本申請(qǐng)涉及一種球面閘閥，尤其涉及一種無磨損撐開式球面閘閥。

背景技術(shù)：

閘閥的啟閉件是閘板，閘板的運(yùn)動(dòng)方向與流體方向相垂直，閘閥流體阻力小，開閉較省力，全開時(shí)密封面受介質(zhì)沖蝕小，不受介質(zhì)流向的限制，具有雙流向，結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度較小，適用范圍廣，可用于冶金、石油、化工、鋼鐵、電力等領(lǐng)域，具有流通性好、耐高溫等特點(diǎn)。傳統(tǒng)的閘閥兩個(gè)密封副加工精度要求較高，而且開閉過程中，密封面間有相對(duì)摩擦，容易引起擦傷現(xiàn)象，給加工、研磨和維修增加很大的困難。

目前市面上新出現(xiàn)的球面閘閥內(nèi)置有球形閥瓣，球形閥瓣與閥桿聯(lián)動(dòng)，其通過閥桿升降到位后，再旋轉(zhuǎn)擠壓球形閥瓣撐開來實(shí)現(xiàn)密封；旋轉(zhuǎn)時(shí)需要很大的扭力，耗費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間，操作過程繁瑣、閥體較為笨重。

中國(guó)實(shí)用新型專利，專利號(hào)201620325606.7，《一種撐開式閘閥》公開了一種不需旋轉(zhuǎn)、只通過閥桿升降即可實(shí)現(xiàn)密封的平面密封閘閥，其主要通過楔頭下行擠壓撐開斜盤實(shí)現(xiàn)密封，并通過拉簧實(shí)現(xiàn)斜盤聚攏；斜盤與密封件在撐開、聚攏過程中不能準(zhǔn)確定位且撐開、聚攏的行程非常短，故密封面與閥體只能是簡(jiǎn)單的平面擠壓貼合而實(shí)現(xiàn)密封，密封效果并不理想；閥體也較為笨重，特別當(dāng)閘閥較大時(shí)，斜盤與密封件的行動(dòng)軌跡更難以掌控。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)的目的在于提出一種密封過程簡(jiǎn)單，密封省力，密封效果好，制造、維修工藝簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)的無磨損撐開式球面閘閥。

本申請(qǐng)是這樣實(shí)現(xiàn)的：無磨損撐開式球面閘閥，其包括閥體；閥體內(nèi)設(shè)有介質(zhì)流入通道、介質(zhì)流出通道及連接介質(zhì)流入通道和介質(zhì)流出通道的連接腔，連接腔內(nèi)設(shè)置有可垂直往復(fù)滑動(dòng)的閥板總成，閥板總成包括有，閥芯、吊桿、預(yù)緊彈簧、定位軸、導(dǎo)向限位塊、閥板支架底托板和閥板套件；閥芯頂部固定連接有穿出閥體的閥桿；吊桿兩側(cè)均固定有定位軸并通過定位軸套裝有可沿定位軸軸向往復(fù)滑動(dòng)的閥板套件；閥芯與吊桿間設(shè)有預(yù)緊彈簧；預(yù)緊彈簧壓縮時(shí)，閥芯緊壓閥板套件并令閥板套件沿定位軸軸向撐開直至與閥體形成密封；閥芯上還連接有當(dāng)預(yù)緊彈簧復(fù)位時(shí)可令閥板套件沿定位軸軸向收縮的導(dǎo)向限位塊。

進(jìn)一步的，閥芯的前后兩端均固定有導(dǎo)向限位塊，導(dǎo)向限位塊內(nèi)側(cè)設(shè)有底部有開口的由兩邊組成v型的滑槽；閥板套件的前端設(shè)有與前側(cè)導(dǎo)向限位塊的滑槽的對(duì)應(yīng)邊匹配的滑條，閥板套件的后端設(shè)有與后側(cè)導(dǎo)向限位塊的滑槽的對(duì)應(yīng)邊匹配的滑條；通過左右兩個(gè)滑條共同匹配卡裝在滑槽內(nèi)，兩個(gè)導(dǎo)向限位塊分別卡裝在兩個(gè)閥板套件的前后兩端且閥板套件隨著導(dǎo)向限位塊的相對(duì)靠近而沿定位軸軸向撐開。

進(jìn)一步的，吊桿兩側(cè)對(duì)稱固定有水平的定位軸；閥板套件包括固定在一起的內(nèi)部的閥板支架、外部的球面閥板；閥板支架或球面閥板的中心設(shè)有與定位軸匹配且與定位軸間留有間隙的定位孔，通過定位軸與定位孔的配合，閥板支架及球面閥板可滑動(dòng)的安裝在定位軸上。

進(jìn)一步的，閥芯的截面邊框呈倒立等腰梯形且兩腰所在面為可向左下方向、右下方向提供壓力的施壓面；閥板支架的截面邊框呈直角在外側(cè)的正立的直角梯形且斜腰所在面為可承受施壓面壓力的承壓面；兩個(gè)閥板支架的直腰所在面互相平行且固定有互相平行的球面閥板；施壓面與承壓面相互平行且對(duì)應(yīng)貼合。

進(jìn)一步的，球面閥板為兩豎直的平行平面所切球體而成且球面閥板的外端面面積小于內(nèi)端面面積，所述球面閥板的球面部分為動(dòng)密封面；介質(zhì)流入通道與連接腔的相連處、介質(zhì)流出通道與連接腔的相連處分別設(shè)有環(huán)狀的斜角定密封面；當(dāng)球面閥板沿定位軸向兩側(cè)水平撐開、動(dòng)密封面碰至斜角定密封面時(shí)，動(dòng)密封面與斜角定密封面相切。

進(jìn)一步的，吊桿底部固定連接有底托板，底托板的上端面為水平平面；閥板支架的底部座于底托板上。

進(jìn)一步的，連接腔的底部設(shè)有位于底托板正下方的且設(shè)有圓弧凹槽的限位臺(tái)；底托板的下端面為下凸的且可匹配座于限位臺(tái)內(nèi)的圓弧面。

進(jìn)一步的，導(dǎo)向限位塊的外側(cè)設(shè)有豎直的導(dǎo)向筋，連接腔內(nèi)設(shè)有與導(dǎo)向筋對(duì)應(yīng)匹配的導(dǎo)向槽；通過導(dǎo)向筋卡裝在導(dǎo)向槽內(nèi)，導(dǎo)向限位塊及閥芯可垂直往復(fù)滑動(dòng)的設(shè)置連接腔內(nèi)。

進(jìn)一步的，吊桿頂部設(shè)有第一卡頭，閥芯下部設(shè)有將第一卡頭卡裝在內(nèi)并可供上吊頭上下滑動(dòng)的第一卡槽；閥桿底部設(shè)有第二卡頭，閥芯頂部設(shè)有將第二卡頭卡裝在內(nèi)的第二卡槽。

進(jìn)一步的，閥桿底部設(shè)有貫穿第二卡頭的上彈簧孔，閥芯上設(shè)有貫穿的中彈簧孔，吊桿頂部設(shè)有下彈簧孔，所述上彈簧孔、中彈簧孔和下彈簧孔同軸對(duì)應(yīng)且組合裝有一個(gè)可向閥桿和吊桿施加預(yù)緊力的預(yù)緊彈簧。

由于實(shí)施上述技術(shù)方案，本申請(qǐng)通過閥芯下行使閥板套件沿定位軸向外撐開，在定位軸及導(dǎo)向限位塊的約束下，閥板套件運(yùn)行軌跡固定、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，閥板套件準(zhǔn)確與閥體形成密封；通過導(dǎo)向限位塊上行使閥板套件沿定位軸向內(nèi)收縮；整個(gè)操作過程中，只需向閥桿提供壓力或升力即可實(shí)現(xiàn)閘閥的關(guān)閉和開啟，操作便捷、相應(yīng)迅速、節(jié)省時(shí)間；在閥板套件撐開與收縮過程中，有定位軸與導(dǎo)向定位塊的定向限位作用，兩閥板套件的運(yùn)行平穩(wěn)且其厚度改變量不受影響，適用于各種口徑的閘閥。

附圖說明：本申請(qǐng)的具體結(jié)構(gòu)由以下的附圖和實(shí)施例給出：

圖1是本申請(qǐng)最佳實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是閥門在全部打開狀態(tài)時(shí)本申請(qǐng)沿中心剖視的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是底托板座于限位臺(tái)、閥板套件未撐開時(shí)本申請(qǐng)沿中心剖視的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4底托板座于限位臺(tái)、閥板套件完全撐開時(shí)本申請(qǐng)沿中心剖視的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是閥門在全部打開狀態(tài)時(shí)本申請(qǐng)沿滑條位置剖切的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是底托板座于限位臺(tái)、閥板套件未撐開時(shí)本申請(qǐng)沿滑條位置剖切的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7底托板座于限位臺(tái)、閥板套件完全撐開時(shí)本申請(qǐng)沿滑條位置剖切的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖例：1.閥體，2.介質(zhì)流入通道，3.介質(zhì)流出通道，4.連接腔，5.閥芯，6.閥桿，7.吊桿，8.預(yù)緊彈簧，9.定位軸，10.導(dǎo)向限位塊，11.滑槽，12.滑條，13.閥板支架，14.球面閥板，15.定位孔，16.施壓面，17.承壓面，18.動(dòng)密封面，19.斜角定密封面，20.底托板，21.限位臺(tái)，22.導(dǎo)向筋，23.導(dǎo)向槽,24.第一卡頭，25.第一卡槽，26.第二卡頭，27.第二卡槽。

具體實(shí)施方式：

本申請(qǐng)不受下述實(shí)施例的限制，可根據(jù)本申請(qǐng)的技術(shù)方案與實(shí)際情況來確定具體的實(shí)施方式。

如圖1至7所示，無磨損撐開式球面閘閥包括閥體；閥體內(nèi)設(shè)有介質(zhì)流入通道、介質(zhì)流出通道及連接介質(zhì)流入通道和介質(zhì)流出通道的連接腔，連接腔內(nèi)設(shè)置有可垂直往復(fù)滑動(dòng)的閥芯，閥芯頂部固定有穿出閥體的閥桿；還包括吊桿、預(yù)緊彈簧、定位軸、導(dǎo)向限位塊和閥板套件；吊桿兩側(cè)均固定有定位軸并通過定位軸套裝有可沿定位軸軸向往復(fù)滑動(dòng)的閥板套件；閥芯與吊桿間設(shè)有預(yù)緊彈簧；預(yù)緊彈簧壓縮時(shí)，閥芯緊壓閥板套件并令閥板套件沿定位軸軸向撐開直至與閥體的密封面形成密封；閥芯上還連接有當(dāng)預(yù)緊彈簧復(fù)位時(shí)可令閥板套件沿定位軸軸向收縮的導(dǎo)向限位塊。

當(dāng)閥桿未向下施壓、吊桿底部未與閥體接觸時(shí)，預(yù)緊彈簧可向閥芯與吊桿提供預(yù)緊力。當(dāng)需要關(guān)閉閥門時(shí)，通過閥桿施加向下壓力，閥桿、吊桿、閥芯、導(dǎo)向定位塊整體下移，當(dāng)?shù)鯒U底部與閥體接觸后，閥桿繼續(xù)下行壓縮預(yù)緊彈簧；此時(shí)閥芯下行使得閥板套件沿定位軸向外撐開，在定位軸及導(dǎo)向限位塊的約束下，閥板套件運(yùn)行軌跡固定、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，閥板套件準(zhǔn)確與閥體形成密封。當(dāng)需要開啟閥門時(shí)，閥桿帶動(dòng)閥芯與導(dǎo)向限位塊準(zhǔn)備上行，當(dāng)向下施加的壓力撤去后，原本撐開兩側(cè)閥板套件的壓力消除，高壓側(cè)的閥板套件在無壓差的情況下輕松與閥體的密封面分離；閥桿帶動(dòng)閥芯與導(dǎo)向限位塊繼續(xù)上行，此時(shí)受預(yù)緊彈簧預(yù)緊力作用，吊桿保持不動(dòng)，在導(dǎo)向限位塊作用下迫使閥板套件沿定位軸收縮，克服流體壓差后低壓側(cè)的閥板套件即可沿著閥體通道的中心線水平收攏直至兩閥板套件厚度最??；閥板套件上的密封面與閥體的密封面即為垂直分離，整個(gè)分離過程，兩個(gè)密封面沒有產(chǎn)生位移性的摩擦，不會(huì)產(chǎn)生磨損，能達(dá)到無磨損。此時(shí)閥桿繼續(xù)上行，在定位軸及導(dǎo)向限位塊的約束下閥板套件隨著吊桿一起上行。整個(gè)操作過程中，只需向閥桿提供壓力或升力即可實(shí)現(xiàn)閘閥的關(guān)閉和開啟，操作便捷、相應(yīng)迅速、節(jié)省時(shí)間；在閥板套件撐開與收縮過程中，有定位軸與導(dǎo)向定位塊的定向限位作用，兩閥板套件的運(yùn)行平穩(wěn)且其厚度改變量不受影響，適用于各種口徑的閘閥。

如圖1至7所示，閥芯的前后兩端均固定有導(dǎo)向限位塊，導(dǎo)向限位塊內(nèi)側(cè)設(shè)有底部有開口的由兩邊組成v型的滑槽；閥板套件的前端設(shè)有與前側(cè)導(dǎo)向限位塊的滑槽的對(duì)應(yīng)邊匹配的滑條，閥板套件的后端設(shè)有與后側(cè)導(dǎo)向限位塊的滑槽的對(duì)應(yīng)邊匹配的滑條；通過左右兩個(gè)滑條共同匹配卡裝在滑槽內(nèi)，兩個(gè)導(dǎo)向限位塊分別卡裝在兩個(gè)閥板套件的前后兩端且閥板套件隨著導(dǎo)向限位塊的相對(duì)靠近而沿定位軸軸向撐開。在閥芯與閥板套件相對(duì)靠近時(shí)，即兩閥板套件的厚度增大的過程中：閥板套件在閥芯作用下沿定位軸撐開，此時(shí)兩個(gè)滑條在v型的滑槽內(nèi)相對(duì)上滑；導(dǎo)向限位塊起到了輔助定位作用，可確保兩閥板套件平行對(duì)稱的撐開。在閥芯與閥板套件相對(duì)分離時(shí)，即兩閥板套件的厚度減小的過程中：v型的滑槽向上運(yùn)動(dòng)，迫使滑條在v型的滑槽內(nèi)相對(duì)下滑從而使得兩閥板套件相互靠近，導(dǎo)向限位塊起到了主導(dǎo)閥板套件收縮功效。由于上述結(jié)構(gòu)均為剛性連接，即使兩閥板套件的厚度變量大也能做到平穩(wěn)準(zhǔn)確，因此結(jié)構(gòu)適用于各種口徑的閘閥。

如圖1至7所示，吊桿兩側(cè)對(duì)稱固定有水平的定位軸；閥板套件包括固定在一起的內(nèi)部的閥板支架、外部的球面閥板；閥板支架或球面閥板的中心設(shè)有與定位軸匹配且與定位軸間留有間隙的定位孔，通過定位軸與定位孔的配合，閥板支架及球面閥板可滑動(dòng)的安裝在定位軸上。

如圖1至7所示，閥芯的截面邊框呈倒立等腰梯形且兩腰所在面為可向左下方向、右下方向提供壓力的施壓面；閥板支架的截面邊框呈直角在外側(cè)的正立的直角梯形且斜腰所在面為可承受施壓面壓力的承壓面；兩個(gè)閥板支架的直腰所在面互相平行且固定有互相平行的球面閥板；施壓面與承壓面相互平行且對(duì)應(yīng)貼合。這樣閥板支架的上部鈍角與閥芯的上部銳角是互為補(bǔ)角，閥芯可匹配向兩側(cè)閥板支架施壓，兩側(cè)的閥板支架形成平行關(guān)系，即可沿定位軸水平對(duì)稱的撐開或收縮。

如圖1至7所示，球面閥板為兩豎直的平行平面所切球體而成且球面閥板的外端面面積小于內(nèi)端面面積，所述球面閥板的球面部分為動(dòng)密封面；介質(zhì)流入通道與連接腔的相連處、介質(zhì)流出通道與連接腔的相連處分別設(shè)有環(huán)狀的斜角定密封面；當(dāng)球面閥板沿定位軸向兩側(cè)水平撐開、動(dòng)密封面碰至斜角定密封面時(shí)，動(dòng)密封面與斜角定密封面相切。

當(dāng)球面閥板沿定位軸向兩側(cè)水平撐開、動(dòng)密封面碰至斜角定密封面時(shí)，動(dòng)密封面與斜角定密封面垂直接觸密封，接觸點(diǎn)位于動(dòng)密封面的中部；這樣即使閥芯、閥板支架、定位軸、導(dǎo)向限位塊等部件因加工誤差、配合產(chǎn)生的誤差導(dǎo)致的動(dòng)密封面位置有所偏差，也可確保動(dòng)閘閥密封性能；另外在閥門關(guān)閉過程中，閥芯和閥板支架會(huì)產(chǎn)生摩擦，施壓面與承壓面相互磨損；在閥門開啟過程中，閥板支架的滑條和導(dǎo)向限位塊的v型滑槽會(huì)產(chǎn)生相互磨損，這些磨損造成的誤差也能通過斜角定密封面與動(dòng)密封面的中部位置相切這一配合而得到彌補(bǔ)消除，從而完美確保了閘閥密封性能。

固定在閥板支架外側(cè)的球面閥板相互平行，可令兩側(cè)的動(dòng)密封面與斜角定密封面垂直的碰觸或分離；碰觸或分離過程中動(dòng)密封面與斜角定密封面沒有產(chǎn)生位移性的摩擦，不會(huì)產(chǎn)生磨損，能達(dá)到無磨損密封。

如圖1至7所示，吊桿底部固定連接有底托板，底托板的上端面為水平平面；閥板支架的底部座于底托板上。閥體連接腔的底部設(shè)有位于底托板正下方的且設(shè)有圓弧凹槽的限位臺(tái)；底托板的下端面為下凸的且可匹配座于限位臺(tái)內(nèi)的圓弧面。

當(dāng)?shù)鯒U底部與閥體接觸后，底托板已固定在限位臺(tái)內(nèi)，閥桿繼續(xù)下行壓縮預(yù)緊彈簧，閥芯向閥板套件施壓迫使閥板套件沿定位軸撐開；由于閥板支架支撐坐落在底托板上，可以確保球面閥板的中心線和閥體通道的中心線保持一致且不會(huì)變動(dòng)。

如圖1至7所示，導(dǎo)向限位塊的外側(cè)設(shè)有豎直的導(dǎo)向筋，連接腔內(nèi)設(shè)有與導(dǎo)向筋對(duì)應(yīng)匹配的導(dǎo)向槽；通過導(dǎo)向筋卡裝在導(dǎo)向槽內(nèi)，導(dǎo)向限位塊及閥芯可垂直往復(fù)滑動(dòng)的設(shè)置連接腔內(nèi)。

如圖1至7所示，吊桿頂部設(shè)有第一卡頭，閥芯下部設(shè)有將第一卡頭卡裝在內(nèi)并可供上吊頭上下滑動(dòng)的第一卡槽；閥桿底部設(shè)有第二卡頭，閥芯頂部設(shè)有將第二卡頭卡裝在內(nèi)的第二卡槽。

通過卡裝各部件能快速有效組裝在一起，制造、維修工藝簡(jiǎn)單，所有零部件均可以做成標(biāo)準(zhǔn)件，有很強(qiáng)的通用性；消除了以往閘閥的每一塊閘板要與閥體唯一對(duì)應(yīng)匹配、同型號(hào)同口徑的閥板無法在其他閥體上使用的缺陷，可以極大程度的降低加工、制造成本。

如圖1至7所示，閥桿底部設(shè)有貫穿第二卡頭的上彈簧孔，閥芯上設(shè)有貫穿的中彈簧孔，吊桿頂部設(shè)有下彈簧孔，所述上彈簧孔、中彈簧孔和下彈簧孔同軸對(duì)應(yīng)且組合裝有一個(gè)可向閥桿和吊桿施加預(yù)緊力的預(yù)緊彈簧。

以上技術(shù)特征構(gòu)成了本申請(qǐng)的最佳實(shí)施例，其具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和最佳實(shí)施效果，可根據(jù)實(shí)際需要增減非必要技術(shù)特征，來滿足不同情況的需要。

本申請(qǐng)最佳實(shí)施例的使用過程：

閘閥位于完全開啟狀態(tài)時(shí)，如圖2、5所示：預(yù)緊彈簧上端頭頂著閥桿，下端頭頂在吊桿內(nèi)或定位軸上，閥桿固定卡吊著閥芯，閥芯下部卡吊著吊桿，吊桿下部卡吊著底托板，閥板支架和球面閥板一方面定位在定位軸上，一方面坐落定位在底托板上，兩側(cè)的滑條被導(dǎo)向限位塊v型槽約束，閥板支架在預(yù)緊彈簧的作用力下，閥芯與閥板支架間距離最長(zhǎng)，兩個(gè)球面閥板間厚度最薄。

閥門關(guān)閉時(shí)，如圖3、6所示：閥桿在外力作用下下滑時(shí)，滑至閥板中心與閥體通道的中心一致時(shí)，即底托板坐于閥體的限位臺(tái)時(shí)，閥板支架和球面閥板的中心和通道的中心保持一致不會(huì)改變，閥桿繼續(xù)下行壓縮預(yù)緊彈簧，在倒立等腰梯的閥芯和直角梯形的閥板支架的約束下，在定位軸的約束下，閥板支架和球面閥板被平行撐開；此時(shí)閥桿下行時(shí)只是作用在預(yù)緊彈簧上，球面閥板的動(dòng)密封面緩緩垂直逼近閥體的斜角定密封面，緊接著在兩端介質(zhì)的壓差作用下，低壓側(cè)的球面閥板先行密封；閥桿繼續(xù)下行壓縮預(yù)緊彈簧，閥芯下行迫使高壓側(cè)的球面閥板的動(dòng)密封面與閥體的斜角定密封面垂直密封，閥桿不需要太大力距就可將閥門密封好，并且達(dá)到雙重獨(dú)立垂直密封；此時(shí)閥芯與閥板支架間距離最短，兩個(gè)球面閥板間厚度最厚。

閥門開啟時(shí)，如圖4、7所示：閥桿上行，帶動(dòng)閥芯與導(dǎo)向限位塊上行，撤去對(duì)閥板支架的壓力，使原本撐開兩側(cè)的閥板支架的承壓面所受壓力消除，高壓側(cè)球面閥板的動(dòng)密封面在無壓差的情況下輕松的與閥體的斜角定密封面垂直分離；此時(shí)由于預(yù)緊彈簧的彈力作用，底托板任然抵靠、坐落在限位臺(tái)上，閥板支架和球面閥板的中心線與閥體通道的中心線保持一致且不會(huì)變動(dòng)；由于導(dǎo)向限位塊隨著閥芯上升，導(dǎo)向限位塊上的v型槽迫使閥板支架上的滑條發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，從而閥板支架和球面閥板向內(nèi)側(cè)收縮，當(dāng)克服壓差后，低壓側(cè)的球面閥板的動(dòng)密封面即可與閥體的斜角定密封面垂直分離，達(dá)到無磨損密封；閥桿繼續(xù)上行，兩個(gè)球面閥板間厚度收縮到最小，閥芯與閥板支架間距離最大時(shí)，球面閥板的中心線才會(huì)離開閥體通道的中心線，閥芯、閥桿、吊桿、預(yù)緊彈簧、定位軸、導(dǎo)向限位塊和閥板套件才會(huì)作為一個(gè)整體向上移動(dòng)，直至閥門完全開啟。