CN105422900A - 阀球阀座转动无接触式球阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种阀球阀座转动无接触式球阀，包括：阀体、设置于阀体内的球体、与球体固定连接以带动球体转动的阀杆、两个所述凸轮板以及两个阀座；其中，两个阀座对应设置在球体的第一侧和第二侧；两个凸轮板对应设置在球体的第三侧和第四侧，每个凸轮板均与球体固定连接并朝向阀座延伸，以将阀座与球体隔开。本发明在阀座与球体之间增设凸轮板，在转动阀杆以使球体转动时，位于球体第一侧和第二侧的两个阀座由固定在球体第三侧和第四侧的凸轮板顶开，球体转动时阀座不与球体接触，球体的球面和阀座的密封面之间的摩擦力无从产生，从根本上消除了球体转动时与阀座之间的有害的摩擦力。

Description

阀球阀座转动无接触式球阀

技术领域

本发明涉及液压元件技术领域，尤其是涉及一种阀球阀座转动无接触式球阀。

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***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切断或接通管道中的流体通道，借助手柄或驱动装置在阀杆上施加一定的转矩并传给球体，使它旋转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。

阀门在开启或关闭的过程中，球体转动，阀座在流体压差和弹簧预紧力作用下压紧球体，球体与阀座接触面之间产生很大的摩擦力，这种摩擦力使球体球面和阀座密封面产生磨损而损坏零件，最终导致阀门的密封失效，并且使球体4的转动产生很大的摩擦扭矩。

为了减少这种摩擦，一般采用在球体表面和阀座密封面喷涂贵重、高强度耐磨合金或提高加工精度，但这种方法收效甚微。

如何最大限度的减少甚至完全消除这种有害的摩擦力，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阀球阀座转动无接触式球阀，以最大限度的减少甚至完全消除阀座与球体之间的害的摩擦力。

本发明提供一种阀球阀座转动无接触式球阀，包括：阀体、设置于所述阀体内的球体、与所述球体固定连接以带动所述球体转动的阀杆、两个所述凸轮板以及两个阀座；

所述球体具有相对设置的第一侧和第二侧，以及相对设置的第三侧和第四侧；

其中，两个所述阀座对应设置在所述球体的第一侧和第二侧；两个所述凸轮板对应设置在所述球体的第三侧和第四侧，每个所述凸轮板均与所述球体固定连接并朝向所述阀座延伸，以将所述阀座与所述球体隔开。

进一步地，所述球体的上端面和下端面上分别设有台阶面，所述凸轮板与所述台阶面固定连接。

进一步地，所述凸轮板与所述球体可拆卸地连接。

进一步地，所述球体与所述凸轮板为一体式结构。

进一步地，所述凸轮板的中心设有圆孔，所述球体设置于所述圆孔。

进一步地，所述凸轮板包括两个彼此相对的弧形部以及连接在两个所述弧形部之间的凹陷部。

进一步地，还包括与所述阀体固定连接的支撑轴，所述阀杆和所述支撑轴对应设置在所述球体的第三侧和第四侧；

所述支撑轴与所述球体连接，所述阀座外设有阀盖，所述阀座和阀盖之间设有阀座弹簧。

进一步地，所述阀座的外部上设有密封槽，所述密封槽内安装有密封圈。

进一步地，所述阀体的一端设有填料函，所述填料函的底部与所述阀体的端部固定连接。

进一步地，所述阀体的内壁上设有台阶，所述填料函的底部与所述台阶形成凹槽；所述阀杆上设有凸台，所述凸台嵌入所述凹槽中。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明在阀座与球体之间增设凸轮板，凸轮板与球体固定连接能够同步旋转，在转动阀杆以使球体转动时，位于球体第一侧和第二侧两个阀座由固定在球体第三侧和第四侧的凸轮板顶开，球体转动时阀座不与球体接触，球体的球面和阀座的密封面之间的摩擦力无从产生，这样就从根本上消除了球体转动时与阀座之间的有害的摩擦力，避免球体和阀座损坏，大大延长了该阀球阀座转动无接触式球阀的使用寿命。

当球体转动接近90度时，凸轮板与阀座端面脱离接触，阀座在阀座弹簧力和流体的推力作用下贴紧球体，保持密封状态。

(2)本发明由于消除了球体转动时与阀座之间的有害的摩擦力，消除了球体转动时受到的摩擦扭矩，减小了球体转动所受到的阻力，对带驱动装置的阀门，可以选用较小的驱动装置来驱动阀杆旋转，而不必使用昂贵的大扭矩驱动装置(有些阀门驱动装置价格大于阀门本身的价格)，降低了生产成本；同时降低了驱动装置能源消耗，可使阀门操作灵活轻便。

(3)本发明提供的阀球阀座转动无接触式球阀由于降低了球体在转动时所受的摩擦力，避免了阀门零部件因发摩擦而相互烧结。

(4)本发明提供的阀球阀座转动无接触式球阀结构简单，设计巧妙，制造简单，成本低，可广泛应用于其他阀门类似结构，以及机械设备的类似装置中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种实施例提供的阀球阀座转动无接触式球阀的结构示意图；

图2为图1的凸轮板的截面示意图一；

图3为图1的凸轮板的截面示意图二。

附图标记：

1-阀盖；2-阀体；

3-支撑轴；4-球体；

6-凸轮板；61-螺纹孔；

6a-弧形部；6b-凹陷部；

7-阀座弹簧；8-阀座；

9-平键；10-阀杆；

11-填料函；12-填料；

13-压盖；91-凸台。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

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”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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。

图1为本发明一种实施例提供的阀球阀座转动无接触式球阀的结构示意图；图2为图1的凸轮板的截面示意图一；图3为图1的凸轮板的截面示意图二。

本发明提供一种阀球阀座转动无接触式球阀，如图1至图3所示，该阀球阀座转动无接触式球阀包括：阀体2、设置于所述阀体2内的球体4、与所述球体4固定连接以带动所述球体4转动的阀杆10、两个所述凸轮板6以及两个阀座8；所述球体4具有相对设置的第一侧和第二侧，以及相对设置的第三侧和第四侧；其中，两个所述阀座8对应设置在所述球体4的第一侧和第二侧；两个所述凸轮板6对应设置在所述球体4的第三侧和第四侧，每个所述凸轮板6均与所述球体4固定连接并朝向所述阀座8延伸，以将所述阀座8与所述球体4隔开。

在图1中，第一侧为左侧，第二侧为右侧，第三侧为上侧，第四侧为下侧。

其中，凸轮板6可以朝向阀座8延伸，凸轮板6在与球体4同步转动的过程中，凸轮的外表面与阀座8的端面保持接触，逐步顶开阀座8，使阀座8与球体4分离，避免球体4与阀座8之间产生摩擦。

本发明在阀座8与球体4之间增设凸轮板6，凸轮板6与球体4固定连接能够同步旋转，在转动阀杆10以使球体4转动时，位于球体4第一侧和第二侧的两个阀座8由固定在球体4第三侧和第四侧的凸轮板6顶开，球体4转动时阀座8不与球体4接触，球体4的球面和阀座8的密封面之间的摩擦力无从产生，这样就从根本上消除了球体4转动时与阀座8之间的有害的摩擦力，避免球体4和阀座8损坏，大大延长了该阀球阀座转动无接触式球阀的使用寿命。当球体转动接近90度时，凸轮板与阀座端面脱离接触，阀座在阀座弹簧力和流体的推力作用下贴紧球体，保持密封状态。

此外，本发明由于消除了球体4转动时与阀座8之间的有害的摩擦力，消除了球体4转动时受到的摩擦扭矩，减小了球体4转动所受到的阻力，对带驱动装置的阀门，可以选用较小的驱动装置来驱动阀杆10旋转，而不必使用昂贵的大扭矩驱动装置(有些阀门驱动装置价格大于阀门本身的价格)，降低了生产成本；同时降低了驱动装置能源消耗，可使阀门操作灵活轻便。

本发明提供的阀球阀座转动无接触式球阀由于降低了球体4在转动时所受的摩擦力，避免了阀门零部件因发摩擦而相互烧结。

本发明提供的阀球阀座转动无接触式球阀结构简单，设计巧妙，制造简单，成本低，可广泛应用于其他阀门类似结构，以及机械设备的类似装置中。

优选地，所述球体4的上端面(位于球体4的第三侧)和下端面(位于球体4的第四侧)上分别设有台阶面，如图1所示，所述凸轮板6与所述台阶面固定连接。由于凸轮板6为板状，因此凸轮板6的端面为平面，凸轮板6的端面与球体4的台阶面接触连接，能够增大凸轮板6与球体4的接触面积，提高凸轮板6与球体4之间的连接强度，保证两者始终牢固连接同步转动。

由于凸轮板6在随球体4转动的过程中，会与阀座8之间产生摩擦力，会逐渐磨损凸轮板6，为此，在本实施例中，所述凸轮板6与所述球体4可拆卸地连接，以方便凸轮板6在磨损后能够及时方便地拆卸更换。

具体地，凸轮板6可通过螺纹连接，卡合连接等多种方式实现可拆卸地连接。在图2所示的实施例中，凸轮板6上设有多个螺纹孔61，凸轮板6通过穿过所述螺纹孔61的螺钉、螺栓等紧固件与球体4固定连接。

此外，球体4与凸轮板6可以为一体式结构，也就是说在加工球体4的过程中一体形成所述凸轮板6。一体式结构非常稳固，避免球体4与凸轮板6的连接处发生断裂，提高该阀座8阀球转动无接触式球阀的可靠性。

如图2所示，所述凸轮板6的中心设有圆孔，所述球体4设置于所述圆孔，即凸轮板6套设在球体4上。

当所述球体4与所述凸轮板6上的圆孔过盈配合时，也可以实现凸轮板6与球体4的固定连接。

如图3所示，优选地，所述凸轮板6包括两个彼此相对的弧形部6a以及连接在两个所述弧形部6a之间的凹陷部6b。凹陷部6b朝向凸轮板6的中心凹陷。在凸轮板6转动的过程中，弧形部6a与阀座8接触，通过弧形部6a将阀座8顶开，由于弧形部6a与阀座8之间的接触面积较小，因而，弧形部6a与阀座8之间的摩擦力也较小，从而延长该阀门的使用寿命。

具体地，如图3所示。所述弧形部6a可以为圆弧形。

本发明的关键技术是凸轮板6的型面设计，其中，凸轮板6撑开阀座8要滞后该阀球阀座转动无接触式球阀开始打开时一个角度(即图2中的滞后角α)，并且在该阀球阀座转动无接触式球阀完全关闭前的一个角度(即图2中的提前角β)时阀座8就开始贴合球体4，滞后角α和提前角β需经过计算和试验确定。其中，滞后角α和提前角β均为锐角。

也就是说，当该阀球阀座转动无接触式球阀从开始打开(即球体开始转动)至球体转动α角后，凸轮板6才开始撑开阀座8，以保证该球阀的密封性不受影响，之后阀座8和球体4分离。在该阀球阀座转动无接触式球阀完全关闭之前，阀座8便开始贴合球体4直至球体转动β角后将该球阀完全关闭。

在该球阀打开的过程时，球体4从零度转动至90°，当球体在α-90°范围内转动时，凸轮板6与阀座8接触，将阀座8顶开，使球体4与阀座8分离从而不受摩擦力。

在该球阀关闭的过程中，球体4从90°转动至零度，当球体在90°-β范围内转动时，阀座8不与球体4接触，以降低球体4受到的摩擦力，当球体4从β角继续向零度转动时，阀座8与球体4接触，保证该球阀的密封性能。

如图1所示，本实施例提供的阀球阀座转动无接触式球阀包括与所述阀体2固定连接的支撑轴3，所述阀杆10和所述支撑轴3对应设置在所述球体的第三侧和第四侧；所述支撑轴3与所述球体连接，所述阀座8外设有阀盖1，所述阀座8和阀盖1之间设有阀座弹簧7。阀门在全开或全关位置时，流体的压力和阀座弹簧7的弹力始终使阀座8的密封面压紧在球体4上，起到密封的作用。

在阀门球体4转动时，与球体4固定连接的凸轮板6同步转动，凸轮板6外表面与阀座8端面接触，逐步将球体4两侧的阀座8顶开，此时转动球体4，因球体4与阀座8不接触，没有摩擦力。当球体4转动接近90度时，凸轮板6与阀座8端面脱离接触，阀座8在阀座弹簧7的弹力和流体的推力作用下贴紧球体4，保持密封状态。

此外，所述阀座8的外部上设有密封槽，所述密封槽内安装有密封圈。密封圈位于阀座8和阀盖1之间，提高阀门的密封性能。密封圈优选为橡胶密封圈。密封圈的形状具体可以是O型橡胶密封圈。

参见图1，所述阀体2的一端设有填料函11，所述填料函11的底部与所述阀体2的端部固定连接。

具体地，如图1所示，填料函11装于阀体2的上部，填料函11内装有填料12，填料函11的上方设有压盖13，由压盖13压紧填料12进行密封。压盖13与填料函11之间可以通过螺栓等紧固件实现固定连接。

优选地，所述阀体2的内壁上设有台阶，所述填料函11的底部与所述台阶形成凹槽；所述阀杆10上设有凸台91，所述凸台91嵌入所述凹槽中。该凹槽可以为图1中所示的U型槽。凸台91压接在凹槽中，防止阀杆10在流体压力下产生轴向位移飞出。

由图1可知，球体4上部装有阀杆10，阀杆10用平键9驱动球体转动，阀杆10通过平键9带动球体4作旋转运动，球体4下部装有支撑轴3，球体4置于阀体2中央，球体4由阀杆10和支撑轴3固定于阀体2上，流体的压力和阀座弹簧7的弹力不会使其产生位移，填料函11装于阀体2上部，填料函11内装有填料12，由压盖13压紧进行密封，填料函11下端的凹槽压住阀杆10的凸台，防止阀杆10在流体压力下产生轴向位移飞出，两阀座8位于球体4两侧，阀座8安装于阀盖1内，阀座弹簧7置于阀座8和阀盖1之间，阀座弹簧7的弹力使阀座8压紧在球体4上，阀座弹簧7以弹力推动阀座贴紧球体4，两凸轮板6对称固定在球体4上下两台阶面上，与球体4同步转动。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种阀球阀座转动无接触式球阀，其特征在于，包括：阀体、设置于所述阀体内的球体、与所述球体固定连接以带动所述球体转动的阀杆、两个所述凸轮板以及两个阀座；

所述球体具有相对设置的第一侧和第二侧，以及相对设置的第三侧和第四侧；

其中，两个所述阀座对应设置在所述球体的第一侧和第二侧；两个所述凸轮板对应设置在所述球体的第三侧和第四侧，每个所述凸轮板均与所述球体固定连接并朝向所述阀座延伸，以将所述阀座与所述球体隔开。

2.根据权利要求1所述的阀球阀座转动无接触式球阀，其特征在于，所述球体的上端面和下端面上分别设有台阶面，所述凸轮板与所述台阶面固定连接。

3.根据权利要求1所述的阀球阀座转动无接触式球阀，其特征在于，所述凸轮板与所述球体可拆卸地连接。

4.根据权利要求1所述的阀球阀座转动无接触式球阀，其特征在于，所述球体与所述凸轮板为一体式结构。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的阀球阀座转动无接触式球阀，其特征在于，所述凸轮板的中心设有圆孔，所述球体设置于所述圆孔。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的阀球阀座转动无接触式球阀，其特征在于，所述凸轮板包括两个彼此相对的弧形部以及连接在两个所述弧形部之间的凹陷部。

7.根据权利要求1所述的阀球阀座转动无接触式球阀，其特征在于，还包括与所述阀体固定连接的支撑轴，所述阀杆和所述支撑轴对应设置在所述球体的第三侧和第四侧；

所述支撑轴与所述球体连接，所述阀座外设有阀盖，所述阀座和阀盖之间设有阀座弹簧。

8.根据权利要求7所述的阀球阀座转动无接触式球阀，其特征在于，所述阀座的外部上设有密封槽，所述密封槽内安装有密封圈。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的阀球阀座转动无接触式球阀，其特征在于，所述阀体的一端设有填料函，所述填料函的底部与所述阀体的端部固定连接。

10.根据权利要求9所述的阀球阀座转动无接触式球阀，其特征在于，所述阀体的内壁上设有台阶，所述填料函的底部与所述台阶形成凹槽；所述阀杆上设有凸台，所述凸台嵌入所述凹槽中。