上装式球阀的制作方法与工艺

本发明属于球阀领域，特别涉及一种上装式球阀。

背景技术：
上装式球阀广泛应用在石油和天然气管线上，及采油、炼油、石化、化工、化纤、冶金、电力、核电、食品和造纸等装置中。上装式球阀在管线上拆卸简单迅速，维修方便快捷。当阀门在管线上出现故障需要修理时，不必从管线上拆卸阀门，只须拆掉中法兰螺栓和螺母，将阀盖和阀杆组合件一起从阀体中取下来，然后取出球体和阀座组合件，即可在线修理球体和阀座，这种维修节省了时间，将生产中的损失降到最低点。如图1和图2所示，一般的上装式球阀的阀体结构，包括上游通道100、下游通道200、阀腔300、阀座400(参阅图3)、球体500和预紧弹簧600。所述阀腔300成形有连通所述上游通道100的上游阀座腔310、连通所述下游通道200的下游阀座腔320，以及位于所述上游阀座腔310和所述下游阀座腔320之间的中腔330，所述阀座400包括安装在所述上游阀座腔310的上游阀座组件410和安装在所述下游阀座腔320的下游阀座组件420，所述球体500安装所述上游阀座组件410和所述下游阀座组件420之间，并在中间开设有导通通道510，所述预紧弹簧600设置在所述上游阀座组件410远离所述下游阀座组件420的一侧。所述球体500与所述上游阀座组件410、所述下游阀座组件420之间分别设有密封件700。参阅图2和图3，装配所述上装式球阀时，先将装有所述预紧弹簧600的所述上游阀座组件410放入所述上游阀座腔310，并使用专用工装预压缩所述预紧弹簧600，然后将所述下游阀座组件420装入所述下游阀座腔320，再将所述球体500从所述阀腔300的上开口330放入所述上游阀座组件410和所述下游阀座组件420之间，并卸下所述专用工装，于是所述预紧弹簧600回弹，建立初始密封比压，所述上装式球阀阀体的内部组件装配完成。应用时，所述上装式球阀具有一个导通状态和一个切断状态，在所述导通状态时，旋转所述球体500，使所述导通通道510与所述上游阀座组件410和所述下游阀座组件420连通，液体从所述上游通道100流入所述上游阀座组件410，经过所述导通通道510，流到所述下游阀座组件420，然后从所述下游通道200流出；在所述切断状态时，旋转所述球体500，使所述导通通道510的延伸方向垂直于所述上游通道100和所述下游通道200，液体从所述上游通道100流入所述上游阀座组件410后，被所述球体500阻断，不会从所述下游通道200流出。在结构上，所述阀腔300成形有上游阀座腔310和下游阀座腔320，而所述上游阀座腔310位于所述上游通道100与所述中腔330之间，所述下游阀座腔320位于所述下游通道200与所述中腔330之间，加工难度大，不易实施，且决定了所述上装式球阀的加工必须使用车削或者镗铣工艺，这两种工艺都会面临刀杆的长径比过大的问题，导致上游阀座腔310与下游阀座腔320的同轴度及加工精度得不到保障，影响到一次加工成功率。在装配上，需将所述上游阀座组件410、下游阀座组件420、球体500按照顺序并使用所述专用工装一个一个地按顺序装入所述阀腔300中，拆卸时则反顺序进行，整个装卸过程繁琐，操作复杂，不利于上装式球阀阀体内部组件的快速装卸，使用上也会多有不便。因此，对于高磅级且标准结构长度的超小口径上装式球阀，如果仍采用一般上装式球阀上下游阀座腔的结构，则设计空间受限，且阀体加工精度得不到保障，阀内部组件的装卸也会比较复杂繁琐。

技术实现要素：
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有上装式球阀阀体加工精度不易保障，阀内部组件的装卸复杂繁琐，从而提供一种加工精度高，阀内部组件的装卸简单方便的上装式球阀。为解决上述技术问题，本发明的上装式球阀，包括阀体，具有阀腔，所述阀体上成型有与所述阀腔分别相通的上开口、上游通道、下游通道；球体-阀座组件，包括设置在所述阀腔内，且相对设置的第一阀座组件、第二阀座组件，以及设置在所述第一阀座组件与所述第二阀座组件之间，且与所述第二阀座组件形成密封接触的球体，所述第二阀座组件与所述阀体密封接触，所述球体上开设有导通通道，转动所述球体至所述导通通道两端分别与所述上游通道、所述下游通道相通时，所述上装式球阀导通；所述球体-阀座组件还包括分别套接在所述第一阀座组件、所述第二阀座组件远离所述球体一端的承载块、开设于所述第一阀座组件外侧壁上的卡槽，以及套设在所述第一阀座组件上适合卡入所述卡槽内的卡簧，所述卡簧卡入所述卡槽时通过推动所述第一阀座组件向所述球体方向移动使所述球体与所述第二阀座组件紧贴密封接触，且所述卡簧卡入所述卡槽后，所述卡簧的端面与所述承载块的朝向所述球体一端的端面相抵，所述上开口适合所述球体-阀座组件整体从所述上开口处安装入所述阀腔中。所述第一阀座组件包括第一阀座，以及设置在所述第一阀座上的第一密封件；所述第二阀座组件包括第二阀座，以及设置在所述第二阀座上的第二密封件。所述第一阀座与所述第一密封件之间设有一个弹性元件，所述弹性元件的偏压力作用在所述第一密封件上使所述第一密封件推动所述球体与所述第二密封件密封接触。所述弹性元件为碟簧。所述弹性元件为波簧或圆柱弹簧。所述弹性元件与所述第一密封件之间还设置有一个垫片。所述球体-阀座组件还包括部分插接在所述第二阀座组件远离所述球体的一端的外密封件。本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：(1)本发明的上装式球阀中，所述球体-阀座组件可以组装成一个整体，所述上开口适合所述球体-阀座组整体从所述上开口处安装入所述阀腔中，这样的结构使得所述上装式球阀的安装和拆卸都非常简单方便，有效的提高了生产率和使用效率。而且，相较于现有上装式球阀的阀腔往往由上游阀座腔、下游阀座腔和位于所述上下游阀座腔之间的中腔构成，加工难度大，不易实施，且必须使用车削或者镗铣工艺而导致上游阀座腔与下游阀座腔的同轴度及加工精度得不到保障，影响到一次加工成功率；本发明的所述阀腔只有一个腔室而不再具有上游阀座腔和下游阀座腔，可以直接使用铣削的加工方式来成型，加工容易方便，加工精度高，而所述阀腔的精度高低将直接影响到所述上装式球阀的密封效果，所以本发明的上装式球阀具有较佳的密封效果，更利于球阀功能的实现。(2)本发明的上装式球阀中，所述第二阀座组件远离所述球体一端的设置有所述承载块，使得将所述球体-阀座组件装入所述阀腔中后，能够通过所述承载块的竖直平面与所述阀腔内的竖直平面配合来防止所述第一阀座组件和/或所述第二阀座组件随所述球体的转动而转动。(3)本发明的上装式球阀中，所述卡簧和所述卡槽的设置，则能够在将所述球体-阀座组件装入所述阀腔中后，通过所述卡簧卡入所述卡槽或离开所述卡槽来实现所述卡簧施加在所述承载块和所述第一阀座组件上的预紧力的添加或消除，从而实现所述上装式球阀的快速安装和拆卸。(4)本发明的上装式球阀中，所述第一阀座与所述第一密封件之间设有一个弹性元件，所述弹性元件的偏压力作用在所述第一密封件上使所述第一密封件紧贴所述球体密封。并且进一步地所述球体会与所述第二密封件紧贴。在安装所述球体-阀座组件时，所述卡簧卡入所述卡槽中，进而推动所述第一阀座使所述第一阀座通过所述第一密封件推抵所述球体，同时所述球体会给所述第一密封件一个反作用力，使所述第一密封件挤压所述弹性元件，所述弹性元件产生一个使所述第一密封件推抵所述球体的偏压力，施加在所述球体的来自所述第一密封件的力都会使所述球体推抵所述第二密封件，因此，在所述弹性元件和所述卡簧的双重作用力下，所述第一阀座组件、所述第二阀座组件与所述球体之间会有更好的密封效果。(5)本发明的上装式球阀中，所述弹性元件为碟簧。所述碟簧负荷大，行程短，能够在占用很小的空间的基础上就实现使所述第一密封件紧贴所述球体密封。(6)本发明的上装式球阀中，所述弹性元件与所述第一密封件之间还设置有一个垫片。所述垫片的设置可以避免所述第一密封件直接与所述弹性元件接触，从而减少所述弹性元件对所述第一密封件的损坏。(7)本发明的上装式球阀中，所述外密封件的设置可以实现所述第二阀座组件与所述阀体之间的密封，避免液体从所述承载块与所述第二阀座之间的间隙流出。附图说明为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中图1是现有一种上装式球阀的阀体剖视图；图2是所述现有的上装式球阀的局部剖视图，说明所述上游阀座组件、下游阀座组件和球体的装入过程；图3是所述现有的上装式球阀的局部剖视图，说明阀内部组件装配完成的状态；图4是本发明上装式球阀的剖视图，说明所述球体-阀座组件开始装入所述阀体；图5是球体-阀座组件的剖视图；图6是本发明上装式球阀的局部剖视图，说明所述球体-阀座组件已经装入所述阀体。图中附图标记表示为：1-阀体，11-阀腔，12-上开口，13-上游通道，14-下游通道，2-球体-阀座组件，21-第一阀座组件，211-第一阀座，212-第一密封件，22-第二阀座组件，221-第二阀座，222-第二密封件，23-球体，24-承载块，25-卡槽，26-卡簧，27-碟簧，28-垫片，29-外密封件。具体实施方式以下将结合附图，使用以下实施例对本发明进行进一步阐述。参阅图4和图5，本发明所述的一种上装式球阀，包括阀体1和球体-阀座组件2。所述阀体1，具有阀腔11，所述阀体1上成型有与所述阀腔11分别相通的上开口12、上游通道13、下游通道14；所述球体-阀座组件2，包括设置在所述阀腔11内，且相对设置的第一阀座组件21、第二阀座组件22，以及设置在所述第一阀座组件21与所述第二阀座组件22之间，且与所述第二阀座组件22形成接触密封的球体23，所述第二阀座组件22与所述阀体1密封接触，所述球体23上开设有导通通道231，转动所述球体23至所述导通通道231两端分别与所述上游通道13、所述下游通道14相通时，所述上装式球阀导通；所述球体-阀座组件2还包括分别套接在所述第一阀座组件21、所述第二阀座组件22远离所述球体23一端的承载块24、开设于所述第一阀座组件21外侧壁上的卡槽25，以及套设在所述第一阀座组件21上适合卡入所述卡槽25内的卡簧26，所述卡簧26卡入所述卡槽25时通过推动所述第一阀座组件21向所述球体23方向移动使所述球体23与所述第二阀座组件22紧贴密封接触，且所述卡簧26卡入所述卡槽25后，所述卡簧26的端面与所述承载块24的朝向所述球体23一端的端面相抵，所述上开口12适合所述球体-阀座组件2整体从所述上开口12处安装入所述阀腔11中。上述方案为本发明的核心方案，本发明的上装式球阀在安装时，参阅图5，先将所述第一阀座组件21、所述第二阀座组件22、所述球体23、所述承载块24和所述卡簧26组装成一个球体-阀座组件2，参阅图5，然后将组装好的球体-阀座组件2作为一个整体装入所述阀腔11中，参阅图6，再使用卡簧钳及专用工装，将所述卡簧26压入所述卡槽25中，此时所述卡簧26会同时施加给所述承载块24和所述第一阀座组件21一个预紧力，进而推动所述承载块24贴紧所述阀腔11的内壁，及推动所述第一阀座组件21进而使所述第一阀座组件21推动所述球体23，使所述球体23与所述第二阀座组件22密封接触，建立所述上装式球阀的初始密封比压。这样就完成了对所述上装式球阀的安装。安装完成的所述上装式球阀，由所述进入通道13流入的液体只能通过所述导通通道231流出到所述下游通道14，实现了通过转动所述球体23来完成对所述上游通道13和所述下游通道14之间导通与否的切换。拆卸时，只需使用工具将所述卡簧26从所述卡槽25中脱离出来，即解除所述卡簧26施加在所述承载块24和所述第一阀座组件21上的预紧力，然后取出所述球体-阀座组件2，便完成了拆卸。本发明的所述上装式球阀，所述球体-阀座组件2可以组装成一个整体，所述上开口13适合所述球体-阀座组2整体从所述上开口12处安装入所述阀腔11中，这样的结构使得所述上装式球阀的安装和拆卸都非常简单方便，有效的提高了生产率和使用效率。而且，相较于现有上装式球阀的阀腔往往由上游阀座腔、下游阀座腔和位于所述上下游阀座腔之间的中腔构成，加工难度大，不易实施，且必须使用车削或者镗铣工艺而导致上游阀座腔与下游阀座腔的同轴度及加工精度得不到保障，影响到一次加工成功率；本发明的所述阀腔11只有一个腔室而不再具有上游阀座腔和下游阀座腔，可以直接使用铣削的加工方式来成型，加工容易方便，加工精度高，而所述阀腔11的精度高低将直接影响到所述上装式球阀的密封效果，所以本发明的上装式球阀具有较佳的密封效果，更利于球阀功能的实现。此外，所述第二阀座组件22远离所述球体23一端的设置有所述承载块24，使得将所述球体-阀座组件2装入所述阀腔11中后，能够通过所述承载块24的竖直平面与所述阀腔11内的竖直平面配合来防止所述第一阀座组件21和/或所述第二阀座组件22随所述球体23的转动而转动。而所述卡簧26和所述卡槽25的设置，则能够在将所述球体-阀座组件2装入所述阀腔11中后，通过所述卡簧26卡入所述卡槽25或离开所述卡槽25来实现所述卡簧26施加在所述承载块24和所述第一阀座组件21上的预紧力的添加或消除，从而实现所述上装式球阀的快速安装和拆卸。进一步地，所述第一阀座组件21包括第一阀座211，以及设置在所述第一阀座211上的第一密封件212；所述第二阀座组件22包括第二阀座221，以及设置在所述第二阀座221上的第二密封件222。所述第一密封件212保证所述第一阀座211与所述球体23之间实现密封，所述第二密封件222保证所述第二阀座221与所述球体23之间实现密封。进一步地，所述第一阀座211与所述第一密封件212之间设有一个弹性元件，所述弹性元件的偏压力作用在所述第一密封件212上使所述第一密封件212推动所述球体23与所述第二密封件222密封接触。在安装所述球体-阀座组件2时，所述卡簧26卡入所述卡槽25中，进而推动所述第一阀座211使所述第一阀座211通过所述第一密封件212推抵所述球体23，同时所述球体会给所述第一密封件212一个反作用力，使所述第一密封件212挤压所述弹性元件，所述弹性元件产生一个使所述第一密封件212推抵所述球体23的偏压力，施加在所述球体23的来自所述第一密封件212的力会使所述球体23推抵所述第二密封件222并与所述第二密封件222密封接触，因此，在所述弹性元件和所述卡簧26的双重作用力下，所述第二阀座组件22与所述球体23之间会有更好的密封效果。所述弹性元件的具体形式可以为多种，本实施例优选所述弹性元件为碟簧27。所述碟簧27负荷大，行程短，能够在占用很小的空间的基础上就实现使所述第一密封件212紧贴所述球体23密封。所述弹性元件还可以为其他形式的弹簧，如波簧、圆柱弹簧。进一步地，所述弹性元件与所述第一密封件212之间还设置有一个垫片28。所述垫片28的设置可以避免所述第一密封件212直接与所述弹性元件接触，从而减少所述弹性元件对所述第一密封件212的损坏。为了使所述上装式球阀的密封效果更好，本实施例优选所述球体-阀座组件2还包括部分插接在所述第二阀座组件22远离所述球体23的一端的外密封件29。在本实施例中，优选所述外密封件29部分插接在所述第二阀座221远离所述球体23的一端。所述外密封件29的设置可以实现所述第二阀座组件22与所述阀体1之间的密封，避免液体从所述承载块24与所述第二阀座221之间的间隙流出。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。