一种变冲洗流量的阀门球体结构及球阀的制作方法

本实用新型涉及阀门领域，尤其是涉及一种变冲洗流量的阀门球体结构及球阀。

背景技术：

固定球球阀是工业应用最为广泛的阀门之一。在固定球球阀中，球体具有阀杆、支撑轴，二者被固定在阀体上，球体位置固定，流体压力不能使它产生位移。球体两侧是阀座，阀座借助于弹簧预紧力和流体的推力压向球体，建立密封比压。

这种阀门的主要功能是1、调节球体关闭角度对球体与阀腔的流动通道介质进行冲洗替换，2、切断或接通管道中的流体通道，借助执行机构和定位器、手柄或驱动装置定时在阀杆上施加一定的转矩调整关闭角度并传给球体，使它旋转一定角度对流道通道进行冲洗，及球体旋转90度，球体的通孔与阀体通道中心线重合或垂直，以实现阀门全开或全关的动作。

现有的球阀中，阀腔内壁面、阀腔底部极其容易产生固体颗粒沉积，若不及时清理，固体的沉积会造成阀体中腔内壁面堆结，针对胶溶状态液体介质在一定温度状态下会产生堆积热变裂反应的类似介质，容易产生管道安全事故。现有技术中的球阀无法做到阀门的原位冲洗修复，即在线管道运行中，进行针对阀体中腔内壁面死角的沉积进行定时清理或维护，可见这是球阀领域亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种变冲洗流量的阀门球体结构及球阀，通过扇型-v型变截面的异型冲洗槽设计使得扇形区域对应较大的流量，实现初步冲洗，双v型区域实现梯度的喷射流压力变化，实现充分冲洗，同时两个v型区域的设计更有利于阀座与球体在开关切换过程中保证阀座有效接触面，增加阀门对阀腔冲洗功能又使阀门开关过程中不卡涩。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

本实用新型中变冲洗流量的阀门球体结构，包括球体主体，所述球体主体上开设有流道孔和阀杆连接槽；

所述球体主体上开设有异型冲洗槽，所述异型冲洗槽能够与阀座形成动态变截面的流动通道冲洗口，球体主体相对于阀座关闭过程中，流体介质通过冲洗口对球体主体与阀腔进行冲洗，以此形成流动通道。

当阀门打开时，所述异型冲洗槽处于阀腔内壁侧；

当阀门关闭时，所述异型冲洗槽处于流体介质输入端；

当阀门由打开至关闭状态的变化过程中，流体介质通过所述流动通道冲洗口进入所述流动通道，构成阀腔的冲洗流路，随着球体主体的旋转，冲洗流路的流量由大变小，流速由小变大，构成喷射流，实现对阀腔沉积物的增压冲洗。

进一步地，所述的异型冲洗槽包括扇形区域和梯度多级收窄的v型区域。

进一步地，所述v型区域为梯度两级收窄形态。

进一步地，所述v型区域包括依次收窄的第一v型区域和第二v型区域。

进一步地，所述扇形区域的正投影图形为扇形，所述第一v型区域的正投影图形为等边梯形，所述第二v型区域的正投影图形为等边三角形。

进一步地，所述，所述异型冲洗槽的正投影图形为轴对称图形，其正投影图形的几何中心为扇形区域正投影图形对应的圆心。

进一步地，所述异型冲洗槽的面积小于阀座内沿的面积。

进一步地，所述第一v型区域的正投影图形对应的夹角为90-160°，第二v型区域的正投影图形对应的夹角为20-80°，即v型两边的夹角。

进一步地，所述球体主体上设有凹陷区域，使得球体由全开状态旋转角度α时，凹陷区域与阀腔之间构成流动通道，流体在流动通道中产生涡流，实现对阀腔内壁的冲洗过程；

所述旋转角度满足10°<α<25°。旋转角度α取决于球体全开状态下，凹陷区域边沿与前阀座间的距离，即球体全开状态下，凹陷区域边沿与前阀座间的距离越大，α的下限越大。α的上下限之差即凹陷区域在球体表面上的最大周向宽度，最大周向宽度越大，会使得α的上下限之差越大。

进一步地，所述凹陷区域开设于所述异型冲洗槽的侧上方；

所述异型冲洗槽和所述凹陷区域均为底面光滑的削铣面。

进一步地，所述凹陷区域的面积为所述异型冲洗槽面积的20～40％。

进一步地，所述流体介质为易沉淀或易结晶流体，特别适合胶溶、含纤维、微小固体颗粒、料浆等介质。

进一步地，所述凹陷区域的深度为2.5mm～5mm；

进一步地，所述异型冲洗槽2.5～5.5mm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下技术优势：

1)本技术方案中阀门由打开至关闭状态的变化过程中，流体介质通过所述流动通道冲洗口进入所述流动通道，构成阀腔的冲洗流路，随着球体主体的旋转，冲洗口截面动态原位变化，冲洗流路的流量由大变小，流速由小变大，构成喷射流，实现对阀腔沉积物的增压冲洗，可以极其有效地解决易沉淀或易结晶流体在阀腔中的沉积问题。

2)异型冲洗槽具有极好的变截面射流效果，扇形区域对应较大的流量，实现初步冲洗，双v型区域实现梯度的喷射流压力变化，实现充分冲洗，同时两个v型区域的设计更有利于阀座与球体在开关切换过程中保证阀座有效接触面，增加阀门对阀腔冲洗功能又使阀门开关过程中不卡涩。

3)凹陷区域得设计使得球体在开启一定角度后，部分流体由凹陷区域与阀腔之间构成三个反冲洗导流孔流动通道，并在流动通道中产生涡流，实现对阀腔内壁的反冲洗过程，对阀腔死角进行冲洗增加介质对死角的介质的流动能力，减少无流速和低流速区域介质沉积或固化的风险，实现了阀门的原位冲洗修复。

附图说明

图1为本技术方案中变冲洗流量的阀门球体结构的立体结构示意图；

图2为本技术方案中变冲洗流量的阀门球体结构的侧视结构示意图；

图3为本技术方案中变冲洗流量的阀门球体结构的剖面结构示意图；

图4为阀门球体由中间状态(阀座用虚线表示)变化为闭合状态(阀座用实线表示)的对比示意图。

图中：1、球体主体，2、流道孔，3、阀杆连接槽，4、异型冲洗槽，5、阀座，6、凹陷区域，41、扇形区域，42、第一v型区域，43、第二v型区域。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例

本实用新型中变冲洗流量的阀门球体结构，包括球体主体1，所述球体主体1上开设有流道孔2和阀杆连接槽3，参见图1～图3。球体主体1上开设有异型冲洗槽4，所述异型冲洗槽4能够与阀座形成动态变截面的流动通道冲洗口。球体主体1相对于阀座5关闭过程中，流体介质通过冲洗口对球体主体1与阀腔进行冲洗，以此形成流动通道。

异型冲洗槽4包括扇形区域41和梯度多级收窄的v型区域。具体实施时，v型区域为梯度两级收窄形态。v型区域包括依次收窄的第一v型区域42和第二v型区域43。扇形区域41的正投影图形为扇形，所述第一v型区域42的正投影图形为等边梯形，所述第二v型区域43的正投影图形为等边三角形。异型冲洗槽4的正投影图形为轴对称图形，其正投影图形的几何中心为扇形区域41正投影图形对应的圆心。异型冲洗槽4的面积小于阀座5内沿的面积。具体设计时，所述第一v型区域42的正投影图形对应的夹角为90-160°，第二v型区域43的正投影图形对应的夹角为20-80°，即v型两边的夹角。球体由中间状态(阀座用虚线表示)变化为闭合状态(阀座用实线表示)的对比示意图参见图4。

当阀门打开时，所述异型冲洗槽4处于阀腔内壁侧；当阀门关闭时，所述异型冲洗槽4处于流体介质输入端；当阀门由打开至关闭状态的变化过程中，流体介质通过所述流动通道冲洗口进入所述流动通道，构成阀腔的冲洗流路，随着球体主体1的旋转，冲洗流路的流量由大变小，流速由小变大，构成喷射流，实现对阀腔沉积物的增压冲洗。

球体主体1上设有凹陷区域6，使得球体3由全开状态旋转角度α时，凹陷区域6与阀腔之间构成流动通道，流体在流动通道中产生涡流，实现对阀腔内壁的冲洗过程，旋转角度满足10°<α<25°。旋转角度α取决于球体全开状态下，凹陷区域边沿与前阀座间的距离，即球体全开状态下，凹陷区域边沿与前阀座间的距离越大，α的下限越大。α的上下限之差即凹陷区域在球体表面上的最大周向宽度，最大周向宽度越大，会使得α的上下限之差越大。凹陷区域6开设于所述异型冲洗槽4的侧上方，具体实施时，异型冲洗槽4和所述凹陷区域6均为底面光滑的削铣面。凹陷区域6的面积为所述异型冲洗槽4面积的20～40％。凹陷区域6的深度为2.5mm～5mm，异型冲洗槽的深度为2.5～5.5mm。凹陷区域6得设计使得球体在开启一定角度后，部分流体由凹陷区域与阀腔之间构成三个反冲洗导流孔流动通道，并在流动通道中产生涡流，实现对阀腔内壁的反冲洗过程，对阀腔死角进行冲洗增加介质对死角的介质的流动能力，减少无流速和低流速区域介质沉积或固化的风险，实现了阀门的原位冲洗修复。

球面和阀座采用先进的硬化喷涂技术，独有的粉末配方。

1)球体火焰喷焊的主体粉材料镍基合金ni60，厚度≥1mm，hrc60～65，阀座喷涂ni55，厚度≥1mm，hrc52～56，先进的处理工艺，能够适应650℃高温的变化，并可以耐冲刷、耐腐蚀，延长阀门的主体粉末材料的使用寿命，最终结合强度270mpa。

2)球体火焰喷焊的主体粉材料镍基合金ni60+wc，厚度≥1mm，hrc68～70，阀座喷涂ni60，厚度≥1mm，hrc60～65，先进的处理工艺，能够适应650℃高温的变化，并可以耐冲刷、耐腐蚀，延长阀门的主体粉末材料的使用寿命，最终结合强度270mpa。如需要表面可以纳米处理，表面硬度可达到hv2200～3800；使用温度≥600℃；表面的摩擦系数0.06-0.10之间；具有很好的抗粘结和防咬合性能。

3)球体和阀座超音速喷涂的主体粉材料wc，厚度≥0.25mm，hrc≥72，先进的处理工艺，能够适应540℃高温的变化，并可以耐冲刷、耐腐蚀，延长阀门的主体粉末材料的使用寿命，最终结合强度78mpa。

以上球体和阀座表面喷涂材质可按实际工况选用。

本方案中针对的流体介质为易沉淀或易结晶流体，特别适合胶溶、含纤维、微小固体颗粒、料浆等介质。

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。