止转轴在流体压力下产生周向位移飞出的轴承垫片。

进一步地，所述转轴上设置有转轴轴套，所述转轴轴套位于所述轴承垫片的下端。

进一步地，所述上阀体靠近所述阀芯一端设置有阀座，所述阀座通过所述阀座压板设置在所述上阀体上。

进一步地，所述转轴上设置有旋转凸台，所述旋转凸台的直径大于所述通孔直径，且所述转轴轴套套设在所述旋转凸台处。

进一步地，所述转轴上设置有用于气压开关阀门的气动执行器。

进一步地，所述阀芯上设置的导流孔内流体的流向与所述阀芯主体与所述连接件铰接的铰接轴垂直。

本发明还提供一种流体管网，采用上述所述球阀。

本发明提供的球阀及流体管网，能够通过在阀芯主体上设置的密封板来改变，阀芯与阀座的摩擦，由于阀芯的球心与阀芯旋转中心不重合，旋转中心比阀芯主体的球心离上阀体更远，这样在旋转阀芯的时候，相对于原几何中心有一个偏移，旋转中心到阀座密封面的距离因位置不同而不同，出现长短半径，当阀芯旋转开启时，因长短半径原因产生凸轮效应，此时阀芯与阀座开始脱离，阀芯与阀座无摩擦转动；这样有利于提高球阀的使用寿命，也能够提高整个流体管网的安全性，减少整个流体管网的维修次数和流体泄露的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的球阀的结构示意图；

图2为图1所示球阀的局部放大图；

图3为图1所示球阀的阀芯与阀座分离状态示意图；

图4为图1所示球阀的管壁状态示意图；

图5为图1所示球阀的阀芯主体的结构示意图；

图6为本发明另一种实施例提供的球阀的结构示意图；

图7为双偏心球阀原理图。

图标：100－填料函；200－下阀体；300－上阀体；400－阀芯主体；500－底盖；600－支撑轴；700－支撑轴套；800－轴承垫片；900－转轴轴套；110－旋转凸台；120－转轴；130－填料；140－密封板；150－阀座压板；160－阀座；170－阀座密封圈；180－阀芯旋转中心；190－球心；210－连接件；220－安装槽；230－气动执行器240－填料压盖250－铰接轴260－安装孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1－图4所示，在本发明提供的一种球阀，包括填料函100、上阀体300、下阀体200和底盖500；所述上阀体300和下阀体200形成用于容纳阀芯的容腔；所述底盖500设置在下阀体200下端，用于密封下阀体200和支撑轴600的固定；

所述填料函100设置在下阀体200的上端，用于密封下阀体200和转轴120的固定；

在所述填料函100上设置有通孔，转轴120通过所述通孔连接所述阀芯；

所述阀芯包括阀芯主体400和密封板140；所述密封板140上设置有连接件210；所述阀芯主体400上设置有安装槽220，所述连接件210铰接在所述安装槽220中。

如图3、图4所示，在本实施例中，上阀体300和下阀体200通过螺栓连接在一起，上阀体300和下阀体200形成的容腔内有阀芯，在阀芯上设置有与转轴120连接的孔，转轴120通过填料函100的通孔与阀芯连接，通过控制转轴120的转动实现阀门的开关。

填料函100能够起到连接上阀体300和下阀体200的作用，并能够将转轴120固定在通孔中。

转轴120的转动可以采用人工的转动，也可以连接其他驱动装置，实现不同的驱动。

阀芯上阀芯主体400上设置密封板140，在阀芯主体400上设置的安装槽220内有铰接有连接件210，这样密封板140能够在阀芯主体400上进行小幅度的转动；在阀芯快要关到位的时候，密封板140和阀座160先接触，阀芯继续关闭，密封板140轻微转动与阀座160之间摩擦很小，甚至可忽略不计；这样能够有效的延长球阀的使用寿命。

阀门在全关位置是时，密封板140和阀座160紧密贴合，阀座160和上阀体300通过阀座160密封环密封，从而保证了阀门的密封。阀门开启时，密封板140脱离阀座160密封面，整个阀芯与阀座160没有接触，不产生摩擦，延长了密封板140和阀座160的使用时间，大大降低了阀门的扭矩。

如图1所示，在上述实施例基础之上，进一步地，在所述底盖500上设置有支撑轴600，在所述支撑轴600上设置有支撑轴套700，所述阀芯设置在所述支撑轴套700上。

在本实施例中，底盖500上设置有支撑轴600，支撑轴600上有支撑轴套700，阀芯上的孔套在支撑轴套700外，这样阀芯在旋转的时候，能够被支撑轴600固定其旋转中心，保证阀门的良好的运行。

底盖500通过螺栓安装在上阀体300和下阀体200上，能够用于辅助固定上阀体300和下阀体200。

支撑轴600固定设置在底盖500上，支撑轴600与底盖500的连接可以采用焊接，也可以采用螺接等其他方式，底盖500能够起到连接上阀体300、下阀体200的作用，并能够固定支撑轴600的作用。

在上述实施例基础之上，进一步地，所述填料函100上端设置有固定槽，在所述固定槽内设置有用于密封的填料130，在所述填料函100上设置将填料130固定在固定槽内填料压盖240。

在填料函100上有固定槽，通孔所述固定槽穿过，在固定槽内设置有填料130，填料130能够起密封作用，防止阀门输送介质外漏，填料130常用的有聚四氟乙烯、石墨、石棉盘根三种。

在上述实施例基础之上，进一步地，所述填料函100下端设置有用于防止转轴120在流体压力下产生周向位移飞出的轴承垫片800。

如图2所示，在上述实施例基础之上，进一步地，所述转轴120上设置有转轴轴套900，所述转轴轴套900位于所述轴承垫片800的下端。

在轴承垫片800下端有转轴轴套900，转轴120在旋转的时候，能够减少摩擦。

进一步地，所述上阀体300靠近所述阀芯一端设置有阀座160，所述阀座160通过所述阀座压板150设置在所述上阀体300上。

阀座160能与阀芯形成完好的密封，使流体不能从上阀体300流入下阀体200中；阀座160通过阀座压板150工作在上阀体300上；在阀座压板150上设置有螺栓，阀座压板150通过螺栓安装在上阀体300上。

在上阀体300与阀座160之间还设置有阀座密封圈170，能够起到密封的作用，使整个球阀的密封质量更好，在旋转阀芯使阀门关闭的时候，保证流体不侧漏。

如图1所示，进一步地，所述转轴120上设置有旋转凸台110，所述旋转凸台110的直径大于所述通孔直径，且所述转轴轴套900套设在所述旋转凸台110处。

在填料函100与上阀体300和下阀体200形成的一个空腔，此处的直径大于通孔的直径，在转轴120上的旋转凸台110在空腔内转动，且在旋转凸台110外有准轴轴套，能够减少旋转凸台110与填料函100的摩擦。

如图6所示，进一步地，所述转轴120上设置有用于气压开关阀门的气动执行器230。

在本实施例中，转轴120上设置有气压开关阀门的气动执行器230，这样就能够避免人来开关阀门；可以起选择使用电动执行器或者液压执行器；来开启关闭阀门；这样在球阀设计很大的时候，也能够方便的开启；同时这样也能够将球阀至于危险的地方，同样能够正常的使用，避免人为操作造成伤害。

如图5所示，进一步地，所述阀芯上设置的导流孔内流体的流向与所述阀芯主体400与所述连接件210铰接的铰接轴250垂直。

在阀芯主体400上设置的安装槽220内有铰接轴250，在阀芯主体400上有安装孔260，安装孔260从阀芯主体400上端经过安装槽220穿下端穿出，当密封板140的连接件210插入到安装槽220中，铰接轴250穿入安装孔260，穿过连接件210上的孔，实现将密封板140铰接在阀芯主体400上。

铰接轴250与转轴120在同一个方向，密封板140能够左右的小幅度旋转，这样来避免在阀门开关的过程中与阀座160的摩擦；从而增加阀门的使用寿命。

如图7所示，双偏心球阀为保证两个通道中心重合，要求两个偏心相等即a＝b。此时旋转中心到球心190连线与通道中心的夹角恰好45°，由此产生了双偏心球阀的一个特殊问题。由于双偏心球阀的两个偏心考虑结构的需要必须相等，当长半径R1通过球心190并恰好落在密封球面区域内，此时R1与密封球面相切，在切点附近就会出现摩擦，使球阀出现局部摩擦加剧，加速磨损。由于球阀最佳密封区域一般在R1与通道中心的夹角为45°的位置。双偏心球阀在试验或使用过程中经常会在这个位置出现划伤。为避免此密封区域的磨损，增加了偏心曲柄活动密封板140，当阀芯接近关闭位置将要和阀座160密封面相切时，密封板140球面滑动自动找正与阀座160密封面贴合，极大地降低了密封面的磨损。

本发明的球阀为三偏心硬密封球阀；阀芯在转动时，阀座160不与阀芯接触，阀芯与阀座160之间不产生摩擦，从根本上消除有害摩擦，解决因摩擦而生产的阀芯与阀座160损坏的问题。

本发明与普通的软密封球阀相比

(1)可以适应于更宽的温度范围。软密封球阀受非金属密封件的耐温性影响，不能用于温度太高的情况。而金属密封则根据不同的材料可以使用于600℃甚至更高。

(2)可以用于更高的压力范围。受非金属材料耐压能力和在高压下的稳定性限制，非金属密封的球阀用于CL600或更低的等级。用于较高压力等级时，非金属密封件容易失稳而导致阀门失效。而金属硬密封球阀可用于CL2500级。

(3)可获得更长使用寿命。非金属材料与金属材料相比，容易老化。故在使用一段时间后，因非金属材料的性能下降而导致阀门密封性能也下降。另一方面，非金属材料易受损伤。当流体中含有固体颗粒时，非金属密封件很容易被划伤，从而导致密封失效或密封性能下降。

本发明与普通的金属硬密封球阀相比

(1)固定球设计。普通球阀是浮动球密封，而三偏心球阀全部是固定球设计，而且密封比压通过自身的扭矩建立，在任何情况下都是可靠的。

(2)扭矩密封设计。传统的金属硬密封固定球球阀，通常都是在阀座160后面设置预压缩弹簧，在弹簧的作用下，使阀座160与球体密封面接触并形成密封比压。如果弹簧刚度偏小，那么形成的密封比压也比较小，密封效果差；如果弹簧刚度较大，会加大密封面的磨损，同时增加开关力矩；另一方面，弹簧受介质温度的影响，其刚度往往会随时间而改变，因此密封效果也会随时间而改变。而三偏心球阀靠扭矩密封，可形成较大的密封比压，而且也不会有较大的磨损，同时也不受温度和交变载荷的影响。

(3)单阀座160双向密封性能。在低温工况下，传统的金属硬密封球为能够释放阀腔中的介质，都采取了复杂的自动泄压机构或采用开孔的方式。前者增加了阀座160的复杂性，后者会因为开孔而使球阀具有方向性。三偏心球阀采用了单阀座160，故不存在阀腔压力释放的问题。而三偏心结构，使得阀座160密封无论在哪个方向都具有良好的密封效果，即具有完全的双向密封功能。

本发明还提供一种流体管网，采用上述所述球阀。

在本实施例中，流体管网上使用上述的球阀，能够减少整个流体管网的使用寿命，减少由于球阀密封不严带来的问题，减少整个流体管网的维护成本。

本发明提供的球阀及流体管网，能够通过在阀芯主体400上设置的密封板140来改变，阀芯与阀座160的摩擦，由于阀芯的球心190与阀芯旋转中心180不重合，阀芯旋转中心比阀芯主体400的球心190离上阀体300更远，这样在旋转阀芯的时候，相对于原几何中心有一个偏移，阀芯旋转中心到阀座160密封面的距离因位置不同而不同，出现长短半径，当阀芯旋转开启时，因长短半径原因产生凸轮效应，此时阀芯与阀座160开始脱离，阀芯与阀座160无摩擦转动；这样有利于提高球阀的使用寿命，也能够提高整个流体管网的安全性，减少整个流体管网的维修次数和流体泄露的问题。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。