用于节流介质流的球阀的制作方法

本发明涉及一种用于节流介质流的球阀，该球阀由一个阀壳体组成，该阀壳体具有对置的、用于该介质流的进入管段和排出管段，两个球体座环在这些进入管段和排出管段之间借助穿过开口间隔开地且呈镜像地安排并且形成用于阀球体的一个轴承，其中该阀球体具有一个穿过通道并且能够围绕垂直于该穿过通道的纵轴线的一条轴旋转。

背景技术：

球阀是具有作为闭锁体的穿孔的阀球体的装配件(Armaturen)。

在大多数情况下，球阀用作闭锁阀。闭锁阀的特征在于，在90°的旋转之内完全地关闭。

球阀被区分为具有完全的通道或具有减小的通道，在具有完全的通道的球阀中，在该阀球体中的孔具有如下直径，该直径与进入管段和排出管段的内直径相同或与连接的管线相同。一个手动的或电动的旋转传动器被用于操作该阀球体。该阀球体可旋转地支承在这些球体座环中、具有与进入管段或排出管段共轴地放置的穿过开口。根据应用情形，这些球体座环具有不同地形成的、用于该阀球体的轴承。与所有的工业装配件情况相同，通过对阀球体、阀体、球体座环、密封件的相应的材料选择或借助流动路径的耐磨损的内衬板以及非常不同的传动器变体，球阀也能够被适配为用于该使用目的。

在这些球体座环中具有多个圆柱形的穿过开口的球阀以及在该阀球体中具有一个圆柱形的穿过通道的球阀优选被用作闭锁阀，这些闭锁阀被设置为仅用于如下两种运行模式，即用于该介质流的最大流通 量或完全中断(开/关-特性)。

还已知具有调节特性的球阀。在具有开/关特性的闭锁阀的情况下，球体座环和阀球体具有圆柱形的开口，而在调节球阀的情况下，这两种主要元件中的至少一者具有偏差的流动通道截面形状。例如已知如下球阀，其中在该阀球体流入侧上的穿过通道的进入横截面具有在该阀球体的一个旋转方向上变宽的横截面。第一条权利要求的前序部分说明了一种此类的所属类型的球阀。

通常使用接近三角形的横截面。当球阀被用于节流介质流、即作为调节装配件或控制装配件用于调整确定的流通率时，此类近似三角形的通道横截面改善了部分阀开口的调节特性。通过在这些球体座环中的穿过开口或在这些阀球体中的穿过通道的适合的构型能够产生任意的调节特性，此外还产生通常优选的“等百分比的阀特性”。

在此类的球阀打开的情况下，该总通道的近似三角形的横截面的一个尖端首先旋转到该流动路径中，并且然后在该阀球体进一步旋转的情况下，该开放式的横截面相对于该旋转角度超比例地(überproportional)增长。以此方式，争取达到对较小的体积流量的更容易的可调整性。

从CN 203 718 005 U已知一种具有“双V”形状的穿过通道的球阀，该球阀的横截面产生一个三角形轮廓，该三角形轮廓带有凹入的、弧形的侧边线。

从CN 204 114 213 U已知一种类似构型的球阀，该球阀的穿过通道具有如下横截面轮廓，该横截面轮廓与具有修圆的尖端和对置的、呈凸状弯曲的三角线的等腰三角形相同。

在装载有固体燃料的多相流(例如传输煤灰气体流)的情况下， 已知的、近似三角形的穿过通道横截面的缺点在于：由于在该流入侧上的摩擦性损耗，阀球体磨损非常高并且由此使得该球阀的节流性能发生改变。此外，该球阀的调节性能是值得改善的，尽管该通道横截面尤其适配于在该入口节流点处的、小的打开角度的情况下。

技术实现要素：

因此，本发明所基于的目的在于，提供一种具有调节特性的球阀，相对于已知的现有技术减小该球阀与摩擦性介质接触而产生的磨损并且尤其在该球阀的打开角度较小的情况下改善该球阀的节流性能。

根据本发明，该目的通过如下球阀实现，该球阀的这些穿过开口和该穿过通道的这些进入和排出横截面形成在流动方向上彼此前后地安排的两个节流点。有利的实施方式是从属权利要求的主题。

该流动横截面的变窄部或在该流动横截面中的改变部被视为节流点，这些节流点导致流动中的压力损失。这两个节流点可以呈不同的设计借助于穿过开口和穿过通道之间的不同的关系形成。

在所提出的解决方案中，不仅通过在球体座环/阀球体和阀球体/球体座环这两个过渡点处的开放的流动横截面平面的、仅取决于旋转角度的变窄而形成这些节流点，而且在这些节流点处相遇的这两个横截面平面之一在一个旋转方向上对应地变宽并且优选地形成近似三角形的形状。该三角形状既可以通过这些球体座环的穿过开口形成，也可以通过在该阀球体中的穿过通道形成。

于是，当该三角形横截面(在完全的阀开口、即旋转角度为90°的情况下)位于该对应地邻接的横截面的圆形横截面中时，该三角形状对该球阀的调节性能的有利影响最大。

但是原理上，每种另外的节流点构型也在保护范围内，其中该三 角形横截面或在旋转方向上变宽的横截面在完全的阀开口的情况下由该邻接的圆形横截面部分地遮盖或减小，或者在该进入和排出节流点处的这些横截面的大小是不同的。

在本发明的一个构型中形成如下节流点，这些节流点具有在进入侧上和在排出侧上的穿过通道的、在该阀球体的一个旋转方向上变宽的横截面；在另一个实施方式中，球体座环的这些穿过开口具有一个此类的近似三角形的横截面。该第一变体在该阀球体的旋转运动中导致：在这两侧上的球阀打开时，该穿过通道的横截面的变窄部枢转到该流动路径中，即相同的流动横截面在这两侧上被释放，以便因此在该阀球体的这两侧上实现有效的节流。

在这些替代性的变体中，球体座环的这些穿过开口构型为近似三角形并且该穿过通道构型为圆柱形，使得现在在相反的“配对”中实现该球阀的根据本发明的这两个节流点。通过这些穿过开口的设计修改，能够结构性地、以最简单的方式实现调节特性的精确适配，因为通过该阀球体的穿过通道的大小和形状被设置了更紧密的界限。

所提出的球阀具有如下优点：该球阀具有不止一个、而是两个带有优选相同的流动横截面的节流点，以便使用于节流所需要的压力下降分布到两个横截面收缩部(Querschnittseinschnürungen)上，由此使得在这些节流点处的磨损减小并且使被节流的流动(尤其在多相流的情况下)的稳定性得到改善。

对此可用的并且在下文以及在所附专利权利要求书中所述的、该球阀的通道的形状、大小和轮廓能够以有利的方式彼此组合并且能够在本发明的意义上进行修改。因此，这些球体座环的穿过开口和/或该穿过通道的横截面能够具有非常不同的形状，这些形状具有所述的、在该阀球体的旋转方向上看的横截面变宽部(例如具有已知的变型的三角形)。梯形或圆形区段或圆环形区段或自由形状也是可行的。相 应于任选的构型，这些横截面平面在形成在该进入侧和排出侧上的节流对的情况下(在流动方向上看)以如下方式安排，使得这些横截面平面反向地定向。

附图说明

下面应示例性地解释所提出的解决方案。所属的附图在此示出：

图1：示出了具有根据本发明的穿过通道的球阀的截面图和外观图

图2：以三个平面示出了具有根据本发明的穿过通道的阀球体的截面图示

图3：示出了具有根据本发明球体座环的球阀的截面图和外观图

图4：以三个平面示出了该阀球体和这些球体座环的截面图示

具体实施方式

正如从图1中可看到并且普遍已知的，球阀由一个阀壳体1组成，该阀壳体具有对置的、用于该待影响的介质流的进入管段2和排出管段3，两个球体座环4在进入管段和排出管段之间借助穿过开口8间隔开地且呈镜像地安排并且形成用于阀球体5的一个轴承，其中该阀球体5具有一个穿过通道6并且能够围绕垂直于该穿过通道6的纵轴线的一条轴7旋转(通过一个箭头示出)。该构造的图示在此仅示意性地实现。已知的是，这些球阀部件能够以非常不同的方式取决于应用目的而构型。同样，在本发明的范围内，该球阀具有多个入口或出口或者该穿过通道形成为成角度的或T形的。

通常在该球阀打开时，进入管段2、排出管段3、球体座环4的穿过开口以及穿过通道6形成沿着一条共用的纵轴线的、无间断的流动路径。

这些穿过开口和该穿过路径6形成在流动方向上彼此前后地安排的两个节流点。

所提出的解决方案的第一实施方式与已知的球阀的相同之处在于，该穿过通道6具有一个近似三角形的横截面，该横截面在该阀球体5的一个旋转方向上变宽。替代性地，也可以使用其他适合的横截面形状。也就是说，该三角形的一个尖端(角)位于该阀球体5的旋转平面中并且该对置的三角边垂直于该旋转平面取向(图2)。

然而这些已知的、三角形的穿过通道是棱柱形的，也就是说，该穿过通道6的进入轮廓和排出轮廓在其取向和大小方面相同。由于该阀球体5的旋转运动，这具有如下缺点：在球阀打开时，该穿过通道6的这些三角尖端在该阀球体5的一侧上枢转到该流动路径中并且该对置的三角边在该反向侧上枢转到该流动路径中，也就是说，在一侧上释放了所希望的、小的流动横截面，而在该另一侧上释放了沿着一个三角边的、较大的横截面。因此在已知的、具有三角形的横截面的球阀中，仅在该阀球体的一侧上实现了有效的节流。

根据本发明的解决方案的第一实施方式的特别之处在于，该穿过通道6的该进入横截面和排出横截面形成了相同的并且在旋转方向上相同定向的、近似三角形的平面(图1和2)。在此，穿过通道6的横截面平面优选小于穿过开口8的横截面平面。

这导致：当该球阀打开时，该横截面三角形的尖端首先在该阀球体5的两侧上枢转；并且当进一步旋转该阀球体5时，该开放的三角形横截面在向该三角形的对置侧的方向上变宽，其中面积增加随着旋转角度的变大而超比例地增长。三角形使得可能实现对更小的体积流量的更准确的调整。代替相等的平面，这些平面的形状和大小方面的修改在此也是可行的。

在此，本领域技术人员还得出：为了优化所期望的节流性能，对该穿过通道6的在旋转方向上呈三角形变宽的横截面成型面进行修改， 例如将角修圆或将通道侧壁构型为凹状的或凸状的，以便使通道侧壁大致适配于进入管段或排出管段2、3的内轮廓，由此使得能够减小传送涡流的横截面跃变。近似梯形的通道横截面在此也应落入术语“三角形的”的范围内。

对于该穿过通道6的就流动而言的特征和对于减少磨损有利的是，根据图1和2的穿过通道6的在该进入侧处的轮廓连续地转变成在该排出侧处的轮廓。

在制造此类的穿过通道6时，用于阀球体5的生成式制造方法(例如激光烧结或3D打印)可以是相对于常规的切削式制造方法的一种成本有效的替代方案。

带有彼此前后连接的两个节流点的调节球阀的第二实施方式在流动性能和磨损性能方面具有和上述设计相同的优点，并且基于更简单的制造示出了一种节约成本的替代性实施方式。

一个“标准球体”设置有圆柱形的穿过通道6。

相对于带有圆柱形的穿过通道6的标准球体，在该进入侧和排出侧处的球体座环4具有(如常见的)一个呈半球罩状()修圆的接触面。然而代替在这些球体座环4中常见的圆柱形的穿过开口8，现在分别设置一个具有调节轮廓的穿过通道8，例如具有针对该阀球体5已经说明的三角形轮廓的穿过通道。在图3和4中示出了本发明所基于的理念的变型。

修改过的球体座环4借助在旋转方向上反向定向的穿过开口8以如下方式装入，使得该球阀打开时两个三角尖端同时被释放以用于该介质流。对此，相同的球体座环4仅需要以呈镜像的安排装入。

通过在球体座环4处和在阀壳体1处的适合的标记或凹槽/弹簧配对，在安装时强制进行球体座环4的正确安排。这些穿过开口8的横截面平面的外轮廓优选小于该穿过通道6的横截面平面。

独立于这些节流点的具体的、构造上的设计，所提出的解决方案变体的基本原理在于(从观察者在该打开的球阀的进入侧或排出侧上的视角)在这些节流点处的、反向定向的横截面轮廓。以此方式，实现了在这两个阀球体侧上的该开放式流动横截面的相同比例的增大或减小。在因此提供的两个节流点处存在相同的几何比例(能够与两倍的节流板阀相比)。

液体流的节流(代替借助一个横截面收缩部，该液体流的节流反而借助两个彼此相继的节流点实现)减少了在这些节流点处的动态应力及由此在该球体处的磨损并且改善了该球阀的调节特性，其方式为，使得该流动的由涡流导致的波动平静。

所提出的球阀被设置为尤其在煤灰传送器装置中、例如在煤气化设备中使用。

本领域的技术人员可以在其他的实施方式中便利地组合前面在本发明的不同的构型中实现的特征。

附图标记列表

1 阀壳体

2 进入管段

3 排出管段

4 球体座环

5 阀球体

6 穿过通道

7 轴

8 穿过开口