一种球阀的制作方法

本发明属于管道阀门的技术领域，尤其涉及一种球阀。

背景技术：

工业或民用的基础建设中通常利用管路输送介质，其中由于压力或温度的变化要对管路进行调节，为调节流量而在管路中使用调节机构，尤其是球阀，以确保最佳的工作条件以及环境的安全。球阀通常是用带有圆形通道的球体作为启闭元件，球体随阀体的转动而实现启闭动作的阀门。球阀的启闭件是一个有通孔的球体，绕垂直于通道的轴线旋转，从而达到启闭通道的目的。传统的球阀通常是一个带有通孔的球体安装在阀座上，通过球体的转动来实现开启和关闭。球阀因为具有流体阻力小，结构简单、紧密可靠、操作方便、开闭迅速、适用范围广等优点已广泛应用于石油、化工、发电、造纸、原子能、航空、火箭等各部门，以及人们日常生活中。现有技术的球阀在使用中存在以下问题：

(1)现有的球阀为保证不发生内漏，安装时必须将球体，也就是关闭件，紧紧的压在阀座上，在开闭时扭矩大，球体在转动过程中与阀座产生摩擦，磨损严重，易造成泄漏，降低了球阀的工作可靠性，缩短了球阀的使用寿命；

(2)现有技术的球阀，不能实现节流和控制流量，为了调节管路中的流量，还需要在管路中增加流量调节阀，增加了管路的配置成本；

(3)在高压管道中使用的球阀，由于管道压力高，在最后的强制密封操作时，球芯与密封件要承受极大的压力，需要强大的操作扭矩实现球阀的开启和关闭，这不仅增加了操作难度，还使球阀的传动机构磨损严重，显著影响到强制密封球阀的使用寿命。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种球阀，其不仅在开启和关闭过程中无磨损，而且开启和关闭时扭矩小。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种球阀，包括阀体，所述阀体内设有左右贯穿的通道，所述阀体内沿垂直于通道方向设有安装孔，所述阀体在安装孔的上端安装有上端盖，在安装孔的下端安装有下端盖；所述下端盖上转动连接有位于通道内的球芯，所述球芯用于控制通道的通断；所述上端盖转动连接有下端与球芯固定连接的阀杆；所述阀体的上端和上端盖之间形成安装腔，所述安装腔内设有滑动连接在阀杆上的推板，所述推板的侧面为倒锥面；所述阀体内在通道的左端设有左阀座组件，所述左阀座组件包括左螺套，所述左螺套内沿通道的轴向滑动连接有左阀座筒，所述左阀座筒的外侧面沿径向设有左凸肩；所述阀体内沿左阀座筒的轴向设有与通道和安装腔连通的左限位槽，所述左凸肩固定安装有穿过左限位槽伸入安装腔内的左凸杆，所述左螺套和左凸肩之间设有左一弹簧，所述左一弹簧用于迫使左阀座筒的右端压紧在球芯上；在推板向下运动时，左阀座筒向左运动离开球芯并压缩左一弹簧，在推板向上运动时，左阀座筒在左一弹簧的弹力下压紧在球芯上；

所述球芯的侧面设有与阀杆平行的第一切面；所述球芯内沿垂直于第一切面方向设有与阀杆垂直的第一轴孔和泄压孔，所述第一轴孔内转动连接有轴杆，所述轴杆的一端伸出第一切面且固定设有用于控制泄压孔通断的第一转板；在球阀处于打开状态时，所述泄压孔与通道处于垂直位置；在球阀处于关闭状态时，所述泄压孔沿通道的轴向设置。

通过上述技术方案，该球阀由关闭状态到开启时，先控制轴杆带动第一转板转动将泄压孔打开，使球芯的两端提前连通，降低高压一端的压力，进而降低转动阀杆时的扭矩，然后控制推板向下运动，推板向下运动时通过倒锥面推动左凸杆带动左阀座筒向左运动压缩左一弹簧，使得左阀座筒的右端离开球芯，接着转动阀杆，带动球芯转动90°将通道打开，此时泄压孔与通道的轴向垂直；最后松开推板，左阀座筒在左一弹簧的作用下向右运动压紧在球芯上，同时推板在左凸杆的作用下向上运动；

该球阀由开启到关闭位置时，先控制轴杆带动第一转板转动将泄压孔打开，使球芯的两端提前连通，降低转动阀杆时的扭矩，然后控制推板向下运动，推板向下运动时通过倒锥面推动左凸杆带动左阀座筒向左运动压缩左一弹簧，使得左阀座筒的右端离开球芯，接着转动阀杆，带动球芯转动90°将通道打开，此时泄压孔沿通道的轴向设置；然后松开推板，左阀座筒在左一弹簧的作用下向右运动压紧在球芯上，同时推板在左凸杆的作用下向上运动，最后在通过轴杆带动第一转板转动将泄压孔关闭。

进一步的技术方案中，所述阀体内在通道的右端设有右阀座组件；所述右阀座组件包括右螺套，所述右螺套内沿通道的轴向滑动连接有右阀座筒，所述右阀座筒的外侧面沿径向设有右凸肩；所述阀体内沿右阀座筒的轴向设有与通道和安装腔连通的右限位槽，所述右凸肩固定安装有穿过右限位槽伸入安装腔内的右凸杆，所述右螺套和右凸肩之间设有右一弹簧，所述右一弹簧用于迫使右阀座筒的左端压紧在球芯上；在推板向下运动时，右阀座筒向右运动离开球芯并压缩右一弹簧，在推板向上运动时，右阀座筒在右一弹簧的弹力下压紧在球芯上；

所述球芯的侧面设有与第一切面呈中心对称的第二切面，所述轴杆的另一端伸出第二切面且固定设有用于控制泄压孔通断的第二转板；所述第一转板和第二转板上均设有第二连通孔，在第二连通孔与泄压孔重叠时，泄压孔打开，在第一连通孔与泄压孔断开时，泄压孔关闭。

进一步的技术方案中，所述阀杆内沿轴向设有上端开口的第一安装槽，所述第一安装槽内滑动连接有压块，所述阀杆内沿轴向设有用于连通安装腔和第一安装槽的第一限位槽，所述压块的侧面固定设有穿过第一限位槽与推板固定连接的销杆；所述第一安装槽内在压块的下方设有用于迫使压块向上运动的第一弹簧；所述第一安装槽的上端开口处转动连接有凸轴，所述阀杆的侧壁设有夹角为90°的第一切槽，所述第一切槽与第一安装槽连通，所述凸轴的侧面固定安装有位于第一切槽内的定位杆；在凸轴转动时通过定位杆带动阀杆转动；所述凸轴的下端设有第一螺旋面，所述压块的上端设有与第一螺旋面贴合的第二螺旋面，凸轴转动时，通过第一螺旋面和第二螺旋面的配合推动压块向下运动。

进一步的技术方案中，所述球芯内沿垂直于阀杆和轴杆方向设有第二安装槽，所述第二安装槽的开口处固定安装有球瓣，所述球瓣和球芯内沿垂直于阀杆和轴杆方向设有第一通孔，所述第二安装槽内在球瓣上转动连接有转盘，所述转盘设有第一连通孔，在转动转盘时，可以控制第一连通孔与第一通孔重叠面积的大小；在球阀处于打开状态时，所述第一通孔沿通道的轴向设置；在球阀处于关闭状态时，所述第一通孔与通道处于垂直位置；所述阀体内设有动力组件，所述动力组件用于驱动转盘和轴杆转动。

通过上述技术方案，在球芯将通道打开时，第一通孔沿通道的轴向设置，如需调节流量大小，在控制动力组件带动转盘转动，进而控制第一连通孔与第一通孔重叠面积的大小，实现球阀的流量调节。

进一步的技术方案中，所述动力组件包括转轴，所述球芯内在阀杆的下端设有第三安装槽，所述阀杆的下端位于第三安装槽内；所述凸轴、压块、阀杆内沿阀杆的轴向设有与第二安装槽连通的第二轴孔，所述转轴转动连接在第二轴孔内；所述第二安装槽的侧壁沿垂直于轴杆方向设有与第一轴孔连通的第二切槽，所述轴杆上固定安装有位于第二切槽内的第一锥齿轮；所述转盘的圆周外侧固定设有与第一锥齿轮啮合的锥齿圈；所述第三安装槽内在转轴的下端固定安装有与锥齿圈啮合的第二锥齿轮，所述第二锥齿轮位于阀杆的下端和第三安装槽的底部之间。

进一步的技术方案中，所述转轴的上端设有内六角孔。

进一步的技术方案中，所述转盘的中心位置沿垂直于轴杆方向设有转动连接在球瓣内的凸柱。

进一步的技术方案中，所述凸轴的上端固定安装有手轮。

有益效果

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

(1)本发明在打开或者关闭时，左阀座筒和右阀座筒先缩回，使球芯与左阀座筒和右阀座均不接触摩擦，从而可以降低摩擦力减小磨损、提高使用寿命。

(2)本发明设置了第一转板和第二转板，在球阀开启和关闭的时候，先转动第一转板和第二转板将泄压孔打开，使通道的两端提前连通，然后再转动阀杆带动球芯转动，样可以降低球阀的操作扭矩，方便调节；

(3)本发明设置有转盘，通过控制转盘的旋转角度，可以控制第一通孔与第一连通孔重叠面积的大小，从而控制流量，实现流量调节的功能。

附图说明

图1为本发明的剖视图，此时球芯处于关闭状态；

图2为图1中的a-a剖面图；

图3为图1中的b-b剖面图；

图4为图1中的c-c剖面图；

图5为本发明的凸轴由关闭位置旋转90°后的结构示意图；

图6为图5中的b-b剖面图；

图7为本发明的凸轴由关闭位置旋转180°后的结构示意图；

图8为图7中的b-b剖面图；

图9为本发明的凸轴由图7位置回转90°后的结构示意图；

图10为图9中的b-b剖面图；

图11为本发明的部分传动结构三维示意图；

图12为本发明中球芯的三维结构示意图；

图13为本发明中转盘的三维结构示意图；

图14为本发明中压块的部分三维结构示意图；

图15为本发明中凸轴与压块配合的三维结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1-15所示，一种球阀，包括阀体18，所述阀体18内设有左右贯穿的通道181，所述阀体18内沿垂直于通道181方向设有安装孔182，所述阀体18在安装孔182的上端安装有上端盖20，在安装孔182的下端安装有下端盖19；所述下端盖19上转动连接有位于通道181内的球芯1，所述球芯1用于控制通道181的通断；所述上端盖20转动连接有下端与球芯1固定连接的阀杆5；所述阀体18的上端和上端盖20之间形成安装腔18a，所述安装腔18a内设有滑动连接在阀杆5上的推板2，所述推板2的侧面为倒锥面2a；所述阀体18内在通道181的左端设有左阀座组件，所述左阀座组件包括左螺套17a，所述左螺套17a内沿通道181的轴向滑动连接有左阀座筒16a，所述左阀座筒16a的外侧面沿径向设有左凸肩16a1；所述阀体18内沿左阀座筒16a的轴向设有与通道181和安装腔18a连通的左限位槽18b，所述左凸肩16a1固定安装有穿过左限位槽18b伸入安装腔18a内的左凸杆14a，所述左螺套17a和左凸肩16a1之间设有左一弹簧15a，所述左一弹簧15a用于迫使左阀座筒16a的右端压紧在球芯1上；在推板2向下运动时，左阀座筒16a向左运动离开球芯1并压缩左一弹簧15a，在推板2向上运动时，左阀座筒16a在左一弹簧15a的弹力下压紧在球芯1上；所述球芯1的侧面设有与阀杆5平行的第一切面1a；所述球芯1内沿垂直于第一切面1a方向设有与阀杆5垂直的第一轴孔1c和泄压孔1d，所述第一轴孔1c内转动连接有轴杆9，所述轴杆9的一端伸出第一切面1a且固定设有用于控制泄压孔1d通断的第一转板11a；在球阀处于打开状态时，所述泄压孔1d与通道181处于垂直位置；在球阀处于关闭状态时，所述泄压孔1d沿通道181的轴向设置。

所述阀体18内在通道181的右端设有右阀座组件；所述右阀座组件包括右螺套17b，所述右螺套17b内沿通道181的轴向滑动连接有右阀座筒16b，所述右阀座筒16b的外侧面沿径向设有右凸肩16b1；所述阀体18内沿右阀座筒16b的轴向设有与通道181和安装腔18a连通的右限位槽18c，所述右凸肩16b1固定安装有穿过右限位槽18c伸入安装腔18a内的右凸杆14b，所述右螺套17b和右凸肩16b1之间设有右一弹簧15b，所述右一弹簧15b用于迫使右阀座筒16b的左端压紧在球芯1上；在推板2向下运动时，右阀座筒16b向右运动离开球芯1并压缩右一弹簧15b，在推板2向上运动时，右阀座筒16b在右一弹簧15b的弹力下压紧在球芯1上；所述球芯1的侧面设有与第一切面1a呈中心对称的第二切面1b，所述轴杆9的另一端伸出第二切面1b且固定设有用于控制泄压孔1d通断的第二转板11b；所述第一转板11a和第二转板11b上均设有第二连通孔11，在第二连通孔11与泄压孔1d重叠时，泄压孔1d打开，在第一连通孔与泄压孔1d断开时，泄压孔1d关闭。

所述阀杆5内沿轴向设有上端开口的第一安装槽5a，所述第一安装槽5a内滑动连接有压块21，所述阀杆5内沿轴向设有用于连通安装腔18a和第一安装槽5a的第一限位槽5b，所述压块21的侧面固定设有穿过第一限位槽5b与推板2固定连接的销杆24；所述第一安装槽5a内在压块21的下方设有用于迫使压块21向上运动的第一弹簧13；所述第一安装槽5a的上端开口处转动连接有凸轴12，所述凸轴12的上端固定安装有手轮23，所述阀杆5的侧壁设有夹角为90°的第一切槽5c，所述第一切槽5c与第一安装槽5a连通，所述凸轴12的侧面固定安装有位于第一切槽5c内的定位杆22；在凸轴12转动时通过定位杆22带动阀杆5转动；所述凸轴12的下端设有第一螺旋面12a，所述压块21的上端设有与第一螺旋面12a贴合的第二螺旋面21a，凸轴12转动时，通过第一螺旋面12a和第二螺旋面21a的配合推动压块21向下运动。

所述球芯1内沿垂直于阀杆5和轴杆9方向设有第二安装槽1e，所述第二安装槽1e的开口处固定安装有球瓣8，所述球瓣8和球芯1内沿垂直于阀杆5和轴杆9方向设有第一通孔1f，所述第二安装槽1e内在球瓣8上转动连接有转盘7，所述转盘7的中心位置沿垂直于轴杆9方向设有转动连接在球瓣8内的凸柱72；所述转盘7设有第一连通孔71，在转动转盘7时，可以控制第一连通孔71与第一通孔1f重叠面积的大小；在球阀处于打开状态时，所述第一通孔1f沿通道181的轴向设置；在球阀处于关闭状态时，所述第一通孔1f与通道181处于垂直位置；所述阀体18内设有动力组件，所述动力组件用于驱动转盘7和轴杆9转动。

所述动力组件包括转轴4，所述球芯1内在阀杆5的下端设有第三安装槽1g，所述阀杆5的下端位于第三安装槽1g内；所述凸轴12、压块21、阀杆5内沿阀杆5的轴向设有与第二安装槽1e连通的第二轴孔1h，所述转轴4转动连接在第二轴孔1h内，所述转轴4的上端设有内六角孔42；所述第二安装槽1e的侧壁沿垂直于轴杆9方向设有与第一轴孔1c连通的第二切槽1i，所述轴杆9上固定安装有位于第二切槽1i内的第一锥齿轮10；所述转盘7的圆周外侧固定设有与第一锥齿轮10啮合的锥齿圈6；所述第三安装槽1g内在转轴4的下端固定安装有与锥齿圈6啮合的第二锥齿轮3，所述第二锥齿轮3位于阀杆5的下端和第三安装槽1g的底部之间。

该球阀由关闭状态到开启时，首先转动转轴4，转轴4带动第二锥齿轮3转动，第二锥齿轮3通过锥齿圈6带动第一锥齿轮10转动，第一锥齿轮10转动时带动轴杆9转动，轴杆9转动时带动第一转板11a和第二转板11b转动，使第二连通孔11与泄压孔1d连通，将通道181的两端提前连通，降低高压一端的压力；接着旋转手轮23带动凸轴12转动90°，由于凸轴12下端第一螺旋面12a与压块21上端第二螺旋面21a的配合关系，压块21向下压缩第一弹簧13，进而通过销杆24带动推板2下移，推板2向下运动时通过倒锥面2a推动左凸杆14a带动左阀座筒16a向左运动压缩左一弹簧15a，使得左阀座筒16a的右端离开球芯1，同时推动右凸杆14b带动右阀座筒16b向右运动压缩右一弹簧15b，使得右阀座筒16b的左端离开球芯1；手轮23旋转90度后，定位杆22与第一切槽5c的一端接触，控制手轮23继续旋转90°，阀杆5带动球芯1旋转90°，使球芯1处于开启位置，第一通孔1f沿通道181的轴向设置，从而将通道181连通；然后控制手轮23回转90°，使定位杆22与其第一切槽5c的另一端接触，则压块21在弹簧作用下向上运动，使凸轴12下端与压块21上端重新回到第一螺旋面12a和第二螺旋面21a贴合的位置，进而带动推板2上移，左阀座筒16a在左一弹簧15a的作用下向右运动压紧在球芯1上，右阀座筒16b在右一弹簧15b的作用下向左运动压紧在球芯1上。另外在需要调节球阀流量大小时，转动转轴4通过第二锥齿轮3与锥齿圈6的啮合带动转盘7转动，转盘7转动时，改变第一通孔1f和第一连通孔71重叠面积的大小，进而改变球阀的流量。

该球阀由开启到关闭位置时，首先转动转轴4，转轴4带动第二锥齿轮3转动，第二锥齿轮3通过锥齿圈6带动第一锥齿轮10转动，第一锥齿轮10转动时带动轴杆9转动，轴杆9转动时带动第一转板11a和第二转板11b转动，使第二连通孔11与泄压孔1d连通，将通道181两端提前连通，接着继续沿开启时的方向旋转手轮23带动凸轴12转动90°，由于凸轴12下端第一螺旋面12a与压块21上端第二螺旋面21a的配合关系，压块21向下压缩第一弹簧13，进而通过销杆24带动推板2下移，推板2向下运动时通过倒锥面2a推动左凸杆14a带动左阀座筒16a向左运动压缩左一弹簧15a，使得左阀座筒16a的右端离开球芯1，同时推动右凸杆14b带动右阀座筒16b向右运动压缩右一弹簧15b，使得右阀座筒16b的左端离开球芯1；手轮23旋转90度后，定位杆22与第一切槽5c的一端接触，控制手轮23继续旋转90°，阀杆5带动球芯1旋转90°，使球芯1处于关闭位置，第一通孔1f与通道181的轴向垂直，泄压孔1d沿通道181的轴向设置；然后控制手轮23回转90°，使定位杆22与其第一切槽5c的另一端接触，则压块21在弹簧作用下向上运动，使凸轴12下端与压块21上端重新回到第一螺旋面12a和第二螺旋面21a贴合的位置，进而带动推板2上移，左阀座筒16a在左一弹簧15a的作用下向右运动压紧在球芯1上，右阀座筒16b在右一弹簧15b的作用下向左运动压紧在球芯1上；最后反向转动转轴4，转轴4带动第二锥齿轮3反向转动，第二锥齿轮3通过锥齿圈6带动第一锥齿轮10反向转动，第一锥齿轮10反向转动时带动轴杆9反向转动，轴杆9带动第一转板11a和第二转板11b转动，使第二连通孔11与泄压孔1d断开，从而完成球阀的关闭。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。