CN103711928B - 球阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种球阀，包括设置在阀体与球体间的固定器，固定器与阀体间通过第一密封材料密封连接，还包括位于固定器及球体间的阀座，阀座与球体密封连接，且阀座与固定器间通过第二密封材料密封连接；固定器与阀体之间设有用于限制固定器轴向移动的限位件；固定器与阀座间还设有施加轴向弹性力的弹性件，用于将阀座压靠于球体上。由于弹性件位于固定器与阀座间，当固定器与阀体之间的限位件将固定器限位后，弹性件轴向的弹性力只需将阀座推向球体后即可通过第二密封材料实现阀座与球体间的密封，所以在装拆过程中，因此对于弹性件的性能要求较低；同时，阀体内的固定器与阀体间通过第一密封材料密封连接，保证了球阀的密封效果。

Description

球阀

技术领域

本发明涉及一种阀门制造领域，具体地说是涉及一种球阀。

背景技术

球阀由于具有密封可靠，结构简单，维修方便的特点，成为应用较为广泛的阀门之一。在球阀中，上装式球阀具有外漏点少、无管道应力对中法兰影响、可实现在线维修等优点被广泛应用。

现有的上装式球阀装配时，通常是将阀球两侧的固定器沿阀体内壁滑动留出能够供阀球放入的空间然后装入阀球，拆卸过程与装配过程相反。而对于大口径球阀来说，由于阀球、固定器的体积都较大，球阀的拆装较为困难。例如，中国专利文件CN202402694U公开了一种适用于高温的硬密封球阀阀座结构，其包括在阀座3 和阀体1 之间依次设置的阀座密封圈6、阀座填料环8、阀座压环7 和弹性部件，阀座填料环8用于形成阀座3 和阀体1 之间的密封，由于柔性石墨材料能够承受250℃以上的高温，故其内填充有柔性石墨材料以满足高温硬密封球阀的密封需要。

该结构的装配过程如下：先将阀座3、阀座密封圈6、装有柔性石墨材料的阀座填料环8、阀座压环7 和弹性部件装入球阀中，使用工装将上述组件压向阀体1，留出足够供球体2放入的空间后装入球体2，然后撤去工装，弹性部件即为弹簧，弹簧的回弹力将阀座3、阀座密封圈6、装有柔性石墨材料的阀座填料环8和阀座压环7推向球体2，并实现球体2与阀座3间的密封，装有柔性石墨材料的阀座填料环8也形成阀座3 和阀体1 之间的密封，球阀可以投入正常使用。上述结构的拆卸过程与装配过程相反。

上述球阀通过设置于压环7与阀体1之间弹簧的弹簧力将阀座密封圈6及阀座3推至球体2上实现密封，而对于大口径高温上装式硬密封球阀，由于口径越大，在对这种结构的球阀进行装配的过程中，阀座3、阀座密封圈6和装有柔性石墨材料的阀座填料环8在阀体1与球体2间移动的距离越大，相应的弹簧需要的压缩量及压缩行程就会变得很长甚至超出弹簧可实现的范围，而无法将阀座3推至与球体2接触更无法实现阀座3与球体2间的密封，导致球阀无法使用。且装卸过程中，弹簧压缩量及压缩行程都较长，会对弹簧的性能产生不好的影响，缩短弹簧的使用寿命。可见，该球阀结构不适用于口径较大的球阀。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有的高温上装式球阀结构设计不合理而导致的阀座密封圈向阀体及球体的移动距离均过长，最终导致无法实现阀座与球体间的密封；本发明通过合理设计阀座的结构，缩短阀座密封圈的移动距离，实现球阀可靠的密封性能。

为解决上述技术问题，本发明的一种球阀，包括设置在阀体与球体间的固定器，所述固定器与所述阀体间通过第一密封材料密封连接，还包括位于所述固定器及所述球体间的阀座，所述阀座与所述球体密封连接，且所述阀座与所述固定器间通过第二密封材料密封连接；所述固定器与所述阀体之间设有用于限制所述固定器轴向移动的限位件；所述固定器与所述阀座间还设有施加轴向弹性力的弹性件，用于将所述阀座压靠于所述球体上。

所述固定器套设于所述阀座上，所述固定器与所述阀座之间间隙内设置所述第二密封材料，所述阀座的端部套设有用于封闭所述第二密封件的压环；所述弹性件包括设置于所述压环与所述固定器内端面之间的第一弹簧，所述第一弹簧的弹性力用于将所述第二密封材料密封在阀座与所述压环之间，并用于将所述阀座压靠于所述球体上。

所述固定器朝向所述压环的侧壁上设有第一凹槽，所述第一弹簧设在所述第一凹槽内。

所述弹性件还包括设置于所述阀座与所述固定器之间的第二弹簧，所述第二弹簧的一端抵靠于所述固定器侧壁的第二凹槽内、另一端抵靠于所述阀座的台阶面上。

所述固定器的端部与所述阀体内端面间还设有用于封闭所述第一密封材料的固定组件，所述固定组件包括夹持器与紧固件，所述紧固件用于将所述夹持器与所述固定器固定连接，所述第一密封材料位于所述固定器与所述夹持器的空隙内。

所述紧固件为螺钉。

所述阀座的与所述球体的接触面上设有沿径向延伸的凹槽。

所述第一弹簧及所述第二弹簧均为圆柱弹簧、波形弹簧或碟形弹簧。

所述第一密封材料及所述第二密封材料均为若干密封填料，所述密封填料为锥形、V形或方形。

所述固定器的外侧面上成型有用于放置所述限位件的卡槽，所述限位件为卡簧，工作位置时，所述卡簧一端抵靠于所述卡槽内，另一端抵靠于所述阀体的外端面处，将所述固定器进行轴向限位。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，

1、在本发明中，由于弹性件位于固定器与阀座间，当固定器与阀体之间的限位件将固定器限位后，弹性件轴向的弹性力只需将阀座推向球体后即可实现阀座与球体间的密封，所以在装拆过程中，弹性件需要较小的轴向弹性力就可以将阀座压靠于球体上以实现阀座与球体间的密封，因此对于弹性件的性能要求较低，上述球阀的结构适用于各种上装式球阀中，同时，由于将阀体内设置固定器与阀座，固定器与阀体间通过第一密封材料密封连接，阀座与固定器间通过第二密封材料密封连接；因此保证了球阀的密封效果。

2、在本发明中，固定器与阀座之间间隙内设有第二密封材料，阀座的端部套设有用于封闭第二密封材料的压环；弹性件包括设置于压环与固定器内端面之间的第一弹簧；即，第一弹簧的一端抵靠于固定器内端面上，另一端抵靠于压环上，第一弹簧的弹性力将压环推向第二密封材料，使第二密封材料封闭在压环与阀座间，保证了阀座与固定器间的密封连接的可靠性。并且，第一弹簧的弹性力将阀座压靠于球体上，提供阀座与球体间密封连接的初始预紧力。为了提高第一弹簧的作用稳定性，固定器朝向压环的侧壁上设有第一凹槽，第一弹簧设在第一凹槽内。

3、在本发明中，弹性件还包括设置于阀座与固定器之间的第二弹簧，第二弹簧的一端抵靠于固定器侧壁的第二凹槽内、另一端抵靠于阀座的台阶面上；第一凹槽及第二凹槽分别用于设置第一弹簧及第二弹簧，第二弹簧的弹性力也能将阀座推向球体，使用两个弹簧能够提供轴向上更大的弹性力，以将阀座压靠于球体上，进一步提供阀座与球体间密封连接的初始预紧力。

4、在本发明中，固定器的端部与阀体内端面间还设有用于封闭第一密封材料的固定组件，固定组件包括夹持器与紧固件，紧固件用于将夹持器与固定器固定连接，第一密封材料位于固定器与夹持器的空隙内。紧固件为螺钉。固定器的端部与阀体内端面间设有固定组件，固定组件中的夹持器与固定器的空隙内设置第一密封材料，固定组件中的紧固件为螺钉，使用螺钉将夹持器固定在固定器上，第一密封材料也就被固定在固定器上，当介质在球阀中流动时，第一密封材料不会产生移动，因此密封效果可靠。

5、在本发明中，阀座的与球体的接触面上设有沿径向延伸的凹槽，凹槽处的结构刚性相比实体结构的刚性较小，即提高了凹槽处的结构弹性，增强了阀座的形变自由，可使球体与阀座在不同压力下或者球体发生形变时实现可靠的密封连接，同时降低了硬密封球阀的制造难度。

6、在本发明中，固定器的外侧面上成型有用于放置限位件的卡槽，限位件为卡簧，工作位置时，卡簧一端抵靠于卡槽内，另一端抵靠于阀体的外端面处，将固定器进行轴向限位，卡簧具有一定的弹性，将卡簧拉至卡槽内的操作较容易。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明的球阀的剖面图；

图中附图标记表示为：1-阀体，2-球体，3-固定器，4-阀座，41-凹槽，5-第一密封材料，51-固定组件，52-夹持器，53-紧固件，54-垫环，6-限位件，7-弹性件，71-第一弹簧，72-第二弹簧，8-第二密封材料，9-压环。

具体实施方式

图1所示为本发明实施例提供的一种球阀，包括设置在阀体1与 球体2间的固定器3，固定器3与阀体1间通过第一密封材料5密封连接，还包括位于固定器3及球体2间的阀座4，阀座4与球体2密封连接，且阀座4与固定器3间通过第二密封材料8密封连接；固定器3与阀体1之间设有用于限制固定器3轴向移动的限位件6；固定器3与阀座4间还设有施加轴向弹性力的弹性件7，用于将阀座4压靠于球体2上。本发明球阀的装配过程为：先将第一密封材料5装在固定器3上，并将限位件6放置于固定器3靠近球体2一侧的外侧面上，将固定器3放入所述阀体1内中，并将固定器3推至与阀体1接触的地方后安装弹性件7；将装有第二密封材料8的阀座4放入固定器3内，然后将球体2装入阀体1中，利用工装，将固定器3向球体2方向拉出，使所述阀座4抵靠于所述球体2上，此时，将限位件6由开始位置推至供限位件6放置的位置中以限制固定器3的轴向位置。取出工装就完成装配。拆除过程与装配过程相反。在将固定器3拉向球体2的过程中，弹性件7受力压缩后，向阀座4施加轴向弹性力，将阀座4压靠于球体2上，并提供实现阀座4与球体2密封的初始预紧力。

以上为本发明球阀的核心发明点，由于弹性件7位于固定器3与阀座4间，所以在装拆过程中，弹性件7需要较小的轴向弹性力就可以将阀座压靠于球体2上以实现阀座4与球体2间的密封，因此对于弹性件7的性能要求较低，上述球阀的结构适用于任何球阀中。并且，由于将阀体1内设置固定器3与阀座4，固定器3与阀体1间通过第一密封材料5密封连接，阀座4与固定器3间通过第二密封材料8密封连接；保证了球阀的密封效果；同时，当固定器3与阀体1之间的限位件6将固定器3限位后，弹性件7轴向的弹性力只需将阀座4推向球体2后即可实现阀座4与球体2间的密封。

上述固定器3与阀座4之间的密封连接结构不唯一，作为优选，为了提高固定器3与阀座4的密封效果；本实施例采用如下具体结构，固定器3套设于阀座4上，固定器3与阀座4之间间隙内设有第二密封材料8，阀座4的端部套设有用于封闭第二密封材料8的压环9；弹性件7包括设置于压环9与固定器3内端面之间的第一弹簧71，第一弹簧71的弹性力用于将第二密封材料8密封在阀座4与压环9之间，并用于将阀座4压靠于球体2上。由于第一弹簧71的一端抵靠于固定器3内端面上，另一端抵靠于压环9上，其弹性力将压环9推向第二密封材料8，使第二密封材料8封闭在压环9与阀座4间，实现阀座4与固定器3间的密封连接；并且，第一弹簧71的弹性力将阀座4压靠于球体2上，提供阀座4与球体2间密封连接时的初始预紧力。同时，为了使第一弹簧作用更加稳定，固定器3朝向压环8的侧壁上设有第一凹槽，第一弹簧71设在第一凹槽内。

为了进一步增加阀座4与球体2之间的预紧力；本实施例中，弹性件7还包括设置于阀座4与固定器3之间的第二弹簧72，第二弹簧72的一端抵靠于固定器3侧壁的第二凹槽内、另一端抵靠于阀座4的台阶面上，第二弹簧72的弹性力也能将阀座4推向球体2。使用两个弹簧能够提供轴向上更大的弹性力，以将阀座4压靠于球体2上，进一步提供阀座4与球体2间密封连接时的初始预紧力。上述第一弹簧71及第二弹簧72可以为圆柱弹簧、波形弹簧或碟形弹簧。其他实施方式中，还可以根据球阀的开启压力大小选择弹性件7的个数以及劲度系数。

为了将第一密封材料5固定在固定器3上，本发明提供一种固定方式，固定器3的端部与阀体1内端面间还设有用于封闭第一密封材料5的固定组件51，固定组件51包括夹持器52与紧固件53，紧固件53用于将夹持器52与固定器3固定连接，第一密封材料5位于固定器3与夹持器52的空隙内。固定组件51中的夹持器52与固定器3的空隙内设置第一密封材料5，固定组件51中的紧固件53为螺钉，使用螺钉将夹持器52固定在固定器3上，第一密封材料5也就被固定在固定器3上，当介质在球阀中流动时，第一密封材料3不会产生移动，因此密封效果可靠。并且使用螺钉作为紧固件，其装拆简便。

由于本发明的球阀用于高温环境，因此整个球体2与阀座4之间，阀座4与固定器3之间，固定器3与阀座1之间均采用硬密封的方式进行密封，为了使阀座4与球体2间的密封更可靠，阀座4的与球体2的接触面上设有沿径向延伸的凹槽41。凹槽41处的结构刚性相比实体结构的刚性较小，即相对提高了凹槽41处的结构弹性，增强了阀座4的形变自由，可使球体2与阀座4在不同压力下或者球体2发生形变时实现可靠的密封连接，同时降低了硬密封球阀的制造难度。

第一密封材料5及第二密封材料8可以为若干密封填料，密封填料可选用石墨。密封填料为锥形、V形或方形。为了避免上述锥形、V形的密封填料与固定器3配合时磨损严重的问题，在第一密封材料5与固定器3间还设置垫环54，第二密封材料8与阀座4间同样可以设置垫环（图中未示出）。垫环作为辅助密封材料，为本领域技术人员的公知常知，此处不做详细介绍。

本发明的限位件6本身的结构以及设置位置不唯一，本实施例中提供一种具体地设置限位件6的方式为：即固定器3的外侧面上成型有用于放置限位件6的卡槽，限位件6为卡簧，工作位置时，卡簧一端抵靠于卡槽内，另一端抵靠于阀体1的外端面处，将固定器3进行轴向限位。卡簧具有一定的弹性，将卡簧拉至卡槽内的操作较容易。其他实施方式中，上述限位件6还可以为插接于阀体1与固定器3之间的限位销，只要其可以限制固定器3相对阀体1轴向移动即可。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种球阀，包括设置在阀体(1)与球体(2)间的固定器(3)，所述固定器(3)与所述阀体(1)间通过第一密封材料(5)密封连接，其特征在于：还包括位于所述固定器(3)及所述球体(2)间的阀座(4)，所述阀座(4)与所述球体(2)密封连接，且所述阀座(4)与所述固定器(3)间通过第二密封材料(8)密封连接；所述固定器(3)与所述阀体(1)之间设有用于限制所述固定器(3)轴向移动的限位件(6)；所述固定器(3)与所述阀座(4)间还设有施加轴向弹性力的弹性件(7)，用于将所述阀座(4)压靠于所述球体(2)上；所述固定器(3)套设于所述阀座(4)上，所述固定器(3)与所述阀座(4)之间间隙内设置所述第二密封材料(8)，所述阀座(4)的端部套设有用于封闭所述第二密封材料(8)的压环(9)；所述弹性件(7)包括设置于所述压环(9)与所述固定器(3)内端面之间的第一弹簧(71)，所述第一弹簧(71)的弹性力用于将所述第二密封材料(8)密封在所述阀座(4)与所述压环(9)之间，并用于将所述阀座(4)压靠于所述球体(2)上；所述弹性件(7)还包括设置于所述阀座(4)与所述固定器(3)之间的第二弹簧(72)，所述第二弹簧(72)的一端抵靠于所述固定器(3)侧壁的第二凹槽内、另一端抵靠于所述阀座(4)的台阶面上；并且，在球阀的纵向上，所述第二密封材料(8)和所述第一密封材料(5)均位于相应的所述第一弹簧(71)与第二弹簧(72)之间。

2.根据权利要求1所述的球阀，其特征在于：所述固定器(3)朝向所述压环(9)的侧壁上设有第一凹槽，所述第一弹簧(71)设在所述第一凹槽内。

3.根据权利要求1或2所述的球阀，其特征在于：所述固定器(3)的端部与所述阀体(1)内端面间还设有用于封闭所述第一密封材料(5)的固定组件(51)，所述固定组件(51)包括夹持器(52)与紧固件(53)，所述紧固件(53)用于将所述夹持器(52)与所述固定器(3)固定连接，所述第一密封材料(5)位于所述固定器(3)与所述夹持器(52)的空隙内。

4.根据权利要求3所述的球阀，其特征在于：所述紧固件(53)为螺钉。

5.根据权利要求1或2所述的球阀，其特征在于：所述阀座(4)与所述球体(2)的接触面上设有沿径向延伸的凹槽(41)。

6.根据权利要求1或2所述的球阀，其特征在于：所述第一弹簧(71)及所述第二弹簧(72)为圆柱弹簧、波形弹簧或碟形弹簧。

7.根据权利要求1或2所述的球阀，其特征在于：所述第一密封材料(5)及所述第二密封材料(8)为若干密封填料，所述密封填料为锥形、V形或方形。

8.根据权利要求1或2所述的球阀，其特征在于：所述固定器(3)的外侧面上成型有用于放置所述限位件(6)的卡槽，所述限位件(6)为卡簧，工作位置时，所述卡簧一端抵靠于所述卡槽内，另一端抵靠于所述阀体(1)的外端面处，将所述固定器(3)进行轴向限 位。