CN110274046B - 一种耐磨球体及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐磨球体，涉及阀门领域，包括设有内孔的球形本体，在内孔的两端设有缺口，所述缺口的轮廓线形状曲折呈“W”型，所述缺口采用圆滑过渡的双曲面结构。本发明具有使用寿命长，耐磨的优点。

Description

一种耐磨球体及其加工工艺

技术领域

本发明涉及阀门领域，具体涉及一种耐磨球体及其加工工艺。

背景技术

高温（＞500℃）高压（＞Class 900）硬密封球阀，在阀门开启的瞬间，球体的出口处开启一条小缝，流体的流速特别高，对阀座的冲刷非常厉害，特别是流体介质内含有微小固体颗粒，很容易损坏阀座密封面。国内外阀门专家在球体出口处设计了W形缺口，使阀门开启瞬间增大流通面积，降低流速，减少了对阀座的冲刷，提高了阀门的使用寿命。这种W形缺口，只是单曲面，在缺口和球体内孔及球体外圆交接处出现拐点，用机械打磨出很小的R圆弧连接，仍不能满足母线相切的圆弧过渡效果。

发明内容

为了克服背景技术的不足，本发明提供一种使用寿命长的耐磨球体。

本发明所采用的技术方案：一种耐磨球体，包括设有内孔的球形本体，在内孔的两端设有缺口，所述缺口的轮廓线形状曲折呈“W”型，所述缺口两侧采用圆滑过渡的双曲面结构。

所述缺口的双曲面结构与球形本体的表面相切过渡，且同时相切于球形本体的内孔。

所述球形本体设有与缺口轮廓线吻合的表面曲线和内孔曲线，所述双曲面结构的曲率半径随着表面曲线和内孔曲线上的相切点的不同而变化，从而形成平滑的滑动。

所述缺口分别设置在内孔的两侧，且一端设置一个缺口。

所述球体的外表面、内孔以及缺口处都喷涂有CrC或WC。

本申请还提供另一种技术方案：一种带有耐磨球体的球阀，包括阀杆、前阀座、后阀座以及球体，所述球体采用上述方案的球体。

本申请还提供另一种技术方案：一种耐磨球体的加工工装，其包括夹具安装板、安装在所述夹具安装板中心位置且用于定位球体内孔的芯轴以及用于定位球体阀杆槽的定位杆，所述夹具安装板一侧安装有安装支架，所述定位杆水平***所述安装支架中，所述定位杆外端套设有螺纹配合的调整压紧螺母，所述安装支架外侧面安装有用于限制调整压紧螺母只做旋转的螺母压板，所述芯轴包括带外锥面的涨芯和带内锥面的涨套，所述涨芯上安装有螺栓连接且将涨套下压的压块。

所述夹具安装板在安装支架的相对位置处安装有配重块。

本申请还提供另一种技术方案：一种耐磨球体的加工工艺，其步骤包括：

A、加工球体的外球面、内孔和阀杆槽，将加工工装安装到加工中心设备上；

B、将球体安装到加工工装上，先安装到涨芯和涨套的外圆上，位于球体一侧的定位杆***到球体的阀杆槽中，然后调节涨套在球体内孔内的深度，以使球体内孔涨紧，固定球体；

C、将定位杆安装支架安装到夹具安装板上，调整压紧螺母与定位杆，通过连接螺纹调整升降位置，螺母由螺母压板定位，但不能压紧；在夹具安装板上与定位杆安装支架对称位置处安装配重块；

D、将设计的W形双曲面缺口的三维造形图输入加工中心，加工中心还要输入编程软件，然后机床操作者就可输入加工程序进行加工，直到全部完工。

所述步骤A中的加工中心采用五轴联动的车铣复合加工中心设备。

所述步骤D中的编程软件采用edgecam编程软件。

本发明的有益效果是：

1、采用W型缺口，在阀门瞬开或瞬关时，增大流通面积，降低介质的流速，减轻因介质高速流动对阀座的冲蚀；

2、W型缺口采用圆滑过渡的曲面结构，避免了各母线相交的连接拐点，有效的降低了W型缺口处的应力集中，避免了拐点处涂层崩裂，增加了表面涂层的使用寿命；

3、曲率半径的变化使得曲面形成平滑的过渡，使介质的流通更加顺畅，减少介质中固体颗粒物对W型缺口的磨损。

附图说明

图1为本发明实施例耐磨球体的结构示意图。

图2为带有耐磨球体的球阀的结构示意图。

图3为耐磨球体的侧视图。

图4为图3中A-A处的剖视图。

图5为图3中B-B处的剖视图。

图6为图3中C-C处的剖视图。

图7为耐磨球体的加工工装的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：

如图所示，一种耐磨球体，包括设有内孔4的球形本体，在内孔4的两端设有缺口1，所述球形本体设有与缺口1轮廓线吻合的表面曲线2和内孔曲线3，所述缺口1的轮廓线形状曲折呈“W”型，所述缺口1采用圆滑过渡的曲面结构，本技术方案中采用W型缺口，在阀门瞬开或瞬关时，增大流通面积，降低介质的流速，减轻因介质高速流动对阀座的冲蚀；

另外，W型缺口采用圆滑过渡的曲面结构，避免了各母线相交的连接拐点，有效的降低了W型缺口处的应力集中，避免了拐点处涂层崩裂，增加了表面涂层的使用寿命。

在本实施例中，如附图1所示，曲线MON从不同的角度看可以分别代表表面曲线和内孔曲线，代表表面曲线时，视线角度是从外往内看；代表内孔曲线时，视线角度是从内往外看；

所述缺口1的曲面结构与球形本体的表面曲线2相切过渡，且同时相切于球形本体的内孔曲线3；所述曲面结构的曲率半径随着表面曲线2和内孔曲线3上的相切点的不同而变化，从而形成平滑的滑动，曲率半径的变化使得曲面形成平滑的过渡，使介质的流通更加顺畅，减少介质中固体颗粒物对W型缺口的磨损。

如附图3和附图4所示，截取W型缺口A-A截面，B1点位于MON曲线上，过B1点做切线与内孔通道的延伸线相交于A1，形成线段A1B1和A1C1，以线段A1B1和A1C1为切线，过B1点形成圆弧，圆弧圆心为O1，而此时的半径为4.48mm。

所述缺口1分别设置在内孔4的两侧，且一端设置一个缺口1。

所述球体的外表面、内孔以及缺口处都喷涂有CrC或WC，表面硬度达HRC68以上，很硬很脆，尖角或过渡圆弧R太小很容易崩裂，W形双曲面缺口就解决了这一难题，大大提高了产品的使用寿命。

一种带有耐磨球体的球阀，包括阀杆、前阀座、后阀座以及球体，所述球体采用上述方案中的球体。

一种耐磨球体的加工工艺，其步骤包括：

A、将加工工装安装到加工中心设备上；

B、将球体安装到加工工装上，先安装到涨芯86和涨套87的外圆上，位于球体一侧的定位杆81***到球体的阀杆槽中，然后调节涨套87在球体内孔的深度，以使球体内孔涨紧，固定球体；

C、将定位杆81、安装支架82安装到夹具安装板84上，调整压紧螺母83与定位杆81，通过连接螺纹调整升降位置，螺母由螺母压板85定位，但不能压紧；在夹具安装板84上与定位杆81、安装支架82对称位置处安装配重块89；

D、将设计的W形双曲面缺口的三维造形图输入加工中心，加工中心还要输入编程软件，然后机床操作者就可输入加工程序进行加工，直到全部完工。

所述步骤A中的加工中心采用五轴联动的车铣复合加工中心设备。

所述步骤D中的编程软件采用edgecam编程软件。

一种耐磨球体的加工工装，其包括夹具安装板84、 安装在所述夹具安装板84中心位置且用于定位球体内孔的芯轴以及用于定位球体阀杆槽的定位杆81，所述夹具安装板84一侧安装有安装支架82，所述定位杆81水平***所述安装支架82中，所述定位杆81外端套设有螺纹配合的调整压紧螺母83，所述安装支架82外侧面安装有用于限制调整压紧螺母83只做旋转的螺母压板85，所述芯轴包括带外锥面的涨芯86和带内锥面的涨套87，所述涨芯86上安装有螺栓连接且将涨套87下压的压块88。

所述夹具安装板84在安装支架82的相对位置处安装有配重块89，保持工装在旋转时能保证平衡。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。

Claims (4)

1.一种耐磨球体的加工工装，其特征在于：其包括夹具安装板（84）、安装在所述夹具安装板（84）中心位置且用于定位球体内孔的芯轴以及用于定位球体阀杆槽的定位杆（81），所述夹具安装板（84）一侧安装有安装支架（82），所述定位杆（81）水平***所述安装支架（82）中，所述定位杆（81）外端套设有螺纹配合的调整压紧螺母（83），所述安装支架（82）外侧面安装有用于限制调整压紧螺母（83）只做旋转的螺母压板（85），所述芯轴包括带外锥面的涨芯（86）和带内锥面的涨套（87），所述涨芯（86）上安装有螺栓连接且将涨套（87）下压的压块（88），所述芯轴和压块组装后的长度低于球体内孔的深度。

2.根据权利要求1所述的耐磨球体的加工工装，其特征在于：所述夹具安装板（84）在安装支架（82）的相对位置处安装有配重块（89）。

3.一种采用权利要求1中加工工装的耐磨球体的加工工艺，其特征在于，其步骤包括：

A、加工球体的外球面、内孔和阀杆槽，将加工工装安装到加工中心设备上；

B、将球体安装到加工工装上，先安装到涨芯和涨套的外圆上，位于球体一侧的定位杆***到球体的阀杆槽中，然后调节涨套在球体内孔的深度，以使球体内孔涨紧，固定球体，所述芯轴和压块组装后的长度低于球体内孔的深度；

C、将定位杆安装支架安装到夹具安装板上，调整压紧螺母与定位杆，通过连接螺纹调整定位杆***球体阀杆槽的深度，螺母由螺母压板定位，但不能压紧；在夹具安装板上与定位杆安装支架对称位置处安装配重块；

D、将设计的W形双曲面缺口的三维造形图输入加工中心，加工中心还要输入编程软件，然后机床操作者就可输入加工程序进行加工，直到全部完工。

4.根据权利要求3所述的耐磨球体的加工工艺，其特征在于：所述步骤A中的加工中心采用五轴联动的车铣复合加工中心设备。

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