专利名称：摆动球阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种阀门，特别是涉及一种摆动球阀。
现有技术在煤液化工程流程管线中，流通介质的主要特点是固液混合流体，对密封副的耐冲刷性能、耐腐蚀性能、密封性能、使用寿命等要求都很苛刻。在现有技术中，一般的球阀的结构无非有两种-浮动球阀和固定球阀，由于普通球阀(浮动球阀或固定球阀)的球体(密封件)均被夹持在两阀座之间，启闭力矩很大，在启闭运动中摩擦磨损严重，因而存在密封性能差、寿命低等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够克服现有技术缺陷的摆动球阀。它采用的动作原理为摆动加滚动，借助阀门内流体的自压和密封件的复合运动进行密封，以降低阀门密封面的磨损，提高使用寿命。
为实现上述目的，本发明的技术方案为所述的摆动球阀包括阀体、阀座、球体、阀杆、阀盖，所述的阀体、阀座、阀盖之间采用法兰、螺栓等方式连接，所述阀体和阀座均为圆柱状形体，在所述阀体和阀座的中心位置均开设有流体通道，所述阀体和阀座的流体入口方向的平面为顶面，流体出口方向的平面为底面，该球阀的主轴与球阀内阀体和阀座的流体通道轴向相互垂直；在阀体的流体入口和流体出口之间形成一个开口向上的内腔，所述的阀座固定安装于阀体内腔中流体出口方向内侧壁上，该阀座底面和阀体内壁之间形成密封，阀座的流体通道与阀体的流体通道连通，所述球体被活动置于阀体内腔的流体入口方向内壁和阀座顶面之间，球体的密封面(外球面)和阀座顶面之间形成密封副，所述的球体与阀杆活动连接，在该球体中心位置开设有流体通孔，当开启阀门时，通过该阀杆控制球体向阀体流体入口方向摆动一定距离，球体与阀座之间的密封面脱开，继而阀杆控制球体沿球阀主轴旋转90度，该流体通孔与所述阀体和阀座的流体通道连通，当关闭阀门时，通过该阀杆控制球体沿球阀主轴反向旋转90度，该流体通孔与所述阀体和阀座的流体通道隔断，继而阀杆控制球体向阀体流体出口方向摆动一定距离，随后球体密封面沿阀座密封面滚动运动，与阀座紧密贴合并施加密封所需压力。
本发明的摆动球阀的球体采用摆动和滚动组合运动结构，密封可靠；阀杆采用偏心斜面和螺旋轨道，操作灵活；通过阀杆与螺旋轨道槽以及阀杆斜面的复合运动，同时在阀门内流体自压的作用下，实现轻便快捷的阀门启闭操作，最大限度地减小了启闭力矩，降低了启闭运动中的摩擦磨损。本发明的摆动球阀密封面应用了喷焊Co、WC、Ni复合材料，大大改善了产品耐高温、高压、耐硫化氢腐蚀、耐磨等性能。该阀门主要靠阀门内介质的内压密封，也可以靠阀杆斜面加压强制阀门密封，其密封性能远远高于其他类型球阀，尤其在高温高压介质工矿条件下。本发明的摆动球阀可以适用于非常大的压力、温度、介质范围，使用寿命高，应用领域广泛。
图1为本发明摆动球阀的结构示意2为本发明摆动球阀中球体的正视3为图2所示球体的A向视4为图2所示球体的俯视5为本发明摆动球阀中阀杆的正视6为图5所示阀杆的俯视7为图5所示阀杆底部配合斜面的B向视8为本发明摆动球阀工作原理示意图具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示本发明的摆动球阀包括阀体1、阀座2、球体3、阀杆4、垫、阀盖6，所述的阀体1、阀座2、阀盖6之间采用法兰、螺栓、螺纹等方式连接，所述阀体1和阀座2均为圆柱状形体，在所述阀体1和阀座2的中心位置均开设有流体通道，所述阀体1和阀座2的流体入口方向的平面为顶面，流体出口方向的平面为底面，该球阀的主轴与球阀内阀体1和阀座2的流体通道轴向相互垂直；其特征在于在阀体1的流体入口和流体出口之间形成一个开口向上的内腔，所述的阀座2固定安装于阀体1内腔中流体出口方向内侧壁上，该阀座2底面和阀体1内壁之间形成密封，阀座2的流体通道与阀体1的流体通道连通，所述球体3被活动置于阀体1内腔的流体入口方向内壁和阀座2顶面之间，球体3的密封面(外球面)和阀座2顶面之间形成密封副，所述的球体3与阀杆4活动连接，在该球体3中心位置开设有流体通孔33，当开启阀门时，通过该阀杆4控制球体3向阀体1流体入口方向摆动一定距离，球体3与阀座2之间的密封面脱开，继而阀杆4控制球体3沿球阀主轴旋转90度，该流体通孔33与所述阀体1和阀座2的流体通道连通，当关闭阀门时，通过该阀杆4控制球体3沿球阀主轴反向旋转90度，该流体通孔33与所述阀体1和阀座2的流体通道隔断，继而阀杆4控制球体3向阀体1流体出口方向摆动一定距离，随后球体密封面沿阀座密封面滚动运动，与阀座紧密贴合并施加密封所需压力。
请参阅附图2-7，在所述球体3的流体通孔33的流体入口方向的平面为顶面，其流体出口方向的平面为底面，该顶面与底面之间的外侧面为球面，在所述的球体3上方开设有配合安装阀杆4的装配通道34，该装配通道34与流体通孔33相互垂直，在该装配通道34上方两侧分别设置有销钉孔槽，两个定位销钉8分别安装在该销钉孔槽内，所述阀杆4的尾端穿过两个分别安装在该销钉孔槽内的定位销钉8伸入球体3的装配通道34内，在所述阀杆4的尾端设置有销钉8的配合斜面41，该配合斜面41向阀体1内腔的流体入口方向倾斜，该阀杆4的顶端穿过所述阀体1的内腔上开口和阀盖6内腔，伸出阀盖6之外，在所述的阀杆4中部设有一定长度的两个螺旋升角轨道凹槽42，两个导向螺钉7穿过阀盖6侧壁分别插入该两个螺旋升角轨道凹槽42内。
在所述球体3外，与装配通道34和流体通孔33相互垂直的一侧外球面为密封面31，在该密封面31上，对应于所述阀座2顶面的接触面部位，向球心方向挖出一定深度的环形凹槽，并向该凹槽内喷焊Co、WC、Ni复合材料等。
在所述阀座2的顶面上，对应于所述球体3密封面31的接触面部位，向阀体1内腔的流体出口方向挖出一定深度的环形凹槽，并向该凹槽内喷焊Co、WC、Ni复合材料等。
为进一步减小接触面积，降低磨损，还可以在所述球体3的密封面31上，对应于所述阀座2顶面的非接触面部位，向球心方向挖出一定深度的圆形凹槽32。
在所述球体3的下方设置有球体3的定位凸起圆柱30，该定位凸起圆柱30与位于所述阀体1内腔底部的定位凹槽10位置相对应，尺寸相匹配，该定位凸起圆柱30的下端面为球面，其球心与球体3密封面球心同心。
如图5-6所示，在所述的阀杆4中部的螺旋轨道凹槽42的起始点和终止点的相差角度为90度，两个轨道凹槽42的起始点和终止点高度一致，其间各相同高度点旋转方向一致，各相同高度点与阀杆4中心轴通高度点连线后，两条连线相差角度为180度，两个轨道凹槽42的起始点为位置最低点，在该起始点向上的轨道凹槽为一定长度的螺旋上升段，从该螺旋上升段到终止点之间的轨道凹槽为一定长度的垂直上升段，当所述导向螺钉7分别处在该轨道凹槽42起始点和终止点位置时，所述球体3的流体通孔33与所述阀体1和阀座2的流体通道完全连通或垂直隔断。
在所述的阀杆4尾端设置的销钉8配合斜面41，是从阀杆4距离尾端一段长度处向着尾端进行两面截切，去掉对应的两部分圆柱体，形成的正反两个配合面，该配合斜面41的上端向阀体1内腔的流体入口方向倾斜一定角度，延续一定长度的斜面之后再变成与阀杆4的主轴平行的平面段，直到阀杆4的尾端顶点，所述阀杆4尾段的配合斜面41的总长度大于或等于所述阀杆4中部轨道凹槽42的总长度，所述阀杆4的配合斜面41的斜面长度大致等于所述轨道凹槽42的垂直上升段长度。
所述阀杆4尾端的销钉8配合斜面41，其上端倾斜角为15度在所述的导向螺钉7内设置有注油孔，以减小该导向螺钉7与阀杆4之间的摩擦力。
请参阅附图2、4，在所述球体3的上方设置有一个圆柱凸台35，所述装配通道34穿过该圆柱凸台35的顶面，在该装配通道34上方两侧设置的两个销钉孔槽与流体通孔33轴向平行或垂直，该销钉孔槽与装配通道34内腔贯穿，该两个销钉孔槽的高度位置错开一定距离。
所述的圆柱凸台35与所述阀杆4以及其装配通道34的中心轴线重合，所述球体通孔33的垂直轴线与阀杆4中心轴线偏移一定距离，与球体运动时球心的偏移距离相等。这样可以更好地保证在阀杆4的流体通孔33与阀体1和阀座2内的流体通道连通后，三个流体通道的水平轴线位置重合。
所述球体3的装配通道34贯穿该流体通孔33的上侧壁。
所述的摆动球阀还包括有手轮9，所述的阀杆4通过阀杆螺母与该手轮9活动连接，在所述的阀杆4的最上方有与手轮9组装，指示阀门开启位置的指示杆相匹配的螺孔40，可明显的显示阀门的启闭状态。
本发明的摆动球阀产品中，阀体1、阀座2、球体3、阀杆4、阀盖6、导向螺钉7等零件均由钢材制成，所述的阀体1、阀座2、阀盖6之间采用法兰、螺栓、螺纹等方式连接。其中阀座2具有两个密封面，一个是阀座2和阀体1的密封，一个是球体3和阀座2的密封；在阀杆4上设有螺旋轨道凹槽42；导向螺钉7内设计有注油孔。
本发明的摆动球阀的主要运动件有带有配合斜面41和轨道凹槽42的阀杆4，以及具有球面密封环31和摆动轴并装有两个定位轴的球体3。
本发明的摆动球阀的动作原理入图8所示当阀门由关闭位置到开启位置时，转动手轮9，阀杆4向上运动，在阀杆4下端配合斜面41和销钉8的相互制约下，球体3向后摆动，球体3密封面脱开阀座2密封面(图8-a到图8-b)，此时阀杆4继续上升，在阀杆4中部的螺旋轨道凹槽42与导向螺钉7配合下，带动阀杆4边上升边旋转，转动90度角，带动球体3转动，使球体3的流体通孔33对准阀体1和阀座2的流体通道，阀门开通(图8-c到图8-d)。
当阀门由开启位置到关闭位置时，由手轮9带动阀杆4下降，同样阀杆4上的轨道凹槽42在导向螺钉7的制约下，阀杆4边下降，边旋转，反向转动90度，带动球体3，使球体3的密封面31和阀座2的密封面对准(图8-e到图8f)，而此时阀杆4继续下降，通过阀杆4最下方设置的配合斜面41与销钉8的配合，球体3向前摆动，随后球体密封面沿阀座密封面滚动运动，与阀座紧密贴合并施加密封所需压力。(图8-g到图8-h)。
在球体3和阀座2的密封运动中，球体3相对阀座2做滚动运动，可以将颗粒介质从两个密封面清除出去，保证了零件间的密封，即阀门的零泄漏。
迄今为止本发明的摆动球阀在国内外未见有同类产品，本发明中的球体3结构独特，球体3摆动轴的定位基面是与自身的密封面球面同心的球面，同时阀杆4独特的底部斜面揳角、以及中部轨道凹槽的螺旋升角的设计，保证了球体3在与阀座2的密封面完全脱离开之后才完成旋转90度动作，从而最大限度地减小了阀门的启闭力矩，降低了启闭运动中的摩擦磨损，提高了产品使用寿命。
本发明的摆动球阀在球体3和阀座2之间的密封面上喷焊有高硬度、高耐磨性的Co、WC、Ni复合材料等，可以进一步提高阀门密封面的耐高温、高压、耐硫化氢腐蚀、耐磨性能；自带润滑机构的导向螺钉也能进一步降低阀杆与导向螺钉之间的磨损现象。
本发明的摆动球阀因为启闭操作需要的驱动力很小，一般均可手轮驱动操作。为了自动控制，也可以电动、气动、液动、电磁驱动等本阀门的密封性能远远高于其他类型球阀，尤其在高温高压介质工矿条件下。可以应用于非常大的压力、温度、介质范围，使用寿命长，适用领域广泛，是煤液化工程、电力工程、石油化工、造纸、煤气(天然气)、供水等工程中的理想阀门。
权利要求
1.一种摆动球阀，包括阀体(1)、阀座(2)、球体(3)、阀杆(4)、阀盖(6)，所述的阀体(1)、阀座(2)、阀盖(6)之间采用法兰、螺栓、螺纹等方式连接，所述阀体(1)和阀座(2)均为圆柱状形体，在所述阀体(1)和阀座(2)的中心位置均开设有流体通道，所述阀体(1)和阀座(2)的流体入口方向的平面为顶面，流体出口方向的平面为底面，该球阀的主轴与球阀内阀体(1)和阀座(2)的流体通道轴向相互垂直；其特征在于在阀体(1)的流体入口和流体出口之间形成一个开口向上的内腔，所述的阀座(2)固定安装于阀体(1)内腔中流体出口方向内侧壁上，该阀座(2)底面和阀体(1)内壁之间形成密封，阀座(2)的流体通道与阀体(1)的流体通道连通，所述球体(3)被活动置于阀体(1)内腔的流体入口方向内壁和阀座(2)顶面之间，球体(3)的外球面和阀座(2)顶面之间形成密封副，所述的球体(3)与阀杆(4)活动连接，在该球体(3)中心位置开设有流体通孔(33)，当开启阀门时，通过该阀杆(4)控制球体(3)向阀体(1)流体入口方向摆动一定距离，球体(3)与阀座(2)之间的密封面脱开，继而阀杆(4)控制球体(3)沿球阀主轴旋转90度，该流体通孔(33)与所述阀体(1)和阀座(2)的流体通道连通，当关闭阀门时，通过该阀杆(4)控制球体(3)沿球阀主轴反向旋转90度，该流体通孔(33)与所述阀体(1)和阀座(2)的流体通道隔断，继而阀杆(4)控制球体(3)向阀体(1)流体出口方向摆动一定距离，球体(3)的密封面沿阀座(2)密封面滚动运动，紧密贴合并施加密封所需压力。
2.根据权利要求1所述的摆动球阀，其特征在于所述的摆动球阀还包括2个导向螺钉(7)，在所述球体(3)的流体通孔(33)的流体入口方向的平面为顶面，其流体出口方向的平面为底面，该顶面与底面之间的外侧面为球面，在所述的球体(3)上方开设有配合安装阀杆(4)的装配通道(34)，该装配通道(34)与流体通孔(33)相互垂直，在该装配通道(34)上方两侧分别设置有销钉孔槽，两个定位销钉(8)分别安装在该销钉孔槽内，所述阀杆(4)的尾端穿过两个分别安装在该销钉孔槽内的定位销钉(8)伸入球体(3)的装配通道(34)内，在所述阀杆(4)的尾端设置有销钉(8)的配合斜面(41)，该配合斜面(41)向阀体(1)内腔的流体入口方向倾斜，该阀杆(4)的顶端穿过所述阀体(1)的内腔上开口和阀盖(6)内腔，伸出阀盖(6)之外，在所述的阀杆(4)中部设有一定长度的两个螺旋轨道凹槽(42)，两个导向螺钉(7)穿过阀盖(6)侧壁分别插入该两个螺旋轨道凹槽(42)内。
3.根据权利要求1或2所述的摆动球阀，其特征在于在所述球体(3)外，与装配通道(34)和流体通孔(33)相互垂直的一侧外球面为密封面(31)，在该密封面(31)上，对应于所述阀座(2)顶面的接触面部位，向球心方向挖出一定深度的环形凹槽，并向该凹槽内喷焊Co、WC、Ni复合材料等。
4.根据权利要求3所述的摆动球阀，其特征在于在所述阀座(2)的顶面上，对应于所述球体(3)密封面(31)的接触面部位，向阀体(1)内腔的流体出口方向挖出一定深度的环形凹槽，并向该凹槽内喷焊Co、WC、Ni复合材料等。
5.根据权利要求3所述的摆动球阀，其特征在于在所述球体(3)的密封面(31)上，对应于所述阀座(2)顶面的非接触面部位，向球心方向挖出一定深度的圆形凹槽(32)。
6.根据权利要求1或2所述的摆动球阀，其特征在于在所述球体(3)的下方设置有球体(3)的定位凸起圆柱(30)，该定位凸起圆柱(30)与位于所述阀体(1)内腔底部的定位凹槽(10)位置相对应，尺寸相匹配。该定位凸起圆柱(30)的下端面为球面，其球心与球体(3)密封面球心同心。
7.根据权利要求1或2所述的摆动球阀，其特征在于在所述的阀杆(4)中部的螺旋轨道凹槽(42)的起始点和终止点的相差角度为90度，两个轨道凹槽(42)的起始点和终止点高度一致，其间各相同高度点旋转方向一致，各相同高度点与阀杆(4)中心轴通高度点连线后，两条连线相差角度为180度，两个轨道凹槽(42)的起始点为位置最低点，在该起始点向上的轨道凹槽为一定长度的螺旋上升段，从该螺旋上升段到终止点之间的轨道凹槽为一定长度的垂直上升段，当所述导向螺钉(7)分别处在该轨道凹槽(42)起始点和终止点位置时，所述球体(3)的流体通孔(33)与所述阀体(1)和阀座(2)的流体通道完全连通或垂直隔断。
8.根据权利要求7所述的摆动球阀，其特征在于在所述的阀杆(4)尾端设置的销钉(8)配合斜面(41)，是从阀杆(4)距离尾端一段长度处向着尾端进行两面截切，去掉对应的两部分圆柱体，形成的正反两个配合面，该配合斜面(41)的上端向阀体(1)内腔的流体入口方向倾斜一定角度，延续一段长度的斜面后再变成与阀杆(4)的主轴平行的平面段，直到阀杆(4)的尾端顶点，该平面段形成新的偏移轴，所述阀杆(4)的配合斜面(41)的总长度大于或等于所述轨道凹槽(42)的总长度，所述阀杆(4)的配合斜面(41)的斜面长度大致等于所述轨道凹槽(42)的垂直上升段长度。
9.根据权利要求8所述的摆动球阀，其特征在于所述球体(3)的流体通孔(33)的垂直轴线与阀杆(4)中心轴线偏移一定距离，该偏移距离与所述阀杆(4)与球体(3)上设置的销钉(8)配合斜面(41)运动使球体(3)的球心偏移阀杆(4)中心轴线的距离相等，方向相反。
10.根据权利要求8所述的摆动球阀，其特征在于所述阀杆(4)尾端与销钉(8)配合的配合斜面(41)，其上端倾斜角为15度。
11.根据权利要求1或2所述的摆动球阀，其特征在于在所述的导向螺钉(7)内设置有注油孔。
12.根据权利要求1或2所述的摆动球阀，其特征在于在所述球体(3)的上方设置有一个圆柱凸台(35)，所述装配通道(34)穿过该圆柱凸台(35)的顶面，在该装配通道(34)上方两侧设置的两个销钉孔槽与流体通孔(33)轴向平行或垂直，该销钉孔槽与装配通道(34)内腔贯穿，该两个销钉孔槽的高度位置错开一定距离。
13.根据权利要求11所述的摆动球阀，其特征在于所述球体(3)的装配通道(34)贯穿该流体通孔(33)的上侧壁。
14.根据权利要求11所述的摆动球阀，其特征在于所述的圆柱凸台(35)与所述阀杆(4)以及其装配通道(34)的中心轴线重合，所述球体(3)的流体通孔(33)的垂直轴线与上述中心轴线偏移一定距离，该偏移距离与所述阀杆(4)与球体(3)上设置的销钉(8)配合斜面(41)运动使球体(3)的球心偏移阀杆(4)中心轴线的距离相等，方向相反。
15.根据权利要求1或2所述的摆动球阀，其特征在于所述的摆动球阀还包括有手轮(9)，所述的阀杆(4)通过阀杆螺母与该手轮(9)活动连接，在所述的阀杆(4)的最上方与手轮(9)组装，指示阀门开启位置的指示杆相匹配的螺孔(40)，可明显的显示阀门的启闭状态。
全文摘要
一种摆动球阀，包括阀体、阀座、球体、阀杆、阀盖；在阀体的流体入口和流体出口之间形成一个开口向上的内腔，所述阀座固定安装于阀体内腔中流体出口方向内侧壁上，该阀座底面平面和阀体内壁之间形成密封，阀座的流体通道与阀体的流体通道连通，所述球体被活动置于阀体内腔的流体入口方向内壁和阀座密封面之间，球体的密封面(外球面)和阀座顶面之间形成密封副，球体与阀杆活动连接，并通过阀杆控制其沿球阀主轴向摆动，后沿阀座密封面滚动，在球体中间位置设置有流体通孔，在球体旋转90度后，其流体通孔与阀体和阀座的流体通道相连通。本发明的阀门密封可靠，操作灵活，密封性能远远高于其他类型球阀，更适用于非常大的压力、温度、介质范围，使用寿命高，应用领域广。
文档编号F16K5/00GK1884881SQ20061009066
公开日2006年12月27日 申请日期2006年7月3日 优先权日2006年7月3日
发明者徐林斌 申请人:徐林斌