本發(fā)明屬于閥門領域，尤其涉及一種球閥。本發(fā)明適用于高溫、顆粒介質(zhì)工況。

背景技術：

球閥因結構簡單、啟閉方便、流阻小等優(yōu)點，廣泛應用于各領域的介質(zhì)輸送管道上，其結構包括閥體、閥座、球體，閥座具有與球體表面相互配合的密封面。其主要缺點是：在啟閉過程中，球體與閥座密封面存在較大的摩擦力，導致啟閉力矩和密封面磨損大，快速降低密封性能，產(chǎn)品使用壽命短。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術存在的缺點，提供一種啟閉過程球體與閥座無摩擦，啟閉力矩小、密封性能可靠的高溫耐磨金屬密封電控球閥。

本發(fā)明的技術方案包括閥體、閥座、球體，閥座安裝在球體兩側的閥體進出口通道內(nèi)，球體上端面通過閥桿與電動機構連接，電動機構由電機和傳動機構組成；主要是閥座外圓面具有兩個不同直徑的外圓柱面組成，閥座密封面?zhèn)鹊耐鈭A柱面直徑大于另一側外圓柱面直徑，兩個不同直徑的外圓柱面分別與閥體通道內(nèi)壁動密封配合，兩個外圓柱面之間的徑向臺階與閥體通道徑向臺階之間構成壓力控制腔，該壓力控制腔通過壓力管道與壓力控制機構連接；所述壓力控制機構由活塞控制機構和電氣控制電路組成；活塞控制機構由活塞缸、活塞、活塞桿、電磁控制裝置組成，活塞外圓面與活塞缸內(nèi)腔壁動密封配合，活塞桿一端與活塞固定連接，另一端穿出活塞缸與電磁控制裝置連接，活塞缸無桿腔內(nèi)充滿高壓介質(zhì)，并通過接頭與壓力管道連接，活塞缸有桿腔內(nèi)安裝彈簧，該彈簧安裝在活塞桿外側的活塞與活塞缸之間，彈簧的彈力大于活塞缸無桿腔內(nèi)高壓介質(zhì)的壓力；電氣控制電路由一次電路和二次電路組成；一次電路的電機電源通過三聯(lián)閘刀開關與三相電源連接；二次電路由關閥控制電路、開閥控制電路和閥座位移控制電路組成，二次電路通過變壓器連接在三相電源中的兩相上；關閥控制電路由關閥接觸器和關閥按鈕組成，關閥接觸器線圈一端接電源公共端，另一端通過關閥按鈕的常開觸頭和關閥極限開關與電源另一端連接，關閥接觸器的一個常開觸頭與關閥按鈕的常開觸頭并聯(lián)，關閥接觸器的三個常開觸頭串接在電機正轉(zhuǎn)電源與三聯(lián)閘刀開關之間的三相電源線路上；開閥控制電路由開閥接觸器、中間繼電器、時間繼電器和開閥按鈕組成，開閥接觸器、中間繼電器和時間繼電器線圈一端共同接電源公共端，開閥接觸器線圈另一端通過開閥按鈕的常開觸頭、時間繼電器的延時閉合觸頭、關閥接觸器的常閉觸頭與電源端連接，在時間繼電器的延時閉合觸頭與關閥接觸器的常閉觸頭之間串接開閥極限開關，開閥接觸器的一個常開觸頭與開閥按鈕的常開觸頭和時間繼電器的延時閉合觸頭組成的串聯(lián)支路并聯(lián)，中間繼電器線圈另一端通過第一時間繼電器的延時斷開觸頭與開閥按鈕常開觸頭和時間繼電器延時閉合觸頭的節(jié)點連接，中間繼電器一個常開觸頭與開閥按鈕的常開觸頭并聯(lián)，時間繼電器線圈另一端通過中間繼電器的一個常開觸頭連接在開閥按鈕常開觸頭與時間繼電器延時閉合觸頭之間的節(jié)點上，開閥接觸器的三個常開觸頭串接在電機反轉(zhuǎn)電源與三聯(lián)閘刀開關之間的三相電源線路上；閥座位移控制電路由第一中間繼電器電路組成，第一中間繼電器線圈一端接電源公共端，另一端通過關閥接觸器的一個常開觸頭、開閥接觸器的一個常開觸頭和中間繼電器的一個常開觸頭組成的并聯(lián)支路與電源另一端連接，第一中間繼電器的一個常開觸頭串接在電磁控制裝置的電源線路上；第一時間繼電器線圈與第一中間繼電器線圈并聯(lián)。

最好是，活塞缸無桿腔底面安裝壓力傳感器和單向閥，單向閥進口通過增壓泵與介質(zhì)容器連通，壓力傳感器的輸出信號與設定壓力信號分別輸入到比較器的兩個輸入端，比較器的輸出信號連接在增壓泵的電源控制電路中。

本發(fā)明的優(yōu)點是：閥座與閥體之間的壓力控制腔與壓力控制機構連接，在壓力控制機構的控制下，開閥或關閥時在壓力控制腔產(chǎn)生負壓，將閥座收縮到壓力控制腔內(nèi)；開閥或關閥到位后，對壓力控制腔注壓，將閥座推出壓力控制腔與球體壓緊密封配合。啟閉過程中密封面摩擦小、啟閉輕便、密封性能可靠。

附圖說明

圖1是本發(fā)明閥體、閥座、球體之間的相互配合結構示意圖。

圖2是本發(fā)明活塞控制機構的結構示意圖。

圖3是本發(fā)明電氣控制電路的電氣原理圖。

具體實施方式

如圖1所述的高溫耐磨金屬密封電控球閥，包括閥體11、閥座12、球體13，閥座12安裝在球體13兩側的閥體11進出口通道內(nèi)，球體13上端面通過閥桿與電動機構連接，電動機構包括電機m和傳動機構；閥座12外圓面具有兩個不同直徑的外圓柱面組成，靠近閥座12密封面?zhèn)鹊耐鈭A柱面具有較大的直徑，閥座12的兩個外圓柱面分別與閥體11通道內(nèi)壁動密封配合，兩個外圓柱面之間的徑向臺階與閥體11通道徑向臺階之間構成壓力控制腔14，該壓力控制腔14通過壓力管道與壓力控制機構連接；所述壓力控制機構由活塞控制機構和電氣控制電路組成；活塞控制機構由活塞缸1、活塞2、活塞桿3、電磁控制裝置5組成，如圖2所示，活塞2外圓面與活塞缸1內(nèi)腔壁動密封配合，活塞桿3一端與活塞2固定連接，另一端穿出活塞缸1與電磁控制裝置5連接，活塞缸1無桿腔9內(nèi)充滿高壓介質(zhì)，并通過接頭8與壓力管道連接，將高壓介質(zhì)引入壓力控制腔14內(nèi)，高壓介質(zhì)可以為液體，也可以為氣體，活塞缸1有桿腔10內(nèi)安裝彈簧4，該彈簧4安裝在活塞桿3外側的活塞2與活塞缸1之間，彈簧4的彈力大于活塞缸1無桿腔9內(nèi)高壓介質(zhì)的壓力，在電磁控制裝置5失電時，彈簧4推動活塞2將高壓介質(zhì)推入壓力控制腔14內(nèi)，推動閥座12與球體13壓緊密封配合；電氣控制電路由一次電路和二次電路組成；一次電路的電機m電源通過三聯(lián)閘刀開關qs與三相電源連接；二次電路由關閥控制電路、開閥控制電路和閥座位移控制電路組成，二次電路通過變壓器b連接在三相電源中的兩相上，如圖3所示；關閥控制電路由關閥接觸器ka2和關閥按鈕sb3組成，關閥接觸器ka2線圈一端接電源公共端，另一端通過關閥按鈕sb3的常開觸頭和關閥極限開關sq2與電源端連接，關閥接觸器ka2的一個常開觸頭與關閥按鈕sb3的常開觸頭并聯(lián)，實現(xiàn)對關閥按鈕sb3常開觸頭的自鎖，關閥接觸器ka2的三個常開觸頭分別串接在電機m與三聯(lián)閘刀開關qs之間的三相電源線路上，為電機m的正轉(zhuǎn)電源開關，關閥接觸器ka2的每一個常開觸頭和常閉觸頭都是一個獨立的開關，其線圈得電時所以常開觸頭同時閉合，所有常閉觸頭同時斷開；開閥控制電路由開閥接觸器ka1、中間繼電器jz、時間繼電器js和開閥按鈕sb2組成，開閥接觸器ka1、中間繼電器jz和時間繼電器js線圈的一端共同接電源公共端，開閥接觸器ka1線圈另一端通過開閥按鈕sb2的常開觸頭、時間繼電器js的延時閉合觸頭、關閥接觸器ka2的常閉觸頭與電源端連接，在時間繼電器js的延時閉合觸頭與關閥接觸器ka2的常閉觸頭之間串接開閥極限開關sq1，在開閥按鈕sb2常開觸頭與時間繼電器js延時閉合觸頭組成的串聯(lián)支路的兩端并接開閥接觸器ka1的一個常開觸頭，即開閥按鈕sb2常開觸頭的一端與時間繼電器js延時閉合觸頭的一端相連接，開閥接觸器ka1常開觸頭的兩端分別與開閥按鈕sb2常開觸頭和時間繼電器js延時閉合觸頭的另一端相連接，在開閥接觸器ka1線圈得電時，其常開觸頭對開閥按鈕sb2常開觸頭和時間繼電器js延時閉合觸頭實現(xiàn)自鎖，在電機m與三聯(lián)閘刀開關qs之間的三相電源上串接開閥接觸器ka1常開觸頭，為電機m的反轉(zhuǎn)電源開關，在關閥接觸器ka2線圈與關閥極限開關sq2之間串接一個開閥接觸器ka1常開觸頭，實現(xiàn)關閥接觸器ka2和開閥接觸器ka1之間的互鎖，開閥接觸器ka1的每個常開觸頭和常閉觸頭都是一個獨立的開關，在開閥接觸器ka1線圈得電時，其所有常開觸頭閉合，常閉觸頭斷開；中間繼電器jz線圈另一端通過第一時間繼電器js1延時斷開觸頭連接在開閥按鈕sb2常開觸頭與時間繼電器js延時閉合觸頭之間的節(jié)點上，中間繼電器jz一個常開觸頭與開閥按鈕sb2的常開觸頭并聯(lián)，在中間繼電器jz線圈得電時對開閥按鈕sb2常開觸頭自鎖，時間繼電器js線圈另一端通過中間繼電器jz的一個常開觸頭連接在開閥按鈕sb2常開觸頭與時間繼電器js延時閉合觸頭之間的節(jié)點上；閥座位移控制電路由第一中間繼電器jz1電路組成，第一中間繼電器jz1線圈一端接電源公共端，另一端通過關閥接觸器ka2的一個常開觸頭、開閥接觸器ka1的一個常開觸頭和中間繼電器jz的一個常開觸頭組成的并聯(lián)支路與電源另一端連接，第一中間繼電器jz1的一個常開觸頭串接在電磁控制裝置5的電源線路上，當?shù)谝恢虚g繼電器jz1得電時，其常開觸頭閉合，電磁控制裝置5得電，拉動活塞桿3使活塞2向活塞缸1的有桿腔10方向移動，使壓力控制腔14內(nèi)產(chǎn)生負壓，將閥座12移動離開球體13。第一時間繼電器js1線圈與第一中間繼電器jz1線圈并聯(lián)，第一時間繼電器js1的延時時間大于時間繼電器js的延時時間，保證時間繼電器js延時閉合觸頭閉合并自鎖后，第一時間繼電器js1的延時斷開觸頭再斷開，切斷中間繼電器jz線圈電源。變壓器b初級線圈通過雙聯(lián)閘刀開關qs1連接在三聯(lián)閘刀開關qs靜觸頭處的兩相電源上，在變壓器b次級線圈電源端串接常閉按鈕開關sb1，按下常閉按鈕開關sb1時，將二次電路斷電。所述電源公共端為變壓器b次級線圈的一端，電源端為變壓器b次級線圈的另一端。

關閥極限開關sq2和開閥極限開關sq1安裝在閥體11上，當閥門處于全開位置時，開閥極限開關sq1斷開，關閥極限開關sq2閉合，當閥門處于全關位置時，關閥極限開關sq2斷開，開閥極限開關sq1閉合；關閥按鈕sb3和開閥按鈕sb2采用互鎖連接，即關閥按鈕sb3常閉觸頭的一個觸點與開閥按鈕sb2的常開觸頭的一個觸點連接，開閥按鈕sb2常閉觸頭的一個觸點與關閥按鈕sb3的常開觸頭的一個觸點連接，關閥按鈕sb3常閉觸頭的另一個觸點和開閥按鈕sb2常閉觸頭的另一個觸點同時與常閉按鈕開關sb1的一個觸點連接，常閉按鈕開關sb1的另一個觸點與電源端連接。

活塞缸1無桿腔9底面安裝壓力傳感器6和單向閥7，單向閥7進口通過增壓泵與介質(zhì)容器連通，壓力傳感器6的輸出信號與設定壓力信號分別輸入到比較器的兩個輸入端，比較器的輸出信號連接在增壓泵的電源控制電路中。設定壓力信號值根據(jù)高壓介質(zhì)推動閥座12與球體13密封配合所需的密封比壓確定。當活塞缸1無桿腔9內(nèi)高壓介質(zhì)壓力在使用過程因壓力損失而下降時，壓力傳感器6的輸出信號低于設定壓力信號，比較器輸出高電平啟動增壓泵補充高壓介質(zhì)壓力。

工作原理：合上三聯(lián)閘刀開關qs和雙聯(lián)閘刀開關qs1，接通電機m電源總開關和變壓器b初級電源。

關閥操作：按下關閥按鈕sb3，關閥接觸器ka2線圈得電，其常開觸頭閉合、常閉觸頭斷開，關閥按鈕sb3自鎖，接通電機m正轉(zhuǎn)電源，第一中間繼電器jz1線圈得電，其常開觸頭閉合，電磁控制裝置5得電，使壓力控制腔14內(nèi)產(chǎn)生負壓，將閥座12移開球體13；當閥門關閉到位后，關閥極限開關sq2斷開，關閥接觸器ka2線圈失電，其常開觸頭斷開，第一中間繼電器jz1線圈失電，其常開觸頭斷開，電磁控制裝置5失電，彈簧4推動活塞2將高壓介質(zhì)推入壓力控制腔14內(nèi)，推動閥座12與球體13壓緊密封配合。

開閥操作：按下開閥按鈕sb2，中間繼電器jz線圈得電，其常開觸頭閉合，自鎖開閥按鈕sb2，時間繼電器js線圈、第一中間繼電器jz1線圈和第一時間繼電器js1線圈得電，第一中間繼電器jz1常開觸頭閉合，電磁控制裝置5得電，拉動活塞桿3使活塞2向活塞缸1的有桿腔10方向移動，使壓力控制腔14內(nèi)產(chǎn)生負壓，將閥座12移開球體13，此時，時間繼電器js延時閉合觸頭閉合，開閥接觸器ka1線圈得電，其常開觸頭閉合、常開觸頭斷開，接通電機m反轉(zhuǎn)電源，同時自鎖開閥按鈕sb2和時間繼電器js延時閉合觸頭，此時，第一時間繼電器js1的延時斷開觸頭斷開，中間繼電器jz線圈失電，其常開觸頭斷開；當開閥到位后，開閥極限開關sq1斷開，開閥接觸器ka1線圈失電，其常開觸頭斷開、常閉觸頭閉合，第一中間繼電器jz1線圈失電，其常開觸頭斷開，電磁控制裝置5失電，彈簧4推動活塞2將高壓介質(zhì)推入壓力控制腔14內(nèi)，推動閥座12與球體13壓緊密封配合。