一种充气式膜片球阀的制作方法

1.本发明涉及球阀技术领域，尤其涉及一种充气式膜片球阀。


背景技术：

2.太阳能作为一种清洁能源得到了广泛的应用，多晶硅行业作为支柱行业得到了蓬勃的发展，但多晶硅行业中有大量输送气固双相的介质，尤其在硬颗粒介质工况，由于介质中硅粉硬度高且含有氢气，阀门密封一直是痛点问题，软密封阀门可实现零泄漏，但是由于硅粉等颗粒物质存在，球芯和阀座之间有相对摩擦，软密封很快会损坏，无法使用，普通硬密封球阀、盘阀、闸阀等使用周期2-3个月，最高不超过半年，频繁的维修和更换阀门给企业造成了很大安全隐患和成本增加。
3.以目前这些工况下使用最多的硬密封球阀为例，我们分析如下：
4.(1)阀门在运行过程中，介质中微硅粉进入阀座弹簧腔，造成阀座卡住不动，失去弹性，球芯与阀座强烈摩擦，阀门扭矩增大，出现卡涩、卡顿情况，同时会造成密封面损坏，从而导致阀门泄漏；
5.(2)而当高硬度的颗粒介质在管线内高速流动时，易导致阀座密封面损坏或球体表面喷涂层脱落，进而影响阀门密封效果，严重时，会导致阀门密封失效；
6.(3)目前密封面所用材质硬度与硅粉硬度相当或略高于硅粉，只要球芯与阀座之间有相对摩擦，磨损是必然会发生的事情，硬密封想要实现氢气密封零泄漏，是不可能完成的任务。
7.这就需要一种既能实现氢气密封零泄漏，又能解决硅粉造成的磨损、卡涩等问题的新阀门，来保证系统的长周期运行。


技术实现要素：

8.有鉴于此，为解决现有技术中阀门易出现卡涩、卡顿以及阀座密封面易损坏的技术问题，本发明提供了一种充气式膜片球阀，其通过向膜片气室内通入气体以使合金膜片发生形变位移，推动阀座与球芯贴合形成密封，能够实现气固双相介质中阀门的不卡顿、卡涩，密封零泄漏、长期稳定有效，提高阀门运行寿命。
9.为实现上述目的，本发明提供了如下的内容：
10.一种充气式膜片球阀，包括：
11.阀体，其内设置有阀座套；
12.法兰，其设置于所述阀体上，并用于连通管道；
13.球芯，其设置于所述阀体内，其上端连接阀杆，下端连接下支撑轴；
14.阀座，其采用过盈配合内嵌至所述阀座套内；
15.所述阀座套的外围开设有若干用于放置弹簧的弹簧腔，所述法兰上开设有用于连通气源的气路和用于设置合金膜片的膜片气室，所述气路与所述膜片气室相连通；
16.所述阀杆设置于位于所述阀体上的上平台内，所述阀杆用于驱动所述球芯旋转。
17.优选地，所述合金膜片的表面模压有波纹。
18.优选地，所述阀座套的上下分别开设有第一密封圈槽和第二密封槽，所述第一密封圈槽和所述第二密封槽分别用于放置第一密封圈和第二密封圈。
19.优选地，所述气路通过卡套式气管接头与所述气源的输气管道相连通。
20.优选地，所述气源与所述卡套式气管接头之间依次设置有过滤减压阀和电磁阀。
21.优选地，所述合金膜片与所述法兰通过激光焊接的方式相焊接。
22.本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：
23.本发明提供的充气式膜片球阀，气源通过气路将气体输送至膜片气室内，合金膜片产生形变位移，推动阀座套向前移动，并压缩弹簧，阀座与球芯贴合形成密封；
24.膜片气室内的气体排出，弹簧回弹，推动阀座套向后移动，阀座与球芯完全脱离接触，之后球芯进行旋转，阀门完成开启动作。在整个开启与关闭的过程中，阀座与球芯完全没有相对运动和摩擦，阀门动作扭矩极小，实现气固双相介质中的阀门不会出现卡涩、卡顿的情况，且实现密封零泄漏；同时由于阀座完全无磨损，可保证阀门密封稳定可靠，长期稳定有效，提高阀门运行寿命。
附图说明
25.图1为本发明的剖视图；
26.图2为本发明的整体结构示意图；
27.图3为未通气时阀座与球芯的状态示意图；
28.图4为通气时阀座与球芯状态；
29.图中，1.合金膜片，2.阀座套，3.弹簧，4.阀座，5.密封圈，6.密封圈，7.球芯，8.阀杆，9.上平台，10.卡套式气管接头，11.法兰，12.阀体，13.下支撑轴，14.气路，15.膜片气室。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.如图1-4所示，本发明提供了一种充气式膜片球阀，包括：
34.阀体12，其内设置有阀座套2；
35.法兰11，其设置于所述阀体12上，并用于连通管道；
36.球芯7，其设置于所述阀体12内，其上端连接阀杆8，下端连接下支撑轴13；
37.阀座4，其采用过盈配合内嵌至所述阀座套2内(用于形成一个整体的阀座)；
38.所述阀座套2的外围开设有若干用于放置弹簧3的弹簧腔，所述法兰11上开设有用于连通气源的气路14和用于设置合金膜片1的膜片气室15，所述气路14与所述膜片气室15相连通；
39.所述阀杆8设置于位于所述阀体12上的上平台9内，所述阀杆8用于驱动所述球芯7旋转。
40.本发明提供的充气式膜片球阀中，阀体12、法兰11、球芯7、阀座4、阀座套2、阀杆8、上平台9和下支撑轴13之间的位置和连接关系为现有技术中常规的球阀设置方式相同，本领域技术人员熟知常规的球阀的设置方式。在此不在赘述。
41.本发明中，弹簧腔的数量根据具体工况压力条件计算所得，同时可根据工况变化，调整安装的弹簧3数量。
42.本发明中，在法兰11上开槽形成膜片气室15采用激光焊接的方式将合金膜片1与法兰11焊接在一起，并在法兰11上开设气路与膜片气室15相连通。
43.在本发明中，所述合金膜片1的表面模压有波纹，以增强刚性和稳定性。
44.优选地，所述阀座套2的上下分别开设有第一密封圈槽和第二密封槽，所述第一密封圈槽和所述第二密封槽分别用于放置第一密封圈5和第二密封圈6。
45.优选地，所述气路14通过卡套式气管接头10与所述气源的输气管道相连通。
46.优选地，所述气源与所述卡套式气管接头10之间依次设置有过滤减压阀和电磁阀。
47.优选地，所述合金膜片1与所述法兰11通过激光焊接的方式相焊接。
48.本发明提供了充气式膜片球阀的使用方法，具体如下：
49.气源通过过滤减压阀和电磁阀与卡套式气管接头10相连，形成封闭气路，当阀门关闭时，气路14接通，气源进入膜片气室15，合金膜片1产生形变位移，推动阀座套2向前移动，并压缩弹簧3，阀座4与球芯7贴合形成密封；当阀门需要开启时，电磁阀率先切断气路，并将膜片气室内气体排出，弹簧3回弹，推动阀座套2向后移动，阀座4与球芯7完全脱离接触，之后球芯进行旋转，阀门完成开启动作。在整个开启与关闭的过程中，阀座4与球芯7完全没有相对运动和摩擦，阀门动作扭矩极小，不会出现卡涩、卡顿的情况；同时由于阀座4完全无磨损，可保证阀门密封稳定可靠。
50.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式。但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。