一种平衡式浮动球阀以及恒力矩开关装置的制作方法

本发明涉及球密封结构领域，具体而言，涉及一种平衡式浮动球阀以及恒力矩开关装置。

背景技术：

球阀一般是指启闭件(球体)由阀杆带动，并绕球阀轴线作旋转运动的阀门，亦可用于流体的调节与控制。在传统球阀设计中，一般分为浮动球和固定球两种结构。目前国内阀门生产厂商在压力大于PN100，口径大于DN25的阀门设计都采用固定球阀设计，但是固定球阀密封结构复杂，零部件数量多，制造成本很高。按照阀门分类的特殊性，在满足同样的密封要求下，通常采用浮动球阀设计，浮动球阀具有密封结构简单，零部件数量少，制造成本相对便宜的优点。但是浮动球阀一般应用压力不超过PN50。

发明人研究发现，浮动球阀不能应用于较大压力的主要原因在于浮动球设计压力越大，操作力矩越大，要求阀杆强度和材料成本越高，越容易损坏。

有鉴于此，设计制造出一种可以在较大压力条件下安全应用的平衡式浮动球阀以及恒力矩开关装置特别是在工业生产中显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种平衡式浮动球阀，适用于较大的压力环境，安全系数较高，不会造成零件损坏，制造成本较低，便于维护和检修。

本发明的另一目的在于提供一种恒力矩开关装置，适用于较大的压力环境，安全系数较高，不会造成零件损坏，密封结构简单，零部件数量少，制造成本较低，便于维护和检修。

本发明是采用以下的技术方案来实现的。

一种平衡式浮动球阀，包括阀体和安装于阀体内的球体、阀座和平衡圈，阀体设置有容置腔，球体安装于容置腔内，且与阀座转动连接，阀座通过平衡圈与阀体连接，平衡圈设置有平衡孔和平衡腔，平衡腔通过平衡孔与容置腔连通，阀座外相对设置有第一腔体和第二腔体，第一腔体与容置腔连通，第二腔体与平衡腔连通，第一腔体与第二腔体的横截面积相同。

进一步地，平衡圈包括安装部和抵接部，安装部与抵接部固定连接，平衡孔设置于安装部上，平衡腔设置于抵接部内，阀座相邻设置有第一端面和第二端面，第一端面与安装部抵接，第二端面与抵接部抵接，第二腔体设置于第二端面外。

进一步地，阀座还设置有第三端面，第三端面与第二端面相对设置，第一腔体设置于第三端面外。

进一步地，抵接部设置有第四端面，第四端面与第二端面抵接，第四端面呈倒锥面，以对第二端面的磨损进行弹性补偿。

进一步地，阀体设置有第一通孔，抵接部设置有第二通孔，第一通孔与第二通孔连通，球体设置有第三通孔，在球体打开的状态下，第三通孔与第一通孔和第二通孔连通，在球体关闭的状态下，第三通孔与第一通孔和第二通孔封闭。

进一步地，平衡式浮动球阀还包括密封圈，抵接部通过密封圈与阀体连接。

进一步地，抵接部设置有密封槽，密封槽与阀体的内壁连接，密封圈固定安装于密封槽内，密封槽与平衡腔连通。

进一步地，球体与阀座之间采用球面密封。

进一步地，阀座和平衡圈均为两个，每个阀座与一个平衡圈连接，两个平衡圈均与阀体连接，球体分别与两个阀座转动连接。

一种恒力矩开关装置，包括装置本体和平衡式浮动球阀，平衡式浮动球阀固定安装于装置本体底部，平衡式浮动球阀包括阀体和安装于阀体内的球体、阀座和平衡圈，阀体设置有容置腔，球体安装于容置腔内，且与阀座转动连接，阀座通过平衡圈与阀体连接，平衡圈设置有平衡孔和平衡腔，平衡腔通过平衡孔与容置腔连通，阀座外相对设置有第一腔体和第二腔体，第一腔体与容置腔连通，第二腔体与平衡腔连通，第一腔体与第二腔体的横截面积相同。

本发明提供的平衡式浮动球阀以及恒力矩开关装置具有以下有益效果：

本发明提供的平衡式浮动球阀，介质进入容置腔，通过平衡孔进入到平衡腔，由于容置腔和第一腔体连通，平衡孔与第二腔体连通，第一腔体与第二腔体的横截面积相同，所以介质在第一腔体对阀座的压力与介质在第二腔体对阀座的压力大小相同，方向相反，使阀座两端的压力相互平衡，球体转动始终承受平衡式浮动球阀设计时的初始密封力，不会随介质压力增大而造成操作压力变大。与现有技术中的浮动球阀相比，本发明提供的平衡式浮动球阀由于采用了设置有平衡孔和平衡腔的平衡圈，所以可以使阀座两端的压力自平衡，球体转动的操作压力不会随着介质压力的增大而增大，安全系数较高，不会造成零件损坏，制造成本较低，便于维护和检修。

本发明提供的恒力矩开关装置，包括平衡式浮动球阀，可以使阀座两端的压力自平衡，球体转动的操作压力不会随着介质压力的增大而增大，安全系数较高，不会造成零件损坏，密封结构简单，制造成本较低，便于维护和检修。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的恒力矩开关装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的平衡式浮动球阀的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的平衡式浮动球阀中球体通过阀座和平衡圈与阀体连接的结构示意图；

图4为图3中IV的局部放大视图。

图标：10-恒力矩开关装置；100-平衡式浮动球阀；110-阀体；111-容置腔；113-第一通孔；120-球体；121-第三通孔；130-密封圈；140-平衡圈；141-抵接部；142-第二通孔；143-安装部；144-平衡腔；145-平衡孔；146-第四端面；148-密封槽；150-阀座；151-第一腔体；152-第二腔体；153-第一端面；154-第二端面；155-第三端面；200-装置本体。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。

实施例

请参照图1，本发明实施例提供了一种恒力矩开关装置10，用于控制介质的流通与封闭，适用于较大的压力环境，安全系数较高，不会造成零件损坏，密封结构简单，零部件数量少，制造成本较低，便于维护和检修。恒力矩开关装置10包括装置本体200和平衡式浮动球阀100。平衡式浮动球阀100固定安装于装置本体200底部，装置本体200内部盛装有介质，介质在平衡式浮动球阀100的控制下从装置本体200内输出或者保持在装置本体200内。

请参照图2，平衡式浮动球阀100包括阀体110、球体120、两个密封圈130、两个平衡圈140和两个阀座150。球体120、两个阀座150和两个平衡圈140均安装于阀体110内，阀体110与装置本体200固定连接。球体120分别与两个阀座150转动连接，以控制介质输出或者保持在装置本体200内。每个阀座150与一个平衡圈140连接，以使阀座150两端的压力自平衡。每个平衡圈140通过一个密封圈130与阀体110的内壁连接，防止介质从平衡圈140与阀体110之间的间隙漏出。

阀体110的内部设置有容置腔111。球体120安装于容置腔111内，且可以在容置腔111内与阀座150发生相对转动。阀体110的底部设置有第一通孔113，球体120可以旋转到连通第一通孔113或者封闭第一通孔113的位置。

请参照图3，平衡圈140包括抵接部141和安装部143，安装部143与抵接部141固定连接。抵接部141呈圆盘状，且与阀体110底部的内壁贴合。安装部143呈圆筒状，安装部143的底面与抵接部141贴合，安装部143的侧面与阀体110侧面的内壁贴合。

抵接部141的中心设置有第二通孔142，第二通孔142与第一通孔113连通。抵接部141的内部设置有平衡腔144，平衡腔144设置于阀座150的一端。抵接部141设置有第四端面146，抵接部141通过第四端面146与阀座150连接，第四端面146呈倒锥面，以对阀座150的磨损进行弹性补偿。抵接部141靠近阀体110底部的内壁设置有密封槽148，密封槽148与阀体110的内壁连接，密封圈130固定安装于密封槽148内，以防止介质从抵持部与阀体110之间的间隙漏出。

本实施例中，第一通孔113与第二通孔142的直径相同，但并不仅限于此，对第一通孔113和第二通孔142的直径不作具体限定，但凡能够实现介质从第一通孔113和第二通孔142输出的直径大小均在本发明的保护范围之内。

值得注意的是，在本实施例中，密封槽148与平衡腔144连通，介质通过平衡腔144进入密封槽148，对密封圈130产生向外的推力，使密封圈130更加紧密的贴合在阀体110上，进一步防止介质从抵持部与阀体110之间的间隙漏出。

安装部143上设置有平衡孔145，平衡孔145的一端与容置腔111连通，另一端与平衡腔144连通。本实施例中，平衡孔145设置于安装部143的侧壁上，安装部143的侧壁与阀体110的内壁共同作用，使容置腔111通过平衡孔145与平衡腔144连通。

本实施例中，安装部143与抵接部141一体成型，但并不仅限于此，安装部143与抵接部141也可以粘合或者卡接，但凡能够使安装部143与抵接部141固定连接的连接方式均在本发明的保护范围之内。

请参照图4，阀座150通过平衡圈140与阀体110连接。阀座150外相对设置有第一腔体151和第二腔体152，第一腔体151与容置腔111连通，第二腔体152与平衡腔144连通，容置腔111与平衡腔144连通，第一腔体151与第二腔体152的横截面积相同，以实现介质在第一腔体151和第二腔体152对阀座150的压力大小相同，方向相反，达到自平衡的效果。

阀座150相邻设置有第三端面155、第一端面153和第二端面154，其中，第一端面153在中间，第二端面154与第三端面155相对设置。第一端面153与安装部143抵接，第二端面154与抵接部141的第四端面146抵接，以实现阀座150位置的固定。第二腔体152设置于第二端面154外，第一腔体151设置于第三端面155外，由于第一腔体151与第二腔体152连通，所以可以实现第二端面154的受力与第三端面155的受力等大反向，阀座150自平衡。

本实施例中，球体120与阀座150之间采用球面密封，在便于球体120转动的情况下防止介质从球体120与阀座150之间的间隙漏出。

请继续参照图3，球体120内部设置有第三通孔121。在球体120打开的状态下，第三通孔121与第一通孔113和第二通孔142连通，使介质从装置本体200内输出；在球体120关闭的状态下，第三通孔121与第一通孔113和第二通孔142封闭，使介质保持在装置本体200内，防止介质从装置本体200内漏出。

本实施例提供的平衡式浮动球阀100的工作原理是，介质进入容置腔111，通过平衡孔145进入到平衡腔144，由于容置腔111和第一腔体151连通，平衡孔145与第二腔体152连通，第一腔体151与第二腔体152的横截面积相同，所以介质在第一腔体151对阀座150的压力与介质在第二腔体152对阀座150的压力大小相同，方向相反，使阀座150两端的压力相互平衡，球体120转动始终承受平衡式浮动球阀100设计时的初始密封力，不会随介质压力增大而造成操作压力变大。与现有技术中的浮动球阀相比，本发明提供的平衡式浮动球阀100由于采用了设置有平衡孔145和平衡腔144的平衡圈140，所以可以使阀座150两端的压力自平衡，球体120转动的操作压力不会随着介质压力的增大而增大，安全系数较高，不会造成零件损坏，制造成本较低，便于维护和检修，使恒力矩开关装置10实现压力自平衡，既提高了生产效益，也节约了维护经济成本。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。