本發(fā)明涉及流體控制設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種球閥及流體管網(wǎng)。

背景技術(shù)：

固定球球閥是工業(yè)應(yīng)用最為廣泛的閥門之一。在固定球球閥中，球體具有轉(zhuǎn)軸、支撐軸，二者被固定在閥體上，球體位置固定，流體壓力不能使它產(chǎn)生位移。球體兩側(cè)是閥座，閥座借助于彈簧和流體的推力壓向球體，建立密封比壓。

這種閥門的主要功能是切斷或接通管道中的流體通道，借助手柄或驅(qū)動裝置在轉(zhuǎn)軸上施加一定的轉(zhuǎn)矩并傳給球體，使它旋轉(zhuǎn)90度，球體的通孔與閥體通道中心線重合或垂直，以實現(xiàn)閥門全開或全關(guān)的動作。

閥門在全開或全關(guān)的過程中，球體轉(zhuǎn)動，球體與閥座接觸面之間產(chǎn)生很大的摩擦力，這種摩擦力使球體球面和閥座密封面產(chǎn)生磨損而損壞零件，最終導(dǎo)致閥門的密封失效。為了減少這種摩擦，一般采用球體表面和閥座密封面噴涂貴重、高強度耐磨合金或提高加工精度，但只能減少摩擦力而不可能完全消除這種摩擦力對零部件的損壞。如何最大限度的減少甚至完全消除這種有害的摩擦力，一直閥門行業(yè)研究的課題，但完全消除這種有害的摩擦力至今沒有得到解決。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供球閥及流體管網(wǎng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中閥芯與閥座產(chǎn)生摩擦的而損壞零件，最終導(dǎo)致閥門的密封失效的技術(shù)問題。

本發(fā)明提供的一種球閥，包括填料函、上閥體、下閥體和底蓋；所述上閥體和下閥體形成用于容納閥芯的容腔；所述底蓋設(shè)置在下閥體下端，用于密封下閥體；

所述填料函設(shè)置在下閥體的上端，用于密封下閥體和轉(zhuǎn)軸的固定；

在所述填料函上設(shè)置有通孔，轉(zhuǎn)軸通過所述通孔連接所述閥芯；

所述閥芯包括閥芯主體和密封板；所述密封板上設(shè)置有連接件；所述閥芯主體上設(shè)置有安裝槽，所述連接件鉸接在所述安裝槽中。

進一步地，在所述底蓋上設(shè)置有支撐軸，在所述支撐軸上設(shè)置有支撐軸套，所述閥芯設(shè)置在所述支撐軸套上。

進一步地，所述填料函上端設(shè)置有固定槽，在所述固定槽內(nèi)設(shè)置有用于密封的填料，在所述填料函上設(shè)置將填料固定在固定槽內(nèi)填料壓蓋。

進一步地，所述填料函下端設(shè)置有用于防止轉(zhuǎn)軸在流體壓力下產(chǎn)生周向位移飛出的軸承墊片。

進一步地，所述轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有轉(zhuǎn)軸軸套，所述轉(zhuǎn)軸軸套位于所述軸承墊片的下端。

進一步地，所述上閥體靠近所述閥芯一端設(shè)置有閥座，所述閥座通過所述閥座壓板設(shè)置在所述上閥體上。

進一步地，所述轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)凸臺，所述旋轉(zhuǎn)凸臺的直徑大于所述通孔直徑，且所述轉(zhuǎn)軸軸套套設(shè)在所述旋轉(zhuǎn)凸臺處。

進一步地，所述轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有用于氣壓開關(guān)閥門的氣動執(zhí)行器。

進一步地，所述閥芯上設(shè)置的導(dǎo)流孔內(nèi)流體的流向與所述閥芯主體與所述連接件鉸接的鉸接軸垂直。

本發(fā)明還提供一種流體管網(wǎng)，采用上述所述球閥。

本發(fā)明提供的球閥及流體管網(wǎng)，能夠通過在閥芯主體上設(shè)置的密封板來改變，閥芯與閥座的摩擦，由于閥芯的球心與閥芯旋轉(zhuǎn)中心不重合，旋轉(zhuǎn)中心比閥芯主體的球心離上閥體更遠，這樣在旋轉(zhuǎn)閥芯的時候，相對于原幾何中心有一個偏移，旋轉(zhuǎn)中心到閥座密封面的距離因位置不同而不同，出現(xiàn)長短半徑，當(dāng)閥芯旋轉(zhuǎn)開啟時，因長短半徑原因產(chǎn)生凸輪效應(yīng)，此時閥芯與閥座開始脫離，閥芯與閥座無摩擦轉(zhuǎn)動；這樣有利于提高球閥的使用壽命，也能夠提高整個流體管網(wǎng)的安全性，減少整個流體管網(wǎng)的維修次數(shù)和流體泄露的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的球閥的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示球閥的局部放大圖；

圖3為圖1所示球閥的閥芯與閥座分離狀態(tài)示意圖；

圖4為圖1所示球閥的管壁狀態(tài)示意圖；

圖5為圖1所示球閥的閥芯主體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明另一種實施例提供的球閥的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為雙偏心球閥原理圖。

圖標：100－填料函；200－下閥體；300－上閥體；400－閥芯主體；500－底蓋；600－支撐軸；700－支撐軸套；800－軸承墊片；900－轉(zhuǎn)軸軸套；110－旋轉(zhuǎn)凸臺；120－轉(zhuǎn)軸；130－填料；140－密封板；150－閥座壓板；160－閥座；170－閥座密封圈；180－閥芯旋轉(zhuǎn)中心；190－球心；210－連接件；220－安裝槽；230－氣動執(zhí)行器240－填料壓蓋250－鉸接軸260－安裝孔。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

如圖1－圖4所示，在本發(fā)明提供的一種球閥，包括填料函100、上閥體300、下閥體200和底蓋500；所述上閥體300和下閥體200形成用于容納閥芯的容腔；所述底蓋500設(shè)置在下閥體200下端，用于密封下閥體200和支撐軸600的固定；

所述填料函100設(shè)置在下閥體200的上端，用于密封下閥體200和轉(zhuǎn)軸120的固定；

在所述填料函100上設(shè)置有通孔，轉(zhuǎn)軸120通過所述通孔連接所述閥芯；

所述閥芯包括閥芯主體400和密封板140；所述密封板140上設(shè)置有連接件210；所述閥芯主體400上設(shè)置有安裝槽220，所述連接件210鉸接在所述安裝槽220中。

如圖3、圖4所示，在本實施例中，上閥體300和下閥體200通過螺栓連接在一起，上閥體300和下閥體200形成的容腔內(nèi)有閥芯，在閥芯上設(shè)置有與轉(zhuǎn)軸120連接的孔，轉(zhuǎn)軸120通過填料函100的通孔與閥芯連接，通過控制轉(zhuǎn)軸120的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)閥門的開關(guān)。

填料函100能夠起到連接上閥體300和下閥體200的作用，并能夠?qū)⑥D(zhuǎn)軸120固定在通孔中。

轉(zhuǎn)軸120的轉(zhuǎn)動可以采用人工的轉(zhuǎn)動，也可以連接其他驅(qū)動裝置，實現(xiàn)不同的驅(qū)動。

閥芯上閥芯主體400上設(shè)置密封板140，在閥芯主體400上設(shè)置的安裝槽220內(nèi)有鉸接有連接件210，這樣密封板140能夠在閥芯主體400上進行小幅度的轉(zhuǎn)動；在閥芯快要關(guān)到位的時候，密封板140和閥座160先接觸，閥芯繼續(xù)關(guān)閉，密封板140輕微轉(zhuǎn)動與閥座160之間摩擦很小，甚至可忽略不計；這樣能夠有效的延長球閥的使用壽命。

閥門在全關(guān)位置是時，密封板140和閥座160緊密貼合，閥座160和上閥體300通過閥座160密封環(huán)密封，從而保證了閥門的密封。閥門開啟時，密封板140脫離閥座160密封面，整個閥芯與閥座160沒有接觸，不產(chǎn)生摩擦，延長了密封板140和閥座160的使用時間，大大降低了閥門的扭矩。

如圖1所示，在上述實施例基礎(chǔ)之上，進一步地，在所述底蓋500上設(shè)置有支撐軸600，在所述支撐軸600上設(shè)置有支撐軸套700，所述閥芯設(shè)置在所述支撐軸套700上。

在本實施例中，底蓋500上設(shè)置有支撐軸600，支撐軸600上有支撐軸套700，閥芯上的孔套在支撐軸套700外，這樣閥芯在旋轉(zhuǎn)的時候，能夠被支撐軸600固定其旋轉(zhuǎn)中心，保證閥門的良好的運行。

底蓋500通過螺栓安裝在上閥體300和下閥體200上，能夠用于輔助固定上閥體300和下閥體200。

支撐軸600固定設(shè)置在底蓋500上，支撐軸600與底蓋500的連接可以采用焊接，也可以采用螺接等其他方式，底蓋500能夠起到連接上閥體300、下閥體200的作用，并能夠固定支撐軸600的作用。

在上述實施例基礎(chǔ)之上，進一步地，所述填料函100上端設(shè)置有固定槽，在所述固定槽內(nèi)設(shè)置有用于密封的填料130，在所述填料函100上設(shè)置將填料130固定在固定槽內(nèi)填料壓蓋240。

在填料函100上有固定槽，通孔所述固定槽穿過，在固定槽內(nèi)設(shè)置有填料130，填料130能夠起密封作用，防止閥門輸送介質(zhì)外漏，填料130常用的有聚四氟乙烯、石墨、石棉盤根三種。

在上述實施例基礎(chǔ)之上，進一步地，所述填料函100下端設(shè)置有用于防止轉(zhuǎn)軸120在流體壓力下產(chǎn)生周向位移飛出的軸承墊片800。

如圖2所示，在上述實施例基礎(chǔ)之上，進一步地，所述轉(zhuǎn)軸120上設(shè)置有轉(zhuǎn)軸軸套900，所述轉(zhuǎn)軸軸套900位于所述軸承墊片800的下端。

在軸承墊片800下端有轉(zhuǎn)軸軸套900，轉(zhuǎn)軸120在旋轉(zhuǎn)的時候，能夠減少摩擦。

進一步地，所述上閥體300靠近所述閥芯一端設(shè)置有閥座160，所述閥座160通過所述閥座壓板150設(shè)置在所述上閥體300上。

閥座160能與閥芯形成完好的密封，使流體不能從上閥體300流入下閥體200中；閥座160通過閥座壓板150工作在上閥體300上；在閥座壓板150上設(shè)置有螺栓，閥座壓板150通過螺栓安裝在上閥體300上。

在上閥體300與閥座160之間還設(shè)置有閥座密封圈170，能夠起到密封的作用，使整個球閥的密封質(zhì)量更好，在旋轉(zhuǎn)閥芯使閥門關(guān)閉的時候，保證流體不側(cè)漏。

如圖1所示，進一步地，所述轉(zhuǎn)軸120上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)凸臺110，所述旋轉(zhuǎn)凸臺110的直徑大于所述通孔直徑，且所述轉(zhuǎn)軸軸套900套設(shè)在所述旋轉(zhuǎn)凸臺110處。

在填料函100與上閥體300和下閥體200形成的一個空腔，此處的直徑大于通孔的直徑，在轉(zhuǎn)軸120上的旋轉(zhuǎn)凸臺110在空腔內(nèi)轉(zhuǎn)動，且在旋轉(zhuǎn)凸臺110外有準軸軸套，能夠減少旋轉(zhuǎn)凸臺110與填料函100的摩擦。

如圖6所示，進一步地，所述轉(zhuǎn)軸120上設(shè)置有用于氣壓開關(guān)閥門的氣動執(zhí)行器230。

在本實施例中，轉(zhuǎn)軸120上設(shè)置有氣壓開關(guān)閥門的氣動執(zhí)行器230，這樣就能夠避免人來開關(guān)閥門；可以起選擇使用電動執(zhí)行器或者液壓執(zhí)行器；來開啟關(guān)閉閥門；這樣在球閥設(shè)計很大的時候，也能夠方便的開啟；同時這樣也能夠?qū)⑶蜷y至于危險的地方，同樣能夠正常的使用，避免人為操作造成傷害。

如圖5所示，進一步地，所述閥芯上設(shè)置的導(dǎo)流孔內(nèi)流體的流向與所述閥芯主體400與所述連接件210鉸接的鉸接軸250垂直。

在閥芯主體400上設(shè)置的安裝槽220內(nèi)有鉸接軸250，在閥芯主體400上有安裝孔260，安裝孔260從閥芯主體400上端經(jīng)過安裝槽220穿下端穿出，當(dāng)密封板140的連接件210插入到安裝槽220中，鉸接軸250穿入安裝孔260，穿過連接件210上的孔，實現(xiàn)將密封板140鉸接在閥芯主體400上。

鉸接軸250與轉(zhuǎn)軸120在同一個方向，密封板140能夠左右的小幅度旋轉(zhuǎn)，這樣來避免在閥門開關(guān)的過程中與閥座160的摩擦；從而增加閥門的使用壽命。

如圖7所示，雙偏心球閥為保證兩個通道中心重合，要求兩個偏心相等即a＝b。此時旋轉(zhuǎn)中心到球心190連線與通道中心的夾角恰好45°，由此產(chǎn)生了雙偏心球閥的一個特殊問題。由于雙偏心球閥的兩個偏心考慮結(jié)構(gòu)的需要必須相等，當(dāng)長半徑R1通過球心190并恰好落在密封球面區(qū)域內(nèi)，此時R1與密封球面相切，在切點附近就會出現(xiàn)摩擦，使球閥出現(xiàn)局部摩擦加劇，加速磨損。由于球閥最佳密封區(qū)域一般在R1與通道中心的夾角為45°的位置。雙偏心球閥在試驗或使用過程中經(jīng)常會在這個位置出現(xiàn)劃傷。為避免此密封區(qū)域的磨損，增加了偏心曲柄活動密封板140，當(dāng)閥芯接近關(guān)閉位置將要和閥座160密封面相切時，密封板140球面滑動自動找正與閥座160密封面貼合，極大地降低了密封面的磨損。

本發(fā)明的球閥為三偏心硬密封球閥；閥芯在轉(zhuǎn)動時，閥座160不與閥芯接觸，閥芯與閥座160之間不產(chǎn)生摩擦，從根本上消除有害摩擦，解決因摩擦而生產(chǎn)的閥芯與閥座160損壞的問題。

本發(fā)明與普通的軟密封球閥相比

(1)可以適應(yīng)于更寬的溫度范圍。軟密封球閥受非金屬密封件的耐溫性影響，不能用于溫度太高的情況。而金屬密封則根據(jù)不同的材料可以使用于600℃甚至更高。

(2)可以用于更高的壓力范圍。受非金屬材料耐壓能力和在高壓下的穩(wěn)定性限制，非金屬密封的球閥用于CL600或更低的等級。用于較高壓力等級時，非金屬密封件容易失穩(wěn)而導(dǎo)致閥門失效。而金屬硬密封球閥可用于CL2500級。

(3)可獲得更長使用壽命。非金屬材料與金屬材料相比，容易老化。故在使用一段時間后，因非金屬材料的性能下降而導(dǎo)致閥門密封性能也下降。另一方面，非金屬材料易受損傷。當(dāng)流體中含有固體顆粒時，非金屬密封件很容易被劃傷，從而導(dǎo)致密封失效或密封性能下降。

本發(fā)明與普通的金屬硬密封球閥相比

(1)固定球設(shè)計。普通球閥是浮動球密封，而三偏心球閥全部是固定球設(shè)計，而且密封比壓通過自身的扭矩建立，在任何情況下都是可靠的。

(2)扭矩密封設(shè)計。傳統(tǒng)的金屬硬密封固定球球閥，通常都是在閥座160后面設(shè)置預(yù)壓縮彈簧，在彈簧的作用下，使閥座160與球體密封面接觸并形成密封比壓。如果彈簧剛度偏小，那么形成的密封比壓也比較小，密封效果差；如果彈簧剛度較大，會加大密封面的磨損，同時增加開關(guān)力矩；另一方面，彈簧受介質(zhì)溫度的影響，其剛度往往會隨時間而改變，因此密封效果也會隨時間而改變。而三偏心球閥靠扭矩密封，可形成較大的密封比壓，而且也不會有較大的磨損，同時也不受溫度和交變載荷的影響。

(3)單閥座160雙向密封性能。在低溫工況下，傳統(tǒng)的金屬硬密封球為能夠釋放閥腔中的介質(zhì)，都采取了復(fù)雜的自動泄壓機構(gòu)或采用開孔的方式。前者增加了閥座160的復(fù)雜性，后者會因為開孔而使球閥具有方向性。三偏心球閥采用了單閥座160，故不存在閥腔壓力釋放的問題。而三偏心結(jié)構(gòu)，使得閥座160密封無論在哪個方向都具有良好的密封效果，即具有完全的雙向密封功能。

本發(fā)明還提供一種流體管網(wǎng)，采用上述所述球閥。

在本實施例中，流體管網(wǎng)上使用上述的球閥，能夠減少整個流體管網(wǎng)的使用壽命，減少由于球閥密封不嚴帶來的問題，減少整個流體管網(wǎng)的維護成本。

本發(fā)明提供的球閥及流體管網(wǎng)，能夠通過在閥芯主體400上設(shè)置的密封板140來改變，閥芯與閥座160的摩擦，由于閥芯的球心190與閥芯旋轉(zhuǎn)中心180不重合，閥芯旋轉(zhuǎn)中心比閥芯主體400的球心190離上閥體300更遠，這樣在旋轉(zhuǎn)閥芯的時候，相對于原幾何中心有一個偏移，閥芯旋轉(zhuǎn)中心到閥座160密封面的距離因位置不同而不同，出現(xiàn)長短半徑，當(dāng)閥芯旋轉(zhuǎn)開啟時，因長短半徑原因產(chǎn)生凸輪效應(yīng)，此時閥芯與閥座160開始脫離，閥芯與閥座160無摩擦轉(zhuǎn)動；這樣有利于提高球閥的使用壽命，也能夠提高整個流體管網(wǎng)的安全性，減少整個流體管網(wǎng)的維修次數(shù)和流體泄露的問題。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。