專利名稱：一種防漏耐用球閥結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種球閥結(jié)構(gòu)，特別是一種防漏耐用的球閥結(jié)構(gòu)。
目前在工業(yè)及民用的水、蒸汽、石油液化氣、煤氣、天燃氣、輕質(zhì)油、柴油、汽油等管線及相關(guān)設(shè)備上多采用球閥，其主要優(yōu)點是開關(guān)迅速、操作方便、流體阻力小、結(jié)構(gòu)簡單；現(xiàn)有的球閥一般包括有閥體和閥體內(nèi)的閥座、閥芯，閥芯大致呈球狀，由閥桿驅(qū)動可相對閥座旋轉(zhuǎn)，當(dāng)閥芯上的通孔與閥體的進出口相對直時，閥就處于打開狀態(tài)，反之，閥芯就隔斷閥座的進出口，閥則處于關(guān)閉狀態(tài)；在現(xiàn)有的球閥中，閥座由密封材料制成，閥座與閥芯之間的密封接觸面分別為相互吻合的凹球面和凸球面，閥座的外周全部與閥體內(nèi)壁相貼合，參見圖17；眾所周知，球閥的閥芯與閥座之間的動密封是靠兩者之間存在著一定的比壓(單位面積上受的力)而起密封作用的，該比壓是在球閥裝配期間擰緊閥蓋時產(chǎn)生的，當(dāng)球閥剛剛裝配完畢并處于關(guān)閉狀態(tài)時，兩者之間的比壓值為最大值，以后在使用中該比壓值(指全關(guān)狀態(tài)下)只會減小，不會增大；當(dāng)球閥處于關(guān)閉狀態(tài)或打開狀態(tài)時，閥芯與閥座之間的接觸面均呈環(huán)形，而當(dāng)閥芯相對閥座旋轉(zhuǎn)時，必定會經(jīng)過半開半閉的中間狀態(tài)，在此中間狀態(tài)，閥芯與閥座之間的接觸面就不是一個完整的環(huán)形，而是半個環(huán)形，參見圖7、圖8，此時閥芯與閥座之間的實際動態(tài)比壓就會因接觸面積減小而增大，閥座表面的形變就會比在關(guān)閉狀態(tài)或打開狀態(tài)下大，因此也就容易被閥芯的貫穿孔附近部位刮磨到，從而引起閥座的磨損；另一方面，現(xiàn)有的閥芯與閥座之間的這種密封方式，兩者之間接觸面較大，因此兩者之間的比壓也就不容易提高；再一方面，現(xiàn)有球閥中的閥座一般采用聚四氟乙烯或以聚四氟乙烯為主的復(fù)合材料，聚四氟乙烯最大的特點是化學(xué)穩(wěn)定性和耐磨性好，同時具有特異的自潤滑性，即便在高溫的濃酸、濃堿或氧化劑中也不易起化學(xué)作用，并且在高溫水中不分解，耐大氣老化性能優(yōu)良，耐應(yīng)力開裂性好，具有廣泛的高低溫使用范圍，可在-250～260℃下長期使用，其無填充物時的機械性能為拉伸強度44mpa，彎曲強度為17．3mpa，壓縮強度為5．1mpa，熱變形溫度(1．82mpa)為51℃；聚四氟乙烯最大的缺點是抗壓強度和熱變形溫度低，具有冷流性及尺寸不穩(wěn)定性，抗蠕變性能差；
正因為如此，如果聚四氟乙烯應(yīng)用于靜密封場合或作為閥門填料使用，則正好“揚長避短”，然而應(yīng)用于球閥內(nèi)的閥座與閥芯之間的動密封上卻變成了“揚短避長”，閥芯與閥座之間的比壓值很快就會減小直至產(chǎn)生泄漏，目前市售的球閥使用壽命短，其根本原因就在于此；而且，我國民用閥門使用溫度一般規(guī)定在200℃以下，因此當(dāng)球閥使用介質(zhì)溫度在120℃～140℃時，由于聚四氟乙烯熱變形溫度低，在比壓的作用下會產(chǎn)生壓縮熱變形，從而導(dǎo)致閥芯與閥座之間的比壓減少而產(chǎn)生泄漏，球閥在高溫介質(zhì)下使用很短一段時間就會發(fā)生泄漏的原因就在于此。
本發(fā)明的目的就在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種閥座不易被閥芯刮磨的防漏耐用球閥結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一個目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種球閥處于全關(guān)狀態(tài)時具有高比壓的防漏耐用球閥結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的防漏耐用球閥結(jié)構(gòu)包括相互連接一體的閥體、閥蓋及位于其內(nèi)的閥芯、閥座，當(dāng)球閥處于全關(guān)狀態(tài)時，閥芯外周面與閥座內(nèi)周相互接觸并保持密封狀態(tài)，其特征在于閥芯外周面在鄰近其貫穿孔處各點至閥芯球心的距離均小于閥芯的球體半徑。
所述的閥芯外周面在鄰近其貫穿孔處的相鄰各點之間以平滑過渡為佳。
所述的閥芯外周面在位于貫穿孔邊緣處以平滑過渡的凸曲面為佳。
所述的閥座內(nèi)周在與閥芯表面的接觸處最好為一凸起的表面，此時所述的“閥芯外周面在鄰近其貫穿孔處”為閥芯外周面自其打開狀態(tài)時與閥座的接觸處至其貫穿孔邊緣之間的各處。
所述的“凸起的表面”可以是圓滑過渡的凸曲面，也可以是非圓滑過渡的尖凸面。
所述的閥座外周僅以其局部的表面與閥體／閥蓋的內(nèi)壁相接觸。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明閥芯外周面在其貫穿孔附近的特殊處理則使得閥芯在旋轉(zhuǎn)時與閥座之間不會相互刮磨，從而有效地減少了閥座磨損的機會，同時使得球閥在處于全開狀態(tài)時，閥芯、閥座之間具有較小的比壓，閥座就不易受壓縮而蠕形變；同時，閥芯與閥座之間以及閥座與閥體、閥蓋之間具有較小的密封接觸面，因此當(dāng)球閥處于全關(guān)狀態(tài)時，在同等條件下就有較高的比壓，防漏耐用效果因此得以加強；而再選擇合適的新型密封材料，則還可進一步增強防漏耐用效果。
圖1為本發(fā)明實施例一處于打開狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
圖2為圖1中的實施例處于關(guān)閉狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
圖3為圖1中閥座7的放大示意圖。
圖4為圖1中閥芯4與閥座7的放大示意圖。
圖5為圖4的局部放大圖(圖中閥芯4與閥座7不接觸)。
圖6為圖2中閥芯4與閥座7的放大示意圖。
圖7為圖1中的實施例處于半開半閉狀態(tài)時閥芯4與閥座7的放大示意圖。
圖8為圖7的左視圖。
圖9為本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
圖10為本發(fā)明實施例三的結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
圖11為本發(fā)明實施例四的結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
圖12為本發(fā)明實施例五的結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
圖13為本發(fā)明實施例六的結(jié)構(gòu)剖視示意14為本發(fā)明實施例七的結(jié)構(gòu)剖視示意15為本發(fā)明實施例八的結(jié)構(gòu)剖視示意16為圖15的A-A剖視圖。
圖17為現(xiàn)有球閥的結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
如圖1、圖2所示，為本發(fā)明的實施例一，圖中1為背帽，2為手柄，3為O形圈，4為閥芯，5為閥蓋，6為閥蓋墊片，7為閥座，8為閥體，9為閥桿，當(dāng)手轉(zhuǎn)動手柄2時，帶動閥桿9轉(zhuǎn)動，閥桿9下端帶動閥芯4轉(zhuǎn)動而實現(xiàn)開關(guān)動作；其中閥芯4大致呈一球體被貫穿一直孔的形狀，閥座7呈環(huán)狀，由密封材料制成，在閥芯4兩側(cè)各設(shè)有一個，它們的內(nèi)周與閥芯4外周面相抵，且閥座7在與閥芯4外周面的接觸處為一圓滑過渡的凸曲面71，參見圖3、圖4；其中一個閥座7(在圖1中處于左側(cè))的外周與閥體8的內(nèi)臺階內(nèi)壁相抵，且兩者的接觸面僅為閥座7外周的局部73，參見圖3，之所以如此，是因為閥座7的外周兩側(cè)均被削去了一角，如圖3所示的72、74，另一個閥座7(在圖1中處于右側(cè))的外周與閥蓋5的內(nèi)臺階內(nèi)壁相抵，兩者的接觸面同樣也僅為閥座7外周的局部；從圖4及圖5中可見，所述的閥芯4外周面自其打開狀態(tài)時與閥座7的接觸處M至其貫穿孔邊緣N之間的各處41至球心O的距離均小于球體半徑R，且以相鄰各處均為平滑過渡為最佳，如此設(shè)計就使得閥芯4相對閥座7旋轉(zhuǎn)時，閥芯4的該部位41就始終不易與閥座7相接觸，也就不易對閥座7產(chǎn)生刮磨，參見圖7、圖8，同時在球閥處于全開狀態(tài)時，閥芯4與閥座7之間具有較小的比壓；事實上，在球閥處于全開狀態(tài)時，閥芯4外周面在鄰近其貫穿孔處與閥座7之間相互不接觸也是可以的，如圖5所示，只要在球閥處于全關(guān)狀態(tài)時，閥芯4外周面與閥座7內(nèi)周相互接觸并保持密封狀態(tài)即可，如圖6所示；由于球閥(特別是應(yīng)用于管道中的球閥)在使用時，大多數(shù)時間是處于全開狀態(tài)的，因此，此時如果閥芯4外周面與閥座7之間相互接觸時具有較小的比壓甚至相互不接觸而沒有比壓，則閥座7就不易受壓縮而蠕形變，從而能保證球閥處于關(guān)閉狀態(tài)時能在較長的時間內(nèi)保持足夠的比壓而不泄漏，延長球閥的使用壽命。
從圖4中還可以看到，閥芯4外周面位于貫穿孔邊緣處42為平滑過渡的凸曲面，因為該處是對閥座7產(chǎn)生刮磨的主要部位，如此設(shè)計，使得閥芯4相對閥座7旋轉(zhuǎn)時，更不易對閥座7產(chǎn)生刮磨。
如圖9所示，為本發(fā)明的實施例二，與實施例一的不同之處在于閥座7為金屬材質(zhì)，而在閥芯4外還套有一由密封材料制成的閥芯套10，因此閥座7的內(nèi)周與閥芯套10之間仍然是金屬與密封材料之間的接觸。
如圖10所示，為本發(fā)明的實施例三，與實施例一的不同之處在于在閥芯4外還套有一由密封材料制成的閥芯套10，因此閥座7的內(nèi)周與閥芯套10之間其實是密封材料與密封材料之間的接觸。
如圖11所示，為本發(fā)明的實施例四，與實施例一的不同之處在于閥座7呈一O型圈狀。
如圖12所示，為本發(fā)明的實施例五，與實施例一的不同之處在于，閥座7的內(nèi)周在與閥芯4外周面的接觸處為一尖凸面。
從上述可知，本發(fā)明的設(shè)計要點有二一是對閥芯4外周面在其貫穿孔附近處作特殊處理，使得該處各點至閥芯球心的距離均小于閥芯的球體半徑，從而使得閥芯4在旋轉(zhuǎn)時該局部與閥座7之間不會相互刮磨，有效地減少了閥座7磨損的機會，同時使得球閥在處于全開狀態(tài)時，閥芯4與閥座7之間具有較小的比壓，閥座7就不易受壓縮而蠕形變；二是減小球閥中閥芯4與閥座7之間、閥座7與閥體8／閥蓋5之間的接觸面積，即閥座7與閥芯4之間的接觸面是一較小的接觸面，閥座7與閥體8／閥蓋5內(nèi)壁的接觸面也是一較小的接觸面，所以當(dāng)球閥處于全關(guān)狀態(tài)時，在同樣的作用力作用下，單位面積上作用力大，也即比壓值大，因此動靜密封性能好，另一方面，凸曲面或凸面與球面相接觸，流體中的硬性雜質(zhì)不容易卡在動密封面上，而且開關(guān)力小，手感輕松。
為達到最佳的密封防漏效果，所述的密封材料(包括閥芯套10和可能采用該材料的閥座7)應(yīng)當(dāng)熱變形溫度高，耐熱性好，抗蠕變性能強，無冷流，尺寸穩(wěn)定性好，因此以采用抗壓強度高、硬度大、耐磨、高低溫機械性能優(yōu)秀的特殊工程塑料或超級工程塑料為最佳，如PAI(聚酰胺一酰亞胺)、PPS(聚苯硫醚)、LCP(液晶聚合物)等。
當(dāng)然，所述的閥體與閥座、閥蓋與閥座也可以是一體的，均為工程塑料，如圖13所示的實施例六就是一例；事實上，只要保證上述的設(shè)計要點，閥芯與閥座均為金屬材質(zhì)也可，但是兩者的硬度應(yīng)為一大一小，以保證是硬-軟接觸，如圖14所示的實施例七。
本發(fā)明的上述設(shè)計要點與球閥的其他零部件無關(guān)，它們的改變并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容，都在本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。球閥的種類也不限于上述實施例，如圖15、圖16所示的實施例八，就是一個三通球閥的實施例，其結(jié)構(gòu)大致與實施一相同，其他種類的球閥依此類推，不贅述。
權(quán)利要求
1．一種防漏耐用球閥結(jié)構(gòu)，包括相互連接一體的閥體、閥蓋及位于其內(nèi)的閥芯、閥座，當(dāng)球閥處于全關(guān)狀態(tài)時，閥芯外周面與閥座內(nèi)周相互接觸并保持密封狀態(tài)，其特征在于閥芯外周面在鄰近其貫穿孔處各點至閥芯球心的距離均小于閥芯的球體半徑。
2．如權(quán)利要求1所述的防漏耐用球閥結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的閥芯外周面在鄰近其貫穿孔處的相鄰各點之間均為平滑過渡。
3．如權(quán)利要求1或2所述的防漏耐用球閥結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的閥座內(nèi)周在與閥芯外周面的接觸處為一凸起的表面，所述的“閥芯外周面在鄰近其貫穿孔處”為閥芯外周面自其打開狀態(tài)時與閥座的接觸處至其貫穿孔邊緣之間的各處。
4．如權(quán)利要求3所述的防漏耐用球閥結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的“凸起的表面”是圓滑過渡的凸曲面。
5．如權(quán)利要求3所述的防漏耐用球閥結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的“凸起的表面”是非圓滑過渡的尖凸面。
6．如權(quán)利要求3所述的防漏耐用球閥結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的閥座外周僅以其局部的表面與閥體／閥蓋的內(nèi)臺階內(nèi)壁相貼合。
7．如權(quán)利要求6所述的防漏耐用球閥結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的閥座外周兩側(cè)均有削角。
8．如權(quán)利要求6所述的防漏耐用球閥結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的閥座呈O型圈狀。
9．如權(quán)利要求1或2所述的防漏耐用球閥結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的閥芯外周面位于貫穿孔邊緣處為平滑過渡的凸曲面。
10．如權(quán)利要求1或2所述的防漏耐用球閥結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的閥芯由金屬材料制成，所述的閥座由密封材料制成。
11．如權(quán)利要求1或2所述的防漏耐用球閥結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的閥芯由密封材料制成，所述的閥座由金屬材料制成。
12．如權(quán)利要求1或2所述的防漏耐用球閥結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的閥芯、閥座均由金屬材料制成，且兩者的硬度為一大一小。
13．如權(quán)利要求1或2所述的防漏耐用球閥結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述的閥芯外套有一由密封材料制成的閥芯套。
14．如權(quán)利要求1或2所述的防漏耐用球閥結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的閥體、閥蓋均采用密封材料，所述的二閥座中，一個與閥體注塑一體，另一個與閥蓋注塑一體。
15．如權(quán)利要求3所述的防漏耐用球閥結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的閥芯由金屬材料制成，閥座由密封材料制成。
16．如權(quán)利要求3所述的防漏耐用球閥結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的閥芯由密封材料制成，所述的閥座由金屬材料制成。
17．如權(quán)利要求3所述的防漏耐用球閥結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的閥芯、閥座均由金屬材料制成，且兩者的硬度為一大一小。
18．如權(quán)利要求3所述的防漏耐用球閥結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述的閥芯外套有一由密封材料制成的閥芯套。
19．如權(quán)利要求3所述的防漏耐用球閥結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的閥體、閥蓋均采用密封材料，所述的二閥座中，一個與閥體注塑一體，另一個與閥蓋注塑一體。
全文摘要
一種防漏耐用球閥結(jié)構(gòu),包括相互連接一體的閥體、閥蓋及位于其內(nèi)的閥芯、閥座,當(dāng)球閥處于全關(guān)狀態(tài)時,閥芯外周面與閥座內(nèi)周相互接觸并保持密封狀態(tài),其特征在于閥芯外周面在鄰近其貫穿孔處各點至閥芯球心的距離均小于閥芯的球體半徑,更好地,所述的閥座內(nèi)周在與閥芯外周面的接觸處為一凸起的表面。本發(fā)明閥芯在旋轉(zhuǎn)時與閥座之間不易相互刮磨,且閥芯與閥座之間在球閥處于全關(guān)狀態(tài)時具有較高的比壓,而在球閥處于全開狀態(tài)時具有較小的比壓,防漏耐用效果因此得以加強。
文檔編號F16K5/06GK1295204SQ0012784
公開日2001年5月16日 申請日期2000年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月8日
發(fā)明者陳西火 申請人:陳西火