球阀及其阀芯的制作方法

本实用新型涉及球阀，尤其涉及一种三通阀及其阀芯。

背景技术：

球阀通常包括阀体和容纳于阀体内腔中的球形阀芯，其中，阀体设有多个流体接口，阀芯设置流体通道。在工作时，阀芯受外力驱动而在阀体内旋转，连通不同的接口而形成通路，以改变阀体内的流路或者调整流路中的流量。

良好的球阀需要能够启闭迅速、操作轻便、流体阻力小无振动、噪声小。此外，球阀结构简单、相对体积小、重量轻也是所追求的技术目标。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于改进现有技术的球阀，以能够减少球阀的体积和重量，并且使得球阀具有更小的流阻、运行更为稳定等。

为此，提供一种改进的用于三通球阀的阀芯，该阀芯包括球壳，球壳的表面限定出供流体通过的凹槽，该凹槽包括上侧壁、下侧壁和位于两者之间的中间侧壁，所述凹槽的延伸方向与所述球壳的转轴线垂直，在球壳的垂直转轴线的大圆截面中，所述中间侧壁包括位于中间位置的径向朝外延伸的突部、分别位于所述突部两侧的两段直线部和位于最外端的两段尾部。

当阀芯转动至单向流路时，阀芯的凹槽允许每个接口均完全敞开，以提供最大的流量。而当三通阀用作分流阀时，从入口进入的流体在冲击凹槽的突部后将向两侧分开，分别从两个出口流出。而当三通阀用作混流阀时，从两个入口流入的流体在凹槽中受到突部的导流而从出口流出。从而，凹槽的突部能够有效提高流体的分流或混流效果。

有益的是，在球壳的垂直所述转轴线的大圆截面中，所述直线部的延伸方向与大圆的直径方向重合，所述尾部的延伸方向相对所述直线部朝背离凹槽的方向倾斜。

有益的是，在球壳的垂直所述转轴线的大圆截面中，所述突部的对称线与所述突部的顶点和所述大圆的圆心的连线重合。

有益的是，所述球壳设置有减重孔，所述减重孔包括与球壳同轴的圆柱孔和与所述圆柱孔贯通的矩形孔。

有益的是，在球壳的垂直所述转轴线的大圆截面中，所述矩形孔的对称线与所述突部的顶点和所述大圆的圆心的连线重合。

有益的是，在球壳的垂直所述转轴线的大圆截面中，所述矩形孔中设置有呈平板状的轴向肋，该轴向肋在大圆的径向上延伸至所述突部、在球壳的轴向上延伸至阀芯的驱动轴。

有益的是，所述圆柱孔内设置有在圆柱孔的内壁面与阀芯的驱动轴的周面之间沿球壳的径向延伸的多条径向肋。

有益的是，在球壳的转轴线所在的大圆截面中，矩形孔具有矩形孔延伸长度，矩形孔两侧的球壳表面分别具有第一球壳延伸长度和第二球壳延伸长度，其中，第一球壳延伸长度和第二球壳延伸长度中的任一个均小于矩形孔延伸长度并且大于矩形孔延伸长度的四分之一。该矩形孔的结构设置有利于在保证球壳具有足够的强度同时较好地减轻球壳重量。

有益的是，所述第一球壳延伸长度等于第二球壳延伸长度。

本实用新型还提供了一种球阀，该球阀包括上文所述的阀芯。

附图说明

以下将参照附图进一步详细描述本实用新型的其他细节及优点，其中：

图1示出了根据本实用新型的一种三通阀的分解示意图；

图2为图1中的阀芯的立体示意图；

图3为图2中的阀芯从另一视角的立体示意图；

图4为图2中的阀芯的沿垂直球壳转轴线的大圆截面图；

图5-7示出了图1的三通阀的阀芯的三个工作位置。

上述附图所示出的内容仅为举例和示意，并无严格按照比例予以绘制，也并未完整地绘制出具体使用环境下相关的全部部件或细节。本领域技术人员在明了本实用新型的原理和构思之后，将能想到在特定的使用环境下为具体实施本实用新型而需要加入的本领域公知的相关技术内容。

具体实施方式

在以下描述中可能使用的术语“第一”、“第二”等并不意欲限制任何序位，其目的仅仅在于区分各个独立的部件、零件、结构、元件等，并且这些独立的部件、零件、结构、元件可以相同、类似或者不同。

图1示出了根据本实用新型的一种具体的三通阀，其包括阀体10和容纳于阀体内腔中的阀芯20。阀体10具有与内腔连通的三个接口12，内腔与每个接口12的连接处布置有一个阀座30，以在接口12与阀芯20之间形成密封。阀体10还配置有阀盖11，其固定装配至阀体，以密封整个阀腔。

图2更详细地示出了图1中的阀芯20，其包括球壳40和与球壳固定连接的驱动轴90。驱动轴90被设置为连接外部动力装置，以驱动球壳40围绕转轴线在阀体10内旋转。球壳40的表面限定出供流体通过的凹槽50，所述凹槽包括上侧壁51、下侧壁52和位于两者之间的中间侧壁53。凹槽50的延伸方向与所述球壳的转轴线垂直。所述凹槽50用于与阀体10的内壁共同限定出流体流路，以下还将参考附图5-7对此做更为详细的描述。

参见图3，所述球壳40还设置有减重孔，所述减重孔包括与球壳同轴的圆柱孔70和与所述圆柱孔贯通的矩形孔60。其中，所述矩形孔60设置有呈平板状的轴向肋61，该轴向肋沿球壳40的转轴线方向从矩形孔底面延伸至驱动轴的下端面。此外，所述圆柱孔70内设置有在圆柱孔内壁面与驱动轴周面之间沿径向延伸的多条径向肋71。由此，驱动轴90的转矩将借由所述径向肋71和轴向肋61传递至球壳40，进而使得球壳40在阀体10内转动。

图4示出了球壳40的沿垂直其转轴线方向的大圆截面，其中，球壳40的球心59位于该大圆截面上。如图所示，中间侧壁53包括位于中间位置的径向朝外延伸的突部55、分别位于所述突部55两侧的两段直线部56和位于最外端的两段尾部57。其中，所述直线部56的延伸方向与大圆的直径方向重合，所述尾部57的延伸方向相对所述直线部56朝背离凹槽50的方向倾斜。

在本申请的关于阀芯20的描述中，所述“凹槽的延伸方向”指的是凹槽50的主要长度部分的延伸方向。换句话说，阀芯的凹槽50由多个不同部分或者部段组成，这些部段可以是直线延伸，或者是具有一定曲率的弧形部段。所述“凹槽的延伸方向”通常是凹槽的直线部段56的延伸方向，在图中为大圆的直径方向。

从图4中还可看出，在球壳40的沿垂直其转轴线的方向的大圆截面中，所述突部55具有对称的形状，其对称线与所述突部的顶点58和大圆的圆心59的连线重合。此外，从该大圆截面中还可以看出，所述矩形孔60也具有对称形状，其对称线也与所述突部的顶点58和所述大圆的圆心59的连线重合。对称形状使得球壳40整体的重量以转轴线对称分布，从而阀芯20在转动时更为稳定。

以下将参照图5-7进一步描述根据本实用新型的三通阀的工作过程，其中，阀体的三个接口分别为第一出口a、第二出口b和入口c。在图5中，阀芯所在的旋转位置形成c-b流路，在图6中，阀芯所在旋转位置形成c-a流路，而在图7中，阀芯所在旋转位置形成c-a(b)的分流流路。

当然，图7中的流路也可以被设置为混流流路，此时阀体的三个接口分别为比如第一入口a、第二入口b和出口c，流体从a和b同时流入阀芯并混合后从c口流出。

在图5和图6的单向流路中，阀芯的凹槽允许每个接口均完全敞开，以获得最大的流路直径和流量。而在图7的分流(合流)流路中，阀芯凹槽的两个尾部由于其弧形结构而允许出口a和b具有更大的开度。

此外，在用作分流阀时，从入口c进入的流体在冲击突部后将向两侧分开，分别从a口和b口流出，由于突部设置与凹槽的中央位置，a口和b口所分流的流体数量倾向相同。或者，在用作混流阀时，从a口和b口流入的流体将受到突部的导流而从c口流出，减少了a口和b口两个分路之间相互干扰。从而，凹槽的突部能够有效提高了流体的分流或混流效果。

上文描述的仅仅是有关本实用新型的精神和原理的示例性实施方式。本领域技术人员可以明白，在不背离所述精神和原理的前提下，可以对所描述的示例做出各种变化，这些变化及其各种等同方式均被本发明人所预想到，并落入由本实用新型的权利要求所限定的范围内。