一種無磨損增壓球閥的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種球閥，特別是一種無磨損增壓球閥。
【背景技術】
[0002]目前閥門存在的若干問題:
[0003]一、關于使用壽命問題
[0004]使用壽命是閥門質量重要的技術指標，工程期待在使用周期內有一個完好的密封副(閥體閥座部分的密封件，下同)，其密封性能應達到標準的要求。
[0005]閥門為了達到可靠的密封，在密封副間需增加較大的密封比壓，即互相擠壓，在開啟或關閉過程中相對運動的結果會出現擦傷現象，嚴重的擦傷(即使較微小的劃痕)將使閥門喪失密封性能，閥門需要更換或維修。
[0006]解決此問題有下面的途徑:
[0007]1、密封副材料的選配:
[0008](I)采用耐磨、耐溫但價格昂貴金屬(如鈷鉻鎢合金)。在重要且密封要求高的場合，多選用此方案。
[0009](2)密封副合理的配對，如不同材料的配對，或兩金屬間的硬度差等。
[0010]上述兩種方案，無論哪一種都存在擦傷破壞的可能，只是相對地提高使用周期，并不是最完美的解決方法。
[0011]2、結構改進
[0012]閥門工業的設計者不斷努力尋找一種新的結構形式，試圖避免在相對運動中被擦傷，如軌道式球閥，三偏心蝶閥等，這些都不可避免地在瞬間產生擦傷，但會得到很大的改口 ο
[0013]二、關于操作力矩問題
[0014]通用閥門的操作力都是比較大的，有時一人或者兩人都無法開/關，需要依靠渦輪渦桿裝置或氣動、電動裝置。無論閘閥、截止閥或球閥都是如此。例如PM.0MPa，DN100球閥，操作手柄長度大于650mm。操作力矩大于350N/M。
[0015]三、降低流阻系數，減少能耗對于節能有十分重要意義。
[0016]通用閘閥、截止閥的流阻系數較大。
[0017]四、制造、安裝與維護問題
[0018]通用閥門制造的最大的難度在于密封副，如閘閥的閥板與閥座的吻合度，球閥的球體圓度等加工精度要求高。維持也是很困難的。同時，通用閥門沒有顯示操作力矩，給設計和操作帶來許多不便。
[0019]因此，如何解決上述問題，成為亟待解決的問題。
【實用新型內容】
[0020]本實用新型要解決的技術問題是提供使用壽命長、開/關力矩小，流阻系數小，節能效果好和制造、安裝、維護簡便的一種無磨損增壓球閥。
[0021]為解決上述技術問題，本實用新型的一種無磨損增壓球閥，包括閥體、閥芯和控制閥芯旋轉切換的閥桿，閥體設有流道，閥芯設有可連通流道的通道，其中:閥芯側面設有活塞腔，活塞腔中設有可封閉流道的伸縮球面活塞，閥體上設有連接活塞腔的增壓機構控制球面活塞伸縮切換。
[0022]采用上述結構的本實用新型的技術方案，增壓機構中的流體經增壓通道進入活塞腔并作用于球面活塞，通過控制流體壓力，可使球面活塞產生伸縮運動。向外伸長時，則壓緊閥體密封環以達到密封的要求；球面活塞向內收縮時，球面與閥座兩者之間形成一個適宜的間隙。此時轉動手柄，閥門便可處于開啟或關閉狀態。由于間隙的存在，因此在閥門在開或關過程中，其密封副不會產生擦傷磨損破壞，并且其操作力矩也是很小的。
[0023]其中通過球面活塞伸縮運動可壓緊或松開流道的內口，實現閥芯的球面活塞外側球面與流道的內口之間形成開啟間隙。在密封時能主動施加正壓力密封比壓實現主動式壓緊流道的內口密封，開啟時通主動降壓使閥心的密封副之間具有開啟間隙，在開啟或關閉過程中密封副沒有接觸，始終存在適當的間隙，這樣就不可能產生擦傷破壞的現象。閥心的密封副和閥體之間無摩擦力矩，僅是閥芯的重量及增壓機構處Y形圈的摩擦力矩是很小的，很輕松便可進行開/關操作。本專利的球面密封件是截球面，不是整個球體，而且密封比壓是正壓力，因此對于球面加工要求遠低于整體球。維修也不困難。此外本專利屬于頂裝式，維修閥門時不需要從管道上拆除即可進行維護工作。
[0024]本實用新型的進一步改進技術方案:
[0025]上述的無磨損增壓球閥，增壓機構包括增壓缸體、螺母、增壓活塞和活塞桿，螺母設置增壓缸體上部，活塞桿螺接在螺母中、下端連接增壓活塞，閥桿穿插增壓活塞和活塞桿中軸、其內端連接閥芯、延伸外端壁設扳動螺口、軸向設有軸向通道連通增壓缸體的增壓腔。
[0026]上述的無磨損增壓球閥，閥芯設有使活塞腔與增壓機構相連接的增壓通道。
[0027]上述的無磨損增壓球閥，流道為直通流道，球面活塞對稱設置在通道兩側。
[0028]上述的無磨損增壓球閥，增壓缸體上設有支承板與防轉塊，螺母定位在支承板與防轉塊之間。
[0029]上述的無磨損增壓球閥，閥桿上部設有上卡簧、下部設有凸臺、外端連接有壓力表，增壓活塞中設臺階位，上卡簧定位在活塞桿上端，凸臺位于臺階位中。
[0030]上述的無磨損增壓球閥，伸縮球面活塞的外側為球面、內側設心軸、側壁面設有活塞環，活塞腔設有定位心軸的定位座，定位座和定位心軸之間設有至少一對的蝶形彈簧。[0031 ] 上述的無磨損增壓球閥，閥體包括上下閥蓋，增壓機構和閥桿設置在上閥蓋上。
[0032]上述的無磨損增壓球閥，旋轉閥芯包括上下轉動軸，閥桿的內端連接旋轉閥芯的上轉動軸，增壓通道通過上轉動軸連接增壓腔。
[0033]上述的無磨損增壓球閥，流道的內口設有與球面相適配的密封環。
[0034]采用上述技術方案本實用新型，通過螺母使螺接在螺母中的活塞桿升降連動增壓活塞在增壓缸體升降，增壓活塞下降時壓縮增壓腔實現增壓的技術效果。閥桿軸向設有軸向通道連通增壓缸體的增壓腔在使前預加入液體(如水或油)，在起到旋轉閥芯的作用的同時作為增壓腔的壓力載體輸送通道，并通過在閥桿上端設置壓力表監測增壓腔的壓力。
[0035]1、在閥門全開時，需要關閉的操作:
[0036]在閥門全開狀態，增壓機構4的增壓腔及活塞腔流體壓力為零，并且球面活塞的球面與閥座密封環之間存在間隙，因此閥桿轉動閥芯的操作力是很小的。并且密封副沒有擦傷磨損的破壞。在此情況下需要關閉閥門時，首先按順時針扳動與螺口卡扣的手柄并帶動閥桿旋轉90度。閥芯封閉到預定位置，既球面活塞與流道的內口相對，使得閥芯到達預關閉狀態。此時增壓機構壓力不足，球面活塞的外側球面與閥座密封環之間形成間隙。
[0037]在預關閉動作完成后轉動手輪帶動螺母轉動，與之相配的閥桿均采用梯形螺紋傳動，由于在支撐板處安置防轉塊，因此活塞桿只能做直線運動。在螺母帶動增壓活塞上下直線運動。閥桿通過上卡簧定位在活塞桿的卡位和活塞臺階相對固定。當活塞向下，同時帶動閥桿向下移動，于是內腔流體壓力逐漸升高，活塞式增壓腔內腔與閥芯向連通，其內壓力也隨之升高。球面活塞的軸向力壓縮碟形彈簧，使兩個獨球面而向外移動，球面便壓緊閥座密封環。當壓力升高至使密封副達到密封要求時，發么便實現全關狀態。
[0038]與此同時閥桿下移后，其轉動板口隱藏于螺母之中，無法操作閥桿的轉動。不至于出現誤動件。壓力表顯示壓力的數值。
[0039]2、閥門全關時，需要開啟的操作:
[0040]在閥門全關狀態，增壓機構級活塞腔的流體壓力達到密封所需的壓力。在需要開啟時，首先要降低系統內的壓力直至為零。
[0041]其操作是按逆時針轉動手輪并帶動活塞向上，同時帶動閥桿向上軸向運動。于是增壓機構4的增壓腔及球面活塞內腔的流體壓力逐漸降低，直至為零。此時蝶形彈簧的反彈力及介質壓力作用下，將兩個獨立球面活塞收縮，球面離開閥座密封環，并形成一個適宜的間隙。
[0042]與此同時，閥桿向上移動后，其轉動板口露出螺母之上，利用扳手按逆時針旋轉90度，閥門便實現全開狀態。由于球面與閥座密封環之間存在間隙，在開啟的全過程，密封副不會產生擦傷磨損的破壞。
[0043]通過螺母使增壓活塞升降以控制介質壓力，下降時壓縮增壓腔實現增壓的技術效果O
[0044]采用上述技術方案本實用新型為旋轉式閥門，該類閥門可用較小的轉距旋轉90°即實現開啟或關閉，其優點表現于:
[0045]1.使用壽命長:閥座密封副特殊的結構設計，其密封副間存在有一間隙，在開/關過程中不會產生擦傷破壞，壽命將會得到很大的提高；
[0046]2.開/關力矩小:最大的開/關力矩在于閥座密封間產生摩擦力矩，而本結構不存在這一摩擦力矩，其開/關力矩必然是很小了 ；
[0047]3.流阻系數小，節能效果好:在全開狀態，流道是圓形，其直徑與管道一致，因此消耗的能量是很小的；
[0048]4.制造、安裝、維護簡便；
[0049]5.密封壓力可觀察與控制；
[0050]結構設計原理:
[0051]本實用新型的主要由兩個部分組成:
[0052]1.增壓機構
[0053]2.伸縮式球面旋轉閥芯。
[0054]本實用新型的結構設計的原理是:利用液體(如水)不可壓縮的原理，通過增壓機構提高(或降低)系統內壓力，將壓力經過內部通道進入閥芯，由此構成一個可觀察與控制的壓力系統。閥座密封副中具有兩個獨立的活塞式球面。活塞式球面置于可旋轉90°的閥芯內。在需要關閉密封時，由增壓機構進入閥芯的液體壓力，利用球面活塞壓力差，其軸向力壓縮蝶形彈簧，使兩個獨立的球面向外移動，到達閥座后形成一對密封副，再增加壓力便可達到所需的密封要求。在維持系統壓力穩定情況下即完成了閥門的關閉。
[0055]在閥門關閉的狀態下，需要開啟時，首先減低系統內壓力直至為零，此時靠蝶形彈簧的反彈力及介質壓力，將球面芯收縮，球面與閥座之間出現一個適宜的間隙，逆時針轉動閥芯90°，閥門即達到全開，這一過程密封副無擦傷。
[0056]在全開狀態下需要關閉時，順時針旋轉閥芯90°，即處于關閉狀態，再按上述程序加壓便可達到密封要求，此關閉過程密封副亦無擦傷。
[0057]伸縮式球面旋轉閥芯結構:球面是閥門密封副的組成部分。球面活塞置于可旋轉90°的閥芯內，其獨特之處是可伸縮，在需要密封時，由增壓機構加壓，利用球面活塞壓力差(即增壓機構壓力大于閥門工作壓力)，活塞的軸向力壓縮蝶形彈簧，使兩個獨立的球面向前移動(即相當于兩個球面撐開)，到達閥座后形成一對密封副，再增加系統壓力，使密封副的密封比壓達到所需要的密封要求。
[0058]在密封狀態需要閥門開啟時，降低增壓機構的壓力，直至為零，由于蝶形彈簧的反力，使兩個球面離開閥座，亦達到一定的間隙。此時，逆時針轉動閥芯90°，閥門即達到全開。在全開狀態下需要關閉時，順時針轉動閥芯90°，按上述程序加壓即可達到密封要求。在閥芯轉動過程中，因閥座與球面之間存在間隙，所以密封副絕無擦傷。除了壓縮及沖刷的因素外，其使用壽命將得到極大的提高。密封壓力觀察與控制的增壓機構: