CN106255848A - 球阀 - Google Patents
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Abstract
一种球阀，包括密封系统，其能够旋转并从关闭位置交替变化至开启位置：在关闭位置时，密封系统以紧密方式搁置在阀接触座上，停止流体流过球阀；在开启位置时，容许球阀中的流体流动。
Description
发明领域
本发明涉及一种集成于流体分布系统中的球阀，使得球阀容许以选择性的方式中断或允许流体循环。
背景
具有液压机械的流体分布系统典型地包括位于液压机械上游的阀，容许控制流过液压机械的流体的流，这是通过准许或中断这种流而实现的。就液压机械而言，必须了解涡轮、泵或涡轮-泵。这种阀典型地包括旋转的阻塞部件，其通过控制装置来操作：控制装置作用于阻塞部件上，使其以一个旋转方向或另一旋转方向而旋转，从而交替地准许或中断流体的流。这些阀典型地是球的类型，其中阻塞部件具有球体的形状。
这些旋转的球阀从允许流体流过的开启位置变化至关闭位置，在此关闭位置它们必须避免任何流体流过。出于这些原因，球阀包括活动密封件，其需要在所述关闭位置适当地且有效地关闭流体的流动。
如现有技术中所知，球阀包括由金属环制成的活动密封件，所述活动密封件通过水压而被按压在这些阀中的对应的座周围。然而，在现有技术的配置中存在若干问题：
- 对于给定的阀直径，活动密封件相对于流体分布系统中的不同部件的调整是困难且昂贵的，并且在其中一些部件中产生非所需的力；
- 在操作期间，活动环可能会被卡住；
- 需要主体中的水压将活动密封件从关闭位置退回，这导致在水管中没有水的条件下，在进行车间测试或现场试验运转时会产生一些困难。
现有技术中还知道作为液压导管一部分的双作用活动密封件的使用。本发明致力于解决现有技术的这些缺陷。
发明概要
本发明涉及一种集成于流体分布系统中的球阀，这种球阀容许以选择性的方式中断或允许流体循环。该球阀包括密封系统，其能够旋转以及从关闭位置交替变化至开启位置：在关闭位置时，密封系统以紧密方式搁置在阀接触座上，停止流体流过球阀；在开启位置时，容许球阀中的流体流动。
本发明的球阀中的密封系统包括：
- 下游活动密封件，其具有在强度和柔性之间提供折衷的特定形状，使得下游活动密封件能够以紧密方式搁置在阀接触座上；
- 与下游活动密封件对称的上游活动密封件；
- 至少两个外壳，其用于引导下游活动密封件的运动；
- 至少两个外壳，其用于引导上游活动密封件的旋转运动；
- 锁定装置，其用于固定并保持上游活动密封件的位置；
- 下游定位传感器，其用于监视下游活动密封件的定位；
- 上游定位传感器，其用于监视上游活动密封件的定位。
本发明的系统的主要功能如下：
- 确保流体密封而没有不可接受的泄漏；
- 确保密封系统的不可逆的紧固；
- 确保密封系统的位置检测。
附图简要说明
本发明的前述目的和许多伴随的优点将通过参考结合附图所作的以下详细描述而被得以更好地理解，因此变得更容易理解，其中：
图1显示了根据已知的现有技术的集成于流体分布系统中的球阀的概览图，
图2显示了根据本发明的在流体分布系统中的球形密封系统的概览图，其定位在流体分布系统中的下游。
图3显示了根据本发明的在流体分布系统中的球阀中用于上游活动密封件的锁定装置。
图4显示了根据本发明的在流体分布系统中的球阀中用于下游活动密封件的定位传感器。
图5a和5b显示了根据本发明的在流体分布系统中的球阀中的下游活动密封件的水密封。
图5c和5d显示了根据本发明的在流体分布系统中的球阀中的上游活动密封件的水密封。
图6显示了根据本发明的在流体分布系统中的球阀中用于上游活动密封件的几何形状和特定配置。
图7显示了根据本发明的在流体分布系统中的球阀中用于上游活动密封件的锁定装置。
图8进一步显示了根据本发明的在流体分布系统中的球阀中用于上游活动密封件的锁定装置的螺钉-螺母系统的配置的细节。
图9显示了根据本发明的在流体分布系统中的球阀中用于下游活动密封件的外壳中的覆层的配置。
本发明的详细描述
本发明涉及一种集成于流体分布系统中的球阀10，使得球阀10容许以选择性的方式中断或允许流体循环。参照下图，根据本发明的优选实施例的用于液压机械的球阀10，可在释放位置和前向位置之间移动，以容许/停止流体的流动，球阀10包括阀接触座22、活动密封件(201;202)，其包括旋转的中心主体和伸长的环，该伸长的环具有终端部件，所述终端部件配置为在前向位置时邻接在接触座22上，从而停止流体的流动。阀10还包括至少两个相向的外壳，它们配置为用于引导中心主体的旋转。有利的是，如在优选实施例的前面的描述中将要详细描述的那样，该伸长的环由这样的材料制成，使得在处于前向位置时，当操作推力施加于活动密封件上时发生弹性变形。
球阀10包括密封系统20，其能够旋转并从关闭位置交替变化至开启位置：在关闭位置时，密封系统20以紧密方式搁置在阀接触座22上，停止流体流过球阀10；在开启位置时，容许球阀10中的流体流动。
本发明的密封系统20包括：
- 下游活动密封件201，其能够旋转，并且由金属材料、塑料、复合材料制成或由金属和复合材料混合制成，并且具有如图2和图6中所示的特定形状，该形状在强度和柔性之间提供了折衷，使得下游活动密封件201能够以紧密方式搁置在阀接触座22上，即使这些阀接触座22改变了其尺寸和/或形状也是如此；
- 与下游活动密封件201对称的上游活动密封件202；
- 至少两个外壳203和204，其用于引导下游活动密封件201的旋转；
- 至少两个外壳205和206，其用于引导上游活动密封件202的旋转；
- 位于上游活动密封件202上的锁定装置301，其优选是手动的；
- 用于下游活动密封件201的下游定位传感器23，其包括至少三个行程末端传感器；
- 用于上游活动密封件202的上游定位传感器24，其包括至少三个行程末端传感器；
为了避免活动环前面的摩擦表面的腐蚀，在用于活动环的第一外壳和第二外壳中提供了覆层(如图9中所示为210和211，用于下游活动密封件201，对于上游活动密封件202存在类似的覆层)。通常，这些覆层由铜-铝或不锈钢制成，设于活动环的外壳的碳素钢表面上。外壳还可能完全是不锈钢。
本发明的球阀10的主要功能如下：
- 当密封系统20搁置在阀接触座22上时，确保流体(通常为水)密封而没有不可接受的泄漏；
- 确保密封系统20紧固在不可逆的位置，以便保护密封，避免任何可能的浸水和人员伤害；
- 通过分别使用下游和上游定位传感器23和24而确保对球阀10的位置的检测。
下面简述了本发明的密封系统10的主要功能。
水密封
水密封功能通过下游或上游活动密封件201,202来确保，所述下游或上游活动密封件201,202包括活动环，该活动环被扭转，具有朝着阀接触座22移动的一个末端。由于阀接触座22的挠曲在其周边周围不是均匀的，因此活动环必须具有足够的软度，以匹配并适应阀接触座22的变形的形状。然而，活动环还必须具有足够的刚性，以便具有有限的因水压造成的挠曲。图5a，5b，5c和5d显示了，下游和上游活动密封件201,202从阀接触座22上被释放，或被施加到阀接触座22上。
由于紧密性是基于活动环的挠曲，它具有从其自然位置移动回的自然趋势，因此不需要能量来释放该紧密性。
在释放位置时(见图5a和5c)，活动环在前侧承受水压，即，操作作用力是水压的推力加上径向密封件的摩擦力。
在前向位置或施加位置(见图5b和5d)，活动环在前侧并在操作室中承受水压，即，操作作用力是水压的推力，加上使该环变形所必须的负载，再加上径向密封件的摩擦力。
如图6中所示，围绕活动环的轴线XX的惯性必须尽可能地小，以便容许活动环在低压下变形：这是为什么要设计活动环的特定形状的原因。
上游活动密封件202的锁定
本发明的球阀10还包括锁定装置301，其用于锁定上游活动密封件202：通常，锁定装置301包括凸轮，凸轮的如图7中所示的旋转锁定了上游活动密封件202。
锁定装置301还包括螺钉-螺母系统302，以在锁定上游活动密封件202时避免锁定装置301的旋转。
活动环的定位检测
用于下游活动密封件23和上游活动密封件24的定位传感器确保了活动环的定位检测：使用了至少三个均匀地定位的传感器，用于每一个活动环。活动环的定位检测出于安全原因是强制性的，目的是检测活动环对于操作而言是否处于良好的定位中。
在这里指出了通过本发明的密封系统10的设计所提供的主要优势：
- 在活动环的可变形性和强度之间的折衷；
- 最小的密封直径，其在柱塞上产生了了更小的推力负载。
虽然已经结合优选实施例完整地描述了本发明，但显然在本发明的范围内可引入修改，而不认为这受到这些实施例的限制，而是受到以下权利要求内容的限制。
部件列表
10球阀
20密封系统
22阀接触座
23用于下游活动密封件的定位传感器
24用于上游活动密封件的定位传感器
201下游活动密封件
202上游活动密封件
203用于下游活动密封件的第一外壳
204用于下游活动密封件的第二外壳
210用于下游活动密封件的第一外壳中的覆层
211用于下游活动密封件的第二外壳中的覆层
205用于上游活动密封件的第一外壳
206用于上游活动密封件的第二外壳
300活动密封件的所有准球形表面的中心
301用于上游活动密封件的锁定装置
302用于上游活动密封件的锁定装置的螺钉-螺母系统。
Claims (13)
1.一种用于液压机械的球阀(10)，其能够在释放位置和前向位置之间移动，以容许/停止流体的流动，包括：
- 阀接触座(22)；
- 活动密封件(201;202)，包括旋转的中心主体和伸长的环，所述伸长的环具有终端部件，所述终端部件配置为用于在前向位置时邻接在所述接触座(22)上，从而停止流体的流动；
- 至少两个相向的外壳(203,204;205,206)，其配置为用于引导所述中心主体的旋转；
其中，所述伸长的环由这样的材料制成，使得在前向位置时，当操作推力施加于所述活动密封件上时，所述材料发生弹性变形。
2.根据前述权利要求所述的球阀(10)，其特征在于，所述活动密封件(201;202)和所述相向的外壳限定了前操作室和后操作室，所述前操作室配置为用于在所述释放位置时填充水，并且所述后操作室配置为用于在前向位置时填充水。
3.根据权利要求1或2所述的球阀(10)，其特征在于，至少所述伸长的环由金属材料、塑料或复合材料制成，或者由金属材料与复合材料混合制成。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的球阀(10)，其特征在于，所述中心主体包括两个相对的蘑菇形部件，其配置为用于在所述外壳(203,204;205,206)的相应的凹入的外表面中旋转。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的球阀(10)，其特征在于，还包括设置在所述外壳上的覆层(210,211)。
6.根据前述权利要求所述的球阀(10)，其特征在于，所述覆层由铜-铝或不锈钢制成。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的球阀(10)，其特征在于，还包括锁定装置(301)，其配置为用于在所述前向位置时锁定所述密封件(201;202)。
8.根据前述权利要求所述的球阀(10)，其特征在于，所述锁定系统(301)包括凸轮，所述凸轮配置为用于旋转，以阻塞所述密封件(201;202)。
9.根据前述权利要求所述的球阀(10)，其特征在于，还包括螺钉-螺母系统(302)，其配置为用于在锁定所述密封件(201;202)时抑制所述锁定系统(301)的旋转。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的球阀(10)，其特征在于，还包括与所述活动密封件(201;202)相关联的定位传感器。
11.一种用于液压机械的球阀(10)的密封件(201;202)，包括中心主体和伸长的环，所述伸长的环具有终端部件，其配置为用于邻接在所述阀(10)的接触座(22)上，其中，所述伸长的环由这样的材料制成，使得所述材料在操作时通过施加操作推力而发生弹性变形。
12.根据前述权利要求所述的密封件(201;202)，其特征在于，所述密封件由金属材料、塑料或复合材料制成，或者由金属材料和复合材料混合制成。
13.根据权利要求11或12所述的密封件(201;202)，其特征在于，所述中心主体包括两个相对的蘑菇形部件。
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