專利名稱：帶組合式球體的雙密封副無摩擦球閥的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種回轉球閥，屬于通用機械領域。用于液壓、氣動系統(tǒng)的開、關與流量調節(jié)，特別是對于要求球閥使用壽命長、密封性好、操作力矩小和流體溫度由-253℃～450℃的場合。
眾所周知，由于球閥具有流阻損失小和操作快速靈活的特點而廣泛用于石油、化工、水電、熱力、輕工和核能等管網(wǎng)系統(tǒng)內。但目前用于這些領域的球閥多屬傳統(tǒng)結構，即球閥在開、關過程中，球面與密封座始終是接觸的，二者的接觸面始終在磨損的條件下工作。當多次磨損至一定程度后，球面和密封座構成的密封副將損壞，使球閥喪失密封能力而失效。為了保持密封副的密封能力，必須對密封副施加足夠的密封載荷，這就使該處產生了較大的摩擦力，運動時必須克服由摩擦力而帶來的摩擦力矩，給電動、氣動或人力操作帶來困難。同時，為了減少摩擦力矩又能維持密封，一般只能采用帶有橡膠和工程塑料的軟密封座，因而無法用于高溫或超低溫場合。
中國專利報社國際部主編的“世界發(fā)明”雜志(國內代號為CN11-2451)1994年第17卷第9期介紹了一種球閥(中國專利號為2144225)，提出了一種提高球閥使用壽命的方法，即當密封座磨損至不能使用時，只需更換一件緊固件和密封座就能使球閥繼續(xù)使用。這對節(jié)省費用和縮短維修周期有利，但不能從根本上解決密封副的磨損問題。特別是當球面也被磨壞時，就必須更換球閥。
另一種公知的球閥見諸于由國家機械工業(yè)局主管的“閥門雜志”(國內刊號為ISSN1002-5855/CN21-1131/TH)，1999年第4期“軌道球閥的特性與設計”一文，論述了一種軌道球閥方案。利用閥桿底部的斜面與頂部的螺旋槽的協(xié)同動作實現(xiàn)球體在轉動時與密封座的傾離與脫開。這就大大提高了球閥的使用壽命。但要指出，該結構對閥桿的加工精度要求很高，閥桿底部的斜面和頂部的螺旋槽要有很高的形位公差精度，必須有專用工裝和設備才能滿足要求。還要指出，在球體與密封座傾離時是在互相接觸下進行的，因此仍有局部磨損出現(xiàn)。同時，這種傾離密封座的裝置不能同時裝于閥的進、出口，難以實現(xiàn)進、出口雙向密封。
本實用新型的目是要提供一種帶組合式球體的雙密封副無摩擦球閥，在球體動作前使它與密封座脫離接觸。然后在完全無摩擦條件下使球體轉動以實現(xiàn)開、關。這就大大增加了閥的使用壽命，提高了密封性，降低了操作力矩，并可實現(xiàn)進、出口雙向密封，同時可以將耐高、低溫的金屬材料用于密封座。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的球閥的球體由2件球冠和1件斜體組成。該斜體的內腔為一梯形空腔，其面積不小于球閥的額定流通面積。而斜體空腔的左、右側壁的中部各有一條上、下貫通的燕尾槽，球冠裝于斜體內并可在該燕尾槽內相對滑動，構成了組合球體。兩球冠的球面分別與閥體上的進、出口密封座接觸構成雙密封副，而球冠的頂部與閥蓋的下端面接觸。組合球體的斜體與操縱球體運動的傳動軸用鍵連成一體，而傳動軸的上端與用鋼球固定在閥蓋內因而只能轉動、不能上下位移的手柄用梯形螺紋連接。傳動軸的上端面有一錐形孔，它的錐角與限制傳動軸運動的限位器的錐角相等。傳動軸上有一定位銷，閥蓋上有一定位槽和止動塊。當逆時針方向轉動手柄時，由于手柄不能上下位移，迫使傳動軸上升，并帶動斜體一同上升，但由于2球冠頂部與閥蓋下端面接觸，因此球冠不能上升，而只能在斜體內相對滑動并逐漸向中心偏轉，迫使球冠的球面與閥體的密封座逐漸脫開。當傳動軸錐形孔上升至與限位器錐面接觸后，繼續(xù)轉動手柄，此時兩錐面間形成的摩擦力矩帶動傳動軸與組合球體一同轉動。當手柄轉動90°時，傳動軸上的定位銷與閥蓋上的擋塊接觸，停止轉動。此時球閥在雙密封副無摩擦工況下完成了由關閉至開啟90°的動作。當順時針轉動手柄時，依靠傳動軸與限位器兩錐面間的摩擦力矩帶動傳動軸與組合球體同時轉動。當轉動至90°時，傳動軸上的定位銷與閥蓋定位槽側壁相接觸而不能繼續(xù)轉動，只能帶動組合球體的斜體向下運動，并逐漸迫使2球冠向外偏轉直至使球冠的球面與閥體上的密封座接觸，傳動軸與組合球體停止運動。當手柄繼續(xù)順時針施加力矩時，球面與閥體密封座接觸處的密封力提高，防止泄漏。此時，球閥在雙密封副無摩擦的工況下完成了由開啟至關閉和保持密封的動作。
本實用新型將根據(jù)附圖所描述的一個實施例子作出解釋。
附


圖1是一種帶組合式球體的雙密封副無摩擦球閥的剖面圖。
附圖2是球冠的外形圖。
按附
圖1，該閥包括由斜體5和2件球冠4構成的組合球體，由閥體1、支承軸2、密封墊3和7、帶有擋塊H和定位槽G的閥蓋8、軸套9、填料10和壓蓋11組成的介質腔，由傳動軸12、定位銷13、鋼球14、手柄15、緊固螺帽16和限位螺釘17組成的傳動機構，上述斜體5的內腔A是一錐角為20°～40°的梯形空腔，其面積不小于球閥4的額定流通面積，構成該梯形空腔的左、右側壁的中部各有一條上下貫通的燕尾槽，槽的外壁與球冠4的底面B配合，內壁與球冠4的凸臺C面配合，形成一個組合球體，球冠4可在斜體5的燕尾槽內作相對滑動，但其頂部與閥蓋8的下端面接觸。同時，兩個球冠4的球面分別與閥體1的兩個密封座D接觸，構成雙密封副，而密封座D可以是在閥體1上堆焊便質合金經加工而成，也可以在閥體1上壓入氟塑料、橡膠等高分子聚合物經加工而成。鍵6將斜體5與傳動軸12連成一體，傳動軸12的上端與用鋼球14固定在閥蓋8內因而只能轉動、不能產生移動的手柄15通過螺紋連接，傳動軸12的上端有一錐形孔，它的錐角與限位螺釘17下端錐面的錐角相等。手柄15外圓柱面上有兩個截面為半圓形的外環(huán)形槽，而閥蓋8頂部的內圓柱面上也有兩個截面為半圓形的內環(huán)形槽，手柄15和閥蓋8上的兩個環(huán)形槽截面半徑均相等并處于同一軸向位置，構成兩個截面為圓形的環(huán)槽，并由閥蓋8上的兩螺紋孔E、F處裝入鋼球14，一直將上述兩圓形環(huán)槽構成的滾道填滿，再由螺塞(圖中未示出)將兩螺孔堵住。
這樣，當逆時針方向轉動手柄15時，由于它不能上、下位移，迫使傳動軸12帶動斜體5一同上升。但由于2球冠4與閥蓋8下端面接觸，因此球冠不能上升，而只能在斜體5內相對滑動并逐漸向中心偏轉，迫使球冠4的球面與閥體1的密封座逐漸脫開。當傳動軸12錐形孔上升至與限位螺釘17的錐面接觸后，傳動軸12停止上升。繼續(xù)轉動手柄15，此時兩錐面間形成的摩擦力矩帶動傳動軸12與斜體5和2球冠4一同轉動。當手柄15轉90°時，傳動軸12上的定位銷13與閥蓋8上的擋塊H接觸，轉動停止。此時球閥完成了在雙密封副無摩擦工況下由關閉至開啟90°的動作。當順時針轉動手柄15時，依靠傳動軸12與限位螺釘17兩錐面間的摩擦力矩帶動傳動軸12和斜體5、2球冠4同時轉動。當軸轉動90°時，軸上的定位銷13與閥蓋8的定位槽G側壁相接觸而使轉動停止。當繼續(xù)轉動手柄15，通過傳動軸12帶動斜體5向下運動，并逐漸迫使2球冠4向外偏轉直至使球冠4的球面與閥體1上的密封座接觸，傳動軸12與斜體5停止向下運動。當繼續(xù)順時針對手柄15施加力矩時，2球冠4的球面與閥體1密封座接觸處的密封力提高，防止泄漏。此時，球閥在雙密封副無摩擦的工況下完成了由開啟至關閉和保持密封的動作。
權利要求1.一種帶組合式球體的雙密封副無摩擦球閥，它包括由斜體5和2件球冠4構成的組合球體，由閥體1、支承軸2、密封墊3和7、帶有擋塊H和定位槽G的閥蓋8、軸套9、填料10和壓蓋11組成的介質腔，由傳動軸12、定位銷13、鋼球14、手柄15、緊固螺帽16和限位螺釘17組成的傳動機構，其特征是斜體5的內腔A是一錐角為20°～40°的梯形空腔，其面積不小于球閥4的額定流通面積，構成該梯形空腔的左、右側壁的中部各有一條上下貫通的燕尾槽，槽的外壁與球冠4的底面B配合，內壁與球冠4的凸臺C面配合，形成一個組合球體，球冠4可在斜體5的燕尾槽內作相對滑動，但其頂部與閥蓋8的下端面接觸。
2.按權利要求1所述的帶組合式球體的雙密封副無摩擦球閥，其特征是兩個球冠4的球面分別與閥體1的兩個密封座D接觸，構成雙密封副，而密封座D可以是在閥體1上堆焊硬質合金經加工而成，也可以在閥體1上壓入氟塑料、橡膠等高分子聚合物經加工而成。
3.按權利要求1、2所述的帶組合式球體的雙密封副無摩擦球閥，其特征是鍵6將斜體5與傳動軸12連成一體，傳動軸12的上端與用鋼球14固定在閥蓋8內因而只能轉動、不能產生移動的手柄15通過螺紋連接，傳動軸12的上端有一錐形孔，它的錐角與限位螺釘17下端錐面的錐角相等。
4.按權利要求1、3所述的帶組合式球體的雙密封副無摩擦球閥，其特征是手柄15外圓柱面上有兩個截面為半圓形的外環(huán)形槽，而閥蓋8頂部的內圓柱面上也有兩個截面為半圓形的內環(huán)形槽，手柄15和閥蓋8上的兩個環(huán)形槽截面半徑均相等并處于同一軸向位置，構成兩個截面為圓形的環(huán)槽，并由閥蓋8上的兩螺紋孔E、F處裝入鋼球14，一直將上述兩圓形環(huán)槽構成的滾道填滿，再由螺塞(圖中未示出)將兩螺孔堵住。
專利摘要本實用新型涉及一種帶組合式球體的雙密封副無摩擦球閥。球體由2件球冠4和1件斜體5組成，球冠4可在斜體5的燕尾槽內相對滑動，2球冠4的球面與閥體1的密封座接觸構成雙密封副。傳動軸12帶動組合球體轉動時，先將球冠4的球面與閥體1的密封座脫開，然后再帶動球體轉動，使球體與密封座在無摩擦工況下完成球閥的開、關。本實用新型適用于要求球閥使用壽命長、密封性好、操作力矩小和介質溫度由－253°～450°的場合。
文檔編號F16K5/06GK2534436SQ0126804
公開日2003年2月5日 申請日期2001年11月1日 優(yōu)先權日2001年11月1日
發(fā)明者李忠全, 劉振波 申請人:劉振波