一种带旁通泄压功能的高压球阀的制作方法

1.本实用新型属于阀门领域，具体涉及一种带旁通泄压功能的高压球阀。


背景技术：

2.现有的二通高压球阀阀门的工作原理为：阀室内的球芯由阀杆带动，围绕球阀的轴线作角度为0
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90度的旋转运动，一般球芯在0度位置时球阀处于“开”位置，阀门进口、球芯通道和阀门出口均相通，即阀门开启，如图1所示。反之，当球芯旋转到90度位置时球阀处于“关”位置，阀门进口和阀门出口间的球芯通道截止，即阀门关闭，如图2所示。阀门开启和关闭的容易程度取决于球芯和密封件 (密封件成对设置，设于球芯的两侧)之间的扭矩。高压球阀阀门采用浮动球芯设计，当阀门从关闭位置开启时，阀门的扭矩很大程度上取决于进出口流体间压差
△ꢀ
p＝p1
‑
p2，压差越大，开启扭矩越大，开启越困难。
3.随着设备的大型化发展，管道和阀门的尺寸变得越来越大，流体的压力也越来越高，这使得大尺寸(直径尺寸一般大于dn50，压力大于42mpa)阀门中的
△
p变得非常大，导致阀门开启扭矩变得非常大，现场人员操作非常困难，需要用加长杠杆扳动手柄，有时候甚至把手柄扳断了都无法开启阀门。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的就是提供一种带旁通泄压功能的高压球阀，会使得球阀的扭矩降低，使球阀在窄小空间内也能实现快速打开。
5.本实用新型的目的通过以下技术方案实现：
6.一种带旁通泄压功能的高压球阀，所述球阀包括主阀体以及分别设于主阀体两侧的主阀进口侧接头和主阀出口侧接头，所述主阀体的内部形成阀室，所述阀室中设有可旋转的主阀球芯、设于主阀球芯顶部的主阀阀杆和旁通阀组件，所述旁通阀组件设于主阀球芯的一侧，所述旁通阀组件包括旁通阀进口侧连接管、可旋转的旁通阀球芯、旁通阀出口侧连接管和旁通阀阀杆，所述旁通阀进口侧连接管、旁通阀球芯和旁通阀出口侧连接管依次设置，所述旁通阀阀杆与旁通阀球芯相连接，所述旁通阀进口侧连接管和主阀进口侧接头相连通，所述旁通阀出口侧连接管和主阀出口侧接头相连通。
7.所述主阀球芯的顶部设有与主阀阀杆相适配的主阀凹槽，所述主阀球芯沿水平方向贯穿设有主阀通道。主阀凹槽的横截面呈长方形，主阀阀杆底部也设有呈长方形的部位，利用主阀阀杆使主阀球芯实现旋转，改变主阀通道与主阀进口侧接头及主阀出口侧接头之间的相对位置，进而实现球阀的开启和关闭功能。
8.所述主阀阀杆的顶部设有主阀手柄，所述主阀手柄设于主阀体外，所述主阀手柄包括主阀手柄本体以及用于连接主阀阀杆的主阀连接耳，所述主阀连接耳设于主阀手柄本体的端部，所述主阀连接耳上贯穿设有主阀螺钉孔，所述主阀螺钉孔中设有与主阀阀杆连接的主阀锁紧螺钉。
9.所述主阀阀杆和主阀连接耳的连接处设有主阀阀杆密封件，采用密封圈。
10.所述主阀进口侧接头包括一体成型的主阀进口侧连接管和主阀进口侧连接套，所述主阀进口侧连接管设于主阀体外，所述主阀进口侧连接套设于主阀体的阀室内，所述主阀进口侧连接套上设有与旁通阀进口侧连接管相连通的主阀进口侧流体通孔，所述主阀出口侧接头包括一体成型的主阀出口侧连接管和主阀出口侧连接套，所述主阀出口侧连接管设于主阀体外，所述主阀出口侧连接套设于主阀体的阀室内，所述主阀出口侧连接套上设有与旁通阀出口侧连接管相连通的主阀出口侧流体通孔，所述主阀进口侧连接套和主阀出口侧连接套分别设于主阀球芯的两侧。
11.所述主阀进口侧连接套和主阀球芯之间设有与主阀球芯可活动接触的主阀进口侧密封阀座，所述主阀出口侧连接套和主阀球芯之间设有与主阀球芯可活动接触的主阀出口侧密封阀座。主阀进口侧密封阀座和主阀出口侧密封阀座实现主阀球芯的密封。
12.所述旁通阀进口侧连接管和旁通阀球芯之间设有与旁通阀球芯可活动接触的旁通阀进口侧密封阀座，所述旁通阀出口侧连接管和旁通阀球芯之间设有与旁通阀球芯可活动接触的旁通阀出口侧密封阀座。旁通阀进口侧密封阀座和旁通阀出口侧密封阀座实现旁通阀球芯的密封。
13.所述旁通阀进口侧连接管上设有第一固定柱，第一固定柱的另一端设置在主阀体上，通过螺栓进行可拆卸连接，所述旁通阀出口侧连接管上设有第二固定柱，第二固定柱的另一端设置在主阀体上，通过螺栓进行可拆卸连接。
14.所述旁通阀组件还包括设于旁通阀阀杆端部的旁通阀手柄，所述旁通阀手柄设于主阀体外，所述旁通阀手柄包括旁通阀手柄本体以及用于连接旁通阀阀杆的旁通阀连接耳，所述旁通阀连接耳设于旁通阀手柄本体的端部，所述旁通阀连接耳上贯穿设有旁通阀螺钉孔，所述旁通阀螺钉孔中设有与旁通阀阀杆相连接的旁通阀锁紧螺钉。
15.所述主阀体呈长方体状，包括顶面、第一侧面、第二侧面、第三侧面、第四侧面和底面，所述第一侧面、第二侧面、第三侧面及第四侧面顺次连接形成闭环并均设于顶面和底面之间，所述第一侧面、第二侧面、第三侧面及第四侧面用于连接顶面和底面，所述顶面设有供主阀阀杆伸出的第一通孔，所述第一侧面设有供主阀进口侧接头贯穿的第二通孔，所述第二侧面设有供旁通阀阀杆伸出的第三通孔，所述第三侧面设有供主阀出口侧接头贯穿的第四通孔。
16.所述主阀进口侧密封阀座、主阀出口侧密封阀座、旁通阀进口侧密封阀座和旁通阀出口侧密封阀座均采用pom材料制成，密封效果优异。
17.在球阀开启前，降低
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p可降低扭矩，而降低
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p是通过内置旁通的一小球阀泄压来实现的。在主阀体内部进口和出口之间设计个小尺寸旁通管道，并用一个单独的阀门控制这旁通通道，在阀门开启之前，先开启旁通球阀，这样阀门的进口和出口的小流量便相同，降低进口和出口的压力差
△
p＝p1
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p2，从而降低了主阀球芯与主阀进口侧密封阀座及主阀出口侧密封阀座之间的扭矩，这时候，在操作大尺寸大扭矩的球阀时，便会变得非常轻松。
18.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
19.1、操作使用方便：大尺寸普通高压球阀开启扭矩很大，操作费力，在紧凑空间内开启更是非常困难，采用阀体带旁通泄压功能的球阀，即便在狭小空间内操作也变得非常便利。
20.2、产品使用寿命延长：普通高压球阀开启扭大主要原因是上下游的压差
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p 过大，压差过大导致阀门在开启过程中球芯和阀座间的摩擦力也很大，加剧密封阀座过度磨损而使阀门失效，而采用带旁通泄压功能的球阀，能大大提高球阀的使用寿命。
21.3、产品更加安全：开启旁通阀泄压时，旁通的小流量流体缓慢降低进口和出口间的压差，当主阀再开启之前，对下游的设备的冲击会减少，起到缓冲的作用。
附图说明
22.图1为现有的二通高压球阀阀门处于“开”位置的结构示意图；
23.图2为现有的二通高压球阀阀门处于“关”位置的结构示意图；
24.图3为主阀和旁通阀的构成简图；
25.图4为带旁通泄压功能的高压球阀的结构示意图；
26.图5为带旁通泄压功能的高压球阀的透视图；
27.图6为带旁通泄压功能的高压球阀的爆炸图。
28.图中：1
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主阀体；101
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顶面；102
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第一侧面；103
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第二侧面；104
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第一通孔； 105
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第二通孔；106
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第三通孔；2
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主阀进口侧接头；201
‑
主阀进口侧连接管；202
‑ꢀ
主阀进口侧连接套；203
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主阀进口侧流体通孔；3
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主阀出口侧接头；301
‑
主阀出口侧连接管；302
‑
主阀出口侧连接套；303
‑
主阀出口侧流体通孔；4
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主阀球芯；401
‑ꢀ
主阀凹槽；402
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主阀通道；5
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主阀阀杆；6
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旁通阀组件；7
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旁通阀进口侧连接管； 701
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第一固定柱；8
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旁通阀球芯；9
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旁通阀出口侧连接管；901
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第二固定柱；10
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旁通阀阀杆；11
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主阀手柄；1101
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主阀手柄本体；1102
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主阀连接耳；1103
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主阀螺钉孔；1104
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主阀锁紧螺钉；1105
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主阀阀杆密封件；12
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主阀进口侧密封阀座；13
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主阀出口侧密封阀座；14
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旁通阀进口侧密封阀座；15
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旁通阀出口侧密封阀座；16
‑ꢀ
旁通阀手柄；1601
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旁通阀手柄本体；1602
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旁通阀连接耳；1603
‑
旁通阀螺钉孔；1604
‑ꢀ
旁通阀锁紧螺钉。
具体实施方式
29.下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
30.实施例
31.如图3、4、5、6所示，一种带旁通泄压功能的高压球阀，包括主阀和设于主阀内部的旁通阀，如图3所示。
32.如图4、5、6所示，球阀包括主阀体1以及分别设于主阀体1两侧的主阀进口侧接头2和主阀出口侧接头3，主阀体1的内部形成阀室，阀室中设有可旋转的主阀球芯4(采用316不锈钢材料制成)、设于主阀球芯4顶部的主阀阀杆5(采用碳钢40cr材料制成)和旁通阀组件6，旁通阀组件6设于主阀球芯4的一侧，主阀球芯4的顶部设有与主阀阀杆5相适配的主阀凹槽401，主阀球芯4沿水平方向贯穿设有主阀通道402，主阀进口侧接头2包括一体成型的主阀进口侧连接管201和主阀进口侧连接套202，主阀进口侧连接管201设于主阀体1外，主阀进口侧连接套202设于主阀体1的阀室内，主阀进口侧连接套202上设有与旁通阀进口侧连接管7相连通的主阀进口侧流体通孔203，主阀进口侧连接管201和主阀进口侧连接套202的连接处设有法兰接头(采用碳钢40cr制成)，主阀进口侧连接套202和主阀球芯4之间设有与主阀球芯4可活动接触的主阀进口侧密封阀座12(采用pom 材料制成)，主阀出口侧接头3包
括一体成型的主阀出口侧连接管301和主阀出口侧连接套302，主阀出口侧连接管301设于主阀体1外，主阀出口侧连接套302设于主阀体1的阀室内，主阀出口侧连接套302上设有与旁通阀出口侧连接管9相连通的主阀出口侧流体通孔303，主阀出口侧连接管301和主阀出口侧连接套302的连接处设有法兰接头(采用碳钢40cr制成)，主阀出口侧连接套302和主阀球芯4 之间设有与主阀球芯4可活动接触的主阀出口侧密封阀座13(采用pom材料制成)，主阀阀杆5的顶部设有主阀手柄11(采用锌喷塑处理)，主阀手柄11设于主阀体1外，主阀手柄11包括主阀手柄本体1101以及用于连接主阀阀杆5的主阀连接耳1102，主阀连接耳1102设于主阀手柄本体1101的端部，主阀连接耳1102上贯穿设有主阀螺钉孔1103，主阀螺钉孔1103中设有与主阀阀杆5相连接的主阀锁紧螺钉1104，主阀阀杆5和主阀连接耳1102的连接处设有主阀阀杆密封件1105 (采用nbr材料制成)，该主阀阀杆密封件1105为密封圈。
33.旁通阀组件6包括旁通阀进口侧连接管7、旁通阀进口侧密封阀座14(采用 pom材料制成)、可旋转的旁通阀球芯8(采用316不锈钢材料制成)、旁通阀出口侧密封阀座15(采用pom材料制成)、旁通阀出口侧连接管9、旁通阀阀杆10 (采用碳钢40cr材料制成)以及设于旁通阀阀杆10端部的旁通阀手柄16(采用锌喷塑处理)，旁通阀进口侧连接管7、旁通阀进口侧密封阀座14、旁通阀球芯8、旁通阀出口侧密封阀座15和旁通阀出口侧连接管9依次设置，旁通阀进口侧密封阀座14和旁通阀出口侧密封阀座15分别与旁通阀球芯8可活动接触，旁通阀阀杆 10与旁通阀球芯8相连接，旁通阀球芯8上设有旁通阀通道以及用于与旁通阀阀杆10连接的旁通阀凹槽，旁通阀进口侧连接管7呈l形，和主阀进口侧接头2的主阀进口侧流体通孔203相连通，并通过第一固定柱701固定在主阀体1的第二侧面103上(详见图4、5、6)，旁通阀出口侧连接管9采用中空螺栓，中空螺栓的侧壁上开有与主阀出口侧接头3的主阀出口侧流体通孔303相连通的通孔，中空螺栓并通过第二固定柱901固定在主阀体1的第二侧面103上(详见图4、5、6)。
34.旁通阀手柄16设于主阀体1外，旁通阀手柄16位于主阀体1的一侧，旁通阀阀杆10和主阀阀杆5呈垂直，旁通阀手柄16包括旁通阀手柄本体1601以及用于连接旁通阀阀杆10的旁通阀连接耳1602，旁通阀连接耳1602设于旁通阀手柄本体1601的端部，旁通阀连接耳1602上贯穿设有旁通阀螺钉孔1603，旁通阀螺钉孔1603中设有与旁通阀阀杆10连接的旁通阀锁紧螺钉1604，旁通阀阀杆10和旁通阀连接耳1602的连接处设有旁通阀阀杆密封件(采用nbr材料制成)。
35.主阀体1呈长方体状，采用碳钢40cr材料制成，包括顶面101、第一侧面102、第二侧面103、第三侧面、第四侧面和底面，第一侧面102、第二侧面103、第三侧面及第四侧面顺次连接形成闭环并均设于顶面101和底面之间，顶面101设有供主阀阀杆5伸出的第一通孔104，第一侧面102设有供主阀进口侧接头2贯穿的第二通孔105，第二侧面103设有供旁通阀阀杆10伸出的第三通孔106，第三侧面设有供主阀出口侧接头3贯穿的第四通孔。
36.本实用新型的装配工艺为：
37.1.主阀装配
38.主阀阀杆5上装上相应的密封圈(即主阀阀杆密封件1105)，在主阀体1上依次装上：主阀阀杆5
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主阀进口侧密封阀座12
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主阀球芯4
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主阀出口侧密封阀座13
‑ꢀ
主阀进口侧接头2和主阀出口侧接头3
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主阀体1上方的定位销、凸轮片、主阀手柄11。
39.2.旁通阀装配
40.顺序基本和主阀的装配顺序一致，唯一不同是旁通阀通道两侧不安装接头，是靠旁通阀进口侧连接管7和旁通阀出口侧连接管9实现旁通。
41.本实用新型的测试方法为：
42.1.球阀内泄漏测试
43.样品型号为bbv
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f632
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0000
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d
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bp，设计最大工作压力pn：42mpa，接头连接方式采用sae 6000 psi法兰。测试按照bs en12266标准，主阀和旁通阀全关，几个密封阀座压力测试按照1.1*pn，保压15秒，压力无明显下降符合泄漏等级a (在测试时间内无可见泄漏)要求，测试合格。
44.2.球阀外泄漏测试
45.主阀和旁通阀全开，测试按照1.5*pn，保压10分钟，阀杆及接头处无液体，通过测试，符合要求。
46.3.球阀扭矩测试
47.(1)阀门进口(即主阀进口侧接头)和出口(即主阀出口侧接头)分别装两块压力表记录进出口压力，关闭dn50主阀和旁通阀，进口侧的压力升到最大承受的工作压力42mpa，这时进口和出口压力差达到42mpa，用扭矩扳手实测主阀门的开启扭矩是250n.m。
48.(2)重复第(1)步，当压差到达42mpa，开启旁通阀10秒后，进口和出口的压力差降低到32mpa时，用扭矩扳手实测主阀门的开启扭矩是195n.m。
49.(3)重复第(1)、(2)步，开启旁通阀20秒后，进口和出口的压力差降低到 20mpa时，用扭矩扳手实测主阀门的开启扭矩是142n.m。
50.试验表明，旁通阀开启20秒后，开启扭矩降低了43.2％，开启变得非常容易。
51.本实用新型的实际应用为：
52.1)鞍钢，宁钢冷轧液压顶驱设备管路，这主管路的阀门平时关闭，主要在紧急情况或者检修的时候开启，原来使用普通的二通球阀长时间关闭后开启扭矩很大，经常出现手柄扳断都无法开启阀门，改造后使用带旁通泄压的球阀后，开启非常便利，使用三年来，未出现无法开启现象。
53.2)南高齿风机齿轮箱回油管3寸阀门，维修关闭后扭矩也非常大，需要加长杠杆扳动阀门，但空间紧凑非常不方便，采用带旁通泄压的阀门复位时，只靠个人就能轻松开启阀门。
54.3)徐工双联铣1
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1/2寸高压球阀，采用带旁通泄压的球阀后开启扭矩降低，减低了球体和密封阀座的摩擦力，延长了密封阀座的使用寿命，从而提高了整个阀门的使用寿命。
55.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。