CN106321881A - 一种塑料球阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种塑料球阀，包括阀体管和阀球部件，阀体管两端设有管接头，管接头包括管接头套管和管接头密封管，管接头密封管一端与阀体管一端密封连通，管接头套管固定套紧设置在阀体管与管接头密封管密封连通处，阀球部件包括球阀扳手、球阀旋动轴和阀球体，阀球体通过阀球体径向紧固套部件固定设在阀体管内，阀球体径向紧固套部件沿阀体管轴向两端设有阀球体轴向紧固环部件，阀球体轴向紧固环部件将阀球体沿阀体管轴向固定。本发明塑料球阀在装有阀球体径向紧固套部件的阀球两端设有阀球体轴向紧固环部件，不仅轴向固定了阀球，而且增强了阀球旋转过程中的密封性，结构稳定。

Description

一种塑料球阀

技术领域

本发明涉及一种塑料阀门，特别涉及一种密封性能稳定的塑料球阀，属于塑料阀门领域。

背景技术

球阀是启闭件(球状阀体)由阀杆带动，并绕阀杆的轴线作旋转运动的阀门，主要用于截断或接通管路中的介质，或者用于流体的调节与控制，通常水平安装在管道中。PVC球阀与其它阀类相比具有以下优点：⑴流体阻力小，在阀类中球阀流体阻力最小；⑵阀体重量轻、耐腐蚀性强，外型结构紧凑美观；⑶材质卫生无毒，耐磨损，维护简便易行；⑷整体式PVC球阀泄漏点少、强度高，连接式球阀装拆方便。塑料球阀的改进方向包括阀体的密封性能改进和球阀连接管道方式的改进等。公开号是CN201902590U的专利文件公开了一种有效密封的塑料球阀，这种塑料球阀包括阀体、阀柄密封圈、手柄、手柄压紧螺钉、阀柄、阀芯密封圈、阀芯等部件，阀芯和阀柄是一体设计，通过阀芯密封圈和阀柄密封圈实现阀体内纵向和横向的密封目的，但是在手柄受力扭转的情况下，密封圈可能受力变形，使阀芯在阀体内的位置发生变化，影响球阀的密封性能。公开号是CN203230873U的专利文件公开了一种塑料球阀，这种塑料球阀包括阀体、阀杆、把手和球芯，还包括端盖和套筒，套筒是可拆卸的，套筒上开设管路安装孔，可以安装不同通径的管路，增大了球阀在不同管径管系中的适用范围，但是同样存在球芯转动时的密封问题。

发明内容

本发明塑料球阀公开了新的方案，在装有阀球体径向紧固套部件(阀芯密封圈)的阀球两端设有阀球体轴向紧固环部件，解决了阀球在旋转过程中的密封性问题。

本发明塑料球阀包括阀体管和阀球部件，阀体管两端设有管接头，管接头包括管接头套管120和管接头密封管130，管接头密封管130一端与阀体管一端密封连通，管接头套管120固定套紧设置在阀体管与管接头密封管130密封连通处，阀球部件包括球阀扳手210、球阀旋动轴220和阀球体230，阀球体230通过阀球体径向紧固套部件231固定设在阀体管内，阀球体径向紧固套部件231沿阀体管轴向两端设有阀球体轴向紧固环部件232，阀球体轴向紧固环部件232将阀球体230沿阀体管轴向固定，球阀扳手210通过球阀旋动轴220旋动阀球体230，阀球体230控制阀体管内的流体流量。

本发明塑料球阀在装有阀球体径向紧固套部件的阀球两端设有阀球体轴向紧固环部件，不仅轴向固定了阀球，而且增强了阀球旋转过程中的密封性，结构稳定。

附图说明

图1是本发明塑料球阀示意图。

图2是塑料球阀加装电动开关***的剖面示意图。

图3是球阀电动开关***的主电路简图。

图4是球阀电动开关***的控制电路原理简图。

图5是电动球阀的遥控开关电路原理简图。

图1～5中，111是密封圈，120是管接头套管，121是直凸棱条结构，130是管接头密封管，131是密封压紧凸台，210是球阀扳手，211是结构加强筋，220是球阀旋动轴，230是阀球体，231是阀球体径向紧固套部件，232是阀球体轴向紧固环部件，240是阀球旋转角度指示器，310是阀门开关电机，320是球阀旋动轴齿轮，KM1、KM2是三相交流接触器，KM3是交流接触器，UC是桥式整流器，RP是限流电位器，C是储能电容，K1、K2是继电器，LED1、LED2是指示灯，R1、R2是限流电阻，D1、D2是稳压二极管。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明作进一步说明。

如图1～2所示，本发明塑料球阀及其加装电动开关***示意图。塑料球阀包括阀体管和阀球部件，阀体管两端设有管接头，管接头包括管接头套管120和管接头密封管130，管接头密封管130一端与阀体管一端密封连通，管接头套管120固定套紧设置在阀体管与管接头密封管130密封连通处。图1示出了本方案采用二通的阀体管，管径可以根据实际需要参考国家标准选择，为了使得球阀可以在不同管径的管系中适用，本方案采用了可以灵活选择通径的管接头密封管作为接入管系的接口，而采用管接头套管旋扭推紧的方式将管接头密封管与阀体管紧密压牢，达到密封的目的。为了增强上述密封的效果，本方案采用了特殊的密封结构和部件，具体是与管接头密封管120密封连通的阀体管一端的环形端面上设有密封环槽，密封环槽内设有密封圈111，与阀体管一端密封连通的管接头密封管130一端的环形端面上设有密封压紧凸台131，密封压紧凸台131外端压合面与密封圈111接触压紧密封，密封圈111可以选择环状橡胶圈，密封压紧凸台131的压紧面可以采用剖光等工艺加工光滑的压合面，以增强密封性能，图2的局部放大部分示出了上述密封连接方式。为了方便球阀接入管系，本方案在管接头套管120***表面上沿轴线方向均布设有直凸棱条结构121，同时管接头密封管130***表面上沿轴线方向也可以均布设置该直凸棱条结构，增加旋扭的握紧摩擦力，方便拆装。

阀球部件包括球阀扳手210、球阀旋动轴220和阀球体230，阀球体230通过阀球体径向紧固套部件231固定设在阀体管内，阀球体径向紧固套部件231是一个套设在阀球体230上的密封部件，主要是初步固定阀球体在阀体管内径向的位置，但是在用力旋扭阀球体轴时，密封部件可能产生变形，导致阀球体在腔道内产生轴向挪动位移，为了解决这个问题，提高球阀的密封效果，本方案在阀球体径向紧固套部件231沿阀体管轴向两端设有阀球体轴向紧固环部件232，阀球体轴向紧固环部件232将阀球体230沿阀体管轴向固定，阀球体轴向紧固环部件是一个尺寸与腔道配合的套环状部件，可以将阀球体沿轴向卡牢固定，图2示出了上述密封连接的具体布置。球阀扳手210通过球阀旋动轴220旋动阀球体230，阀球体230控制阀体管内的流体流量。为了延长球阀扳手的使用寿命，方便用力扳动，本方案的球阀扳手210包括扳手长端和扳手短端，扳手长端内腔中设有一组规则排列的结构加强筋211，扳动扳手长端较为省力，同时其内部的加强筋增强了结构的强度。为了在手动旋扭阀门时掌握旋转的角度，本方案还设有角度指示器，具体是球阀扳手210与球阀旋动轴220固定连接处的顶部设有阀球旋转角度指示器240，阀球旋转角度指示器240包括角度刻度盘和设在角度刻度盘中央的可灵活转动的磁针，当扳手转过一定角度，角度刻度盘跟随转动，但磁针仍然指示地级，刻度盘相对磁针转过的角度即旋转阀门扳手的角度。

本方案还包括一种采用电机控制阀门开启关闭的电动开关***。图2示出了本方案电机模块的布置位置以及传动方式，具体是塑料球阀还包括阀门电动开关装置，阀门电动开关装置包括套设在球阀旋动轴220上的阀门电动开关壳体和设在阀门电动开关壳体内下部的阀门开关电机310，阀门开关电机310输出轴向上延伸与球阀旋动轴齿轮320传动连接，球阀旋动轴齿轮320与球阀旋动轴220旋转传动啮合。可以绕球阀旋动轴周向布置多个球阀旋动轴齿轮，使得啮合传动受力均匀，启动顺畅。为了配合上述阀门电动开关，本方案还包括阀门电动开关控制***，具体是阀门电动开关装置还包括阀门电动开关控制模块，阀门电动开关控制模块包括阀门开启电路、阀门关闭电路和能耗制动电路，阀门开启电路设有三相交流接触器KM1，阀门关闭电路设有三相交流接触器KM2，能耗制动电路包括桥式整流器UC、限流电位器RP、储能电容C和交流接触器KM3，限流电位器RP与桥式整流器UC的输出端串联，储能电容C与桥式整流器UC的输出端并联。图3示出了上述控制***主电路简图，接通三相交流接触器KM1，阀门正转开启，接通三相交流接触器KM2，阀门反转关闭，能耗制动电路是在电动机脱离三相交流电后，在定子绕组中通直流电，利用转子感应电流与静止磁场的作用达到快速制动的效果。图4示出了上述控制***的控制电路原理简图，KM2触头闭合，KM1线圈得电，阀门开启，KM1触头闭合，KM2线圈得电，阀门关闭，停车开关激活，KM1线圈和KM2线圈掉电，KM3线圈得电，能耗制动电路开启，使电动机瞬时停转。

进一步，为了实现远程遥控电动机开关阀门，本方案还可以包括遥控模块，具体是阀门电动开关控制模块还包括阀门开关遥控模块，阀门开关遥控模块包括输入端、阀门开启遥控电路、阀门关闭遥控电路和输出端，阀门开启遥控电路包括继电器K1和开启指示灯电路，开启指示灯电路包括开启指示灯LED1、与开启指示灯LED1串联的限流电阻R1、与开启指示灯LED1并联的稳压二极管D1，阀门关闭遥控电路包括继电器K2和关闭指示灯电路，关闭指示灯电路包括关闭指示灯LED2、与关闭指示灯LED2串联的限流电阻R2、与关闭指示灯LED2并联的稳压二极管D2。外部开启阀门指令通过输入端传送给阀门开启遥控电路，开启指示灯LED1点亮，继电器K1闭合，输出端将收到的开启指令发送给电机控制电路，外部关闭阀门指令通过输入端传送给阀门关闭遥控电路，关闭指示灯LED2点亮，继电器K2闭合，输出端将收到的关闭指令发送给电机控制电路。图5示出了电动球阀的遥控电路原理简图，LED1和LED2分别指示开阀门和关阀门的电路状态，本方案可以采用PLC模块向输入端发送指令再由输出端向电动机控制模块传送该指令的方式控制阀门开启、关闭的状态。

以上涉及的电路图只是实现本方案的原理简图，其实际包含的电路元器件和模块可以根据现有方案合理增加配置，而且电路中未公开的其他内容均可以采用现有的设计和方案，也可以根据具体情况采用专门设计的方案。

为了适时掌握阀门内流质的各种参数，为了解设备运行状态提供各种参考，本方案还可以在上述方案的基础上增加各种参数测量的部件和模块，具体是塑料球阀还包括流体参数监测***，流体参数监测***包括流量传感器、流体压力传感器、流质酸碱度传感器、A/D转换器、CPU模块、UART模块、远程通讯接口模块和参数显示屏终端，A/D转换器将接收到的流量信号、压力信号和酸碱度信号转换成数字信号后传送给CPU模块，CPU模块将收到的数字信号处理后传送给UART模块，UART模块将收到的信号进行传输转换后传送给远程通讯接口模块，远程通讯接口模块将收到的参数信号传送给参数显示屏终端。以上各种传感器可以采用微型传感元件，设置在阀体管内的特定部位，也可以从阀体管上引出一分支管路专门用于检测各种参数使用，从而对阀体管的通流性能不产生负面影响。上述方案中涉及的模块、电路以及电子元器件都可以采用本领域通用的设计和方案，也可以根据具体需要采用专门的设计方案。

本方案还在塑料球阀的材质方面作出了改进，采用一种PVC混料，结合了PVC材料和MPOE材料的优点，采用CPE改善了这两种材料的相容性问题，同时注意到阀门可能应用在间歇阴暗的空间里，在混料里加入了夜光剂，使得阀体在晚间等阴暗的环境里能够发光，便于人员辨识和检修。具体是塑料球阀的材质是一PVC混料，PVC混料由55％质量百分比PVC、30％质量百分比填充母料、11％质量百分比CPE、2％质量百分比流动改性剂和2％质量百分比夜光剂铝酸锶组成，填充母料由70％质量百分比碳酸钙、28％质量百分比MPOE和2％质量百分比硅烷偶联剂组成。PVC(聚氯乙烯)具有加工性能良好，制造成本低，耐腐蚀，绝缘性良好等特点，材料用途极广，多用于塑料管件模制。MPOE是POE接枝改性体，POE(聚乙烯辛烯共弹性体)是一种弹性复合材料，具有优异的韧性和良好的加工性，POE分子结构中没有不饱和双键，具有优良的耐老化性能，POE分子量分布窄，具有较好的流动性，其良好的流动性可以改善填料的分散效果，也可以提高制品的熔接痕强度。填充母料中碳酸钙(无机填料)的用量在其质量百分比70％时，混料的冲击强度达到最佳，随其用量的增加或减少，冲击强度都会不同程度下降。现实中PVC材料与MPOE材料共混存在相容性问题，为了解决这个问题，本方案采用了CPE(氯化聚乙烯)增容剂，实验证明保持无机填料用量不变，CPE用量增加，混料的冲击强度增加，在CPE用量是11％质量百分比时，混料冲击强度比未添加CPE的情况下增加了4倍多。流动改性剂的加入提高了填充母料的流动性，抑制了MPOE在加工过程中的热降解效应，当其用量是2％质量百分比时，填充母料的扭矩比不加流动改性剂情况下降低了25％，混料的冲击强度最好，拉伸强度基本不变。铝酸锶是一种浅黄色、不可燃的化学物质，密度比水较大，化学性质不活泼，是荧光材料的主要组成物，这种发光材料在被紫外线或可见光照射后放置在黑暗环境中能够发出荧光，实验证明，铝酸锶在日光或灯光下照射20分钟左右，即可在黑暗的环境里持续发光10小时左右，其吸收和放射能量的过程能够重复进行，是理想的荧光材料。以上方案中未指明的具体化学物质都可以采用本领域通用的材料，采用通用的实现方式或配方，也可以根据具体情况采用特殊的材料和配方以及在通用方案上作公知的适应性改变。

本方案的塑料球阀采用阀球体径向紧固套部件和阀球体轴向紧固环部件增强了阀球体在阀体管内部的稳定性和密封性，采用密封圈和密封压紧凸台的压紧密封配合方式增强了管路接口处的密封性能，使得球阀在与不同管径的管路连通时密封性能得到保证，采用便于外部观察的阀球旋转角度指示器标示阀门的开合程度，采用可遥控的电动开关***控制阀门的开关，采用了各种流质参数传感器测量反馈其相应参数，采用PVC和MPOE混料改善球阀材质的性能，同时夜光剂的加入使得球阀在黑暗环境下易于被辨识，便于维护。基于以上特点，本方案的塑料球阀相比现有的同类产品具有突出的实质性特点和显著的进步。

本方案的塑料球阀并不限于具体实施方式部分公开的内容，其中出现的技术方案可以单独存在，也可以相互包含，本领域技术人员根据本方案结合公知常识作出的简单替换方案也属于本方案的范围。

Claims (10)

1.一种塑料球阀，其特征是包括阀体管和阀球部件，所述阀体管两端设有管接头，所述管接头包括管接头套管(120)和管接头密封管(130)，管接头密封管(130)一端与所述阀体管一端密封连通，管接头套管(120)固定套紧设置在所述阀体管与管接头密封管(130)密封连通处，所述阀球部件包括球阀扳手(210)、球阀旋动轴(220)和阀球体(230)，阀球体(230)通过阀球体径向紧固套部件(231)固定设在所述阀体管内，阀球体径向紧固套部件(231)沿所述阀体管轴向两端设有阀球体轴向紧固环部件(232)，阀球体轴向紧固环部件(232)将阀球体(230)沿所述阀体管轴向固定，球阀扳手(210)通过球阀旋动轴(220)旋动阀球体(230)，阀球体(230)控制所述阀体管内的流体流量。

2.根据权利要求1所述的塑料球阀，其特征在于，与管接头密封管(120)密封连通的所述阀体管一端的环形端面上设有密封环槽，所述密封环槽内设有密封圈(111)，与所述阀体管一端密封连通的所述管接头密封管(130)一端的环形端面上设有密封压紧凸台(131)，密封压紧凸台(131)外端压合面与密封圈(111)接触压紧密封。

3.根据权利要求1所述的塑料球阀，其特征在于，球阀扳手(210)包括扳手长端和扳手短端，所述扳手长端内腔中设有一组规则排列的结构加强筋(211)。

4.根据权利要求1所述的塑料球阀，其特征在于，球阀扳手(210)与球阀旋动轴(220)固定连接处的顶部设有阀球旋转角度指示器(240)，阀球旋转角度指示器(240)包括角度刻度盘和设在所述角度刻度盘中央的可灵活转动的磁针。

5.根据权利要求1所述的塑料球阀，其特征在于，管接头套管(120)***表面上沿轴线方向均布设有直凸棱条结构(121)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的塑料球阀，其特征在于，所述塑料球阀还包括阀门电动开关装置，所述阀门电动开关装置包括套设在球阀旋动轴(220)上的阀门电动开关壳体和设在所述阀门电动开关壳体内下部的阀门开关电机(310)，阀门开关电机(310)输出轴向上延伸与球阀旋动轴齿轮(320)传动连接，球阀旋动轴齿轮(320)与球阀旋动轴(220)旋转传动啮合。

7.根据权利要求6所述的塑料球阀，其特征在于，所述阀门电动开关装置还包括阀门电动开关控制模块，所述阀门电动开关控制模块包括阀门开启电路、阀门关闭电路和能耗制动电路，所述阀门开启电路设有三相交流接触器KM1，所述阀门关闭电路设有三相交流接触器KM2，所述能耗制动电路包括桥式整流器UC、限流电位器RP、储能电容C和交流接触器KM3，所述限流电位器RP与所述桥式整流器UC的输出端串联，所述储能电容C与所述桥式整流器UC的输出端并联。

8.根据权利要求7所述的塑料球阀，其特征在于，所述阀门电动开关控制模块还包括阀门开关遥控模块，所述阀门开关遥控模块包括输入端、阀门开启遥控电路、阀门关闭遥控电路和输出端，所述阀门开启遥控电路包括继电器K1和开启指示灯电路，所述开启指示灯电路包括开启指示灯LED1、与开启指示灯LED1串联的限流电阻R1、与开启指示灯LED1并联的稳压二极管D1，所述阀门关闭遥控电路包括继电器K2和关闭指示灯电路，所述关闭指示灯电路包括关闭指示灯LED2、与关闭指示灯LED2串联的限流电阻R2、与关闭指示灯LED2并联的稳压二极管D2；外部开启阀门指令通过所述输入端传送给所述阀门开启遥控电路，开启指示灯LED1点亮，继电器K1闭合，所述输出端将收到的开启指令发送给电机控制电路，外部关闭阀门指令通过所述输入端传送给所述阀门关闭遥控电路，关闭指示灯LED2点亮，继电器K2闭合，所述输出端将收到的关闭指令发送给电机控制电路。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的塑料球阀，其特征在于，所述塑料球阀还包括流体参数监测***，所述流体参数监测***包括流量传感器、流体压力传感器、流质酸碱度传感器、A/D转换器、CPU模块、UART模块、远程通讯接口模块和参数显示屏终端，所述A/D转换器将接收到的流量信号、压力信号和酸碱度信号转换成数字信号后传送给所述CPU模块，所述CPU模块将收到的数字信号处理后传送给所述UART模块，所述UART模块将收到的信号进行传输转换后传送给所述远程通讯接口模块，所述远程通讯接口模块将收到的参数信号传送给所述参数显示屏终端。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的塑料球阀，其特征在于，所述塑料球阀的材质是一PVC混料，所述PVC混料由55％质量百分比PVC、30％质量百分比填充母料、11％质量百分比CPE、2％质量百分比流动改性剂和2％质量百分比夜光剂铝酸锶组成，所述填充母料由70％质量百分比碳酸钙、28％质量百分比MPOE和2％质量百分比硅烷偶联剂组成。