CN108194654A - 一种高精度低扭矩调节球阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高精度低扭矩调节球阀，包括调节球阀主体，调节球阀主体中包括阀体和阀球，所述的调节球阀主体内设置有阀座活塞缓冲机构；其中的阀座支撑环的一端和阀座限位环之间形成密封的第一气体腔，第一气体腔与设置在阀体上的第一气体接头相连通；所述的阀座支撑环的另一端和阀体之间形成密封的第二气体腔，第二气体腔与设置在阀体上的第二气体接头相连通；所述的第一气体腔内安装有碟簧。气体腔不仅能够控制阀座的移动，还能起到阀座移动过程中的缓冲作用，更进一步地，气体腔充气时会形成高压环境，避免调节球阀的泄露，从而保证在长期使用后，阀座的行程不会受到泄露物质的阻塞，因此气体腔具有多重作用。

Description

一种高精度低扭矩调节球阀

技术领域

本发明属于阀门领域，涉及球阀，具体涉及一种高精度低扭矩调节球阀。

背景技术

调节球阀，目前加压釜排料管线使用较多，主要用于调节反应釜液位。加压釜排料管线，介质温度较高，含固体颗粒。介质冲刷腐蚀严重，不允许有外漏，开关次数频繁，目前国内市场上诸多调节球阀连续使用周期均不超过1周，进口阀连续使用周期也不过1个月，普遍出现阀门体盖穿孔、填料函处介质外漏结晶卡滞、阀座破损出现内漏等严重影响管线正常运行的现象，加大了一线工人的劳动强度，降低整个管线的生产效益，增加企业的运行成本，因此迫切需要开发一种具有长使用寿命的调节阀。

普通调节阀在强腐蚀介质中由于介质温度较高且为强腐蚀性颗粒介质易结晶，常规的阀门频繁开关动作，容易在密封面出现冲蚀缺口、而使阀球与阀座形成小开度冲刷腐蚀或卡死阀门，为了提高阀门的耐冲刷性能，可以对材料表面作硬化处理，而目前行业金属材料经过表面热处理硬度最高也只能达到50～65HRC左右，其阀门在这种小开度工况下使用寿命依然较短。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种高精度低扭矩调节球阀，解决现有技术中的调节球阀使用寿命短的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种高精度低扭矩调节球阀，包括调节球阀主体，调节球阀主体中包括阀体和阀球，所述的调节球阀主体内设置有阀座活塞缓冲机构；

所述的阀座活塞缓冲机构包括能够与阀球接触的阀座，阀座放置在阀座支撑环内并通过阀座压环固定安装在阀座支撑环内，阀座支撑环套装在阀座限位环内且能够相对于阀座限位环伸缩运动，阀座限位环固定安装在阀体上；

所述的阀座支撑环的一端和阀座限位环之间形成密封的第一气体腔，第一气体腔与设置在阀体上的第一气体接头相连通；所述的阀座支撑环的另一端和阀体之间形成密封的第二气体腔，第二气体腔与设置在阀体上的第二气体接头相连通；

所述的第一气体腔内安装有碟簧，碟簧的一端顶在阀座支撑环端部的支撑凸起上，碟簧的另一端顶在阀座限位环的端部。

本发明还具有如下区别技术特征：

所述的阀座支撑环上靠近第二气控腔的位置还设置有导向筒，阀体上设置有与导向筒相配合的导向腔，导向筒套装在导向腔内能够沿着导向腔的内壁伸缩运动。

所述的调节球阀主体为单阀座结构的调节球阀。

所述的调节球阀主体包括阀体和阀球，阀球安装在阀体内的阀球安装腔内，阀球上加工有介质流道，阀体上设置有与介质流道相对应的介质入口和介质出口，靠近介质入口的阀体内设置有阀座，介质出口上安装有阀盖；

所述的阀球上垂直介质流道轴线的顶端安装有阀杆，阀球上垂直介质流道轴线的的底端安装有枢轴，枢轴安装在阀体上且能够随阀球转动，所述的阀杆伸出阀体且能够带动阀球转动；所述的阀杆伸出阀体的端部穿过上法兰，上法兰固定安装在阀体上；所述的枢轴底端所在的阀体上安装有下法兰，下法兰上安装有调节螺钉，调节螺钉的的端部顶在放置在枢轴底端的调整垫上。

所述的阀杆伸出阀体的端部安装有驱动套，驱动套安装在支架上，支架固定安装在阀体上，支架上还安装有护板。

所述的的阀体内的阀球安装腔内还设置有腔体衬套组件。

所述的腔体衬套组件包括套装在阀杆上的上腔体衬套、套装在枢轴上的下腔体衬套、安装在阀球安装腔靠近介质出口位置的下游衬套、安装在阀盖内的阀盖衬套，上腔体衬套、下腔体衬套和下游衬套之间安装有衬套压环，下游衬套和阀盖衬套挤压接触。

所述的阀杆和上腔体衬套之间安装有轴套，所述的枢轴和下腔体衬套之间也安装有轴套。

所述的调节球阀主体内还安装有多重密封抗结晶组件。

所述的多重密封抗结晶组件包括：

设置在上法兰和阀杆之间的上填料层和下填料层；

设置在上法兰和阀体之间的推力垫和密封垫片；

设置在阀杆和阀体之间的垫圈和O形密封圈；

设置在枢轴和阀体之间的O形密封圈；

设置在下法兰和阀体之间的密封垫片和O形密封圈；

设置在下法兰和调节螺钉之间的O形密封圈；

设置在腔体衬套组件和阀体之间的O形密封圈；

设置在阀杆和上腔体衬套之间的挡圈和O形密封圈；

设置在枢轴和下腔体衬套之间的挡圈和O形密封圈；

设置在阀盖和阀盖衬套之间的O形密封圈；

设置在阀座支撑环和阀体之间的挡圈和O形密封圈；

设置在阀座限位环与阀体之间的O形密封圈；

设置在阀座支撑环和阀座限位环之间的挡圈和O形密封圈；

设置在阀座支撑环和阀座之间的O形密封圈。

本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

(Ⅰ)本发明的调节球阀为双作用气动阀座结构，阀座相对于阀球可以通过PLC编程进行气控调节，避免了阀球转动时与阀座接触，降低了执行器扭矩，提高了调节阀的调节精度，继而陶瓷阀球及阀座的使用寿命大幅度提升。碟簧缓冲及第一气体腔避免了第二气体腔通气阀座瞬间贴在阀球表面产生的撞击从而使避免陶瓷件长时间冲击而损坏。

(Ⅱ)气体腔不仅能够控制阀座的移动，还能起到阀座移动过程中的缓冲作用，更进一步地，气体腔充气时会形成高压环境，避免调节球阀的泄露，从而保证在长期使用后，阀座的行程不会受到泄露物质的阻塞，因此气体腔具有多重作用。

(Ⅲ)多重密封能够有效地将介质隔离在外防止介质渗入，从而避免引起阀门卡滞、磨损继而引发外漏等现象。

(Ⅳ)由于排料釜管线介质易积累结晶所以阀门设计单阀座结构，当阀门小开度时可以将中腔堆积的介质快速冲刷带走防止介质积累结晶卡滞阀门。

附图说明

图1是本发明的正剖视结构示意图。

图2是本发明的侧剖视结构示意图。

图3是本发明的外部结构示意图。

图4是图1中Ⅰ处的局部放大示意图。

图中各个标号的含义为：1-阀体，2-阀球，3-阀座，4-阀座支撑环，5-阀座压环，6-阀座限位环，7-第一气体腔，8-第一气体接头，9-第二气体腔，10-第二气体接头，11-碟簧，12-导向筒，13-导向腔，14-阀球安装腔，15-介质流道，16-介质入口，17-介质出口，18-阀盖，19-阀杆，20-枢轴，21-上法兰，22-下法兰，23-调节螺钉，24-调整垫，25-驱动套，26-支架，27-护板，28-上腔体衬套，29-下腔体衬套，30-下游衬套，31-阀盖衬套，32-衬套压环，33-轴套，34-上填料层，35-下填料层，36-O形密封圈，37-推力垫，38-密封垫片，39-垫圈，40-挡圈，41-腔体衬套组件。

以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

我国湿法冶炼技术经过数十年的研究和开发已经达到相当大的工业生产规模，并已前所未有的速度成有有色行业工业生产的主要技术方向，具有极高的工业价值和发展前景，本申请的方案能有效缩短我国与国外在湿法冶炼技术上的差距，大大减少有色行业对环境有害气体的排放。目前本申请所适应的正是湿法冶金加压釜排料管线阀门，相信随着湿法冶炼技术的大量推广，该阀门的研制将具有广阔的市场前景和环保效应。

遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

实施例1：

本实施例给出一种高精度低扭矩调节球阀，如图1至图4所示，包括调节球阀主体，调节球阀主体中包括阀体1和阀球2，所述的调节球阀主体内设置有阀座活塞缓冲机构；

所述的阀座活塞缓冲机构包括能够与阀球2接触的阀座3，阀座3放置在阀座支撑环4内并通过阀座压环5固定安装在阀座支撑环4内，阀座支撑环4套装在阀座限位环6内且能够相对于阀座限位环6伸缩运动，阀座限位环6固定安装在阀体1上；

所述的阀座支撑环4的一端和阀座限位环6之间形成密封的第一气体腔7，第一气体腔7与设置在阀体1上的第一气体接头8相连通；所述的阀座支撑环4的另一端和阀体1之间形成密封的第二气体腔9，第二气体腔9与设置在阀体1上的第二气体接头10相连通；

所述的第一气体腔7内安装有碟簧11，碟簧11的一端顶在阀座支撑环4端部的支撑凸起上，碟簧11的另一端顶在阀座限位环6的端部。

碟簧11为阀座3贴合阀球2提供缓冲力，避免第二气体腔10进气使得阀座3瞬间贴合阀球2产生撞击，同时可以克服阀座3移动时的摩擦力保证阀座3与阀球2的分离，此双作用活塞结构不仅碟簧11为阀座3提供缓冲力，第一气体腔7和第二气体腔9作为排气口时均可以减缓阀座3的动作状态。

作为本实施例的一种优选方案，阀座支撑环4上靠近第二气控腔9的位置还设置有导向筒12，阀体1上设置有与导向筒12相配合的导向腔13，导向筒12套装在导向腔13内能够沿着导向腔13的内壁伸缩运动。

作为本实施例的一种具体方案，调节球阀主体为单阀座结构的调节球阀。具体的，调节球阀主体包括阀体1和阀球2，阀球2安装在阀体1内的阀球安装腔14内，阀球2上加工有介质流道15，阀体1上设置有与介质流道15相对应的介质入口16和介质出口17，靠近介质入口16的阀体1内设置有阀座3，介质出口17上安装有阀盖18；

所述的阀球2上垂直介质流道15轴线的顶端安装有阀杆19，阀球2上垂直介质流道15轴线的的底端安装有枢轴20，枢轴20安装在阀体1上且能够随阀球2转动，所述的阀杆19伸出阀体1且能够带动阀球2转动；所述的阀杆19伸出阀体1的端部穿过上法兰21，上法兰21固定安装在阀体1上；所述的枢轴20底端所在的阀体1上安装有下法兰22，下法兰22上安装有调节螺钉23，调节螺钉23的的端部顶在放置在枢轴20底端的调整垫24上。

作为本实施例的一种优选方案，阀杆19伸出阀体1的端部安装有驱动套25，驱动套25安装在支架26内，支架26固定安装在阀体1上，支架26上还安装有护板27。

作为本实施例的一种优选方案，阀体1内的阀球安装腔14内还设置有腔体衬套组件41。具体的，腔体衬套组件41包括套装在阀杆19上的上腔体衬套28、套装在枢轴20上的下腔体衬套29、安装在阀球安装腔14靠近介质出口17位置的下游衬套30、安装在阀盖18内的阀盖衬套31，上腔体衬套28、下腔体衬套29和下游衬套30之间安装有衬套压环32，下游衬套30和阀盖衬套31挤压接触。

腔体衬套组件41由于此管线阀门冲刷特别严重且调节球阀阀座3与阀球2经常保持小开度，此时小开度射流很容在气、液、固三相流中产生闪蒸或气蚀现象从而加剧阀门的冲刷现象，为了提高阀门的使用寿命，做了大量介质工况还原模拟的相容试验和冲刷试验，从而选择了合适的耐冲刷、耐腐蚀陶瓷材料，并利用ANSYS流场模拟分析得出冲刷严重的区域图从而对这些区域进行陶瓷保护，继而有效提高阀门使用寿命。

作为本实施例的一种优选方案，阀杆19和上腔体衬套28之间安装有轴套33，所述的枢轴20和下腔体衬套29之间也安装有轴套33。

作为本实施例的一种优选方案，调节球阀主体内还安装有多重密封抗结晶组件。具体的，多重密封抗结晶组件包括：

设置在上法兰21和阀杆19之间的上填料层34和下填料层35；

设置在上法兰21和阀体1之间的推力垫37和密封垫片38；

设置在阀杆19和阀体1之间的垫圈39和O形密封圈36；

设置在枢轴20和阀体1之间的O形密封圈36；

设置在下法兰22和阀体1之间的密封垫片38和O形密封圈36；

设置在下法兰22和调节螺钉23之间的O形密封圈36；

设置在腔体衬套组件和阀体1之间的O形密封圈36；

设置在阀杆19和上腔体衬套28之间的挡圈40和O形密封圈36；

设置在枢轴20和下腔体衬套29之间的挡圈40和两个O形密封圈36；

设置在阀盖18和阀盖衬套31之间的O形密封圈36；

设置在阀座支撑环4和阀体1之间的挡圈40和O形密封圈36；

设置在阀座限位环5与阀体1之间的O形密封圈36；

设置在阀座支撑环4和阀座限位环5之间的挡圈40和O形密封圈36；

设置在阀座支撑环4和阀座3之间的O形密封圈36。

多重密封抗结晶组件对阀杆19形成四道密封，由于腐蚀介质温度较高，为了避免填料高温蠕变填料函处泄漏，此处密封结构我们添加了活载弹簧机构，来补偿高温下填料的变形，从而保证阀杆处不会因为有介质渗入引起卡滞磨损而泄露。

本实施例的调节球阀使用时，该阀门为双作用气动阀座结构，第一气体接头8和第二气体接头10连接气源，由两位五通电磁阀控制，阀杆19带动阀球2转动前的初始状态，给第一气体腔7通气，第二气体腔9排气，碟簧11被压缩，阀座3在阀座支撑环4的带动下朝着介质入口16的方向运动，使得阀座3与阀球2分离。阀杆19带动阀球2转动实现阀门的开闭，当阀球2停止转动后，给第一气体腔7排气，第二气体腔9通气，使得阀座3与阀球2贴合，实现密封或调节流量。这种调节方式使阀球2在转动时不受阀座3的摩擦力使执行器扭矩大幅度降级从而减小阀门因为摩擦力而产生的死区，提升了该专利阀门的调解精度，降低阀球2转动时所承受的力提高了陶瓷阀球的使用寿命。

Claims (10)

1.一种高精度低扭矩调节球阀，包括调节球阀主体，调节球阀主体中包括阀体(1)和阀球(2)，其特征在于，所述的调节球阀主体内设置有阀座活塞缓冲机构；

所述的阀座活塞缓冲机构包括能够与阀球(2)接触的阀座(3)，阀座(3)放置在阀座支撑环(4)内并通过阀座压环(5)固定安装在阀座支撑环(4)内，阀座支撑环(4)套装在阀座限位环(6)内且能够相对于阀座限位环(6)伸缩运动，阀座限位环(6)固定安装在阀体(1)上；

所述的阀座支撑环(4)的一端和阀座限位环(6)之间形成密封的第一气体腔(7)，第一气体腔(7)与设置在阀体(1)上的第一气体接头(8)相连通；所述的阀座支撑环(4)的另一端和阀体(1)之间形成密封的第二气体腔(9)，第二气体腔(9)与设置在阀体(1)上的第二气体接头(10)相连通；

所述的第一气体腔(7)内安装有碟簧(11)，碟簧(11)的一端顶在阀座支撑环(4)端部的支撑凸起上，碟簧(11)的另一端顶在阀座限位环(6)的端部。

2.如权利要求1所述的高精度低扭矩调节球阀，其特征在于，所述的阀座支撑环(4)上靠近第二气控腔(9)的位置还设置有导向筒(12)，阀体(1)上设置有与导向筒(12)相配合的导向腔(13)，导向筒(12)套装在导向腔(13)内能够沿着导向腔(13)的内壁伸缩运动。

3.如权利要求1所述的高精度低扭矩调节球阀，其特征在于，所述的调节球阀主体为单阀座结构的调节球阀。

4.如权利要求3所述的高精度低扭矩调节球阀，其特征在于，所述的调节球阀主体包括阀体(1)和阀球(2)，阀球(2)安装在阀体(1)内的阀球安装腔(14)内，阀球(2)上加工有介质流道(15)，阀体(1)上设置有与介质流道(15)相对应的介质入口(16)和介质出口(17)，靠近介质入口(16)的阀体(1)内设置有阀座(3)，介质出口(17)上安装有阀盖(18)；

所述的阀球(2)上垂直介质流道(15)轴线的顶端安装有阀杆(19)，阀球(2)上垂直介质流道(15)轴线的的底端安装有枢轴(20)，枢轴(20)安装在阀体(1)上且能够随阀球(2)转动，所述的阀杆(19)伸出阀体(1)且能够带动阀球(2)转动；所述的阀杆(19)伸出阀体(1)的端部穿过上法兰(21)，上法兰(21)固定安装在阀体(1)上；所述的枢轴(20)底端所在的阀体(1)上安装有下法兰(22)，下法兰(22)上安装有调节螺钉(23)，调节螺钉(23)的的端部顶在放置在枢轴(20)底端的调整垫(24)上。

5.如权利要求4所述的高精度低扭矩调节球阀，其特征在于，所述的阀杆(19)伸出阀体(1)的端部安装有驱动套(25)，驱动套(25)安装在支架(26)内，支架(26)固定安装在阀体(1)上，支架(26)上还安装有护板(27)。

6.如权利要求4所述的高精度低扭矩调节球阀，其特征在于，所述的的阀体(1)内的阀球安装腔(14)内还设置有腔体衬套组件(41)。

7.如权利要求6所述的高精度低扭矩调节球阀，其特征在于，所述的腔体衬套组件(41)包括套装在阀杆(19)上的上腔体衬套(28)、套装在枢轴(20)上的下腔体衬套(29)、安装在阀球安装腔(14)靠近介质出口(17)位置的下游衬套(30)、安装在阀盖(18)内的阀盖衬套(31)，上腔体衬套(28)、下腔体衬套(29)和下游衬套(30)之间安装有衬套压环(32)，下游衬套(30)和阀盖衬套(31)挤压接触。

8.如权利要求7所述的高精度低扭矩调节球阀，其特征在于，所述的阀杆(19)和上腔体衬套(28)之间安装有轴套(33)，所述的枢轴(20)和下腔体衬套(29)之间也安装有轴套(33)。

9.如权利要求7所述的高精度低扭矩调节球阀，其特征在于，所述的调节球阀主体内还安装有多重密封抗结晶组件。

10.如权利要求9所述的高精度低扭矩调节球阀，其特征在于，所述的多重密封抗结晶组件包括：

设置在上法兰(21)和阀杆(19)之间的上填料层(34)和下填料层(35)；

设置在上法兰(21)和阀体(1)之间的推力垫(37)和密封垫片(38)；

设置在阀杆(19)和阀体(1)之间的垫圈(39)和O形密封圈(36)；

设置在枢轴(20)和阀体(1)之间的O形密封圈(36)；

设置在下法兰(22)和阀体(1)之间的密封垫片(38)和O形密封圈(36)；

设置在下法兰(22)和调节螺钉(23)之间的O形密封圈(36)；

设置在腔体衬套组件和阀体(1)之间的O形密封圈(36)；

设置在阀杆(19)和上腔体衬套(28)之间的挡圈(40)和O形密封圈(36)；

设置在枢轴(20)和下腔体衬套(29)之间的挡圈(40)和两个O形密封圈(36)；

设置在阀盖(18)和阀盖衬套(31)之间的O形密封圈(36)；

设置在阀座支撑环(4)和阀体(1)之间的挡圈(40)和O形密封圈(36)；

设置在阀座限位环(5)与阀体(1)之间的O形密封圈(36)；

设置在阀座支撑环(4)和阀座限位环(5)之间的挡圈(40)和O形密封圈(36)；

设置在阀座支撑环(4)和阀座(3)之间的O形密封圈(36)。