一种旋转式四偏心球阀的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种旋转式四偏心球阀，包括阀体、上、下阀杆、球体、阀座、轴承、弹簧、密封圈、填料密封结构，是一种旋转式球阀；球体位于阀体之中，球体与阀座之间设置有弹簧，阀体上设置有端盖和底盖，阀体与两个阀座之间通过螺纹连接，阀杆与球体之间也通过螺纹连接，球体与阀体之间设置有密封圈，阀杆与阀体之间设置有填料密封结构。本发明有四个偏心距离：阀杆中心与密封面接触的偏心、阀杆中心与阀体中心的偏心、密封接触面与阀体通道中心垂直的角度偏心、阀座的回转中心与阀座密封面截面素线形成的可以使球体啮合角度可调的偏心。本发明可减小密封副之间的磨损、降低启闭力矩、提高球阀寿命。
【专利说明】
_种旋转式四偏心球阀
技术领域
[0001]本发明属于农业机械技术领域，涉及一种四偏心球阀，特别涉及一种具有减小密封副之间的磨损、降低启闭力矩、提高球阀寿命等特点的偏心球阀。
【背景技术】
[0002]由于良好的密封性和流量特性，球阀在一些行业应用广泛，如造纸、天然气、高压领域等。球阀由旋塞阀演变而来，它的启闭件是一个球体，利用球体绕阀杆的轴线旋转90°实现阀门的开启和关闭，可以切断、分配和改变介质流动方向。相比于蝶阀，球阀具有最低的流阻，密封性能好，可应用于腐蚀性介质和低沸点液体中，实现快速启闭，球形关闭件能在边界位置上自动定位，在全开和全闭时，球体和阀座的密封面与介质隔离，结构紧凑、重量轻，阀体对称，能承受来自管道的应力和关闭时的高压差，并且寿命长。
[0003]对于不偏心球阀，球体和阀座始终处于挤压状态，承受的应力大，磨损快，并且由于密封材料的使用，使得球阀在温度和压力上受到限制。对于单偏心球阀，仍有挤压、刮擦等现象的存在，使用不广。对于双偏心球阀，减小了磨损和启闭力矩，消除了一定的挤压、刮擦现象。对于三偏心球阀，在双偏心的基础上，进一步改善了密封条件，有着很好的防泄漏功能。综上所述，虽然目前已有的偏心球阀做了进一步改善，但是在压力、温度上还存在一定的问题。
[0004]球阀的阀座密封圈材料主要是聚四氟乙烯，由于聚四氟乙烯具有较高的膨胀系数、对冷流的敏感性和不良的热传导性等特点，对于阀座密封的设计，必须考虑这些因素，这使得球阀的设计也存在一定的问题。
[0005]综上所述，现有技术中球阀存在磨损严重、承受压力大、密封性能差等问题。目前在球阀中没有提及过四偏心设计，只有在蝶阀中才有类似方面的研究，通过对蝶阀的四偏心设计，可以有效减小磨损、降低启闭力矩和防止工作介质的泄漏，因此本发明将四偏心设计用于球阀中。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种旋转式四偏心球阀，以有效减小磨损、降低启闭力矩、提尚球阀寿命、提尚调节流量能力。
[0007]为解决上述技术问题，本发明采用的具体技术方案如下:
一种旋转式四偏心球阀，包括阀体(3)、上阀杆(10)、下阀杆(7)、球体(8)、阀座(4)、弹簧(I)、密封圈(2)、填料密封装置(9)、螺栓(5)、螺母(6);球体(8)位于阀体(3)之中，球体
[8]与阀座(4)之间设置有弹簧(I)，阀体(3)上设置有端盖和底盖，阀体(3)与两个阀座(4)之间通过螺栓(5)和螺母(6)连接，上阀杆(10)和下阀杆(7)与球体(8)之间通过螺纹连接，球体(8)与阀体(3)之间设置有密封圈(2)，上阀杆(10)和下阀杆(7)与阀体(3)之间设置有填料密封装置(9);所述球阀设置有偏心距离，第一偏心是阀杆中心与密封接触面的偏心，第二偏心是阀杆中心与阀体中心的偏心； 其特征在于:还包括第三偏心和第四偏心；
所述第三偏心是密封接触面与阀体通道中心垂直的角度偏心；
所述第四偏心是阀座的回转中心与密封圈截面素线形成的可以使球体啮合角度可调的偏心。
[0008]所述第一偏心设置在阀杆中心与密封面接触之间，使密封副上、下端偏离回转中心，在阀门启闭过程中可以防止球体与阀体之间产生过度挤压。
[0009]所述第二偏心设置在阀杆中心与阀体中心之间；开启阀门后，球体能快速脱离阀体，减小了球体与阀体之间的磨损和刮擦，降低了开启力矩，从而缓解磨损现象，提高阀门寿命O
[0010]所述第三偏心设置在密封接触面与阀体通道中心之间；第三偏心改变了密封副的密封原理，由位置密封变为扭力密封，通过依靠阀座的接触面压来起到防泄漏的密封效果。
[0011]所述第四偏心为所述阀座的回转中心与密封圈截面素线形成的使球体啮合角度可调的偏心，且该啮合角为可变的任意值，可以根据工况要求设计不同的啮合角，减小开启力矩，有利于阀门的开启。
[0012]所述阀座的密封面堆焊有硬质合金;球体与阀体的接触面也堆焊有硬质合金。
[0013]所述密封圈为斜坡式，材料为软质密封材料聚四氟乙烯，聚四氟乙烯有良好的物理和化学性能，且泄漏率很低，使用环境温度低于250°C。
[0014]所述上阀杆和下阀杆与阀体之间设置有填料密封结构，该填料密封结构由填料压板、填料压套、填料、隔环和填料垫组成，用以防止介质从移动的阀杆和阀体的间隙中发生泄漏。
[0015]所述阀体与阀座之间设置有弹簧，弹簧的材料选用65Mn弹簧钢;所述65Mn弹簧钢具有强度高、硬度高、耐磨性好等特点，用以防止阀体和阀座之间因剧烈摩擦而降低球阀的寿命O
[0016]本发明的工作过程如下:本发明球阀是通过上阀杆带动球体旋转90°C而实现阀门开启或关闭的，并且通过四个偏心距离来达到减小磨损、降低启闭力矩的作用。通过第一偏心，使阀杆中心偏离密封面接触的对称中心，在阀门启闭过程中可防止球体阀芯与阀座接触而产生过度挤压。通过第二偏心，使阀杆中心偏离阀体中心，从而减小阀杆与阀体的磨损，并且降低启闭力矩，消除一定的挤压、刮擦现象。通过第三偏心，使密封接触面与阀体通道中心产生一垂直的角度偏心，在第一、二偏心的基础上，进一步改善了密封条件，有着很好的防泄漏功能。通过第四偏心，使阀座的回转中心偏离阀座密封面的中心，产生了一个啮合角，使得阀门更容易开启，进一步减小启闭力矩，从而更经济、节能。
[0017]本发明具有有益效果。本发明设置有四个偏心，第一偏心是阀杆中心与密封面接触的偏心，第二偏心是阀杆中心与阀体中心的偏心，第三偏心是密封接触面与阀体通道中心垂直的角度偏心，第四偏心是阀座的回转中心与阀座密封面截面素线形成的可以使球体啮合角度可调的偏心;本发明通过对球阀设置四个偏心，来达到减小密封副之间的磨损、降低启闭力矩、提高球阀寿命的目的。
【附图说明】
[0018]图1为本发明球阀装配图主视图； 图2为本发明球阀装配图左视图；
图3为本发明球阀装配图俯视图；
图4为本发明球阀装配图局部剖视图；
图5为本发明阀座主视图和俯视图；
图6为本发明阀座左视图；
图7为本发明球体三视图；
图8为本发明阀体主视图；
图9为本发明阀体左视图；
图10为本发明阀体俯视图；
图11为本发明上阀杆零件图；
图12为本发明下阀杆零件图；
图13为本发明密封圈零件图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图，对本发明的技术方案做进一步详细说明。
[0020 ] 如图1所示的一种旋转式四偏心球阀，主要由阀体3、上阀杆1、下阀杆7、球体8、阀座4、弹簧1、密封圈2、填料密封装置9、螺栓5、螺母6组成;球体8位于阀体3之中，球体8与阀座4之间设置有弹簧I，阀体3上设置有端盖和底盖，阀体3与两个阀座4之间通过螺栓5和螺母6连接，上阀杆10和下阀杆7与球体8之间通过螺纹连接，球体8与阀体3之间设置有密封圈2，上阀杆10和下阀杆7与阀体3之间设置有填料密封装置9;所述球阀设置有偏心距离，第一偏心是阀杆中心与密封面接触的偏心，第二偏心是阀杆中心与阀体中心的偏心;第三偏心是密封接触面与阀体通道中心垂直的角度偏心;第四偏心是阀座的回转中心与密封圈截面素线形成的可以使球体啮合角度可调的偏心。
[0021 ] 如图2所示，球体8位于阀体3之中，阀体3上设置有端盖和底盖，上阀杆10和下阀杆7与球体8之间通过螺纹连接，球体8与阀体3之间设置有密封圈2，上阀杆1和下阀杆7与阀体3之间设置有填料密封装置9;且在密封接触面与阀体通道中心之间设置第三偏心；第三偏心改变了密封副的密封原理，由位置密封变为扭力密封，通过依靠阀座的接触面压来起到防泄漏的密封效果;通过设置第四偏心，阀座的回转中心与密封面截面素线形成的使球体啮合角度可调的偏心，且该啮合角为可变的任意值，可以根据工况要求设计不同的啮合角，减小开启力矩，有利于阀门的开启。
[0022]如图3所示，阀体3的端盖上设置有6个直径为12mm的孔，可以与其他零件通过螺栓连接。
[0023]如图4所示，阀体3的底盖上设置有4个通孔，可以通过螺栓连接固定在机架上。
[0024]如附图5所示，阀座4的外径与阀体3的外径相等，阀座4的轴线与阀体3的轴线理论上在同一条直线上，要保证在一定的同轴度误差范围内，并且阀座4的轴线与球体8的轴线保持一定的偏心距离。
[0025]如图6所示，阀座4与阀体3接触面之间设置有通孔，通过螺栓(5)和螺母6连接，阀座4外侧也设置有通孔，通过螺栓和螺母与机身连接。
[0026]如图7所示，设置有两个偏心，第一偏心设置在阀杆中心与密封面接触之间，使密封副上、下端偏离回转中心，在阀门启闭过程中可以防止球体8与阀体3之间产生过度挤压；第二偏心设置在阀杆中心与阀体8中心之间；开启阀门后，球体8能快速脱离阀体3，减小了球体8与阀体3之间的磨损和刮擦，降低了开启力矩，从而缓解磨损现象，提高阀门寿命。
[0027]如图8所示，球体8位于阀体3之中，且球体8中心偏离阀体3中心。
[0028]如图9所示，阀体3端盖上设置有通孔，通过螺栓和螺母与其他元件相连。
[0029]如图10所示，阀体3底盖上设置有通孔，通过螺栓和螺母与其他元件相连。
[0030]如图11所示，上阀杆10上端和下端都设置有M40X1.5的螺纹，上阀杆10的上端与电机通过螺纹连接，给上阀杆10提供动力；上阀杆10的下端与球体8通过螺纹连接，实现上阀杆1与球体8之间的动力传递。
[0031 ] 如图12所示，下阀杆7上端和下端都设置有M40X1.5的螺纹，下阀杆7的上端与球体8通过螺纹连接，实现球体8与下阀杆7之间的动力传递;下阀杆7的下端与其他元件通过螺纹连接，实现下阀杆7与其他元件之间的动力传递。
[0032]如图13所示，设计的密封圈2为斜坡式，材料为软质密封材料聚四氟乙烯，聚四氟乙烯有良好的物理和化学性能，且泄漏率很低。通过密封圈2的斜坡式设计，阀座的回转中心与密封圈截面素线可以形成使球体啮合角度可调的偏心，且该啮合角为可变的任意值，可以根据工况要求设计不同的啮合角，减小开启力矩，有利于阀门的开启。
【主权项】
1.一种旋转式四偏心球阀，包括阀体(3)、上阀杆(10)、下阀杆(7)、球体(8)、阀座(4)、弹簧(1)、密封圈(2)、填料密封装置(9)、螺栓(5)、螺母(6);球体(8)位于阀体(3)之中，球体(8)与阀座(4)之间设置有弹簧(I)，阀体(3)上设置有端盖和底盖，阀体(3)与两个阀座(4)之间通过螺栓(5)和螺母(6)连接，上阀杆(10)和下阀杆(7)与球体(8)之间通过螺纹连接，球体(8)与阀体(3)之间设置有密封圈(2)，上阀杆(10)和下阀杆(7)与阀体(3)之间设置有填料密封装置(9);所述球阀设置有偏心距离，第一偏心是阀杆中心与密封接触面的偏心，第二偏心是阀杆中心与阀体中心的偏心； 其特征在于:还包括第三偏心和第四偏心； 所述第三偏心是密封接触面与阀体通道中心垂直的角度偏心； 所述第四偏心是阀座的回转中心与密封圈截面素线形成的可以使球体啮合角度可调的偏心。2.根据权利要求1所述的一种旋转式四偏心球阀，其特征在于:所述第一偏心设置在阀杆中心与密封面接触之间，使密封副上、下端偏离回转中心，在阀门启闭过程中可以防止球体与阀体之间产生过度挤压。3.根据权利要求1所述的一种旋转式四偏心球阀，其特征在于:所述第二偏心设置在阀杆中心与阀体中心之间;开启阀门后，球体能快速脱离阀体，减小了球体与阀体之间的磨损和刮擦，降低了开启力矩，从而缓解磨损现象，提高阀门寿命。4.根据权利要求1所述的一种旋转式四偏心球阀，其特征在于:所述第三偏心设置在密封接触面与阀体通道中心之间；第三偏心改变了密封副的密封原理，由位置密封变为扭力密封，通过依靠阀座的接触面压来起到防泄漏的密封效果。5.根据权利要求1所述的一种旋转式四偏心球阀，其特征在于:所述第四偏心为所述阀座的回转中心与密封圈截面素线形成的使球体啮合角度可调的偏心，且该啮合角为可变的任意值，可以根据工况要求设计不同的啮合角，减小开启力矩，有利于阀门的开启。6.根据权利要求1所述一种旋转式四偏心球阀，其特征在于:所述阀座的密封面堆焊有硬质合金;球体与阀体的接触面也堆焊有硬质合金。7.根据权利要求1所述一种旋转式四偏心球阀，其特征在于:所述密封圈为斜坡式，材料为软质密封材料聚四氟乙烯，聚四氟乙烯有良好的物理和化学性能，且泄漏率很低，使用环境温度低于250°C。8.根据权利要求1所述一种旋转式四偏心球阀，其特征在于:所述上阀杆和下阀杆与阀体之间设置有填料密封结构，该填料密封结构由填料压板、填料压套、填料、隔环和填料垫组成，用以防止介质从移动的阀杆和阀体的间隙中发生泄漏。9.根据权利要求1所述一种旋转式四偏心球阀，其特征在于:所述阀体与阀座之间设置有弹簧，弹簧的材料选用65Mn弹簧钢;所述65Mn弹簧钢具有强度高、硬度高、耐磨性好等特点，用以防止阀体和阀座之间因剧烈摩擦而降低球阀的寿命。
【文档编号】F16K5/06GK105840857SQ201610412786
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年6月13日
【发明人】施爱平, 谢为
【申请人】江苏大学