CN207569257U - 一种低速高载荷顶压机构及形成的强制密封球阀 - Google Patents

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Abstract

一种低速高载荷顶压机构及形成的强制密封球阀,属于强制密封阀领域。包括螺纹啮合的主动转轮和平移部件,在主动转轮和平移部件之间设有滚柱机构,其特征在于:所述的滚柱机构包括多个带有多条平行环槽的滚柱(16),多个滚柱(16)相互之间紧密排布,且多个滚柱(16)同时与主动转轮和平移部件啮合。本实用新型采用满布滚柱的结构,螺柱齿轮的螺柱和平移部件采用有相同螺旋升角的螺纹,而滚柱采用无螺旋升角的环槽结构,相邻滚柱在轴向上沿螺旋线排布产生高度差,不会因为尖角的存在而导致相邻滚柱间环槽牙的相互侵入和运动干涉,从而使使阀门体积得以减小,完全满足低速、高载荷的使用需求结构紧凑。

Description

一种低速高载荷顶压机构及形成的强制密封球阀
技术领域
一种低速高载荷顶压机构及形成的强制密封球阀,属于强制密封阀领域。
背景技术
在流体控制领域,特别是对流体开关控制和关闭严密性要求苛刻的领域,要求阀门能够在直通的状态下尽可能小的产生压降,并且能够提供不受管线介质压力影响的强制扭矩密封,现有技术中,强制密封阀门最为代表的传统提升杆式强制密封球阀,该结构虽然可以实现阀门在开关全程大部分过程中与阀座无接触、无摩擦,但是没有真正做到无摩擦。另外,本申请的申请人在2016年提出了一种全新的强制密封球阀结构,专利号为201610355492.5,该结构实现了真正无摩擦的技术目的。
在上述实用新型的强制密封球阀CN105921150A的基础上,提出了一种循环滚柱顶压机构,由于滚柱在阀瓣顶压时顶起的距离仅为阀球的转动间隙,起强制密封作用的螺旋顶压机构由螺柱齿轮与阀瓣间的螺纹配合实现,两个螺纹间转动时产生的滑动摩擦力消耗了绝大部分阀门操作扭矩,机械传动效率较低,阀门操作扭矩较大。而且,上述结构中的滚柱在自转及公转的过程中,滚柱需要跳转实现循环,所以,在主动转轮或平移部件的啮合螺纹上需要设置将滚柱拨回转动轨道的切平口及同步限位顶凸,在一定程度上降低了啮合精度,对顶压机构的传动效率产生了一定的影响。另外,为了能够在有限的阀球体积下实现更大的载荷,就需要增加滚柱的数量,即增加滚柱的啮合面积,但现有的结构给出的解决方案并不完美。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供一种能够实现低转速、高载荷的一种低速高载荷顶压机构及形成的强制密封球阀。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种低速高载荷顶压机构,包括螺纹啮合的主动转轮和平移部件,在主动转轮和平移部件之间设有滚柱机构,其特征在于:所述的滚柱机构包括多个带有多条平行环槽的滚柱,多个滚柱相互之间紧密排布,且多个滚柱同时与主动转轮和平移部件啮合。
本实用新型采用去掉保持架而满布滚柱的结构,在重载荷工况下,为了能够更多地布置滚柱,提高承载能力,与此同时,螺柱齿轮的螺柱和平移部件采用有相同螺旋升角的螺纹,而滚柱采用无螺旋升角的环槽结构,不同之处在于,螺纹和环槽牙形均不包含尖角。环槽牙形的牙顶部无尖角,取而代之的是有一定宽度的柱面。同样地,螺柱齿轮的螺柱和平移部件的螺纹牙形的牙顶也无尖角,取而代之的是有一定宽度的柱面。在滚柱满布的情况下,滚柱与螺柱齿轮和平移部件的螺纹啮合,因此相邻滚柱在轴向上沿螺旋线排布势必产生高度差,当环槽牙顶柱面宽度大于上述高度差时,相邻滚柱间的接触面将仍然是牙顶的柱面,类似于满布滚柱轴承相接触的柱面,而不会因为尖角的存在而导致相邻滚柱间环槽牙的相互侵入和运动干涉。从而使带有环槽的滚柱仍然可以采用满布的方式提供承载。这样的结构,使得平移部件的平移动作相对为慢速,而载荷为重载的工况下,可以达到非常良好的效果,而使阀门体积得以减小,完全满足低速、高载荷的使用需求,而且不对设备的本身体积造成影响,结构紧凑,效率更高。
所述的多个滚柱的环槽的牙顶为圆柱面,所述主动转轮为端面带有螺柱的螺柱齿轮,螺柱齿轮的螺柱上设有带螺旋升角的螺柱螺纹,所述滚柱的环槽牙顶圆柱面的宽度数值大于所述螺柱螺纹螺距除以滚柱的个数的数值。
滚柱的环槽牙顶圆柱面的宽度数值大于所述螺纹螺距除以滚柱的个数的数值从而保证相邻滚柱间接触的部位为牙顶圆柱面。
所述的多个滚柱的平行环槽等间距设置,多个滚柱绕主动转轮的螺柱圆周呈螺旋式排列,首尾两个滚柱之间的轴向高度差为一倍螺距。
受与之啮合的螺纹约束滚柱绕主动转轮转轴呈螺旋式排列,因此,相邻两滚柱存在轴向高度差,首尾两个滚柱之间的轴向高度差约为一倍螺距。相邻滚柱间,以及沿一倍螺距布置的首尾两个滚柱在满布情况下接触面均为柱面,这样的结构,在阀瓣顶起动作相对为慢速,而载荷为重载的工况下,可以达到非常良好的效果,而使阀门体积得以减小。
所述的螺柱齿轮的螺柱为外螺纹螺柱,平移部件设有对应的内螺纹凸台,外螺纹螺柱通过滚柱机构环槽啮合平移部件的内螺纹凸台。
所述的螺柱齿轮的螺柱为内螺纹螺柱,平移部件上对应设有外螺纹凸台,外螺纹凸台通过滚柱机构环槽啮合螺柱内螺纹。
所述的滚柱机构设有内外套装的多组,所述的主动转轮上同轴设置内外多层环形螺柱,多组滚柱机构分别安装在相邻的两层环形螺柱之间。
所述的平移部件上对应设有多层带有螺纹的啮合凸台,环形螺柱与啮合凸台之间安装滚柱机构。
一种低速高载荷顶压机构形成的强制密封球阀,其特征在于:还包括阀体、阀座、阀杆及阀球基体,阀杆与阀球基体之间设有齿轮组传动机构,齿轮组传动机构的阀杆齿轮安装在阀球基体的上部并连接阀杆下部,所述的低速高载荷顶压机构安装在螺柱齿轮与阀瓣之间;阀杆齿轮通过小齿轮连接螺柱齿轮,螺柱齿轮为主动转轮;螺柱齿轮通过滚柱机构连接阀瓣,阀瓣为平移部件,阀瓣与阀球基体之间设有限制阀瓣随螺柱齿轮一起转动的限旋机构。
所述的螺柱齿轮与阀球基体之间设有滑动机构,滑动机构包括滚珠和滚珠滑道,滚珠滑道设置在阀球基体靠近阀瓣一侧,滚珠滑道内满布滚珠,滚珠一侧滚动接触所述的螺柱齿轮内端面。
在螺柱齿轮和阀球基体之间,通常需要采用推力轴承的方式降低摩擦,提升传动效率。在重载荷低摩擦均需要兼顾的情况下,本实用新型采用了环形满布滚珠的,类似于滚珠丝杠的结构形式,滚珠在同轴设置的环槽内随螺柱齿轮旋转而同时发生公转和自转,环槽自成体系形成自循环,在慢速重载荷的强制密封球阀应用中减摩和承载效果更好。
所述的螺柱齿轮内端面上设有与滚珠啮合的环形凹槽,环形凹槽与滚柱的接触面为弧形设置。
滚珠与相邻的两个面均为弧形线接触,大大提高了接触的面积,同样在慢速重载荷的强制密封球阀应用中减摩和承载效果更好。
与现有技术相比,本实用新型所具有的有益效果是:本实用新型采用去掉保持架而满布滚柱的结构,在重载荷工况下,为了能够更多地布置滚柱,提高承载能力,与此同时,螺柱齿轮的螺柱和平移部件采用有相同螺旋升角的螺纹,而滚柱采用无螺旋升角的环槽结构,不同之处在于,螺纹和环槽牙形均不包含尖角。环槽牙形的牙顶部无尖角,取而代之的是有一定宽度的柱面。同样地,螺柱齿轮的螺柱和平移部件的螺纹牙形的牙顶也无尖角,取而代之的是有一定宽度的柱面。在滚柱满布的情况下,滚柱与螺柱齿轮和平移部件的螺纹啮合,因此相邻滚柱在轴向上沿螺旋线排布势必产生高度差,当环槽牙顶柱面宽度大于上述高度差时,相邻滚柱间的接触面将仍然是牙顶的柱面,类似于满布滚柱轴承相接触的柱面,而不会因为尖角的存在而导致相邻滚柱间环槽牙的相互侵入和运动干涉。从而使带有环槽的滚柱仍然可以采用满布的方式提供承载。这样的结构,使得平移部件的平移动作相对为慢速,而载荷为重载的工况下,可以达到非常良好的效果,而使阀门体积得以减小,完全满足低速、高载荷的使用需求,而且不对设备的本身体积造成影响,结构紧凑,效率更高。
附图说明
图1为一种低速高载荷顶压机构与阀体的安装关系示意图。
图2为滚珠安装位置示意图。
图3为螺柱齿轮结构示意图。
图4为图3的A部分局部放大图。
图5为相邻滚柱之间安装关系示意图。
图6为图5的B部分局部放大图。
图7为螺柱齿轮与滚柱的连接关系示意图。
图8为强制密封球阀结构***图示意图。
其中,1、阀体 2、阀盖垫片 3、阀座 4、阀体螺栓 5、阀球基体 501、滚珠滑道 6、螺柱齿轮压环 7、螺柱齿轮 701、螺柱螺纹 702、螺纹顶面 8、阀瓣 9、阀杆齿轮 10、小齿轮 11、上盖 12、阀杆上盖 13、螺母 14、小齿轮压盖 15、阀杆 16、滚柱 1601、滚珠牙顶 17、滚珠。
具体实施方式
图1~8是本实用新型的最佳实施例,下面结合附图1~8对本实用新型做进一步说明。
实施例1
参照附图1~8:一种低速高载荷顶压机构,包括螺纹啮合的主动转轮和平移部件,在主动转轮和平移部件之间设有滚柱机构,滚柱机构包括多个带有多条平行环槽的滚柱16,多个滚柱16相互之间紧密排布,且多个滚柱16同时与主动转轮和平移部件啮合。
多个滚柱16的环槽的牙顶为圆柱面,螺柱齿轮7的螺柱上和平移部件与滚柱16的啮合面上设有带有螺旋升角的螺柱螺纹701,且其啮合凸台的牙顶为圆柱面。多个滚柱16的平行环槽等间距设置,受与之啮合的螺纹约束滚柱16绕主动转轮转轴呈螺旋式排列,相邻两滚柱16因此存在轴向高度差,首尾两个滚柱16之间的轴向高度差为一倍螺距。
螺柱齿轮7的螺柱为外螺纹螺柱,平移部件上对应设有内螺纹凸台,外螺纹螺柱通过滚柱机构环槽啮合平移部件的内螺纹凸台。
一种低速高载荷顶压机构形成的强制密封球阀,还包括阀体1、阀座3、阀杆及阀球基体5,阀杆与阀球基体5之间设有齿轮组传动机构,齿轮组传动机构的阀杆齿轮安装在阀球基体5的上部并连接阀杆下部,低速高载荷顶压机构安装在主动转轮的螺柱齿轮7与阀瓣8之间;阀杆齿轮9通过小齿轮10连接螺柱齿轮7,螺柱齿轮7为主动转轮;螺柱齿轮7通过滚柱机构连接阀瓣8,阀瓣8为平移部件,阀瓣8与阀球基体5之间设有限制阀瓣8随螺柱齿轮7一起转动的限旋机构。
阀体1与阀球基体5之间设有滑动机构,滑动机构包括滚珠17和滚珠滑道501,滚珠滑道501设置在阀球基体靠近阀瓣8一侧,滚珠滑道501内满布滚珠17,滚珠17一侧滚动接触所述的螺柱齿轮7内端面。在螺柱齿轮7和阀球基体5之间,通常需要采用推力轴承的方式降低摩擦,提升传动效率。在重载荷低摩擦均需要兼顾的情况下,本实用新型采用了环形满布滚珠17的结构形式,类似于滚珠丝杠的结构形式如图2所示,滚珠17在同轴设置的环槽内随螺柱齿轮7旋转而同时发生公转和自转,环槽自成体系形成自循环,滚珠17与相邻的两个承力面均为弧形线接触,大大提高了接触的面积,同样在慢速重载荷的强制密封球阀应用中减摩和承载效果良好。
进一步的,为了增加滚珠17的效率,减小摩擦,可在螺柱齿轮7内端面上设有与滚珠17啮合的环形凹槽,环形凹槽与滚珠17的接触面为弧形设置。
在重载荷工况下,为了能够更多地布置滚柱,提高承载能力,本实用新型采用去掉保持架而满布滚柱16的结构。同样地,螺柱齿轮7的螺柱上的螺纹和阀瓣8内的螺纹都采用有相同螺旋升角的螺纹,而滚柱16采用无螺旋升角的环槽结构,不同之处在于,螺纹和环槽牙形均不包含尖角。如图1-8所示:环槽牙形的牙顶部无尖角,取而代之的是有一定宽度的柱面。同样地,螺柱和阀瓣螺纹牙形的牙顶也无尖角,取而代之的是有一定宽度的柱面。在滚柱满布的情况下,滚柱与螺柱齿轮和阀瓣螺纹啮合,因此相邻滚柱在轴向上沿螺旋线排布势必产生高度差,当环槽牙顶柱面宽度大于上述高度差时,相邻滚柱间的接触面将仍然是牙顶的柱面,类似于满布滚柱轴承相接触的柱面如图6、7所示,而不会因为尖角的存在而导致相邻滚柱间环槽牙的相互侵入和运动干涉。从而使带有环槽的滚柱仍然可以采用满布的方式提供承载。附图中给出了相邻滚柱16间以及沿一倍螺距布置的首尾两个滚柱16在满布情况下接触面均为柱面的情况。这样的结构,在阀瓣顶起动作相对为慢速,而载荷为重载的工况下,可以达到非常良好的效果,而使阀门体积得以减小。
实施例2
螺柱齿轮7的螺柱为内螺纹螺柱,平移部件上对应设有外螺纹凸台,外螺纹凸台通过滚柱机构螺纹连接内螺纹螺柱的内壁。其他设置与工作原理与实施例1相同。
实施例3
应对重载工况的另一种解决方案,在阀瓣8和螺柱齿轮7之间同轴地布置多圈滚柱16和螺纹结构,使承载进一步提升,也可以依次布置更多层的滚柱。滚柱机构设有内外套装的多组,螺柱齿轮7的端面上同时设置内外多层环形螺柱,多组滚柱机构分别安装在相邻的两层环形螺柱之间。
还可,在平移部件上对应设有多层带有螺纹的啮合凸台,环形螺柱与啮合凸台之间安装滚柱机构。其他设置与工作原理与实施例1或实施例2相同。
以上所述,仅是本实用新型的较佳实施例而已,并非是对本实用新型作其它形式的限制,任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容,依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型,仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种低速高载荷顶压机构,包括螺纹啮合的主动转轮和平移部件,在主动转轮和平移部件之间设有滚柱机构,其特征在于:所述的滚柱机构包括多个带有多条平行环槽的滚柱(16),多个滚柱(16)相互之间紧密排布,且多个滚柱(16)同时与主动转轮和平移部件啮合。
2.根据权利要求1所述的一种低速高载荷顶压机构,其特征在于:所述的多个滚柱(16)的环槽的牙顶为圆柱面,所述主动转轮为端面带有螺柱的螺柱齿轮(7),螺柱齿轮(7)的螺柱上设有带螺旋升角的螺柱螺纹(701),所述滚柱(16)的环槽牙顶圆柱面的宽度数值大于所述螺柱螺纹(701)螺距除以滚柱(16)的个数的数值。
3.根据权利要求1或2任一所述的一种低速高载荷顶压机构,其特征在于:所述的多个滚柱(16)的平行环槽等间距设置,多个滚柱(16)绕主动转轮的螺柱圆周呈螺旋式排列,首尾两个滚柱(16)之间的轴向高度差为一倍螺距。
4.根据权利要求2所述的一种低速高载荷顶压机构,其特征在于:所述的螺柱齿轮(7)的螺柱为外螺纹螺柱,平移部件设有对应的内螺纹凸台,外螺纹螺柱通过滚柱机构环槽啮合平移部件的内螺纹凸台。
5.根据权利要求2所述的一种低速高载荷顶压机构,其特征在于:所述的螺柱齿轮(7)的螺柱为内螺纹螺柱,平移部件上对应设有外螺纹凸台,外螺纹凸台通过滚柱机构环槽啮合螺柱内螺纹。
6.根据权利要求1所述的一种低速高载荷顶压机构,其特征在于:所述的滚柱机构设有内外套装的多组,所述的主动转轮上同轴设置内外多层环形螺柱,多组滚柱机构分别安装在相邻的两层环形螺柱之间。
7.根据权利要求6所述的一种低速高载荷顶压机构,其特征在于:平移部件上对应设有多层带有螺纹的啮合凸台,环形螺柱与啮合凸台之间安装滚柱机构。
8.根据权利要求1所述的一种低速高载荷顶压机构形成的强制密封球阀,其特征在于:还包括阀体(1)、阀座(3)、阀杆及阀球基体(5),阀杆与阀球基体(5)之间设有齿轮组传动机构,齿轮组传动机构的阀杆齿轮安装在阀球基体(5)的上部并连接阀杆下部,所述的低速高载荷顶压机构安装在螺柱齿轮(7)与阀瓣(8)之间;阀杆齿轮(9)通过小齿轮(10)连接螺柱齿轮(7),螺柱齿轮(7)为主动转轮;螺柱齿轮(7)通过滚柱机构连接阀瓣(8),阀瓣(8)为平移部件,阀瓣(8)与阀球基体(5)之间设有限制阀瓣(8)随螺柱齿轮(7)一起转动的限旋机构。
9.根据权利要求8所述的一种低速高载荷顶压机构形成的强制密封球阀,其特征在于:所述的螺柱齿轮(7)与阀球基体(5)之间设有滑动机构,滑动机构包括滚珠(17)和滚珠滑道(501),滚珠滑道(501)设置在阀球基体(5)靠近阀瓣(8)一侧,滚珠滑道(501)内满布滚珠(17),滚珠(17)一侧滚动接触所述的螺柱齿轮(7)内端面。
10.根据权利要求8所述的一种低速高载荷顶压机构形成的强制密封球阀,其特征在于:所述的螺柱齿轮(7)内端面上设有与滚珠(17)啮合的环形凹槽,环形凹槽与滚柱(17)的接触面为弧形设置。
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