CN101799080B - 双球刚柔变形密封阀 - Google Patents

Abstract

阀门通断设有密封和执行操作件，常有圆锥或球面及填料封闭，尤其是双球刚柔变形密封阀，其阀体腔内有管道，管内又有二个球，球与管径构成一刚一柔并成过盈紧配，柔者产生弹性变形，抱合球体成致密性封闭，当螺杆带动球体作轴向位移时，一个球作启闭功能，另一个球永久性密封操作件，所以二球体实现了高温高压阀或其他气液输送0泄漏的突破。阀体内套管道，外接部位双层紧密套合，管道中段有孔与阀腔相通，而二端各设一球体以过盈与管孔相挤压，接触线圆周上形成环形密封圈，封闭可靠经久耐用。二个球体互为联动，由螺旋传动轴向推移，迫使管道局部扩张成弹性变形，该处管外径靠近或接触阀体孔径，提高强度。还有密封面以新替老，所以双球刚柔变形密封阀是各种压力、温度以及恶劣危险环境最适用产品。

Description

双球刚柔变形密封阀

技术领域

管道通断要有启闭及执行操作装置，其封闭常以二个平面、圆锥圆柱面或圆弧球面的结合致密或填料包紧来调节或截止流量。 

一种由刚与柔配对，以刚者的过盈尺寸挤压扩张柔者，形成柔者的弹性变形，实现刚柔紧密结合为一体，成为密封面的双球刚柔变形密封阀。 

阀体内有管道，管内又有二堵塞体(如球体)，阀体与管道对外连接端头成紧配双层结构，其余阀孔留有小间隙，大腔与管道中部长孔相通，中部管内径比球径稍大二堵塞体(以下总称为球体)作轴向位移就能通断启闭，只是执行启闭操作的那端管与球成永久性密封。 

背景技术

管路气液疏通或截止通常由二者几何形状和结构尺寸完全相同的密封面来闭合或开启，二包容结合面的多项一致性很难达到，所以渗漏不可避免。尤其是控制操作件，由于转动或滑移而必磨损、及腐蚀损坏，外泄漏甚至一开始就已经存在。这种必须由外而内的动作件防渗措施迄今未得完善，尤其是高温高压输送或者有毒及危险流体其渗漏污染环境、降低压力、损失能量、极有可能引发事故。所以结构上的不安全隐患必须从技术上排除。 

通常的阀门开启或闭合采用转动而相对离合，转矩大操作费力又费时，控制成本高。另外转动结合因离合移距的差别使压紧力与变形程度不一致，密封不均匀，容易产生局部渗漏现象。 

发明内容

一种采用刚与柔相挤压成为致密封闭和永久性密封的双球刚柔变形密封阀，由刚性件的适量过盈，挤压柔性件达到变形而产生变形力，使二者结合得更致密，实现无泄露的流体通断控制。 

符合压力、温度及强度要求的阀体内装一管道，管内设有二个球体，球与球互联，可在管内被螺杆作轴向位移，一个球体成通断启闭功能，另一个球体始终于操作端管内不论开通或关闭时总成密闭状态，所以二球密封实现了0泄露。 

一个阀体成T字型有三个外接端面，一、二端部为进出口，三端装操作件，二与三成一直线。 

阀内装一管道，其二端头与阀体二、三联接端有适合长度的紧配而成为双层通道，共作外接安装。 

管道内径二端段各有一球体与管径成一刚一柔，均以过盈配合成刚柔相挤，而产生局部(既球管接触圆周)弹性变形，所以阀门的三个外接端被二位球体截止通路，闭合时互不相通，开启时二位贯通。 

高温高压气液输送常用金属薄壁管(不锈钢管)与钢球管内紧配而密封，球为刚，管为柔，管壁厚度按弹性变形力的大小确定，甚至可选用薄膜管。管道作为密封件以能够受钢球挤压时扩 张变形，使局部材料对钢球形成抱合力。管道除二端部与阀体紧配外，其靠近二端部处由于阀体孔径或者管道的外径尺寸的差值形成适量的间隙，这个间隙甚至等同于管道外径靠近或接触对应的阀体内径，有效提高薄管强度和整体刚度。 

管道中部有多条长槽孔洞与阀腔及一个进出口相通，当球体受到螺杆的螺旋传动作轴向移动时，作通断功能的那个球逐渐离开密封段，移到管中部长槽处时就会使进出口贯通，即输送开启。但是操作端那球在全行程范围始终与管道内径成紧配密封状态，达到了永久性密封，阻止操作部位的泄漏。管中段内径比球径稍大，球***移时与管壁未接触而无磨损。 

阀体与管道成双层套合的结构是符合强度要求的设计。管道与球体作为密封件主要是配合过盈量和弹性变形量的选值，变形量控制在弹性范围内。所以高压阀应选用高弹性和韧性金属材料来制造。大过盈量可以得到大的结合力，所需的轴向推力也较大。所以圆锥圆柱状或球状容易作为刚性件以较小的操作力迫使柔性管道较大的局部弹性变形，达到高压力输送控制。大口径阀门密封尺寸大挤压必然增大，设计配合长度应适宜，既长期往复挤压移动老的结合处磨损时可移至未磨损的新密封段。 

刚柔配对二者材料的柔度按输送介质压力高低合理选用，二者的柔度即易变形程度差值决定于弹性变形量及球体几何形状。特高压力阀门可采用圆锥圆柱状堵塞体，以便形成环状密封带。不论密封圈为线型或带型，对管道长度上应是局部的而且是弹性范围的变形。采用球体与管道形成接触圆周环状线带密封面除加工简易外，还可以进行初始磨合过程既机械磨合的工序能显著提高配合面精度。 

高温高压金属密封以刚柔配合启闭省力，大球用于启闭密封，而操作端那个球径可以较小，推力也小。双层套合强度牢固，结构简化制造容易，强制密封攻克泄漏，应用广泛，效益显著。 

阀内设管，管内有二球分别密封，在轴向长度各有一段密封面，经频繁移动磨损后可改变工位仍可有新的未磨损的密封面，确保长期耐用。 

以下依据附图详细说明实施本发明的具体细节和最佳方法。 

附图1是双球刚柔变形密封阀的结构原理图。 

附图2是双球刚柔变形密封阀内多种管内堵塞体的一种圆锥圆柱体形状图。 

附图3是双球刚柔变形密封阀的异径管道形状图，二个球径可以相差较大。 

图1中，1、阀体，2、管道，3、球体，4、连杆，5、另一球体，6、螺杆(或称阀杆)，7、垫板，8、端盖，9、轴承，10、螺母兼转动联接。 

图中阀体1有三向外联法兰，与输送件密封结合，阀体孔口与管道紧配密合并有一段圆柱形长度结合，其后的阀体轴孔相对管道外径制成小间隙空腔，以便给管道变形膨胀。阀体内有较大的阀腔，与管道形成一空间，气液疏通阻力小。 

2是管道，金属材料的制成薄壁，便于弹性变形，其中部段有多条长槽孔与阀腔相通，并且内径比球径稍大。3是堵塞体，有球状或圆锥圆柱结合的鼓形，二个球体分设在管中二端，并 有连杆联动，一个球作通道的启闭功能，另一个球在一螺杆操作端的管中作永久性封闭，防止动作件的渗漏。二位球体与管道成一刚一柔的配对，金属球的直径略大于管内径，形成挤压而紧配，堵塞气液通行。但位移到长槽处即开启阀门(此时球与管壁不接触)，达到气液输送。管道壁厚虽薄，因为外有阀体孔径套合、紧配或膨胀后管外径靠近阀孔，所以薄壁管具有较高的强度，能够承受高压力。球体5与管径始终处于紧配密封状态，容易实现操作端的0泄漏，这样螺杆、螺母及轴承等传动件与气液隔离，油脂润滑后长期使用不锈蚀，启闭传动省力且灵活。 

球和管内径是密封面又要轴向滑移，所以表面的精度和粗糙度及耐磨性要好，长期使用经久不坏。由于球体和圆管最容易加工，成本低而精度高，所以本品采用圆周封密面。 

6是螺杆，有滑移键槽，传动时螺母10转动，螺杆6仅作轴向移动。由于球体无方向性，任何方向与管径的接触是圆周环状线或带，所以球体轴向移动确保密封结合，达到多方一致性。 

7是垫板，其承受轴承9的轴向推力。8是端盖兼支承。螺母10由二轴承两侧承压，转动省力。由于操作件与内腔不相通而无气液渗漏或腐蚀，并减少了零件。 

接触密封需达到一定的压紧力，既压强应足够，其配合面越大压强越小，所以大面积密封并不可靠。本发明就是采用球与管的局部变形达到大压强，同时接触面成线或带状结合精度高，闭合致密性好，是高压阀无泄漏的突破。本发明的刚柔配对过盈挤压，弹性变形，二球封闭应用于中低压阀门时还可采用非金属材料制造管与球，不但封闭容易，还能降低操作力和制造成本。 

过盈配合应采用局部变形，而且要用充分的薄壁件，甚至可采用薄膜，但是这些强度和刚度相对较小的变形件应有强度和刚度较大的阀体支持，即薄壁或薄膜要与阀体套合一起成为双层使用，要以阀体的强度为依托，薄壁弹性变形件才能经久耐用，这是本发明的特征和贡献。 

附图2是是管道内的二位堵塞体采用圆锥圆柱结合体，图中3和5是分设在管道二端的圆锥圆柱体，中部是圆柱状，与管孔过盈挤压后成环形带密封，5是连接杆，二个圆锥圆柱体同时同向轴向位移。 

附图3是大口径阀门采用大小不同的二个球体的管道，大管径配大球作通断控制密封，而小管径配小球作操作端的无外泄漏密封，这样整体外形尺寸小，实用又美观。 

上述堵塞体与球状体工作原理相同，其圆柱宽度按压力和管壁厚度选择合适值。 

二个球体或二个圆锥圆柱体的大小可以不同，对应的管径也随着变动，不过都要有过盈紧配。为了加工简便，小口径阀二球可以相同。大口径阀的控制操作那段管与球应按螺杆所需选用较小直径，易于密封，减小重量和操作力，降低成本。 

Claims (4)

1.一种双球刚柔变形密封阀，具有阀体(1)、管道(2)、两个球体(3、5)及螺杆(6)，其特征是所述阀体(1)的腔内套所述管道(2)，所述管道(2)内孔里有所述两个球体(3、5)，所述球体(3、5)分别设置于所述管道(2)的内孔两端部，并有连杆联动；所述管道(2)能够受所述球体(3、5)挤压时弹性变形，包容抱合压紧所述球体(3、5)，形成紧配密封；所述管道(2)中部内径比所述球体(3、5)直径稍大，轴向移动所述球体(3、5)时与所述管道(2)中部未接触而无磨损，所述管道(2)两端密封段内径却小于所述球体(3、5)直径，形成相结合面的过盈紧配而密封；所述管道(2)的中部有多条长槽孔将所述阀体(1)的内腔与所述管道(2)的内孔相通；当所述球体(3、5)受到螺杆(6)的螺旋传动作轴向移动时，其中一个球体(3)作通断功能，逐渐离开所述管道(2)的密封段，移到所述管道(2)中部长槽孔处时就会使进出口贯通，而在所述管道(2)的螺杆操作端的另一个球体(5)在全行程范围始终与所述管道(2)内径成紧配密封状态。

2.根据权利要求1所述的双球刚柔变形密封阀，其特征是所述管道(2)是薄壁件，两端内径与所述球体(3、5)紧配，所述管道(2)作弹性变形局部外径能够达到靠拢阀体(1)相应孔壁，成为双层阀体，提高管道强度。

3.根据权利要求1所述的双球刚柔变形密封阀，其特征是在所述管道(2)的螺杆操作端的所述另一个球体(5)的直径小于作通断功能的所述一个球体(3)的直径。

4.根据权利要求1所述的双球刚柔变形密封阀，其特征是所述两个球体(3、5)在轴向长度各有一段密封面，频繁使用的老位置磨损后能够在新的工位达到密封来确保长期耐用。

Images