CN110454587A - 一种球阀阀芯及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种球阀阀芯及其制作方法，属于阀门技术领域。它解决了现有的阀芯密封性差的问题。本球阀阀芯，包括呈圆球状的球壳以及设置于所述球壳内呈圆管状的内管，所述球壳相对的两端均具有圆形开口，所述内管的两端分别与两个所述开口正对，所述内管的两端端部外侧具有外倒角，球壳两端端部的内侧具有内倒角，所述内管的外倒角与所述球壳端部的内倒角位置对应，且两者相贴靠。本球阀阀芯具有密封效果好的优点。
Description
技术领域
本发明属于阀门技术领域，涉及一种球阀阀芯及其制作方法。
背景技术
球阀一般包括阀体、设置于阀体内的球状阀芯、内端与阀芯相连接的阀杆以及与阀杆上伸出阀体的外端相连接的手柄，阀芯与阀体之间设置密封圈。球阀的球状阀芯整体上呈对称的球状结构，沿进水口和出水口的设置方向具有一贯穿的圆柱状通孔，阀芯的外侧面具有用于与阀杆相连接的连接孔或者连接槽。该球阀阀芯的制造成本约占整个球阀制造成本的三分之一，具有较大的开发价值。
例如，申请人设计了一种球阀阀芯的制作方法，包括以下步骤：a、加工准备：准备金属圆管一、金属圆管二以及相对设置的上模和下模；b、将金属圆管一和金属圆管二分别放置到上模和下模之间；c、使上模和下模相向运动，挤压金属圆管一使其成型；d、脱模；e、对脱模后的金属圆管二进行自内向外的冲压扩张。该球阀阀芯的制作方法将两根金属圆管一和金属圆管二通过套设挤压的方式来获得球阀阀芯，相对于普通实心的球阀阀芯来说，成本大大降低，且加工效率大大提高。
但是，目前制作球阀阀芯的材料均为制作难度较低的焊缝管，这里，焊接管是指用不锈钢带或不锈钢板等板状材料弯曲变形为圆形或方形等形状后再焊接成的表面有接缝的管材。因焊缝管在制作完成后，其管壁上会残留凹凸不平的焊缝，上述制作方法直接将金属圆管一和金属圆管二套设并挤压成型，使得金属圆管二端部不可避免地会抵靠在金属圆管一内侧的焊缝上，存在不同程度的缺口，可能对阀芯的密封性造成影响。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种球阀阀芯及其制作方法，所要解决的技术问题是如何提高球阀阀芯的密封性。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
一种球阀阀芯，包括呈圆球状的球壳以及设置于所述球壳内呈圆管状的内管，所述球壳相对的两端均具有圆形开口，所述内管的两端分别与两个所述开口正对，所述内管的两端端部外侧具有外倒角，其特征在于，所述球壳两端端部的内侧具有内倒角，所述内管的外倒角与所述球壳端部的内倒角位置对应，且两者相贴靠。
本球阀阀芯中，球壳具有开口的两端端部，通过车削或滚压加工等方式最终获得平整的内倒角，其与内管上的外倒角表面平整，则内管两端的外倒角与球壳的内倒角相贴靠时能保证两者之间的稳定性和密封性。同时，内倒角的设计使得球壳端部在挤压成型时，改变了球壳端部的变形压力，使其端部不易在形变作用下发生褶皱，能更好地与内管贴靠密封，进一步提高密封性。这里，球壳上内倒角的获得是在制作球壳外管时，在外管的端部外侧加工出外倒角，之后再经过模具挤压使得外管顺着模具的弧度逐步弯曲收口，因外管端口处的管壁较薄，且挤压成型时球壳的外壁为完整的球面，相应地，最终成型后的球壳两端的内侧就会形成所需的内倒角。
在上述的球阀阀芯中，所述内管的端部不伸出所述球壳的端部。
一种球阀阀芯的制作方法，其特征在于，该制作方法包括以下步骤：
①加工准备：准备内管、管径大于上述内管的外管以及相对设置的上模和下模，上模和下模结合后能形成球状的成型腔，上模和下模内均固定有呈圆柱状的成型头且两个成型头同轴线设置，所述成型头的侧部具有呈圆环状的可供上述内管的端部抵靠的挡肩，所述成型头的端部与上述挡肩之间的成型头侧壁上具有凹入呈圆环形的成型槽，且该成型槽与所述挡肩相邻设置；
②加工端部：对内管两端的端部外侧均加工出外倒角；外管两端的端部均加工出外倒角；
③放入成型腔：将内管套设在成型头外侧并使内管的端部抵靠在成型头的挡肩上，将外管套设在所述内管的外侧；
④挤压成型：上模和下模相向移动，通过成型腔的内壁挤压外管两端的端部，使外管两端的端部受力沿着成型腔的内壁收缩直至外管的两个端部分别推动内管的两端卡入两个所述成型头的成型槽内，且在所述外管两端的内侧形成内倒角；
⑤脱模：上模和下模反向移动并分离，成型头的侧壁对外管和内管脱离成型槽的端部施加向外的扩口力，完成扩口并获得阀芯毛坯。
本球阀阀芯的制作方法在外管的端部加工形成外倒角，减薄了外管端部的管壁，且改变了外管两端受挤压时的压力角度，改善了外管的变形压力，使得外管在挤压过程中不易发生褶皱，这里，加工形成外倒角再通过挤压形成内倒角的方式相较于直接加工形成内倒角的工艺来说，能使加工倒角后的外管端部外壁口径减小，避免了外管被挤压发生较大形变时造成的大褶皱，保证成型后球壳开口处的平整性，进而保证密封性。另外，成型槽的设置，将外管的端部和内管的端部均通过挤压卡入，使得内管和外管端部之间抵靠地更紧密，而脱模时，两者从成型槽内脱出，可由直径较大的成型头侧壁对内管施加向外扩张的作用力，即在脱模的同时完成扩口，直接获得阀芯毛坯，减少了工序，提高了加工效率。
在上述的球阀阀芯的制作方法中，所述成型头的外侧具有锥形面且锥形面的直径自成型头端部向挡肩方向逐渐缩小。锥形面的设计使得成型槽自然形成，且锥形面的逐渐变化能在脱模时逐渐对内管施加扩张力，保证扩张的稳定性，进而保证成品结构的稳定性。
在上述的球阀阀芯的制作方法中，所述成型头的端面与外侧壁之间圆弧过渡。圆弧过渡可方便内管的套设，且不会损伤内管的内壁。
在上述的球阀阀芯的制作方法中，所述挡肩靠近所述成型腔底部设置。
在上述的球阀阀芯的制作方法中，所述步骤②中，对外管两端的端部采用滚压或车削方式加工形成外倒角。滚压加工方式可使外管端部的内外壁更平整，能更好地与内管的外倒角贴靠实现密封，同时，滚压方式可使外管两端的端部更紧实，密度更均匀，进而保证支撑、密封的稳定性。
与现有技术相比，本球阀阀芯及其制作方法具有以下优点：
1、通过滚压加工，使得外管端部内壁更平整，能使外管和内管更好地贴合密封，保证密封效果。
2、通过对外管端部的滚压加工，使其端部密度更均匀，结构更紧实，保证了结构的稳定性和抗压强度。
3、对外管端部进行滚压形成外倒角，再通过挤压变形来形成内倒角，可使外管端部的外壁直径变小，改变了挤压角度，改善了外管的变形压力，不易在形变作用下发生褶皱，使其能更好地与内管贴靠密封，进一步提高密封性。
4、整个加工过程仅包括下料、加工外倒角、挤压成型和脱模，无需过多的工序，简化了加工工艺，提高了加工效率，为自动化生产提供了必要条件。
附图说明
图1是本球阀阀芯的剖视结构示意图。
图2是本球阀阀芯制作方法的工艺流程图。
图3是本球阀阀芯制作方法中步骤③时的示意图。
图4是本球阀阀芯制作方法中步骤④的示意图。
图5是外管上车削面处的局部放大图。
图中，1、球壳；2、内管；3、开口；4、外倒角；5、车削面；6、外管；7、上模；8、下模；9、成型腔；10、成型头；11、挡肩；12、成型槽；13、锥形面。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示，球阀阀芯包括呈圆球状的球壳1以及设置于球壳1内呈圆管状的内管2，球壳1相对的两端均具有圆形开口3，内管2的两端分别与两个开口3正对。内管2的两端端部外侧具有外倒角4，球壳1两端端部具有内倒角，内管2端部的外倒角4与球壳1内壁的内倒角位置对应，且两者相贴靠。内管2的端部不伸出球壳1的端部。
如图2、图3、图4和图5所示，本球阀阀芯的制作方法包括以下步骤：
①加工准备：准备呈圆管状的内管2、管径大于内管2的呈圆管状的外管6以及相对设置的上模7和下模8，上模7和下模8结合后能形成球状的成型腔9，上模7下侧和下模8上侧均竖直固定有呈圆柱状的成型头10且两个成型头10同轴线设置。
因上模7和下模8上固定的成型头10结构相同，仅为上下对称结构，所以以下模8上的成型头10为例进行结构说明，成型头10的侧部具有呈圆环状的可供内管2的端部抵靠的挡肩11，该挡肩11靠近成型腔9底部设置，成型头10上端的端部与挡肩11之间的成型腔9侧壁上具有凹入呈圆环形的成型槽12，且该成型槽12与挡肩11相邻设置；在本实施例中，成型头10的外侧具有锥形面13且锥形面13的直径自成型头10端部向挡肩11方向逐渐缩小，从而在挡肩11上方自然形成成型槽12，成型头10的端面与外侧壁之间圆弧过渡；
②加工端部：对内管2两端的端部外侧均加工外倒角4；对外管6两端的端部外侧均加工外倒角；
优选的，采用滚压的方式加工形成上述外倒角。
③放入成型腔9：将内管2套设在成型头10外侧并使内管2下端的端部抵靠在成型头10的挡肩11上，将外管6套设在内管2的外侧；
④挤压成型：驱动上模7和下模8相向移动，通过成型腔9的内壁挤压外管6两端的端部，使外管6两端的端部受力沿着成型腔9的内壁逐渐收缩，直至外管6的两个端部分别推动内管2的两端卡入两个成型头10的成型槽12内；此时，因外管6端部的管壁较薄，其外侧面沿着成型腔9的内壁逐渐收缩形成球面，则其端部内侧自然形成内凹的内倒角；
⑤脱模：驱动上模7和下模8反向移动并分离，成型头10的锥形面13对外管6和内管2脱离成型槽12的端部施加向外的扩口力，完成扩口并获得阀芯毛坯；
⑥抛光：车阀芯毛坯的外球面并抛光，获得成品阀芯。
本球阀阀芯的制作方法在外管6的端部通过滚压加工的方式形成外倒角，削薄了外管6端部的管壁，避免了外管6被挤压发生较大形变时造成的大褶皱，保证成型后球壳1开口3处的平整性，进而保证密封性。同时，滚压加工的方式能压平外管6管壁的接缝，保证内管2和外管6抵靠时的紧密性和密封性。另外，成型槽12的设置，将外管6的端部和内管2的端部均通过挤压卡入，使得内管2和外管6端部之间抵靠地更紧密，而脱模时，两者从成型槽12内脱出，可由直径较大的成型头10侧壁对内管2施加向外扩张的作用力，即在脱模的同时完成扩口，直接获得成品阀芯，减少了工序，提高了加工效率。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (7)
1.一种球阀阀芯，包括呈圆球状的球壳(1)以及设置于所述球壳(1)内呈圆管状的内管(2)，所述球壳(1)相对的两端均具有圆形开口(3)，所述内管(2)的两端分别与两个所述开口(3)正对，所述内管(2)的两端端部外侧具有外倒角(4)，其特征在于，所述球壳(1)两端端部的内侧具有内倒角，所述内管(2)的外倒角(4)与所述球壳(1)端部的内倒角位置对应，且两者相贴靠。
2.根据权利要求1所述的球阀阀芯，其特征在于，所述内管(2)的端部不伸出所述球壳(1)的端部。
3.一种球阀阀芯的制作方法，其特征在于，该制作方法包括以下步骤：
①加工准备：准备内管(2)、管径大于上述内管(2)的外管(6)以及相对设置的上模(7)和下模(8)，上模(7)和下模(8)结合后能形成球状的成型腔(9)，上模(7)和下模(8)内均固定有呈圆柱状的成型头(10)且两个成型头(10)同轴线设置，所述成型头(10)的侧部具有呈圆环状的可供上述内管(2)的端部抵靠的挡肩(11)，所述成型头(10)的端部与上述挡肩(11)之间的成型头(10)侧壁上具有凹入呈圆环形的成型槽(12)，且该成型槽(12)与所述挡肩(11)相邻设置；
②加工端部：对内管(2)两端的端部外侧均加工出外倒角(4)；外管(6)两端的端部均加工出外倒角；
③放入成型腔(9)：将内管(2)套设在成型头(10)外侧并使内管(2)的端部抵靠在成型头(10)的挡肩(11)上，将外管(6)套设在所述内管(2)的外侧；
④挤压成型：上模(7)和下模(8)相向移动，通过成型腔(9)的内壁挤压外管(6)两端的端部，使外管(6)两端的端部受力沿着成型腔(9)的内壁收缩直至外管(6)的两个端部分别推动内管(2)的两端卡入两个所述成型头(10)的成型槽(12)内，且在所述外管(6)两端的内侧形成内倒角；
⑤脱模：上模(7)和下模(8)反向移动并分离，成型头(10)的侧壁对外管(6)和内管(2)脱离成型槽(12)的端部施加向外的扩口力，完成扩口并获得阀芯毛坯。
4.根据权利要求3所述的球阀阀芯的制作方法，其特征在于，所述成型头(10)的外侧具有锥形面(13)且锥形面(13)的直径自成型头(10)端部向挡肩(11)方向逐渐缩小。
5.根据权利要求3或4所述的球阀阀芯的制作方法，其特征在于，所述成型头(10)的端面与外侧壁之间圆弧过渡。
6.根据权利要求3或4所述的球阀阀芯的制作方法，其特征在于，所述挡肩(11)靠近所述成型腔(9)底部设置。
7.根据权利要求3或4所述的球阀阀芯的制作方法，其特征在于，所述步骤②中，对外管(6)两端的端部采用滚压或车削方式加工形成外倒角。
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