一种非对称密封结构的偏心全通径球阀的制作方法

本发明涉及阀门密封领域，尤其涉及一种非对称密封结构的偏心全通径球阀。

背景技术：

在全通径球阀中，传统的手电动球阀均不带偏心，活门采用铸造或者钢板焊接形式，活门通过安装活门密封圈与移动环形成密封副(金属对金属硬密封)，其密封由上游工作密封副和下游检修密封副两道密封副组成。两组密封副均通过压力水或者压力油驱动移动环的投入和拔出，来实现球阀的开关，现有技术中已经出现了上述带有对称设置的可移动差压式金属硬密封结构的球阀，例如申请号为cn201820980822.和cn200420076986.2的中国专利中就都公开了一种双密封球阀的可移动差压式金属硬密封结构。然而，由于可移动差压式金属硬密封结构的水系统或者油系统与球阀是一配一的关系，其控制方式和结构都比较复杂，制造和使用成本也很高，且金属硬密封难以做到零泄漏，当手电动装置或者传动装置、密封结构等出现问题时，需要花长时间拆解维修，可能会无法保证球阀持续正常工作时间，影响球阀的利用率。

因此，急需设计一种结构更加简单、密封检修更容易、制造和使用成本更低的全通径球阀，并同时能够保证阀门的密封性和可操作性。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

基于此，本发明提出了一种非对称密封结构的偏心全通径球阀，该偏心全通径球阀的结构和操作简单、密封检修速度快、制造和使用成本低、密封性强，且在线检修时不会影响球阀的持续工作。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提出了一种非对称密封结构的偏心全通径球阀，包括阀体、活门、可移动差压式金属硬密封结构、固定式软密封结构、阀体外的拐臂以及手动锁锭装置，所述可移动差压式金属硬密封结构设置在球阀的进水端处，所述固定式软密封结构设置在球阀的出水端处，阀轴中心线与阀体中心线平行偏移一定距离，拐臂通过阀轴与阀体内的活门相连，以带动活门进行旋转，当活门处于全开或者全关状态时，设置于拐臂上的手动锁锭装置能够在阀体上设置的两处锁定销套内进行拔出和投入。

进一步的，所述可移动差压式金属硬密封结构包括通过螺钉固定在活门上的活门密封圈、作直线运动的移动环和固定在阀体上的支撑环，在阀体上分别开有连接到水系统的进出水口，移动环活动置于阀体和支撑环之间，与移动环的锥面相适配的活门密封圈和支撑环、阀体一起构成了放置移动环的空间，分别开设在所述支撑环和阀体上的进出水口与该放置移动环的空间相连通。

进一步的，所述固定式软密封结构包括了固定于阀体上的固定密封座、固定于活门上的橡胶密封圈，所述固定密封座与橡胶密封圈之间能够紧密配合，形成一对工作密封副。

进一步的，所述固定式软密封结构还包括压圈，所述橡胶密封圈通过位于下方的压圈和螺钉固定在活门上的凹槽内，所述橡胶密封圈能够通过所述压圈调整压缩量，以保证零泄漏。

进一步的，所述阀轴中心线与阀体中心线在垂直方向上平行偏离移一定距离，形成一个垂直方向上的偏心距。

进一步的，所述偏心距的长度为1-10mm。

进一步的，所述固定密封座材质为不锈钢材质，橡胶密封圈的材质为nbr或者epdm。

进一步的，所述手动锁锭装置包括手轮、与手轮连接的丝杆、锁紧螺母、螺栓、挡块、盖板以及设置于拐臂上的固定座内的锁定销，所述盖板通过螺栓固定在固定座上的一端，盖板上设有螺纹孔，所述螺纹孔与丝杆配合构成一个丝杆螺母结构，当活门处于全开或者全关状态时，所述锁定销能够在阀体上设置的两处锁定销套内进行拔出和投入，所述锁定销与锁定销套之间采用锥面结构配合。

进一步的，所述手动锁锭装置还包括挡块，所述挡块通过外螺纹与锁定销的尾部开设的凹槽的内螺纹进行螺纹固定连接，所述丝杆的末端为圆台形结构，挡块用于限制所述圆台形结构做直线运动，所述圆台形结构能够在锁定销的尾部的凹槽内进行自由转动。

进一步的，所述手动锁锭装置还包括定位杆和定位杆螺母，所述定位杆通过定位杆螺母固定在固定座上，所述锁定销的侧面设有与所述定位杆的一端相配合的限位槽，所述限位槽限制定位杆只能进行水平方向的移动。

(三)有益效果

本发明与现有技术对比，本发明的有益效果包括：

1、本发明的非对称密封结构的偏心全通径球阀将两个可移动差压式金属硬密封结构(球阀进水侧检修密封结构和球阀出水侧工作密封结构)中的工作密封结构改为固定式软密封结构，使得固定式软密封结构作为位于下游的常用工作密封，从而在正常工作情况下无需使用直线移动的金属硬密封结构，固定式软密封结构无需水压或油压驱动，简化了水系统或油系统，且水系统控制柜或油系统控制柜无须与球阀一配一，可作为移动的专用工具，仅在球阀需要在线检修时才与球阀连接使用，降低了制造成本，简化了控制方式。此外，在检修时，只需要快速更换固定式软密封结构的橡胶密封圈即可完成密封结构的检修，检修操作简单。

2、本发明的非对称密封结构的全通径球阀通过配合偏心结构和手动锁锭装置，使得偏心拐臂能够保证活门处于全开或全关位置，增加了开关的力矩，且增加偏心能保证活门密封圈与橡胶密封圈能快速脱离。

3、拐臂上的手动锁锭装置中的丝杆通过挡块的卡合以及与盖板的相对旋转来前后推动锁定销，锁定销与锁定销套采用锥面配合，配合锁紧螺母和定位杆，从而使得锁定销能够在对应阀门全开全关位置的上下两处锁定销套内准确稳定的拔出和投入，确保阀门全开和全关位置准确，且锥面配合和锁定销一侧的限位槽可使工作人员反馈获知锁定销是否投入到位。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1为本发明的非对称密封结构的偏心全通径球阀的侧视图；

图2为图1中i处的局部放大示意图；

图3为图1中检修用的可移动差压式金属硬密封结构的局部放大示意图；

图4为图1中c-c向的手动机械锁定销的拔出状态示意图；

图5为图1中c-c向的手动机械锁定销的投入状态示意图。

附图标记说明：

1、阀体，2、活门，3、压圈，4、橡胶密封圈，5、固定密封座，6、活门密封圈，7、移动环，8、支撑环，9、拐臂，10、锁定销，11、手轮，12、锁定销套，13、丝杆，14、锁紧螺母，15、螺栓，16、盖板，17、挡块，18、定位杆，19、定位杆螺母。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

如图1-5所示，本发明公开了一种非对称密封结构的偏心全通径球阀，包括偏心全通径球阀的阀体1、活门2、可移动差压式金属硬密封结构、固定式软密封结构、拐臂9以及拐臂上的手动锁锭装置，可移动差压式金属硬密封结构设置在进水端处，固定式软密封结构设置在出水端处，通过将固定式软密封结构设置在下游的出水端处，使得固定式软密封结构作为常用工作密封，从而在正常工作情况下无需使用直线移动的金属硬密封结构，固定式软密封结构无需水压或油压驱动，简化了操作控制系统，且水系统控制柜或油系统控制柜无须与球阀一配一，可作为移动的专用工具，仅在球阀需要在线检修时才与球阀连接使用，在保证阀门具备在线维修性的同时，降低了制造成本，简化了控制方式。此外，在检修时，只需要快速更换固定式软密封结构的橡胶密封圈即可完成密封结构的检修，检修操作简单。

此外，阀体1外的拐臂9通过阀轴与阀体1内的活门2相连，从而带动活门2在90°范围内旋转，从而达到截断或者连接介质的目的，阀轴中心线与阀体1的中心线偏移一定距离，从而构成一个偏心全通径球阀，从而使得本发明的非对称密封结构球阀容易开关，通过压圈来调整相较密封圈的压缩量来保证零泄漏，以最终实现密封零泄漏，偏心阀轴的偏心距与固定式软密封结构的橡胶密封圈4的凸出部分的尺寸相互对应，由于本发明的球阀往往是球阀之类的中大型手电动球阀，球阀尺一般为300～3000mm，故偏心距优选为1-10mm，保证固定密封座5与橡胶密封圈4进行快速密封和脱离。优选地，如图1所示，与拐臂9一端连接的阀轴可具体与阀体1的中心线上下偏离，形成一个垂直方向的偏心距，从而便于操作人员在垂直方向上进行手动或者电动的阀门开度控制。

如图2所示，固定式软密封结构包括了固定于阀体1上的固定密封座5、固定于活门2上的橡胶密封圈4和压圈3，橡胶密封圈4通过位于下方的压圈3和螺钉固定在活门2上的凹槽内，橡胶密封圈通过压圈3微调整压缩量，能够保证零泄漏，最终使得固定密封座5与橡胶密封圈4之间能够紧密配合，以形成一个密封防水结构，从而阻止介质从阀座与阀体缝隙中泄露，优选的，固定密封座5材质为不锈钢材质，橡胶密封圈4的密封圈材质为nbr、epdm等，均可根据使用条件进行选择。

如图3所示，作为现有技术的可移动差压式金属硬密封结构包括了通过螺钉固定在活门2上的活门密封圈6、作直线运动的移动环7和阀体1上的支撑环8，在阀体上开有连接到水系统的进出水口，进出水口的接口分别为拔出腔和投入腔，移动环7活动置于右阀体和支撑环8之间，与移动环7的锥面相适配的活门密封圈6和支撑环8、右阀体一起构成了放置移动环7的空间，分别开设在所述支撑环8和右阀体上的进出水口与该放置移动环7的空间相连通，阀体1上的高压引水管将水系统的压力水或油系统的压力油引至移动环7的两端，通过控制移动环7两端的压力水/油的进水方向，使得可移动差压式金属硬密封结构的移动环7在阀体内作直线运动。当右端的投入腔进水/油时，压力水/油推动移动环7向阀门中心移动与球体活门上的活门密封圈6接触，贴紧并形成密封面，此时左端的拔出腔当做排水/油口泄掉被排出的水/油，反之，当左端的拔出腔进水/油时，压力水/油推动移动环7向阀门中心相反的方向移动，并与球体活门上的活门密封圈6脱离，留有对应大小的空隙，保证拐臂9带动活门2在阀体1内进行旋转，此时右端的投入腔当做排水/油口泄掉被排出的水/油。值得注意的是，本发明的可移动差压式金属硬密封结构作为检修密封结构，其仅仅在检修的时候投入工作，故一般正常工作情况下无需每台球阀单独配备移动环的液压控制设备。

如图4-5中的c-c向侧视图所示，为了使得非对称密封结构的偏心全通径球阀的活门位置准确，本发明还在拐臂9的一端设置了手动锁锭装置，具体的，手动锁锭装置包括了手轮11、与手轮连接的丝杆13、锁紧螺母14、螺栓15、挡块17、定位杆18、定位杆螺母19、盖板16以及设置于拐臂上的固定座内的锁定销10，所述锁定销10能够在阀体1上的两处锁定销套12内(图1中只示出了一处锁定销套12)进行拔出和投入，一处上方的锁定销套12对应活门全开的位置，另外一处下方的锁定销套12对应活门全关且固定式软密封结构进行密封的位置，从而保证活门关断时固定式软密封结构的密封效果，使得固定密封座5与橡胶密封圈4之间进一步紧密贴合，保证检修更换橡胶密封圈4时的人员安全，并在全开时保证活门的开度位置。

进一步的，丝杆13的末端为圆台形结构，其锁定销10尾部设有带螺纹的凹槽，挡块通过外螺纹与锁定销12尾部凹槽的内螺纹连接，挡块17用于卡合丝杆13末端的圆台形结构做直线运动，从而限制住位于锁定销10尾部的凹槽内丝杆13末端凸出的圆台形结构，并还留有一定微小间隙，使得所述丝杆13的圆台形结构能在锁定销10尾部的凹槽内自由转动，使得所述丝杆13通过手轮转动带动其末端的圆台形结构进行前后运动，最终推动锁定销12进行水平直线方向的运动，此外，盖板16通过螺栓15固定安装在拐臂上中空的固定座上，且盖板16的中央设有螺纹孔，其与丝杆13上的螺纹配合，共同构成一个丝杆螺母结构，从而使得丝杆13转动时相对于固定的盖板16做前后运动，此外，还可设置锁紧螺母14，锁紧螺母14的中央也设有螺纹孔，从而与盖板16的螺纹孔一起构成双紧的丝杆螺母结构,具体的，在锁定销10进行投入和拔出时，锁定销10在投入到位和拔出到位后，将锁紧螺母14与盖板16拧在一起，可锁住锁定销10的位置。总之，拐臂9上的手动锁锭装置通过旋转的手轮11和丝杆13推动锁定销10前后运动，丝杆13通过挡块17对其末端的卡合以及与盖板16的相对旋转来前后带动锁定销10，最终使得锁定销10能够在对应阀门全开全关位置的上下两处锁定销套12内准确稳定的拔出和投入。

此外，如图4所示，在锁定销10的上侧顶端设置了与固定在固定座上的定位杆18相配合的限位槽，定位杆18通过定位杆螺母19固定在固定座上，锁定销10上侧开设的限位槽限制定位杆只能进行水平方向的前后运动，从而使得锁定销10不能进行轴向的转动，且限位槽的两端能够与固定座上的定位杆18进行卡合，从而进一步保证锁定销10准确的移入和移出锁定销套12，并使得工作人员反馈获知手轮是否旋转到了极限位置。此外，锁定销10与锁定销套12之间可优先采用锥面密封，能够保证锁定位置的精确性。

当球阀中的手动装置、电动装置或者传动装置出现问题，需要拆解维修时，通过设置全开、全关手动机械锁定装置，使活门处于全开或者全关状态，在管道有水的情况下，可安全方便的维修。手轮操作锁定销的投入拔出，方便省力。锥销连接保证锁定位置准确无误。

值得一提的是，本发明的非对称密封结构的偏心全通径球阀之所以没有使用左右对称的低成本的固定式软密封结构，是因为在活门进出水口两端都使用固定软密封结构的情况下，两侧同时使用固定式软密封结构，两道软密封结构将同时密封或者同时检修，无法满足一工作、一检修的要求。

与现有技术对比，本发明的有益效果包括：

1、本发明的非对称密封结构的偏心全通径球阀将两个可移动差压式金属硬密封结构(球阀进水侧检修密封结构和球阀出水侧工作密封结构)中的工作密封结构改为固定式软密封结构，使得固定式软密封结构作为位于下游的常用工作密封，从而在正常工作情况下无需使用直线移动的金属硬密封结构，固定式软密封结构无需水压或油压驱动，简化了水系统或油系统，且水系统控制柜或油系统控制柜无须与球阀一配一，可作为移动的专用工具，仅在球阀需要在线检修时才与球阀连接使用，降低了制造成本，简化了控制方式。此外，在检修时，只需要快速更换固定式软密封结构的橡胶密封圈即可完成密封结构的检修，检修操作简单。

2、本发明的非对称密封结构的全通径球阀通过配合偏心结构和手动锁锭装置，使得偏心拐臂能够保证活门处于全开或全关位置，增加了开关的力矩，且增加偏心能保证活门密封圈与橡胶密封圈能快速脱离。

3、拐臂上的手动锁锭装置中的丝杆通过挡块的卡合以及与盖板之间的相对旋转来前后推动锁定销，锁定销与锁定销套采用锥面配合，配合锁紧螺母和定位杆，从而使得锁定销能够在对应阀门全开全关位置的上下两处锁定销套内准确稳定的拔出和投入，确保阀门全开和全关位置准确，且通过设置锥面结构的配合和锁定销侧面的限位槽也可使工作人员反馈获知锁定销是否投入到位。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。