具有低温基座的双向球阀的制作方法

本发明涉及用于流体管道的球阀，更具体地涉及在低温温度条件下操作的阀，通过提出一种在阀的双向使用条件下有效获得完美密封条件的阀。

背景技术：

1、在流体管道中，球阀的使用普遍，所述球阀包括球体，其设置有穿过该球体的孔并且在阀的入口管和出口管之间紧密地设置在阀本体的与所述球体球面对应的内部腔体中，使得可以通过转动球体来中断和建立阀的上述入口管和出口管之间的流体通过。

2、为了在球体和阀中球体所设置于其中的内部腔体的壁之间建立确保阀的完美功能的密封，通常围绕阀的入口和出口管中的每个的内口在球体容纳部的壁和球表面之间设置由弹性材料制成的垫圈形成的关闭基座以适应球体的形状的可能不规则性且因此防止阀泄漏。

3、然而，在极低温度下，垫圈的弹性材料会变硬且失去适应阀球体的不规则性所需的弹性，而在这种低温下，由于金属材料的收缩不是线性的或者由于全部具有不同的机械特征和收缩/膨胀系数的球体、阀本体和弹性材料之间的材料不相似性，球体会变形且变成椭圆形或不规则形状。

4、因此，在传统球阀在低温温度(-29℃至-196℃)的应用中，旋转球体与相应的内部腔体壁之间的关闭基座失去其紧密性，从而产生泄漏，因此在这些温度下，所述阀并不高效。

5、存在已知的解决方案，其中，将密封垫圈插入球体所设置于其中的内部腔体的壁中的容纳部中，并且该内部腔体具有从所述容纳部突出以接触球体的部分。当由于温度变化或变形而无法确保紧密密封时，所述密封垫圈由一组弹簧按压抵靠球体的表面，从而建立密封。

6、然而，虽然这种解决方案确保了密封垫圈和球体之间的接触，但已经发现，在低温温度下，流体可能通过密封垫圈和内部腔体之间的接触泄漏，也即，在密封垫圈与容纳部中密封垫圈插入所在的壁的接触处泄露。

7、为了解决上述问题，本发明同一申请人的欧洲专利申请ep16380039.4公开了一种具有关闭基座的球阀，其中，密封垫圈包括环形唇部，其被保持在密封垫圈的容纳部中并通过弹簧施加的压力接触阀本体。因此，密封垫圈与球体的接触以及密封垫圈与阀本体的接触都能得到保证，从而提供所需紧密密封。

8、然而，当所述球阀为双向时，必须在阀的入口管和出口管两者的内口处均定位关闭基座，这是由于当流体流被另一流动方向引导时，先前的解决方案并不有效。然而，产生如下问题，在阀从打开到关闭进行工作的正常操作期间，流体有可能被截留在两个关闭基座之间的内部腔体中。在这种情况下，由于在低温温度下操作，压力增加在所述腔体中产生超压，对此，上述解决方案无法有效地保持所述压力。

9、鉴于现有解决方案存在上述缺点或局限性，需要一种解决方案，其既允许在双向阀的两个流体流方向上实现紧密密封，又允许消除阀的腔体中可能产生超压的可能性，并且其只需在球阀的入口管和出口管的口中的至少一个中设置关闭基座。

技术实现思路

1、为了实现这一目标并解决迄今所讨论的技术问题，除了提供可稍后得出的额外优点外，本发明提供了一种具有低温基座的双向球阀，其包括：

2、阀本体，其具有第一流体入口管和第二流体出口管；

3、球体，其具有通孔，所述球体设置于阀本体在入口/出口管之间的内部腔体中，球体能够在将通孔连接至入口/出口管的连接位置和中断所述入口/出口管之间的通过的位置之间旋转；

4、关闭基座，其设置在第一管和/或第二管中，其包括密封垫圈，该密封垫圈插入容纳部中，该容纳部限定在球体所设置于其中的内部腔体壁的中，该密封垫圈包括：

5、中间部分，其从容纳部突出并接触球体以通过密封垫圈和球体之间的接触关闭流体通过；

6、第一端部，其在壁和所述第一端部之间限定容纳部的第一腔室，关闭基座的第一弹簧设置于该第一腔室中，该第一弹簧将密封垫圈的第一端部的第一环形唇部压靠壁以关闭垫圈和壁之间的接触处的流体通过，从而仅在阀本体的内部腔体的壁和密封垫圈之间建立从第一管到容纳部的第一腔体的流体通过；

7、其中，密封垫圈包括第二端部，其在壁和所述第二端部之间限定容纳部的第二腔室，关闭基座的第二弹簧设置在所述第二腔室中，该第二弹簧将密封垫圈的第二端部的第二环形唇部压靠壁，使得关闭密封垫圈和壁之间的接触处来自第二管的流体通过，从而仅在阀本体的内部腔体的壁和密封垫圈之间存在从第二管到第二腔室的流体通过。

8、所述关闭基座设置于球体和阀的金属本体之间的接触处，使得借助这种构造，只需单个基座就能保证紧密性，从而获得允许在两个方向上实现对流动的紧密密封的双向阀。

9、借助这种构造，由于弹簧对垫圈的第一环形唇部所施加的压力，确保了垫圈与阀本体的内部腔体的壁之间的接触。以这种方式，防止进入流体从第一管到阀本体和球体之间限定泄露腔室的腔体的泄露存在。此外，相对于弹簧的压力，穿透容纳部第一腔室的流体对第一环形唇部施加了一定额外压力，流体施加的所述压力加强了垫圈与阀本体的内壁之间的接触以及垫圈与球体之间的接触。

10、此外，垫圈的包括于垫圈中用于接触球体的中间区域中与垫圈的第一端部相反的另一侧上的第二环形唇部确保垫圈与阀本体的内部腔体的壁之间的接触，从而在流体从第二管向第一管循环时关闭自第二管的流体通过。在这种情况下，与第一腔室所发生的情况类似，穿透第二腔室的流体所施加的力对第二唇部施加一些额外压力，从而加强垫圈与阀本体的内壁的接触以及密封垫圈与球体的接触。因此确保球阀的双向紧密性。

11、只需单个基座来实现具有针对球阀所指示的双向特性的紧密密封涉及制造成本的明显降低和组装容易性。此外，还避免了在其中使用两个关闭基座以及其中流体可能滞留在球体腔体和球体之间的泄漏腔室中的已知解决方案中可能出现的超压问题。这种滞留在两个基座之间的流体在经受低温条件时施加超压，这削弱了关闭基座的紧密性。本发明导致获得一种无腔体阀，即阀本体中没有可积聚流体的死腔，这是由于仅在管的一个中存在关闭基座，而在另一管中流体自由通过。

12、根据本发明的一个方面，垫圈的优选地具有纵向构造的第一环形唇部沿平行于第一管的方向设置，即在大致水平平面中延伸，而垫圈的优选地纵向构造的第二环形唇部以相对于所述第一环形唇部成一定角度设置，甚至优选地垂直于第一环形唇部，即以大致竖直的方式。

13、这种设置允许流体对垫圈所施加的压力更大并且允许由此产生的力分量在更大程度上确保垫圈的唇部与阀本体的内壁的接触以及垫圈与球体的接触。因此，尽管低温温度导致变形，但对于两个流体循环方向均加强紧密密封。

14、由于低温温度导致的压力、变形和/或收缩，在流体从管向第一腔室通过时，垫圈可以接触阀本体的内壁，以阻止流体持续向第一腔室通过。为了保证流体从第一管向所述第一腔室的永久通过，密封垫圈的第一端部意图包括横向于垫圈的至少一个内凹部，其在垫圈和阀本体的内壁之间限定用于流体通过的永久通道。

15、借助这种构造，流体从第一管持续地穿透第一腔室并且其产生的压力对第一环形唇部和垫圈产生作用力。垫圈因此压靠阀本体的内壁和球体，从而为第一弹簧提供额外力以实现紧密密封。这在已知的球阀中是不会发生的，在这些已知球阀中，由于垫圈的形状，存在用于流体通过的周向沟槽，该流体通过可以通过压力或变形关闭，垫圈接触阀本体的内壁并阻止流体压力的该协同作用。

16、以与第一腔室类似的方式，在第二腔室中，由于上述原因，流体通过也可以被关闭。流体从第二管向所述第二腔室的通过被阻止，因此不会产生流体压力将垫圈压靠阀本体的内壁和球体的协同作用，这无法确保正确紧密性，在这种情况下，在低温条件下，由于材料的变形，可能会出现泄漏。为了允许流体从第二管向第二腔室的持续通过，垫圈的第二端部意图包括横向于垫圈的至少一个外凹部，其限定用于流体向第二腔室通过的永久通道。

17、所述外凹部的设置确保了当阀沿相反方向操作时，流体从第二管进入第二腔室，从而允许实现紧密密封。

18、根据本发明的一个方面，密封垫圈的第二端部可包括与第二环形唇部相对的第三环形唇部，其接触容纳部的壁，并与第二环形唇部一起限定用于第二弹簧的容纳部。

19、该密封垫圈的第三环形唇部一方面可用作用于第二弹簧的基座且另一方面可用作抵靠容纳部的壁的机械止动件，该止动件限制垫圈在安装并承受流体压力和球体的应力后的弯曲，从而控制由于弯曲导致的位移不致过大，该弯曲尤其在低温温度下导致垫圈断裂。

20、另一方面，考虑到大阀尺寸，优选地具有倾斜区段的所述第三环形唇部有助于插入，这是由于插入逐步实现，使得，考虑到材料在低温温度下的收缩，第三环形唇部的外直径的尺寸始终保持大于基座的配合件，从而保证泄露紧密密封。

21、根据本发明的一个方面，球阀的垫圈包括多个内凹部和外凹部，优选地垫圈的每个端部处各四个凹部。

22、更优选地，所述内凹部和外凹部在轴向方向上以角度分散位置排列，轴向方向是指与垫圈的假想轴线相对应的方向，该假想轴线与管的方向一致。因此产生流体压力的更好分布，且从而在基座中在阀本体和球体之间产生更好密封。