[实用新型]平衡式球阀

说明书

本实用新型属于阀门

球阀有流通能力大、压力损失小、开关方便等优点。但目前现有浮动式、固定式两种型式的球阀因自身结构的缺点，使球阀的性能和范围受到影响和限制，如浮动式球阀虽然结构简单，但由于球体受压力后浮动，将流体压力全部传给一端密封圈，使密封圈在使用过程中受到交变载荷作用，从而加速了密封副的失效。另一端密封副也因出现间隙产生泄漏，需经常调整垫片。另外一致命弱点即是由于球体浮动产生卡紧，使操纵扭矩过大、大通径、高压下尤为明显，以致根本不能采用简单的浮动式球阀结构。固定式球阀结构可相对减少密封圈受力，但不能从根本上解决问题。反而带来了结构复杂、要求精度高、体积大及需驱动装置等缺点。

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、能排除流体压力影响，从而密封可靠、寿命长、操纵轻巧和范围广的平衡式球阀。

本实用新型由阀体1、球体2、进口密封圈3、出口密封圈15、定位盘17、阀盖12、阀杆9、调整垫片13、限位肖7、螺钉11、14及“O”形圈4、5、16等构成。球体2装在阀体1内，由进、出口密封圈3、15固定。球体2为直通式，垂直于直通孔在进口一侧开有平衡孔A，上部开有矩形槽，阀体1内装有进口密封圈3，出口密封圈15装在定位盘17内，定位盘17通过螺钉15与阀体1连接。两密封圈3、15固定球体2、由调整垫片13调整。进口密封圈3为圆柱形，内孔为球面，与球体2直径相同成面接触密封。出口密封圈15外为圆柱形内为圆锥孔、与球体2成线接触密封、阀体1上方通过螺钉11将阀盖12固定在阀体上。阀盖12中空，内装阀杆9、阀杆9下端为扁状伸入球体2的矩形槽内。阀杆9上端为方形轴与手柄8配合，手柄8装有限位肖7，阀盖12上部有90°限位槽。

球阀关闭状态时，流体由进口经平衡孔A进入球体2直通孔，而后充满球体2内外部分区域，使球体2液压受力平衡。A、A′分别为出口密封圈15与球体2接触线的投影点，、为进口密封圈3与球体2接触面的投影线，设A A^，＝aBB^，＝bCC^，＝c，

液体压力为p，则球体2水平轴平衡方程简化为：

1／4πa²p＝1／4πb²p－1／4πc²p

即a²＝b²－c²

满足此关系式则球体2液压受力平衡，即球体2不受流体压力而浮动、密封圈3、15仅受安装予紧力作用，且为静载荷。即与开启状态受力相同。

本实用新型与已有的球阀相比，完全排除了外界液体压力对球体2、密封圈3、15的影响，消除了在开关过程中因球体2浮动密封圈所承受的交变载荷，使密封副的寿命大大提高，改善了密封性能，不需要经常调整垫片，尤其是操纵扭矩大大减少，使使用压力、通径的选择范围扩大，在高压、大通径下效果尤为显著，且有结构简单、密封性能好、寿命长、使用方便、操纵轻巧、不需或减小电动装置等特点。

附图1为平衡式球阀全剖主视图

附图2为球体2液压受力图（忽略不影响分析结果的局部结构）

附图3为密封副液压受力——时间（状态）曲线图

曲线1——浮动式球阀密封副受力——时间（状态）曲线

曲线2——平衡式球阀密封副受力——时间（状态）曲线

1、阀体    2、球体    3、进口密封圈    4、5、16、“O”形圈    6、挡圈    7、限位肖    8、手柄    9、阀杆    10、11、14、螺钉    12、阀盖    13、调整垫片    15、出口密封圈    17、定位盘

实施例：

以Q21N型——31.5型直通外螺纹平衡式球阀为例，公称压力为31.5MPa，公称通径为32mm。使用介质为油类。

阀体1为边长为90mm的立方体。一端凸出带M25×2外螺纹长21mm的圆台，中孔为φ32mm。阀体1中空用于安装球体2、定位盘17，直径为φ65mm，阀体上端中为φ30mm的圆孔腔与水平腔相通，用以安装阀盖12。球体2为直通式，直通孔为φ32mm，外径为φ60mm，平衡孔A垂直于直通孔、  直径为φ3mm。上部矩形槽为22.5×12×11mm，进口密封圈3固定在阀体空腔内，外径为φ60mm内径为φ32mm，厚14mm，与球体2接触面直径为φ60mm，最大直径为φ53mm，最小直径为φ32mm。出口密封圈15外径为φ53mm，内径为φ32mm，厚11mm，与球体2接触一端为90°锥孔，接触密封线直径为φ42.2mm，两密封圈3、15材料为尼龙1010，出口密封圈15安装在定位盘17上。定位盘17中为90×90方法兰，四角为孔距64×64的φ15mm螺丝孔，用4个M14×35的内六角螺钉将定位盘17固定在阀体1端面，定位盘17一端为带外螺纹M52×2长21mm的圆台，另一端为φ65mm圆台，端面有深11mm，φ53mm孔，用于安装出口密封圈15，外有密封圈沟槽安装“O”形圈16。定位盘17中空直径为φ32mm。阀盖12为一段带φ30mm，长11mm圆台的方体，边长为62mm，厚18mm，四角有孔距40mm的4个螺钉孔。用四个M10×20内六角螺钉将阀盖12固定在阀体1的上端，阀盖12中空直径分别为φ22mm、φ18.5，阀杆9通过阀盖12伸入阀体1内球体2的矩形槽内，上端为截面为14×14矩形与手柄8方孔配合，手柄8长150mm。