无磨损撑开式球面闸阀的制作方法

本申请涉及一种球面闸阀，尤其涉及一种无磨损撑开式球面闸阀。

背景技术：

闸阀的启闭件是闸板，闸板的运动方向与流体方向相垂直，闸阀流体阻力小，开闭较省力，全开时密封面受介质冲蚀小，不受介质流向的限制，具有双流向，结构长度较小，适用范围广，可用于冶金、石油、化工、钢铁、电力等领域，具有流通性好、耐高温等特点。传统的闸阀两个密封副加工精度要求较高，而且开闭过程中，密封面间有相对摩擦，容易引起擦伤现象，给加工、研磨和维修增加很大的困难。

目前市面上新出现的球面闸阀内置有球形阀瓣，球形阀瓣与阀杆联动，其通过阀杆升降到位后，再旋转挤压球形阀瓣撑开来实现密封；旋转时需要很大的扭力，耗费较长时间，操作过程繁琐、阀体较为笨重。

中国实用新型专利，专利号201620325606.7，《一种撑开式闸阀》公开了一种不需旋转、只通过阀杆升降即可实现密封的平面密封闸阀，其主要通过楔头下行挤压撑开斜盘实现密封，并通过拉簧实现斜盘聚拢；斜盘与密封件在撑开、聚拢过程中不能准确定位且撑开、聚拢的行程非常短，故密封面与阀体只能是简单的平面挤压贴合而实现密封，密封效果并不理想；阀体也较为笨重，特别当闸阀较大时，斜盘与密封件的行动轨迹更难以掌控。

技术实现要素：

本申请的目的在于提出一种密封过程简单，密封省力，密封效果好，制造、维修工艺简单，通用性强的无磨损撑开式球面闸阀。

本申请是这样实现的：无磨损撑开式球面闸阀，其包括阀体；阀体内设有介质流入通道、介质流出通道及连接介质流入通道和介质流出通道的连接腔，连接腔内设置有可垂直往复滑动的阀板总成，阀板总成包括有，阀芯、吊杆、预紧弹簧、定位轴、导向限位块、阀板支架底托板和阀板套件；阀芯顶部固定连接有穿出阀体的阀杆；吊杆两侧均固定有定位轴并通过定位轴套装有可沿定位轴轴向往复滑动的阀板套件；阀芯与吊杆间设有预紧弹簧；预紧弹簧压缩时，阀芯紧压阀板套件并令阀板套件沿定位轴轴向撑开直至与阀体形成密封；阀芯上还连接有当预紧弹簧复位时可令阀板套件沿定位轴轴向收缩的导向限位块。

进一步的，阀芯的前后两端均固定有导向限位块，导向限位块内侧设有底部有开口的由两边组成v型的滑槽；阀板套件的前端设有与前侧导向限位块的滑槽的对应边匹配的滑条，阀板套件的后端设有与后侧导向限位块的滑槽的对应边匹配的滑条；通过左右两个滑条共同匹配卡装在滑槽内，两个导向限位块分别卡装在两个阀板套件的前后两端且阀板套件随着导向限位块的相对靠近而沿定位轴轴向撑开。

进一步的，吊杆两侧对称固定有水平的定位轴；阀板套件包括固定在一起的内部的阀板支架、外部的球面阀板；阀板支架或球面阀板的中心设有与定位轴匹配且与定位轴间留有间隙的定位孔，通过定位轴与定位孔的配合，阀板支架及球面阀板可滑动的安装在定位轴上。

进一步的，阀芯的截面边框呈倒立等腰梯形且两腰所在面为可向左下方向、右下方向提供压力的施压面；阀板支架的截面边框呈直角在外侧的正立的直角梯形且斜腰所在面为可承受施压面压力的承压面；两个阀板支架的直腰所在面互相平行且固定有互相平行的球面阀板；施压面与承压面相互平行且对应贴合。

进一步的，球面阀板为两竖直的平行平面所切球体而成且球面阀板的外端面面积小于内端面面积，所述球面阀板的球面部分为动密封面；介质流入通道与连接腔的相连处、介质流出通道与连接腔的相连处分别设有环状的斜角定密封面；当球面阀板沿定位轴向两侧水平撑开、动密封面碰至斜角定密封面时，动密封面与斜角定密封面相切。

进一步的，吊杆底部固定连接有底托板，底托板的上端面为水平平面；阀板支架的底部座于底托板上。

进一步的，连接腔的底部设有位于底托板正下方的且设有圆弧凹槽的限位台；底托板的下端面为下凸的且可匹配座于限位台内的圆弧面。

进一步的，导向限位块的外侧设有竖直的导向筋，连接腔内设有与导向筋对应匹配的导向槽；通过导向筋卡装在导向槽内，导向限位块及阀芯可垂直往复滑动的设置连接腔内。

进一步的，吊杆顶部设有第一卡头，阀芯下部设有将第一卡头卡装在内并可供上吊头上下滑动的第一卡槽；阀杆底部设有第二卡头，阀芯顶部设有将第二卡头卡装在内的第二卡槽。

进一步的，阀杆底部设有贯穿第二卡头的上弹簧孔，阀芯上设有贯穿的中弹簧孔，吊杆顶部设有下弹簧孔，所述上弹簧孔、中弹簧孔和下弹簧孔同轴对应且组合装有一个可向阀杆和吊杆施加预紧力的预紧弹簧。

由于实施上述技术方案，本申请通过阀芯下行使阀板套件沿定位轴向外撑开，在定位轴及导向限位块的约束下，阀板套件运行轨迹固定、运动平稳，阀板套件准确与阀体形成密封；通过导向限位块上行使阀板套件沿定位轴向内收缩；整个操作过程中，只需向阀杆提供压力或升力即可实现闸阀的关闭和开启，操作便捷、相应迅速、节省时间；在阀板套件撑开与收缩过程中，有定位轴与导向定位块的定向限位作用，两阀板套件的运行平稳且其厚度改变量不受影响，适用于各种口径的闸阀。

附图说明：本申请的具体结构由以下的附图和实施例给出：

图1是本申请最佳实施例的立体结构示意图；

图2是阀门在全部打开状态时本申请沿中心剖视的结构示意图；

图3是底托板座于限位台、阀板套件未撑开时本申请沿中心剖视的结构示意图；

图4底托板座于限位台、阀板套件完全撑开时本申请沿中心剖视的结构示意图；

图5是阀门在全部打开状态时本申请沿滑条位置剖切的结构示意图；

图6是底托板座于限位台、阀板套件未撑开时本申请沿滑条位置剖切的结构示意图；

图7底托板座于限位台、阀板套件完全撑开时本申请沿滑条位置剖切的结构示意图。

图例：1.阀体，2.介质流入通道，3.介质流出通道，4.连接腔，5.阀芯，6.阀杆，7.吊杆，8.预紧弹簧，9.定位轴，10.导向限位块，11.滑槽，12.滑条，13.阀板支架，14.球面阀板，15.定位孔，16.施压面，17.承压面，18.动密封面，19.斜角定密封面，20.底托板，21.限位台，22.导向筋，23.导向槽,24.第一卡头，25.第一卡槽，26.第二卡头，27.第二卡槽。

具体实施方式：

本申请不受下述实施例的限制，可根据本申请的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

如图1至7所示，无磨损撑开式球面闸阀包括阀体；阀体内设有介质流入通道、介质流出通道及连接介质流入通道和介质流出通道的连接腔，连接腔内设置有可垂直往复滑动的阀芯，阀芯顶部固定有穿出阀体的阀杆；还包括吊杆、预紧弹簧、定位轴、导向限位块和阀板套件；吊杆两侧均固定有定位轴并通过定位轴套装有可沿定位轴轴向往复滑动的阀板套件；阀芯与吊杆间设有预紧弹簧；预紧弹簧压缩时，阀芯紧压阀板套件并令阀板套件沿定位轴轴向撑开直至与阀体的密封面形成密封；阀芯上还连接有当预紧弹簧复位时可令阀板套件沿定位轴轴向收缩的导向限位块。

当阀杆未向下施压、吊杆底部未与阀体接触时，预紧弹簧可向阀芯与吊杆提供预紧力。当需要关闭阀门时，通过阀杆施加向下压力，阀杆、吊杆、阀芯、导向定位块整体下移，当吊杆底部与阀体接触后，阀杆继续下行压缩预紧弹簧；此时阀芯下行使得阀板套件沿定位轴向外撑开，在定位轴及导向限位块的约束下，阀板套件运行轨迹固定、运动平稳，阀板套件准确与阀体形成密封。当需要开启阀门时，阀杆带动阀芯与导向限位块准备上行，当向下施加的压力撤去后，原本撑开两侧阀板套件的压力消除，高压侧的阀板套件在无压差的情况下轻松与阀体的密封面分离；阀杆带动阀芯与导向限位块继续上行，此时受预紧弹簧预紧力作用，吊杆保持不动，在导向限位块作用下迫使阀板套件沿定位轴收缩，克服流体压差后低压侧的阀板套件即可沿着阀体通道的中心线水平收拢直至两阀板套件厚度最小；阀板套件上的密封面与阀体的密封面即为垂直分离，整个分离过程，两个密封面没有产生位移性的摩擦，不会产生磨损，能达到无磨损。此时阀杆继续上行，在定位轴及导向限位块的约束下阀板套件随着吊杆一起上行。整个操作过程中，只需向阀杆提供压力或升力即可实现闸阀的关闭和开启，操作便捷、相应迅速、节省时间；在阀板套件撑开与收缩过程中，有定位轴与导向定位块的定向限位作用，两阀板套件的运行平稳且其厚度改变量不受影响，适用于各种口径的闸阀。

如图1至7所示，阀芯的前后两端均固定有导向限位块，导向限位块内侧设有底部有开口的由两边组成v型的滑槽；阀板套件的前端设有与前侧导向限位块的滑槽的对应边匹配的滑条，阀板套件的后端设有与后侧导向限位块的滑槽的对应边匹配的滑条；通过左右两个滑条共同匹配卡装在滑槽内，两个导向限位块分别卡装在两个阀板套件的前后两端且阀板套件随着导向限位块的相对靠近而沿定位轴轴向撑开。在阀芯与阀板套件相对靠近时，即两阀板套件的厚度增大的过程中：阀板套件在阀芯作用下沿定位轴撑开，此时两个滑条在v型的滑槽内相对上滑；导向限位块起到了辅助定位作用，可确保两阀板套件平行对称的撑开。在阀芯与阀板套件相对分离时，即两阀板套件的厚度减小的过程中：v型的滑槽向上运动，迫使滑条在v型的滑槽内相对下滑从而使得两阀板套件相互靠近，导向限位块起到了主导阀板套件收缩功效。由于上述结构均为刚性连接，即使两阀板套件的厚度变量大也能做到平稳准确，因此结构适用于各种口径的闸阀。

如图1至7所示，吊杆两侧对称固定有水平的定位轴；阀板套件包括固定在一起的内部的阀板支架、外部的球面阀板；阀板支架或球面阀板的中心设有与定位轴匹配且与定位轴间留有间隙的定位孔，通过定位轴与定位孔的配合，阀板支架及球面阀板可滑动的安装在定位轴上。

如图1至7所示，阀芯的截面边框呈倒立等腰梯形且两腰所在面为可向左下方向、右下方向提供压力的施压面；阀板支架的截面边框呈直角在外侧的正立的直角梯形且斜腰所在面为可承受施压面压力的承压面；两个阀板支架的直腰所在面互相平行且固定有互相平行的球面阀板；施压面与承压面相互平行且对应贴合。这样阀板支架的上部钝角与阀芯的上部锐角是互为补角，阀芯可匹配向两侧阀板支架施压，两侧的阀板支架形成平行关系，即可沿定位轴水平对称的撑开或收缩。

如图1至7所示，球面阀板为两竖直的平行平面所切球体而成且球面阀板的外端面面积小于内端面面积，所述球面阀板的球面部分为动密封面；介质流入通道与连接腔的相连处、介质流出通道与连接腔的相连处分别设有环状的斜角定密封面；当球面阀板沿定位轴向两侧水平撑开、动密封面碰至斜角定密封面时，动密封面与斜角定密封面相切。

当球面阀板沿定位轴向两侧水平撑开、动密封面碰至斜角定密封面时，动密封面与斜角定密封面垂直接触密封，接触点位于动密封面的中部；这样即使阀芯、阀板支架、定位轴、导向限位块等部件因加工误差、配合产生的误差导致的动密封面位置有所偏差，也可确保动闸阀密封性能；另外在阀门关闭过程中，阀芯和阀板支架会产生摩擦，施压面与承压面相互磨损；在阀门开启过程中，阀板支架的滑条和导向限位块的v型滑槽会产生相互磨损，这些磨损造成的误差也能通过斜角定密封面与动密封面的中部位置相切这一配合而得到弥补消除，从而完美确保了闸阀密封性能。

固定在阀板支架外侧的球面阀板相互平行，可令两侧的动密封面与斜角定密封面垂直的碰触或分离；碰触或分离过程中动密封面与斜角定密封面没有产生位移性的摩擦，不会产生磨损，能达到无磨损密封。

如图1至7所示，吊杆底部固定连接有底托板，底托板的上端面为水平平面；阀板支架的底部座于底托板上。阀体连接腔的底部设有位于底托板正下方的且设有圆弧凹槽的限位台；底托板的下端面为下凸的且可匹配座于限位台内的圆弧面。

当吊杆底部与阀体接触后，底托板已固定在限位台内，阀杆继续下行压缩预紧弹簧，阀芯向阀板套件施压迫使阀板套件沿定位轴撑开；由于阀板支架支撑坐落在底托板上，可以确保球面阀板的中心线和阀体通道的中心线保持一致且不会变动。

如图1至7所示，导向限位块的外侧设有竖直的导向筋，连接腔内设有与导向筋对应匹配的导向槽；通过导向筋卡装在导向槽内，导向限位块及阀芯可垂直往复滑动的设置连接腔内。

如图1至7所示，吊杆顶部设有第一卡头，阀芯下部设有将第一卡头卡装在内并可供上吊头上下滑动的第一卡槽；阀杆底部设有第二卡头，阀芯顶部设有将第二卡头卡装在内的第二卡槽。

通过卡装各部件能快速有效组装在一起，制造、维修工艺简单，所有零部件均可以做成标准件，有很强的通用性；消除了以往闸阀的每一块闸板要与阀体唯一对应匹配、同型号同口径的阀板无法在其他阀体上使用的缺陷，可以极大程度的降低加工、制造成本。

如图1至7所示，阀杆底部设有贯穿第二卡头的上弹簧孔，阀芯上设有贯穿的中弹簧孔，吊杆顶部设有下弹簧孔，所述上弹簧孔、中弹簧孔和下弹簧孔同轴对应且组合装有一个可向阀杆和吊杆施加预紧力的预紧弹簧。

以上技术特征构成了本申请的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要技术特征，来满足不同情况的需要。

本申请最佳实施例的使用过程：

闸阀位于完全开启状态时，如图2、5所示：预紧弹簧上端头顶着阀杆，下端头顶在吊杆内或定位轴上，阀杆固定卡吊着阀芯，阀芯下部卡吊着吊杆，吊杆下部卡吊着底托板，阀板支架和球面阀板一方面定位在定位轴上，一方面坐落定位在底托板上，两侧的滑条被导向限位块v型槽约束，阀板支架在预紧弹簧的作用力下，阀芯与阀板支架间距离最长，两个球面阀板间厚度最薄。

阀门关闭时，如图3、6所示：阀杆在外力作用下下滑时，滑至阀板中心与阀体通道的中心一致时，即底托板坐于阀体的限位台时，阀板支架和球面阀板的中心和通道的中心保持一致不会改变，阀杆继续下行压缩预紧弹簧，在倒立等腰梯的阀芯和直角梯形的阀板支架的约束下，在定位轴的约束下，阀板支架和球面阀板被平行撑开；此时阀杆下行时只是作用在预紧弹簧上，球面阀板的动密封面缓缓垂直逼近阀体的斜角定密封面，紧接着在两端介质的压差作用下，低压侧的球面阀板先行密封；阀杆继续下行压缩预紧弹簧，阀芯下行迫使高压侧的球面阀板的动密封面与阀体的斜角定密封面垂直密封，阀杆不需要太大力距就可将阀门密封好，并且达到双重独立垂直密封；此时阀芯与阀板支架间距离最短，两个球面阀板间厚度最厚。

阀门开启时，如图4、7所示：阀杆上行，带动阀芯与导向限位块上行，撤去对阀板支架的压力，使原本撑开两侧的阀板支架的承压面所受压力消除，高压侧球面阀板的动密封面在无压差的情况下轻松的与阀体的斜角定密封面垂直分离；此时由于预紧弹簧的弹力作用，底托板任然抵靠、坐落在限位台上，阀板支架和球面阀板的中心线与阀体通道的中心线保持一致且不会变动；由于导向限位块随着阀芯上升，导向限位块上的v型槽迫使阀板支架上的滑条发生相对滑动，从而阀板支架和球面阀板向内侧收缩，当克服压差后，低压侧的球面阀板的动密封面即可与阀体的斜角定密封面垂直分离，达到无磨损密封；阀杆继续上行，两个球面阀板间厚度收缩到最小，阀芯与阀板支架间距离最大时，球面阀板的中心线才会离开阀体通道的中心线，阀芯、阀杆、吊杆、预紧弹簧、定位轴、导向限位块和阀板套件才会作为一个整体向上移动，直至阀门完全开启。