专利名称：压力选向密封的球阀或蝶阀或旋塞阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及阀门，特别涉及球阀或蝶阀或旋塞阀的密封结构和启闭结构。
背景技术：
采用强制式密封，是克服预紧式密封的球阀或蝶阀或旋塞阀，密封面间易磨损、阀座易抱死阀芯、启闭扭矩特大等缺陷的有效方法。撑拢式强制密封的球阀或蝶阀或旋塞阀， 均己具有密封面间磨损少、密封好、阀芯不会被阀座抱死、启闭轻，及适应硬密封副、耐高温高压等优点。ORBIT美国轨道阀门国际公司制造的轨道球阀，为整体球单阀座、单向单面撑拢式强制密封结构；其阀杆中段和下端分别制有对称的螺旋轨道和单边凸轮，球体上端有与阀杆凸轮配合的扁圆形通孔及滚柱，下端有供球体旋转和倾斜的定芯座。阀杆升降加旋转时带动球体顺、逆时针旋转。阀杆下降时带动球体的单密封面向单阀座倾斜，密封面被紧密的挤压在一起，球阀关闭。阀杆上升时球体脱离阀座，密封面间有了间隙，再逆时针旋转90度扶正球体，球阀开启。撑拢式强制密封的轨道球阀虽然克服了预紧式密封球阀的主要缺陷，金属硬密封副也能适应高温高压及颗粒介质，但是轨道球阀也存在单向密封、限制安装方向，及密封比压不均衡和螺旋轨道易被滚柱销卡死等缺陷。为了克服上述缺陷， 现有撑拢式强制密封的《斜槽插板升降撑拢式阀门》ZL00115137. 1，《滚动球球阀密封结构》 ZL99124153. 3及ORBIT美国轨道阀门公司制造的Trukal双关断带泄放的旋塞阀等技术， 都将整体阀芯改为可撑拢的多瓣式组合阀芯，从而达到双向密封和密封比压均衡的目的。 但是组合阀芯结构复杂，与其配套的启闭机构也很复杂，所以制造困难，成本也高，更不能不适应颗粒介质。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有双密封面的整体阀芯，能分别向进出口两边阀座撑开，实现强制式密封的“压力选向密封的球阀或蝶阀或旋塞阀”。本发明的目的主要是通过在阀腔内阀芯上端与阀杆下段组成的撑拢机构，及阀芯两侧与阀腔内两只阀座组成的密封副，及阀芯下端与定心座上端组成的滚轨机构，及阀体、 支架、阀杆、限位销、滚套、轨道槽组成的启闭机构这些技术方案来实现的。其特征是所述阀体具有一横向贯穿阀腔的流体进、出通道，在阀腔通道进、出口处各设一只固定式或浮动式阀座，二只阀座之间设置一只阀芯，即整体球芯或整体蝶板或整体旋塞。阀芯的外形为球形或鼓形或圆柱形或截头圆锥形，阀芯的中间，横向制有圆形或方形或椭圆形或葫芦形或等腰梯形的流通孔，阀芯流通孔的两侧，即与流通孔中心线横向水平的两侧面上，对称制有或置有球面或弧面或锥面的密封面，与进出口处阀座的密封面配成密封副。阀芯的下端， 即流通孔下边的中心处，与定心座上端是竖向上互为配合的圆孔、圆轴，或扁形凹槽、凸榫， 或梯形槽、榫，配合处留有阀芯向阀座方向滚动或摆动时必需的间隙，滚动密封的阀芯，在圆孔或凹槽或梯形槽中，设置一只底端制有与流通孔中心同心的弧面或球面的圆形塞或扁形塞，或在阀芯底端制成与流通孔中心同心的弧面或弧线，定心座上制有或置有供弧面或球面或弧线滚动的轨道平台，活动铰接的圆孔、圆轴或凹槽、凸榫上制有与流通孔水平平行的圆形通孔或弧形通孔，孔中设置一根圆形铰支销，定心座下端与阀体阀腔的下部配合、连接。阀芯的上端，即流通孔上边的中心处，与阀杆或阀杆接杆下段，竖向上组成多种配合、连动的撑拢机构。第一种撑拢机构是阀芯上端中心，竖向制有一道竖直或竖锥的方孔或圆孔或扁圆孔，或置有带竖直或竖锥的方孔或圆孔或扁圆孔的塞，方孔或圆孔或扁圆孔与流通孔是成90度直角三通的孔；方孔或圆孔或扁圆孔的内壁，与流通孔中心线垂直的两面，水平对设两根对称并凸出内壁的圆柱销或箭形销，箭形销的箭尖朝上，箭尾朝下；方孔或圆孔或扁圆孔的内壁，与流通孔中心线平行的两面，即无销的两面，仍为方孔或圆孔或扁圆孔的内壁；内壁上可制成一道或多道水平的滚柱孔，孔中置有滚柱，滚柱的外圆向方孔或圆孔或扁圆孔内凸出；方孔或圆孔或扁圆孔中，插入阀杆或阀杆接杆下段的方形加方锥形榫头，或扁圆形加扁圆锥形榫头，榫头与阀芯上端竖孔内圆柱销或箭形销配合的两平面上，也对称制有或置有凸出的箭形销或圆柱销，箭形销的箭尖朝下，箭尾朝上，与阀芯上端竖孔内箭形销箭尖相对，或圆柱销外圆弧顶相对，并互为交叉啮合；榫头的另外两面，即无销的两面，下段为直平面加上段斜平面，或下段为直圆弧面加上段斜圆弧面，两边对称的斜平面或斜圆弧面合成下宽上窄的倒锥形，与阀芯上端的方孔或圆孔或扁圆孔配合时，内壁两侧都会形成较大的间隙。第二种撑拢机构是阀芯上端中心，竖向制有一道竖直或竖锥的方孔或圆孔或扁圆孔，或置有带竖直或竖锥的方孔或圆孔或扁圆孔的塞，方孔或圆孔或扁圆孔与流通孔是成90度直角三通的孔；方孔或圆孔或扁圆孔的内壁，与流通孔中心线垂直的两面，水平对设两根对称并凸出内壁的圆柱销；方孔或圆孔或扁圆孔中，插入阀杆或阀杆接杆下段的方形或扁圆形或加下宽上窄的倒锥形榫头，榫头与阀芯上端竖孔内圆柱销配合的两平面上，对称制有凹入的“Y”形或“V”形轨道槽，阀芯上端竖孔内两根对称圆柱销销端插入“Y” 形或“V”形槽内；“Y”形或“V”形两斜槽相交处的箭尖与圆柱销外圆弧顶相对；反向设制时，阀杆或阀杆接杆上仅设圆柱销，销端插入阀芯上端竖孔内壁上设制的倒影形“Y”或“V” 形槽内。第三种撑拢机构是阀芯上端中心，通过直链杆以铰链方式与阀杆或阀杆接杆下段活动连接，阀杆或阀杆接杆或直链杆的两根铰支销处，可在其中一处设制让铰支销滑行的一段直槽；阀杆或阀杆接杆下端头部设制成“V”形或弧形或球形，阀芯上端也设制成弧形或球形或倒影形“V”形。所述箭尖处设制成“一”字形或锥尖形。阀杆上段或阀杆增强套或增强杆上横向设置一根滚动的限位销和二只滚套，限位销和滚套端插入支架上对称设置的轨道槽内，轨道槽的上段和下段为竖直槽，中段为90度螺旋槽，90度螺旋槽连接上段和下段的竖直槽，轨道槽上段的竖直槽与阀杆、支架或阀盖上的上密封副，共同存在或共同消失。 “压力选向密封的球阀或蝶阀或旋塞阀”，由本发明所述的独特特征的结构或零件，与现有技术通用的结构或零件构成。其工作原理是阀杆受操纵下行(阀腔中的阀芯处于全开启位置)，阀杆上段或阀杆增强套或增强杆上的限位销和滚套，从支架轨道槽的上段竖直槽内下行，阀杆或阀杆接杆的上密封圆锥面脱离上密封座也下行，阀芯不动。阀杆继续下行，限位销和滚套连同阀杆或阀杆增强套或增强杆按轨道槽中段90度螺旋槽的轨迹，一边下行，一边顺时针旋转90度，阀杆或阀杆接杆下段一边下行，一边带动阀芯也顺时针旋转90度，使阀芯两侧的两道密封面，与阀腔进出口处的二只阀座密封面相对，使阀杆或阀杆接杆下段榫头或下端头部上的箭尖，与阀芯上端端部或竖孔中箭形销的箭尖或圆柱销的外圆弧顶相对。当进出口介质压力有压差时，定会推动阀芯向出口一侧的阀座作滚动倾斜，阀芯上相对的箭尖或圆柱销，也同时倾斜，若无介质压差力推动阀芯倾斜，阀杆或阀杆接杆上的箭尖再下行时，也会压偏阀芯上箭形销的箭尖或圆柱销的外圆弧顶，推动阀芯向不一定是出口一侧的阀座作滚动倾斜。阀杆继续带动限位销和滚套在轨道槽下段竖直槽内下行，阀杆或阀杆接杆下段榫头或下端头部上的箭尖，已经错过阀芯上端端部，或竖孔中箭形销的箭尖或弧面或球面，或圆柱销的外圆弧顶中心处，并压在较上一侧的斜面或弧面或球面上，使阀杆或阀杆接杆下段榫头上下宽上窄的倒锥形处，与阀芯上端竖孔内壁两侧的间隙，一侧增大，另一侧减小，或使直链杆与阀杆或阀杆接杆下段从180度连接角度，变成< 180度至>90度的连接角度，使阀芯一侧的密封面压贴在同一侧阀座密封面上形成密封，阀门全关闭。反之，阀杆受操纵上行(阀腔中的阀芯处于全关闭位置)，限位销和滚套在轨道槽下段竖直槽内上行，阀杆或阀杆接杆下段的榫头也在阀芯上端同步上行，榫头上锥形处间隙小的斜面，反推阀芯上端竖孔内壁，或榫头上“Y”形或“V”形轨道斜槽上的斜面，反推阀芯上端竖孔内的圆柱销，或榫头直接拉动直链杆恢复成180度连接角度，三种机构都能反推阀芯向阀腔中心滚动，并脱离阀座密封面而泄压，阀芯被扶正。限位销和滚套进入轨道槽中段90度螺旋槽内继续上行，带动阀芯逆时针旋转90度，使阀芯中间的流通孔与进出口阀座流通孔相通，阀门全开启。限位销和滚套从90度螺旋槽进入上段竖直槽内继续上行，阀杆的上密封圆锥面与阀盖或支架的上密封座压紧，形成上密封，阀芯不动。本发明的优点如下(1)比较现有预紧式密封的球阀或蝶阀或旋塞阀。本发明采用撑拢式强制密封的技术方案。既克服了现有预紧式密封的球阀或蝶阀或旋塞阀，密封面间易磨损、磨损后不易补偿、阀芯易被阀座抱死、启闭扭矩特大等缺陷；也有了双阀座、双向直通、适应旁装式结构及整体阀芯旋转启闭的优点。(2)比较现有整球体单密封面、单阀座、单向密封的轨道球阀。本发明采用双阀座、 双密封面整体阀芯，以压力自动选向出口端阀座实现最佳密封，以箭尖强行分向实现强制密封，以斜面或斜槽或链杆实现可靠撑拢的技术方案。既克服了轨道球阀，单向密封、限制安装方向，及密封比压不均衡等缺陷；也有了适应硬密封副、耐高温高压、适应浆料介质及启闭轻松的优点。(3)比较现有撑拢式多瓣组合阀芯的阀门，特别是滚动密封的球阀。本发明采用在整体阀芯下端与定心座上端，以铰支销、弧面或球面或弧线、轨道平台组成滚轨机构的技术方案。既克服了现有撑拢式多瓣组合阀芯的阀门，结构复杂、制造困难、成本高，不适应颗粒介质等缺陷；也有了双阀座、阀芯双向滚动、流向不受限制、密封比压均衡、密封比压可调、 密封副间无摩擦、有磨损补偿、延长使用寿命、阀芯旋转时与阀座间留有间隙及启闭扭矩特小的优点。(4)比较现有轨道槽设制在阀杆上的启闭机构。本发明的启闭机构采用将轨道槽设制在支架上的技术方案。既克服了现有阀杆上的轨道槽易被滚柱销卡死等缺陷；也有了轨道槽式启闭机构简单、紧凑的优点。
图1本发明的球阀示意图，其阀杆榫头与整体球上端为斜面撑拢机构；图2本发明的球阀示意图，其阀杆榫头与整体球上端为“Y”形斜槽撑拢机构；图3本发明的蝶阀示意图，其阀杆下段与整体蝶板上端为直链杆撑拢机构。
具体实施方法如图1、图2、图3所示，本发明所述压力选向密封的球阀或蝶阀，主要由阀体1阀腔内阀芯2上端与阀杆3下段的撑拢机构，及阀芯2两侧与阀腔内两只阀座4配对的密封副，及阀芯2下端与定心座5上端的滚轨机构，及阀体1、支架6、阀杆3、限位销7、滚套8、轨道槽9的启闭机构组成。所述阀体1具有一横向贯穿阀腔的流体进、出通道，在阀腔通道进、出口处各设一只固定式或浮动式阀座4，两只阀座4之间设置一只阀芯2，即整体球芯2或整体蝶板2。阀芯2的外形为球形或鼓形或圆柱形或截头圆锥形，阀芯2的中间，横向制有圆形加或等腰梯形2b的流通孔加、2b，流通孔加、2b的两侧，即与流通孔h、2b中心线横向水平的两侧面上，对称制有球面密封面2c，与阀座4的密封面配成密封副。所述阀芯2的上端，即流通孔加、沘上边的中心处，与阀杆3下段竖向上组成三种配合、连动的撑拢机构。第一种撑拢机构(见图1)是阀芯2上端中心，竖向制有一道扁圆孔2d，与流通孔加是成90度直角三通的孔；扁圆孔2d的内壁，与流通孔加中心线垂直的两面，水平对设两根对称并凸出内壁的箭形销10，箭形销10的箭尖朝上，箭尾朝下；扁圆孔 2d与流通孔加中心线平行的内壁两面，即无销的两面，仍为扁圆孔2d的内壁；内壁上制成一道水平的滚柱孔，孔中置有滚柱11，滚柱11的外圆向扁圆孔2d内凸出；扁圆孔2d中插入阀杆3下段的扁圆形加扁圆锥形榫头3a，榫头3a与阀芯2上端扁圆孔2d内箭形销10配合的两平面上，也对称制有凸出的箭形销北，箭形销北的箭尖朝下，箭尾朝上，与阀芯2上端扁圆孔2d内箭形销10箭尖相对，并互为交叉啮合；榫头3a的另外两面，即无销的两面， 下段为直圆弧面加上段斜圆弧面，两边对称的斜圆弧面合成下宽上窄的倒锥形3c，与阀芯 2上端的扁圆孔2d配合时，扁圆孔2d内壁两侧都会形成较大的间隙。第二种撑拢机构(见图2)是阀芯2上端中心，竖向制有一道扁圆孔2d，与流通孔加是成90度直角三通的孔； 扁圆孔2d的内壁，与流通孔加中心线垂直的两面，水平对设两根对称并凸出内壁的圆柱销 12 ；扁圆孔2d中插入阀杆3下段的扁圆形榫头3a，榫头3a与阀芯2上端扁圆孔2d内圆柱销12配合的两平面上，对称制有凹入的“Y”形槽3d，阀芯2上端扁圆孔2d内两根对称圆柱销12销端伸入“Y”形槽3d内，“Y”形两斜槽相交处的箭尖与圆柱销12销端外圆弧顶相对；第三种撑拢机构(见图幻是阀芯2上端中心，通过直链杆13以铰链方式与阀杆3下段活动连接，阀杆3的铰支销处14，设制一道让铰支销14滑行的直槽3e ；阀杆3下端头部设制成“V”形，阀芯2上端也设制成倒影形“V”形。所述阀芯2的下端，即流通孔加、沘下边的中心处，与定心座5上端是竖向上互为配合的圆孔2e、圆轴5a，或扁形凹槽2f、凸榫5b，配合处留有阀芯2向阀座4滚动时必需的间隙，滚动密封的阀芯2，在圆孔2e或凹槽2f中，设置一只底端制有与流通孔加中心同心的球面圆形塞15，或在阀芯2底端制成与流通孔2a、2b中心同心的弧面，定心座5上制有供弧面滚动的轨道平台5c，活动铰接的凹槽2f、凸榫恥上制有与流通孔2a、2b水平平行的圆形通孔或弧形通孔5d，孔中设置一根圆形铰支销16，定心座5下端插入阀体1阀腔的下部。
所述阀杆3的上段或阀杆增强套上，横向设置一根滚动的限位销7和二只滚套8， 限位销7和滚套8端部插入支架6上对称设置的轨道槽9内，轨道槽9的上段和下段为竖直槽，中段为90度螺旋槽，90度螺旋槽连接上段和下段的竖直槽，轨道槽9上段的竖直槽与阀杆3、支架6或阀盖上的上密封副3f、6a，共同存在或共同消失。
权利要求
1.压力选向密封的球阀或蝶阀或旋塞阀，主要是通过在阀腔内阀芯上端与阀杆下段组成的撑拢机构，及阀芯两侧与阀腔内两只阀座组成的密封副，及阀芯下端与定心座上端组成的滚轨机构，及阀体、支架、阀杆、限位销、滚套、轨道槽组成的启闭机构来实现的；其特征是所述阀体具有一横向贯穿阀腔的流体进、出通道，在阀腔通道进、出口处各设一只固定式或浮动式阀座，二只阀座之间设置一只阀芯，即整体球芯或整体蝶板或整体旋塞；阀芯的外形为球形或鼓形或圆柱形或截头圆锥形，阀芯的中间，横向制有圆形或方形或椭圆形或葫芦形或等腰梯形的流通孔，阀芯流通孔的两侧，即与流通孔中心线横向水平的两侧面上，对称制有或置有球面或弧面或锥面的密封面，与进出口处阀座的密封面配成密封副；阀芯的下端，即流通孔下边的中心处，与定心座上端是竖向上互为配合的圆孔、圆轴，或扁形凹槽、 凸榫，或梯形槽、榫，配合处留有阀芯向阀座方向滚动或摆动时必需的间隙，滚动密封的阀芯，在圆孔或凹槽或梯形槽中，设置一只底端制有与流通孔中心同心的弧面或球面的圆形塞或扁圆形塞，或在阀芯底端制成与流通孔中心同心的弧面或弧线，定心座上制有或置有供弧面或球面或弧线滚动的轨道平台，活动铰接的圆孔、圆轴或凹槽、凸榫上制有与流通孔水平平行的圆形通孔或弧形通孔，孔中设置一根圆形铰支销，定心座下端与阀体阀腔的下部配合、连接；阀芯的上端，即流通孔上边的中心处，与阀杆或阀杆接杆下段，竖向上组成多种配合、连动的撑拢机构。
2.根据权利要求1所述的阀芯与阀杆组成配合、连动的撑拢机构，其特征在于阀芯上端中心，竖向制有一道竖直或竖锥的方孔或圆孔或扁圆孔，或置有带竖直或竖锥的方孔或圆孔或扁圆孔的塞，方孔或圆孔或扁圆孔与流通孔是成90度直角三通的孔；方孔或圆孔或扁圆孔的内壁，与流通孔中心线垂直的两面，水平对设两根对称并凸出内壁的圆柱销或箭形销，箭形销的箭尖朝上，箭尾朝下；方孔或圆孔或扁圆孔的内壁，与流通孔中心线平行的两面，即无销的两面，仍为方孔或圆孔或扁圆孔的内壁；方孔或圆孔或扁圆孔中，插入阀杆或阀杆接杆下段的方形加方锥形榫头，或扁圆形加扁圆锥形榫头，榫头与阀芯上端竖孔内圆柱销或箭形销配合的两平面上，也对称制有或置有凸出的箭形销或圆柱销，箭形销的箭尖朝下，箭尾朝上，与阀芯上端竖孔内箭形销箭尖相对，或圆柱销外圆弧顶相对，并互为交叉啮合；榫头的另外两面，即无销的两面，下段为直平面加上段斜平面，或下段为直圆弧面加上段斜圆弧面，两边对称的斜平面或斜圆弧面合成下宽上窄的倒锥形，与阀芯上端的方孔或圆孔或扁圆孔配合时，内壁两侧都会形成较大的间隙。
3.根据权利要求1所述的阀芯与阀杆组成配合、连动的撑拢机构，其特征在于阀芯上端中心，竖向制有一道竖直或竖锥的方孔或圆孔或扁圆孔，或置有带竖直或竖锥的方孔或圆孔或扁圆孔的塞，方孔或圆孔或扁圆孔与流通孔是成90度直角三通的孔；方孔或圆孔或扁圆孔的内壁，与流通孔中心线垂直的两面，水平对设两根对称并凸出内壁的圆柱销；方孔或圆孔或扁圆孔中，插入阀杆或阀杆接杆下段的方形或扁圆形或加下宽上窄的倒锥形榫头，榫头与阀芯上端竖孔内圆柱销配合的两平面上，对称制有凹入的“Y”形或“V”形槽，阀芯上端竖孔内两根对称圆柱销的销端插入“Y”形或“V”形槽内；“Y”形或“V”形两斜槽相交处的箭尖与圆柱销销端的外圆弧顶相对；反向设制时，阀杆或阀杆接杆上仅设圆柱销，销端插入阀芯上端竖孔内壁上设制的倒影形“Y”或“V”形槽内。
4.根据权利要求1所述的阀芯与阀杆组成配合、连动的撑拢机构，其特征在于阀芯上端中心，通过直链杆以铰链方式与阀杆或阀杆接杆下段活动连接，阀杆或阀杆接杆下端头部设制成“V”形或弧形或球形，阀芯上端也设制成弧形或球形或倒影形“V”形。
5.根据权利要求1所述的阀体、支架、阀杆、限位销、滚套、轨道槽组成的启闭机构，其特征在于阀杆上段或阀杆增强套或增强杆上，横向设置一根滚动的限位销和二只滚套，限位销和滚套的端部插入支架上对称设置的轨道槽内，轨道槽的上段和下段为竖直槽，中段为90度螺旋槽，90度螺旋槽连接上段和下段的竖直槽，轨道槽上段的竖直槽与阀杆、支架或阀盖上的上密封副，共同存在或共同消失。
6.根据权利要求1、2所述的阀芯，其特征在于阀芯上端中心的竖向方孔或圆孔或扁圆孔的内壁，与流通孔中心线平行的两面，制成一道或多道水平的滚柱孔，孔中置有滚柱， 滚柱的外圆向方孔或圆孔或扁圆孔内凸出。
7.根据权利要求1、4所述的阀芯与阀杆组成配合、连动的撑拢机构，其特征在于阀杆或阀杆接杆或直链杆的两根铰支销处，在其中一处设制让铰支销滑行的一段直槽。
8.根据权利要求1、2、3、4所述的阀芯与阀杆上的箭尖，或“Y”形或“V”形相交处的箭尖，其特征在于箭尖处设制成“一”字形，或锥尖形。
全文摘要
压力选向密封的球阀或蝶阀或旋塞阀，阀芯(2)下端圆孔(2f)及孔内球面塞(15)，配在定心座(5)上端圆轴(5a)的轨道平台(5c)上；上端竖向扁圆孔(2d)与流通孔(2a)垂直的两面孔壁上，有箭尖朝上的箭形销(10)，另两面有滚柱(11)。扁圆孔(2d)中插入的阀杆(3)下端榫头(3a)，与箭形销(10)配合的表面，也有箭尖朝下的箭形销(3b)，另两面有下宽上窄的倒锥形(3c)。当阀杆(3)及阀杆增强套上限位销(7)、滚套(8)，按支架(6)上竖直和螺旋的轨道槽(9)下行，榫头(3a)上倒锥形(3c)的斜面与阀芯(2)上的滚柱(11)之间的间隙增大，压差力推阀芯(2)向出口滚动，箭形销(3b)朝下的箭尖也能压偏箭形销(10)朝上的箭尖，强推阀芯(2)向阀座(4)滚动密封。反之，间隙减小，倒锥形(3c)的斜面反推阀芯(2)泄压、扶正。
文档编号F16K1/36GK102313029SQ201110072039
公开日2012年1月11日 申请日期2011年3月16日 优先权日2010年6月29日
发明者王加新, 王姝 申请人:王姝