CN111255677A - 一种可改变阀面运行位置的球形阀组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可改变运行位置的球形阀组，包括阀座及进、排液组件，进、排组件的阀芯采用空心半球形阀芯，其外球面与阀座阀面为球形面配合，阀芯的外圆与阀罩内孔为间隙配合，使阀芯在阀罩内可进行左右45°内自由滑动旋转；而阀芯的内球面与弹簧座的外球面配合，弹簧座在弹簧力限定下只在中心线上作上下运动，从而使空心半球形阀芯在启闭中不断地进行圆弧形的摆动与旋转。这样进行往复循环达到阀芯与阀座在启闭中不会在一个阀面位置中，而不断地启闭、不断地可改变阀芯与阀座的密封位置来防止刺漏，提高密封及寿命，达到输送高压高粘度含颗粒砂杂子介质的各领域要求，能提高往复泵的运行寿命、效率及可靠性。

Description

一种可改变阀面运行位置的球形阀组

技术领域

本发明涉及一种可改变阀面运行位置的球形阀组。

背景技术

往复式柱塞泵为容积泵之一，由动力端、液力端、发动机配套成可增压输送各种液体的往复泵。该泵主要功能可定量输送高压力的各种介质，效率高，压力高是其它容积泵之首，是目前工业领域不可缺少的输送高压力液体的设备。

但随着应用领域的拓展各种介质的特性不一，在输送介质中由于粘度、含颗粒杂质的比例不一样，对往复泵的效率、寿命、可靠性提出了更高的要求。目前在各领域中出现一个普遍问题，在含颗粒杂子的介质输送中往往都要依靠过滤器进行过滤后进入泵腔，不然会使泵不能正常工作。并且要频繁清洗过滤器，通常多则几个小时就要清洗，不然泵出现吸空后震动烈度大、高，就会出现震裂管线及破坏液力端中的阀组件。

而传统往复泵液力端中所配的阀组可分为锥形阀、平板阀或球形阀，在运动中这三种阀的启闭位置均为平行，因此在启闭运行中阀面碰到颗粒杂子就会造成密封不严而刺漏，特别是介质稠度高又含有颗粒杂子时阀的运行状况会受到影响，经常发生启闭不畅，刺阀面刺泵腔等状况。因此，泵的效率很低，阀组件寿命很短，泵的可靠性极低，严重影响了泵的正常工作，从而给各工业领域带来严重的影响。

因此，现有的往复泵所配阀组不能满足含颗粒杂子、高粘度高压力的介质的输送。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种可改变阀面运行位置的球形阀组，使阀在启闭运动中能改变阀面位置，阻止颗粒杂子破坏阀面密封，减少启阀阻力，达到输送高压高粘度含颗粒砂杂子介质的各领域要求，提高往复泵的运行寿命、效率、可靠性。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该可改变阀面运行位置的球形阀组，包括阀座及相对设置在阀座两端的进液组件和排液组件；所述的进液组件、排液组件均包括有阀芯、弹簧以及阀罩，其中，阀芯活动配合在所述的阀座的阀面上，阀罩将阀芯和弹簧罩在其中并与所述的阀座相固定；其特征在于：

所述的阀芯为一内外均为球形面的空心半球形阀芯，阀芯的外球形面与所述阀座的阀面之间为球形面配合，阀芯的空心腔内底部有一凸起的圆台；

所述的进液组件和排液组件均还包括有一弹簧座，弹簧座的外面为球形面与所述阀芯的内球形面配合，弹簧座的底部有一通孔，该通孔的孔径大于所述圆台外径，以使所述圆台能套入通孔内，且使所述阀芯能自由地摆动旋转；

所述的弹簧设在所述弹簧座与所述阀罩之间，使所述弹簧座在弹簧力限定下只作轴向方向的往复移动；

所述的阀罩的内孔内有沿轴向延设的凸伸部，凸伸部的顶端是阀芯启开的行程限位点，为球形面，它正对所述圆台的端平面并可与端平面相碰。

进一步地，所述的空心半球形阀芯其总高度超过球直径的一半，且可以以不超过球直径的3/5为优选，且阀芯与所述阀罩的内孔之间为间隙配合，该内孔具有导向和限位的作用使阀芯在孔内能进行左右各45°内自由地摆动旋转，且不会与内孔卡住。

进一步地，所述的弹簧座为内外均为球形面的半球形体，其端面上设有一圆环形台阶，用来定位弹簧的一端，弹簧的另一端定位在阀罩上，确保弹簧受力均匀。

进一步地，所述的凸伸部呈顶端为球形面的锥形圆柱体状，且在其末端设有供所述弹簧定位用的圆环形台阶，使弹簧定位在该台阶与弹簧座之间。

进一步地，所述的阀芯的上部和阀罩的盖部上还均周向分布有若干流道孔，用于腔内介质排出。

进一步地，所述的进液组件的阀罩与出液组件的阀罩结构有所不同，其中出液组件的阀罩上还凸伸有高出阀罩盖面的定位凸部，与法兰配合定位，而法兰与泵体相固定，这样可使整个阀组固定在泵体的阀组通道内。

进一步所述的进液组件和排液组件的阀罩的外圆上均设有流道孔，分别构成进液流道孔和排液流道孔；所述阀座的外圆上设有进液孔道，它贯通进液阀面与所述的进液流道孔而形成本阀组的进液通道；所述阀座位于进液阀面***的端面上设有排液孔道，它贯通排液阀面与所述的排液流道孔而形成本阀组的排液通道；其中，所述的进液阀面为阀座与进液组件的阀芯配合的阀面，所述的排液阀面为阀座与排液组件的阀芯配合的阀面。

进一步地，所述的阀座为一体结构，使所述的进液组件和排液组件设置在同一个阀座上；或者所述的阀座为分体结构，使所述的进液组件和排液组件设在相应的阀座上而再组合于一块，两种阀座结构型式均能实现本发明的目的。

进一步地，所述的阀座型式可以多样，譬如其外圆可以是圆柱体状，也可是带有锥形外圆的圆柱体状等等。并且形状不同，其密封、定位方式也不一样，外圆带锥形的，可以利用锥形外圆定位密封；外圆为圆柱体的，外圆设置0形密封圈密封，采用阀座端面定位；或者阀座上下两端用矩形密封圈密封、阀座端面定位等等。

进一步地，所述的阀罩与阀座之间设有防松圈，以对阀座配合时的防松。

与现有技术相比，本发明的优点在于：采用空心半球形阀芯，总高度超过球直径的一半；阀芯的外球面与阀座阀面为球形面配合，阀芯的外圆与阀罩内孔为间隙配合，使阀芯在阀罩内可进行左右各45°内自由滑动旋转；而阀芯的内球面与弹簧座的外球面配合，弹簧座在弹簧力限定下只在中心线上作上下运动，从而使空心半球形阀芯在启闭中不断地进行圆弧形的摆动与旋转，与弹簧的作用力相互不干涉。这样进行往复循环达到阀芯与阀座在启闭中不会在一个阀面位置中，而不断地启闭、不断地可改变阀芯与阀座的密封位置，阻止颗粒杂子破坏阀面密封，减少启阀阻力，达到输送高压高粘度含颗粒砂杂子介质的各领域要求，从而提高往复泵的运行寿命、效率、可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2a为本发明实施例阀座的结构示意图。

图3为图2a的左视图。

图2b、图2c、图2d、图2e为几种不同结构的阀座示意图。

图4为本发明实施例阀芯的结构示意图。

图5为图4的A-A剖视图。

图6为本发明实施例弹簧座的结构示意图。

图7为本发明实施例进液阀罩的结构示意图。

图8为图7的俯视示意图。

图9为本发明实施例排液阀罩的结构示意图。

图10为图9的俯视示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本发明的球形阀组采用进液阀在下、排液阀在上的进、排液阀一体化设计，包括有阀座10及进、排液组件20、30、，其中：

阀座如图2a、图3所示，为一整体件，进、排液组件20、30共用在该阀座10上，进液阀面11和排液阀面18设在阀座10的两端，是可与空心半球形阀芯的外球面21相配合的球形面，且可根据压力不同设置不同宽度的阀面。进液阀面11和排液阀面18的内侧均成形为锥形圆柱台形孔12、17，孔分别与各自的阀面贯通。阀座10一头的端面与另一头的外圆上分别设有一环形凹槽14、16，分别用于嵌置矩形密封圈和O形密封圈，以实现阀座10与泵体间的连接密封。阀组的进液孔道15设在阀座下位的外圆上，它可以是多个圆形孔或椭圆形孔，与进液阀面11内侧的第一锥形圆柱台形孔12和进液阀面11连通。排液孔道13开在阀座位于进液阀面11***的端面上，它可以是多个周向均匀分布的圆形孔，与排液阀面18内侧的第二锥形圆柱台形孔17和排液阀面18连通。

进液组件20和排液组件30均包含有一阀芯、一弹簧座、一弹簧以及一阀罩，具体地：

进液组件20设于阀座10的下端，包括有进液阀芯2a、进液弹簧座3a、进液弹簧4a和进液阀罩5a，如图4、5所示，进液阀芯2a为内外均为球形面的空心半球形阀芯，其外球形面21与进液阀面11的球形面配合，使其在进液阀面11上可自由地滑动旋转，内球形面24与进液弹簧座3a配合。空心半球形阀芯的空心腔内底部有一凸起的圆台22，圆台的端面为平面，该端平面23配合进液阀罩上的球形面56，用来限制空心半球形阀芯2a与阀座的进液阀面11启开时的流道高度。为利于腔内介质排出，在空心半球形阀芯2a的上部还设有若干个周向均布的流道孔25。本空心半球形阀芯2a比半球体稍大，以总高度超过球直径的一半，且可以以不超过球直径的3/5为优选，以使阀芯2a在进液阀罩5a内孔55内不会卡住，能进行左右各45°内自由摆动旋转。

结合图6所示，进液弹簧座3a从外形上看，也为一半球形体，且内外也均为球形面，外球形面31与空心半球形阀芯的内球形面24滑移配合。进液弹簧座的端面上设有一圆环形台阶34，用于进液弹簧4a定位。进液弹簧座3a的底部设有一圆形通孔32，该通孔32的孔径大于阀芯内的圆台22直径，这样进液弹簧座3a套在圆台22上，不会影响阀芯2a的左右摆动旋转，并且在阀芯2a摆动旋转时，弹簧座3a在弹簧力作用下仍能保持在轴心线上下运动，两者互不干涉。

结合图7、8所示，空心半球形阀芯2a、进液弹簧座3a和进液弹簧4a设于进液阀罩5a内，进液阀罩5a与阀座10相固定，两者之间设有相互连接用的内、外螺纹，通过螺纹连接于一起，且阀罩的螺纹端设有一个用来安置防松圈40的倒角面，以对阀座10配合时的防松，该防松圈40可以采用O形橡胶弹簧。

进液阀罩内孔55与空心半球形阀芯2a外圆之间为间隙配合，内孔55对阀芯2a有导向和限位的作用，使阀芯2a在孔内启闭摆动时不会与孔卡住，可以进行左右各45°内的上下摆动、旋转。在进液阀罩5a的外圆和盖部上均设有多个流道孔，其中阀罩外圆上的流道孔为进液流道孔51a，本阀组的进液通道即由相连通的进液孔道15、进液阀面11及该进液流道孔51a构成。当往复泵的柱塞往后运行时，空心半球形阀芯2a启开，介质由阀座外圆上的进液孔道15经第一锥形圆柱台形孔12通过进液阀面11和阀罩外圆上的进液流道孔51a后进入到柱塞腔。进液阀罩盖部上的流道孔52可使罩内介质流出，各孔周向均匀分布。

进液阀罩内孔中心部位设有一沿轴向延设的凸伸部53，该凸伸部53呈锥形圆柱体状，其顶端为球形面56，该球形面56是空心半球形阀芯启开时的限位点，它正对阀芯的圆台端平面23，与弹簧座3a、阀芯2a及阀芯圆台2a同轴心线设置。这样当空心半球形阀芯2a启开移动时，圆台的端平面23碰到球形面56限位时，阀芯的顶端平面可依着进液阀罩内孔55进行左、右的45°内的自由摆动，此时进液阀面运行位置不断地改变进行启闭。在凸伸部53的末端设有进液弹簧定位用的圆环形台阶54，进液弹簧4a即定位在该台阶54与进液弹簧座端面上的圆环形台阶34之间，使弹簧座3a在弹簧的垂直受力下只能作轴向的往复移动，且确保弹簧受力均匀。

排液组件30设于阀座10的上端，包括有排液阀芯2b、排液弹簧座3b、排液弹簧4b和排液阀罩5b，其中排液阀芯2b是设在排液阀面18上，也为一空心半球形阀芯，除了阀芯高度会有所区别外，与进液阀芯2a结构相同。排液弹簧座3b与进液弹簧座3a结构相同，为一通用件。如图9、10所示，排液阀罩5b外圆上的流道孔为排液流道孔51b，本阀组的排液通道即由相连通的排液孔道13、排液阀面18及该排液流道孔51b构成。当往复泵的柱塞往前运行时，进液阀芯2a关闭，柱塞腔内产生压力，介质由阀座进液阀面***上的排液孔道13进入启开排液阀芯2b，使介质经第二锥形圆柱台形孔17通过排液阀面18和阀罩外圆上的排液流道孔51b排出。另外，因为排液端是要与泵体定位和固定的一端，因此排液阀罩5b结构与进液阀罩5a还有所不同，在排液阀罩5b上还凸伸有高出排液阀罩盖面的定位凸部57，定位凸部57上设有内螺纹孔，可与法兰配合定位，再通过法兰与泵体相固定，这样可使整个阀组固定在泵体的阀组通道内。

本阀组的工作原理如下：

由于阀芯2a、2b为空心半球形阀芯，阀芯的外球形面21与阀座阀面11、18为球形面配合，阀芯的外圆与阀罩内孔55为间隙配合，阀芯在阀罩内孔中可进行左右45°内自由摆动旋转。由于阀芯2a、2b的总高度超过球直径的一半，因此在启闭摆动时不会与阀罩内孔55卡住。阀芯的空心腔内设有作为启开限位点的圆台平面23，对应地在阀罩的内孔中设有顶端为球形面56的锥形圆柱体状凸伸部53，当阀芯启开向上或向下移动时，圆台平面23碰到凸伸部顶端的球形面56限位时，会依着球形面56进行左、右的45°内自由摆动，此时阀面运行位置不断地改变进行启闭。由于阀芯2a、2b与弹簧座3a、3b为球形面配合，弹簧座3a、3b在弹簧的垂直受力下只作往复移动，因此空心半球形阀芯2a、2b在启闭中可不断地进行圆弧形的摆动与旋转，与弹簧的作用力相互不干涉。这样进行往复循环就达到了阀芯与阀座在启闭中不会在一个阀面位置中，而不断地启闭、不断地可改变阀芯与阀座的密封位置来防止刺漏，提高密封及寿命。本阀组均可与各往复泵的液力端配套。

以上所述仅为本实发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理前提下，可以对本发明进行多种改型或改进，这些均被视为本发明的保护范围之内。譬如：本阀组的阀座10型式可以多样，如图2b-图2e所示，其外圆可以是圆柱体状，也可是带有锥形外圆的圆柱体状等等。并且形状不同，其密封、定位方式也不一样，外圆带锥形的，可以利用锥形外圆定位密封；外圆为圆柱体的，外圆设置0形密封圈密封，采用阀座端面定位；或者阀座上下两端用矩形密封圈密封、阀座端面定位；或者阀座外圆设置螺纹与泵体内螺纹连接，外圆或端平面密封等等。另外阀座10也可以是分体组合结构，将进液组件20和排液组件30设在相应的阀座上而再组合于一块。

Claims (10)

1.一种可改变阀面运行位置的球形阀组，包括阀座及相对设置在阀座两端的进液组件和排液组件；所述的进液组件、排液组件均包括有阀芯、弹簧以及阀罩，其中，阀芯活动配合在所述的阀座的阀面上，阀罩将阀芯和弹簧罩在其中并与所述的阀座相固定；其特征在于：

所述的阀芯为一内外均为球形面的空心半球形阀芯，阀芯的外球形面与所述阀座的阀面之间为球形面配合，阀芯的空心腔内底部有一凸起的圆台；

所述的进液组件和排液组件均还包括有一弹簧座，弹簧座的外面为球形面与所述阀芯的内球形面配合，弹簧座的底部有一通孔，该通孔的孔径大于所述圆台外径，以使所述圆台能套入通孔内，且使所述阀芯能自由地摆动旋转；

所述的弹簧设在所述弹簧座与所述阀罩之间，使所述弹簧座在弹簧力限定下只作轴向方向的往复移动；

所述的阀罩的内孔内有沿轴向延设的凸伸部，凸伸部的顶端是阀芯启开的行程限位点，为球形面，它正对所述圆台的端平面并可与端平面相碰。

2.如权利要求1所述的球形阀组，其特征在于：所述的空心半球形阀芯其总高度超过球直径的一半，与所述阀罩的内孔之间呈能进行左右各45°内摆动旋转的间隙配合。

3.如权利要求1所述的球形阀组，其特征在于：所述的弹簧座为内外均为球形面的半球形体，其端面上设有供所述弹簧定位用的圆环形台阶。

4.如权利要求1所述的球形阀组，其特征在于：所述的凸伸部呈顶端为球形面的锥形圆柱体状，在其末端设有供所述弹簧定位用的圆环形台阶。

5.如权利要求1所述的球形阀组，其特征在于：所述的阀芯的上部和阀罩的盖部上均周向分布有若干流道孔。

6.如权利要求1所述的球形阀组，其特征在于：所述的进液组件的阀罩与出液组件的阀罩结构有所不同，其中出液组件的阀罩上还凸伸有高出阀罩盖面的定位凸部。

7.如权利要求1至6任一项所述的球形阀组，其特征在于：所述的进液组件和排液组件的阀罩的外圆上均设有流道孔，分别构成进液流道孔和排液流道孔；所述阀座的外圆上设有进液孔道，它贯通进液阀面与所述的进液流道孔而形成本阀组的进液通道；所述阀座位于进液阀面***的端面上设有排液孔道，它贯通排液阀面与所述的排液流道孔而形成本阀组的排液通道；其中，所述的进液阀面为阀座与进液组件的阀芯配合的阀面，所述的排液阀面为阀座与排液组件的阀芯配合的阀面。

8.如权利要求1所述的球形阀组，其特征在于：所述的阀座为一体结构，使所述的进液组件和排液组件设置在同一个阀座上；或者所述的阀座为分体结构，使所述的进液组件和排液组件设在相应的阀座上而再组合于一块。

9.如权利要求1所述的球形阀组，其特征在于：所述的阀座的外圆为圆柱体状，或者阀座的外圆为带有锥形外圆的圆柱体状。

10.如权利要求1所述的球形阀组，其特征在于：所述的阀罩与阀座之间设有防松圈。

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