一种偏心球阀的制作方法

本发明涉及工业阀门技术领域，具体涉及一种偏心球阀。

背景技术

球阀是应用较为广泛的阀门之一，其结构简单，密封可靠，维修方便，被广泛应用在石油、化工、冶金、轻纺、食品、原子能、航空等领域。球阀具有旋转90°的动作，旋塞体为球体，有圆形通孔或通道通过其轴线，其在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向，它只需要用旋转90°的操作和很小的转动力矩就能严密关闭。硬密封球阀是指球阀密封副(即阀座密封面与球体密封面)材料配对为金属对金属的球阀。当需要切断、分配或改变流向的流体含有介质颗粒时，通常会采用硬密封球阀。

目前的硬密封球阀，阀门存在死腔，在控制一些粘稠、易结晶介质的通断过程中，存在物料堆积结晶、变质的问题，造成介质“污染”；目前市场上存在很多偏心半球或轨道球阀，虽然能解决死腔问题，但是都是单向密封(一般采用弹簧结构，推动阀座向着阀球方向运动，当阀球一侧的压力高于阀座一侧时，弹簧被压缩，导致泄漏，也即不能实现双向密封)，且密封精度不高。

常规硬密封球阀的密封，依赖阀座密封面和球体密封面的精密挤压密封，这对于阀座密封面和球体密封面的加工精度和安装精度要求都非常高，一旦加工或安装出现细微偏差，即有可能出现偏压，影响密封效果，严重时可导致密封失效。现有技术中的阀座通常是固定安装在阀盖上，当关闭球阀时，阀球的球面与阀座的阀座密封面挤压接触，实现密封；这对阀座的安装精度要求很高，通常会涉及到多次的微调过程，而且即便是一开始安装精度达到了，后续经过一定时间的使用后，也有可能出现偏压磨损，导致阀座密封面与球面之间的密封压力不均，进而导致密封强度降低，严重的甚至能够导致密封失效。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的硬密封球阀对于阀座安装精度要求高，一旦安装出现细微偏差，即容易导致密封强度降低，甚至密封失效的技术缺陷，从而提供一种对阀座安装精度要求较低、却仍能保证密封强度的偏心球阀。

为此，本发明提供一种偏心球阀，包括：

阀体，具有中腔，以及与所述中腔连通的第一流体通道；

阀盖，可拆卸地与所述阀体连接，具有第二流体通道；所述阀盖与所述阀体连接后，所述第二流体通道与所述中腔连通；

阀球，通过操作机构可转动地安装在所述中腔内部，具有阀球密封面；

阀座，安装在所述阀盖上，具有能够与所述阀球密封面挤压，以密封所述第二流体通道的阀座密封面；

所述阀座通过可调安装结构可微小移动地安装在所述阀盖上，在所述操作机构的驱动下，所述阀球转动至使所述阀球密封面与所述阀座密封面逐渐挤压接触时，所述阀座可微小移动，使得所述阀球密封面与所述阀座密封面自动调节对中，进而实现压力均匀的密封。

作为一种优选方案，所述可调安装结构包括：

第一阀盖台阶面，环绕设置在所述阀盖的朝向所述阀球的一端；

第二阀盖台阶面，环绕设置在所述第一阀盖台阶面外围，并凸出一定高度；

挡环，与所述第二阀盖台阶面固定连接，并伸出一部分与所述第一阀盖台阶面相对，形成环形槽；

所述阀座安装在所述环形槽内，并被所述挡环以一定压力挤压固定在所述挡环和所述第一阀盖台阶面之间；所述阀座的外圆周与所述环形槽的底面之间具有微小间隙，以供所述阀座受压时做微小移动。

作为一种优选方案，所述可调安装结构还包括：

弹簧孔，具有若干个，均匀设置在所述环形槽底面上，所述弹簧孔的轴向沿所述环形槽的径向设置，具有与所述环形槽连通的开口；

压力弹簧，安装在所述弹簧孔内部，伸出所述弹簧孔的部分与所述阀座抵接，在所述阀座未受到外力作用时，推动所述阀座复位移动至中间位置。

作为一种优选方案，所述阀座与所述第一阀盖台阶面之间设置有至少一道密封；

和/或，所述阀座与所述挡环之间设置有至少一道密封。

作为一种优选方案，所述阀座密封面为斜切椭圆锥正圆密封面，所述阀球密封面为与所述阀座密封面匹配的斜切椭圆锥正圆密封面；

在所述操作机构的驱动下，所述阀球沿第一转动方向转动至密封所述第二流体通道时，所述阀球密封面直接压在所述阀座密封面上，进而推动所述阀座做微小移动，实现压力均匀的密封；

在所述阀球从密封所述第二流体通道的位置，沿与所述第一转动方向相反的第二转动方向转动以打开所述第二流体通道时，所述阀球密封面与所述阀座密封面直接分开，不与所述阀座密封面发生转动硬摩擦。

作为一种优选方案，所述阀盖与所述阀体连接后，所述第一流体通道与所述第二流体通道同轴，具有流道中心线；

所述阀座密封面所在椭圆锥的顶点和长轴形成的平面，与所述阀球的转动轴线垂直，并与所述流道中心线共面。

作为一种优选方案，所述阀座密封面所在椭圆锥的顶点和长轴中点之间的连线，向着所述第一转动方向偏斜，并与所述流道中心线形成5-15°的夹角。

作为一种优选方案，所述阀球密封面所在球面的中心与所述阀球的转动轴线不共线，所述阀球密封面与所述阀座密封面挤压密封时，所述阀球密封面所在球面的中心位于所述转动轴线和所述阀盖之间。

作为一种优选方案，所述阀球为c型状半球，在所述阀球转动至使所述第二流体通道成完全打开状态时，形成所述c型状半球的壁两端尖、中部鼓，成梭形；

朝向所述第二流体通道的尖端向着中部鼓起部分的斜面，能够引导来自所述第二流体通道内的流体冲刷所述中腔内壁。

作为一种优选方案，所述操作机构包括：

下轴，通过螺栓密封固定安装在所述阀体上，位于所述中腔下部，具有能够深入所述阀球底部轴腔与所述阀球可转动连接的光轴部；

调节垫片，厚度可调，安装在所述底部轴腔和所述光轴部顶端之间；

压盖，通过螺栓密封固定安装在所述阀体上，位于所述中腔上部，具有中部空腔，所述中部空腔底部设有环形安装槽；

轴套，安装在所述环形安装槽内部，厚度大于所述环形安装槽的深度；

阀杆，可转动地安装在所述轴套内部，并向下伸出所述中部空腔与所述阀球连接，向上伸出所述中部空腔与驱动装置连接；

端部密封环，设置在所述轴套下部，位于所述轴套和所述阀杆之间，用于密封；

填料安装槽，设置在所述中部空腔的远离所述中腔的一端；

填料，设置在所述填料安装槽内部；

填料压盖，套设在所述阀杆外部，通过螺栓固定在所述压盖上，挤压所述填料与所述阀杆的外壁实现密封。

本发明提供的技术方案，具有以下优点：

1.本发明的偏心球阀，阀座通过可调安装结构可微小移动地安装在阀盖上，在操作机构的驱动下，阀球转动至使阀球密封面与阀座密封面逐渐挤压密封时，阀座可微小移动，使得阀球密封面与阀座密封面之间可以实现压力均匀的密封，且使阀座密封面与阀球密封面自动调节对中，实现高精度双向密封性能；与现有技术相比，本发明的偏心球阀，降低了偏心球阀的装配难度，提高了密封精度，实现了双向全压差零泄漏。本发明的偏心球阀，通过挤压过程中阀座的微小移动，可补偿阀座因安装精度不够带来的微小误差，实现压力均匀的密封，密封强度高，能够有效保证高精度双向密封效果，减小装配难度。

2.本发明的偏心球阀，可调安装结构包括第一阀盖台阶面、第二阀盖台阶面和挡环，以上三者形成环形槽，将阀座挤压安装在内，阀座的外圆周与环形槽的底面之间具有微小间隙，可供阀座在受压时做为微小移动的调整空间。本发明的这种可调安装结构，限制阀座只能在一个平面上移动，不会对阀座密封面和阀球密封面之间的配合造成影响，能够实现双向密封。

3.本发明的偏心球阀，可调安装结构还包括若干环绕环形槽设置的若干弹簧孔，弹簧孔的轴向沿环形槽的径向设置，并具有与环形槽连通的开口，压力弹簧安装在弹簧孔内部，一端从开口位置伸出与阀座相抵；当阀座未受到外力作用时，推动阀座复位移动至中间位置。这样的设置使得阀座有一个复位的过程，当阀座每次被阀球挤压时，都会有一个新的调整过程。

作为改进方案，也可以在设置第二阀盖台阶面的台阶上设置若干凹槽，通过在凹槽的朝向第二阀盖台阶面的一侧面上设置压盖，形成弹簧孔，这样可以降低加工难度。

4.本发明的偏心球阀，阀座与第一阀盖台阶面之间设置有至少一道密封，具体为在阀座和/或第一阀盖台阶面上设置槽，在槽内安装缠绕垫圈；和/或，在阀座与挡环之间设置有至少一道密封，具体为在阀座和/或挡环上设置槽，在槽内安装缠绕垫圈。密封的设置，能够有效防止流体介质进入到阀座与环形槽之间的空间，妨碍阀座的调整移动；并能够与阀球的挤压配合，实现高效密封。

5.本发明的偏心球阀，阀座密封面为斜切椭圆锥正圆密封面，阀球密封面为与阀座密封面匹配的斜切椭圆锥正圆密封面；在操作机构的驱动下，阀球沿第一转动方向转动至密封第二流体通道时，阀球密封面直接压在阀座密封面上，进而推动阀座做微小移动，实现压力均匀的密封；在阀球从密封第二流体通道的位置，沿与第一转动方向相反的第二转动方向转动以打开第二流体通道时，阀球密封面与阀座密封面直接分开，不与阀座密封面发生转动硬摩擦。本发明的这种设置，能够避免阀球密封面与阀座密封面之间产生转动硬摩擦，能够保护密封面，延长使用寿命。

6.本发明的偏心球阀，进一步设置阀座密封面所在椭圆锥的顶点和长轴形成的平面，与阀球的转动轴线垂直，并与流道中心线共面，使得阀球在绕转动轴线转动时，能够最大程度地借用操作机构的作用力，使阀座密封面与阀球密封面挤压密封接触。

7.本发明的偏心球阀，阀座密封面所在椭圆锥的顶点和长轴中点之间的连线，向着第一转动方向偏斜，并与流道中心线形成5-15°的夹角；这样的设置，可以使得阀球在转动至与阀球密封面与阀座密封面挤压接触时，具有较大的承压力，也就是说，即便是用很大的力量驱动操作机构，进而驱动阀球转动时，按照上述偏斜方向设置的阀座密封面，也能够承受，不会滑脱；在向着反方面转动阀球打开第二流体通道时，又可使阀球密封面与阀座密封面迅速解除接触，最大程度避免转动磨损。

8.本发明的偏心球阀，再进一步设置阀球密封面所在球面的中心与阀球的转动轴线不共线，阀球密封面与阀座密封面挤压密封时，阀球密封面所在球面的中心位于转动轴线与阀盖之间，这样设置的好处在于，当转动阀球使得阀球密封面所在球面的中心逐渐靠近阀盖时，阀球密封面能够以更大的力量挤压阀盖密封面，从而提高密封强度。

9.本发明的偏心球阀，阀球为c型状半球，在阀球转动至使第二流体通道成完全打开状态时，形成c型状半球的壁两端尖、中间鼓，成梭形；这样设置的好处在于，朝向第二流体通道的尖端向着中部鼓起部分的斜面，能够引导来自第二流体通道内的流体冲刷中腔内壁，进而清洁掉在第二流体通道关闭时，附着在中腔内壁上的介质颗粒，起到自清洁的作用。

阀球转动至完全关闭第二流体通道时，中腔与第一流体通道完全贯穿，无死腔，可以减少介质堆积；中腔内径远大于第二流体通道内径的设计，可以在启闭瞬间，缓解来自第二流体通道的介质对中腔内壁的过于强大的冲刷力。

作为优选方案，形成c型状阀球的壁的外侧，设置螺旋形凸缘，当第二流体通道打开时，可改变流体流向，使流体以螺旋式冲刷中腔内壁，能够进一步提高自清洁效果。

10.本发明的偏心球阀，所采用操作机构包括下轴、调节垫片、压盖、轴套、阀杆、填料安装槽、填料、填料压盖；其中调节垫片，能够调整下轴支撑阀球的高度，使得下轴适应性更强；轴套能够限制阀杆严格绕其中轴线旋转，保证动作精度，并降低了对压盖中部空腔的安装精度要求；填料安装槽、填料、填料压盖的设置，从中部空腔外端密封；设置在轴套下部的端部密封环(缠绕垫片)，从中部空腔内端密封，防止流体外漏。

附图说明

为了更清楚地说明现有技术或本发明具体实施方式中的技术方案，下面对现有技术或具体实施方式描述中所使用的附图作简单介绍。

图1是本发明偏心球阀的整体结构示意图。

图2是图1中a部分的结构放大示意图。

图3是图1中b部分的结构放大示意图。

图4是图1中c部分的结构放大示意图。

图5是阀体的结构示意图。

图6是阀座密封面所在圆锥体的顶点与长轴连线所在的平面与流道中心线之间偏移一定角度的原理图。

附图标记：1、阀体；10、中腔；11、第一流体通道；12、流道中心线；13、环形密封槽；2、阀盖；20、环形槽；21、第一阀盖台阶面；22、第二阀盖台阶面；23、第二流体通道；24、挡环；3、阀球；31、阀球密封面；32、底部轴腔；33、密封环；34、压环；4、阀座；41、阀座密封面；42、弹簧孔；43、压力弹簧；51、下轴；52、光轴部；53、调节垫片；6、压盖；60、中部空腔；61、环形安装槽；62、填料安装槽；63、填料；64、填料压盖；7、轴套；8、阀杆；81、端部密封环。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的技术方案进行详细描述。

实施例

本实施例提供一种偏心球阀，如图1所示，包括：阀体1，具有中腔10，以及与所述中腔10连通的第一流体通道11；阀盖2，可拆卸地与所述阀体1连接，具有第二流体通道23；所述阀盖2与所述阀体1连接后，所述第二流体通道23与所述中腔10连通；阀球3，通过操作机构可转动地安装在所述中腔10内部，具有阀球密封面31；阀座4，安装在所述阀盖2上，具有能够与所述阀球密封面31挤压，以密封所述第二流体通道23的阀座密封面41；所述阀座4通过可调安装结构可微小移动地安装在所述阀盖2上，在所述操作机构的驱动下，所述阀球3转动至使所述阀球密封面31与所述阀座密封面41逐渐挤压接触时，所述阀座4可微小移动，使得所述阀球密封面31与所述阀座密封面41自动调节对中，进而实现压力均匀的密封。

本实施例的偏心球阀，与现有技术相比，降低了偏心球阀的装配难度，提高了密封精度，实现了双向全压差零泄漏；通过挤压过程中阀座4的微小移动，可补偿阀座4因安装精度或加工精度不够带来的微小误差，实现压力均匀的密封，密封强度高，能够有效保证密封效果。

如图2所示，所述可调安装结构包括：第一阀盖台阶面21，环绕设置在所述阀盖2的朝向所述阀球3的一端；第二阀盖台阶面22，环绕设置在所述第一阀盖台阶面21外围，并凸出一定高度；挡环24，与所述第二阀盖台阶面22固定连接，并伸出一部分与所述第一阀盖台阶面21相对，形成环形槽20；所述阀座4安装在所述环形槽20内，并被所述挡环24以一定压力挤压固定在所述挡环24和所述第一阀盖台阶面21之间；所述阀座4的外圆周与所述环形槽20的底面之间具有微小间隙，以供所述阀座4受压时做微小移动。本实施例的这种可调安装结构，限制阀座4只能在一个平面上移动，不会对阀座密封面41和阀球密封面31之间的配合造成影响，能够实现双向密封。

如图3所示，所述可调安装结构还包括：弹簧孔42，具有若干个，均匀设置在所述环形槽20底面上，所述弹簧孔42的轴向沿所述环形槽20的径向设置，具有与所述环形槽20连通的开口；压力弹簧43，安装在所述弹簧孔内部，伸出所述弹簧孔42的部分与所述阀座4抵接，在所述阀座4未受到外力作用时，推动所述阀座4复位移动至中间位置。这样的设置使得阀座4有一个复位的过程，当阀座4每次被阀球3挤压时，都会有一个新的调整过程。

作为改进方案，也可以在设置第二阀盖台阶面22的台阶上设置若干凹槽，通过在凹槽的朝向第二阀盖台阶面22的一侧面上设置压盖，形成弹簧孔42，这样可以降低加工难度。

所述阀座4与所述第一阀盖台阶面21之间设置有至少一道密封；作为一种优选方案，所述阀座4与所述挡环24之间也可以设置有至少一道密封。密封的设置，能够有效防止流体介质进入到阀座4与环形槽20之间的空间，妨碍阀座4的调整移动。

本实施例中，阀体1的朝向阀盖2的端面上设有环形密封槽13，环形密封槽13内设有缠绕垫片，阀盖2通过螺栓与阀体1固定连接时，设置在环形密封槽13内的缠绕垫片可起到密封作用。另外，设置有第二阀盖台阶面22的凸出部分，伸入所述阀体1的中腔10内部，与中腔10的内壁贴合接触。这种设置可减小环形密封槽13位置的密封压力，增强密封效果。

如图6所示，所述阀座密封面41为斜切椭圆锥正圆密封面，所述阀球密封面31为与所述阀座密封面41匹配的斜切椭圆锥正圆密封面。

在所述操作机构的驱动下，所述阀球3沿第一转动方向转动至密封所述第二流体通道23时，所述阀球密封面31直接压在所述阀座密封面41上，进而推动所述阀座4做微小移动，实现压力均匀的密封；

在所述阀球3从密封所述第二流体通道23的位置，沿与所述第一转动方向相反的第二转动方向转动以打开所述第二流体通道23时，所述阀球密封面31与所述阀座密封面41直接分开，不与所述阀座密封面41发生转动硬摩擦。本发明的这种设置，能够避免阀球密封面31与阀座密封面41之间产生转动硬摩擦，能够保护密封面，延长使用寿命。

所述阀盖2与所述阀体1连接后，所述第一流体通道11与所述第二流体通道23同轴，具有流道中心线12；所述阀座密封面41所在椭圆锥的顶点和长轴形成的平面，与所述阀球3的转动轴线垂直，并与所述流道中心线12共面，使得阀球3在绕转动轴线转动时，能够最大程度地借用操作机构的作用力，使阀座密封面41与阀球密封面31挤压密封接触。

所述阀座密封面41所在椭圆锥的顶点和长轴中点之间的连线，向着所述第一转动方向偏斜，并与所述流道中心线12形成5-15°的夹角，本实施中为10°。这样的设置，可以使得阀球3在转动至与阀球密封面31与阀座密封面41挤压接触时，具有较大的承压力，也就是说，即便是用很大的力量驱动操作机构，进而驱动阀球3转动时，按照上述偏斜方向设置的阀座密封面41，也能够承受，不会滑脱；在向着反方面转动阀球3打开第二流体通道23时，又可使阀球密封面31与阀座密封面41迅速解除接触，最大程度避免转动磨损。

所述阀球密封面31所在球面的中心与所述阀球2的转动轴线不共线，所述阀球密封面31与所述阀座密封面41挤压密封时，所述阀球密封面31所在球面的中心位于所述转动轴线和所述阀盖2之间。这样设置的好处在于，当转动阀球3使得阀球密封面31所在球面的中心逐渐靠近阀盖2时，阀球密封面31能够以更大的力量挤压阀盖密封面41，从而提高密封强度。

本实施中，阀球3包括主体，密封环33和压环34，压环34通过螺栓将密封环33固定在主体上形成阀球3，阀球密封面31设置在密封环33的周向外壁上。

如图1所示，所述阀球3为c型半球，所述中腔10的内径远大于所述第二流体通道的内径，在所述阀球3转动至使所述第二流体通道23成完全打开状态时，形成所述c型的壁两端尖、中部鼓，成梭形；朝向所述第二流体通道23的尖端向着中部鼓起部分的斜面，能够引导来自所述第二流体通道23内的流体冲刷所述中腔10内壁，进而清洁掉在第二流体通道23关闭时，附着在中腔10内壁上的介质颗粒，起到自清洁的作用。阀球转动至完全关闭第二流体通道时，中腔与第一流体通道完全贯穿，无死腔，可以减少介质堆积；中腔内径远大于第二流体通道内径的设计，可以在启闭瞬间，缓解来自第二流体通道的介质对中腔内壁的过于强大的冲刷力。

作为优选方案，形成c型的壁的外侧，设置螺旋形凸缘，当第二流体通道23打开时，可改变流体流向，使流体以螺旋式冲刷中腔10内壁，能够进一步提高自清洁效果。

作为再进一步的改进方案，还可设置球形清洁件，在其外壁上设置轮旋形凸缘，用于改变液体流向，使流体螺旋冲刷中腔10的内壁，起到清洁效果。当需要清洁中腔10的内壁时，将阀球3更换为上述的球形清洁件，清洁完毕后，再更换为阀球3。

如图1、4、5所示，所述操作机构包括：下轴51，通过螺栓密封固定安装在所述阀体1上，位于所述中腔10下部，具有能够深入所述阀球3底部轴腔32与所述阀球3可转动连接的光轴部52；调节垫片53，厚度可调，安装在所述底部轴腔32和所述光轴部52顶端之间；压盖6，通过螺栓密封固定安装在所述阀体1上，位于所述中腔10上部，具有中部空腔60，所述中部空腔60底部设有环形安装槽61；轴套7，安装在所述环形安装槽61内部，厚度大于所述环形安装槽61的深度；阀杆8，可转动地安装在所述轴套7内部，并向下伸出所述中部空腔60与所述阀球3连接，向上伸出所述中部空腔60与驱动装置连接；端部密封环81，设置在所述轴套7下部，位于所述轴套7和所述阀杆8之间，用于密封；填料安装槽62，设置在所述中部空腔60的远离所述中腔10的一端；填料63，设置在所述填料安装槽62内部；填料压盖64，套设在所述阀杆8外部，通过螺栓固定在所述压盖6上，挤压所述填料63与所述阀杆8的外壁实现密封。

所述操作机构中，调节垫片53，能够调整下轴51支撑阀球3的高度，使得下轴3适应性更强；轴套7能够限制阀杆8严格绕其中轴线旋转，保证动作精度，并降低了对压盖6的中部空腔60的精度要求；填料安装槽62、填料63、填料压盖64的设置，从中部空腔10外端密封；设置在轴套7下部的端部密封环81(缠绕垫片)，从中部空腔10内端密封，防止流体外漏。

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。