一种硬密封快速球阀的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于一种风洞试验领域，涉及一种球阀装置。
【背景技术】
[0002]暂冲式高超声速风洞运行时，由于运行时间短，气流压力高，风洞启闭频繁，需要在供气管路上设置开关阀快速启动和关闭风洞运行，阀门开启时刻作为风洞运行计时和风洞压力启动控制时刻的基准点。阀门不但要求较高的密封性能，较快的开闭速度(一般为2s以内)，并且开闭动作时间不能随阀门前后压差等因素有明显的变化，阀门运行工况苛亥IJ，阀门运行的可靠性和长期运行开关的重复性成为突出问题。
[0003]高超声速风洞运行中，一般选用截止阀或球阀作为快速启闭风洞气流的阀门。截止阀结构简单，耐高压，但是由于阀门流道复杂，流阻大，并且随着阀门口径增大，阀杆移动行程增加，动作变慢，一般用于管路口径小于150mm的风洞供气工况。球阀由于耐高压，流阻小，启闭迅速，口径变化范围宽，在风洞运行中得到了广泛应用。但是普通软密封球阀使用一段时间后由于密封圈磨损、老化，阀杆、轴承和填料函间距变大；一般硬密封球阀在使用一段时间后球体和阀座硬化层磨损脱落，阀杆磨损后发生偏斜，阀门开关时间发生变化，甚至发生阀门卡死现象，严重缩短了阀门无故障使用周期，降低了阀门长期运行的可靠性，极大地影响了风洞安全运行效率。
【发明内容】
[0004]针对暂冲式高超声速风洞快速启闭工况下，截止阀流阻大、口径应用受限，普通球阀使用寿命短的问题，本发明提出了一种硬密封快速球阀，满足流量大、启闭压差大、动作迅速、启闭频繁的高超声速风洞运行工况需要。
[0005]为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下:
[0006]一种硬密封快速球阀，包括阀体、左阀盖、右阀盖、球芯、左阀座、右阀座、阀杆、上支撑板、下支撑板、左负载弹簧、右负载弹簧、左压圈、右压圈、上滑动轴承、下滑动轴承、阀杆滑动轴承、上密封结构。
[0007]进一步地，左阀盖、右阀盖与阀体固定连接；球芯位于阀体、左阀盖、右阀盖组成的腔体中间；上滑动轴承和下滑动轴承分别套在球芯的上凸轴和下凸轴上，上支撑板和下支撑板分别套在上滑动轴承和下滑动轴承上，对球芯进行支撑和定位；上支撑板和下支撑板分别与左阀盖、右阀盖相连接；左阀座位于左阀盖与球芯之间，由左负载弹簧驱动左压圈，使得左阀座和球芯紧密接触密封，而右阀座位于右阀盖与球芯之间，由右负载弹簧驱动右压圈，使得右阀座和球芯紧密接触密封；阀杆穿过阀体颈部的通孔与球芯顶端的槽口进行配合连接；上密封结构安装在阀杆穿过阀体颈部的通孔后所形成的环形腔内，用于密封快速球阀内部介质，并导向定位阀杆。
[0008]进一步地，上密封结构包括连接板、密封垫片、对开圆环、金属防挤压环、0型圈、阀杆止推垫片、阀杆密封环；阀杆与阀体的颈部通孔壁面形成环形腔；阀杆密封环内、外壁面上各设有两道密封槽，阀杆密封环的密封槽中安装0型圈后置于环形腔内，阀杆密封环下端压在阀杆止推垫片上，阀杆止推垫片压在阀杆的突肩上；对开圆环位于阀体颈部通孔壁面的凹槽内，其底面压在阀杆密封环上端，顶面被金属防挤压环压紧；连接板通过连接螺栓固定于阀体颈部通孔上端，连接板与金属防挤压环之间安装密封垫片。
[0009]进一步地，左压圈、右压圈呈圆环状，其端面圆周均布一圈圆孔，左压圈端面上的每个圆孔内各放置一个左负载弹簧，右压圈端面上的每个圆孔内各放置一个右负载弹簧。
[0010]进一步地，所述球芯、阀杆、左阀座、右阀座部件的基体采用沉淀硬化不锈钢材质。
[0011]进一步地，所述密封垫片材料为柔性石墨。
[0012]进一步地，所述金属防挤压环上对称设置有两个螺纹孔。
[0013]进一步地，所述球芯、左阀座和右阀座在表面喷涂有硬化层。
[0014]进一步地，所述阀杆表面进行盐浴复合处理。
[0015]进一步地，所述球芯顶端槽口形状为正方形。
[0016]本发明的有益效果是:
[0017]1.本发明的硬密封快速球阀为三片式锻钢球阀，采用支撑板、固定球结构，最大程度消除了装配误差，对快速球阀的密封提供了更好的保证。
[0018]2.传统球阀上密封结构采用支架通过连接螺柱、螺母来把主阀体和填料箱连接起来的形式，冲击、振动等因素会造成填料箱和阀体之间的连接产生变形、松动或偏移，甚至造成连接螺柱的断裂。球阀上密封结构将阀体颈部直接作为填料箱，同时直接与执行器相连，避免了传统球阀上密封结构存在的缺陷，保证了使用安全、延长了使用寿命。
[0019]3.球芯、阀杆、左阀座、右阀座部件的基体采用沉淀硬化不锈钢材质，同时球芯、左阀座和右阀座在表面喷涂有硬化层，使其可以承受高压差和大流量带来的强烈冲击，防止微小变形和磨损对快速球阀运动状态的影响。
[0020]4.球芯顶端槽口形状为正方形。阀杆和球芯采用正方形连接，使得阀杆端部四个面同时受力，承载更加均匀，可承受更大的剪切和挤压应力。
[0021]5.阀杆表面进行盐浴复合处理，形成复合渗透层，提高阀杆的表面硬度，提高耐磨性和耐疲劳性能，使得阀门在频繁开关时，阀杆形状和性能保持不变。
[0022]6.阀杆采用防吹出安全设计结构，在阀体颈部与阀杆之间安装的对开圆环，防止阀杆因阀内介质压力过高导致阀杆飞出，保证阀门动作时安全可靠。
【附图说明】
[0023]图1为本发明的一种硬密封快速球阀的总体结构剖视图。
[0024]图2为图1中I处上密封结构局部放大图。
[0025]图中:1-左负载弹簧，2-左阀座，3-上滑动轴承，4-阀杆，5-阀杆滑动轴承，6_上支撑板，7-右负载弹簧，8-左阀盖，9-左压圈，10-下支撑板，11-球芯，12-阀体，13-下滑动轴承，14-右阀座，15-右压圈，16-右阀盖，17-上密封结构，18-对开圆环，19-连接板，20-密封垫片，21-阀杆止推垫片，22-0型圈，23-阀杆密封环，24-金属防挤压环。
【具体实施方式】
[0026]下面以某暂冲式高超声速风洞中的硬密封快速球阀为例，结合附图进行更详细的描述:
[0027]图1为本发明的硬密封快速球阀的总体结构剖视图，图2为图1中I处上密封结构局部放大图。
[0028]如图1所示，本发明的实施例提供的一种硬密封快速球阀包括阀体12、左阀盖8、右阀盖16、球芯11、左阀座2、右阀座14、阀杆4、上支撑板6、下支撑板10、左负载弹簧1、右负载弹簧7、左压圈9、右压圈15、上滑动轴承3、下滑动轴承13、阀杆滑动轴承5、上密封结构17。左阀盖8、右阀盖16通过螺柱、螺母的配合与阀体12固定连接；球芯11位于阀体12、左阀盖8、右阀盖16组成的腔体中间；上滑动轴承3和下滑动轴承13分别套在球芯11的上凸轴和下凸轴上，上支撑板6和下支撑板10分别套在上滑动轴承3和下滑动轴承13上，对球芯11进行支撑和定位；上支撑板6和下支撑板10各由左右两颗销钉与左阀盖8、右阀盖16相连接；左阀座2位于左阀盖8与球芯11之间，由左负载弹簧1驱动左压圈9，使得左阀座2和球芯11紧密接触密封，而右阀座14位于右阀盖16与球芯11之间，由右负载弹簧7驱动右压圈15，使得右阀座14和球芯11紧密接触密封；阀杆4穿过阀体12颈部的通孔与球芯11顶端的槽口进行配合连接；上密封结构17安装在阀杆4穿过阀体12颈部的通孔后所形成的环形腔内，用于密封快速球阀内部介质，并导向定位阀杆4。
[0029]如图2所示，上密封结构17包括连接板19、密封垫片20、对开圆环18、金属防挤压环24、0型圈22、阀杆止推垫片21、阀杆密封环23 ;阀杆4与阀体