CN108027075A - 球阀组件 - Google Patents

Abstract

一种球阀组件(10)提供主流径(90)和副流径(92)，其中主流径通过使阀移动到限定的第一位置建立，且副流径通过使阀移动到限定的第二位置建立。副流径相比于主流径相当大地限制流体流且可认作细流流径。在非限制性示例中，球阀组件用在给水管线上且由公共事业公司操作。阀由授权人员置于其第一位置来向住宅或其它建筑物提供正常的全流通给水，且置于其第二位置来向建筑物提供受限的低流通给水。

Description

球阀组件

技术领域

本发明大体上涉及用于控制流体流的阀组件，且具体地涉及诸如可用于控制水管线中的水流的球阀组件。

背景技术

切断阀在多种行业中且跨越宽范围的流体应用得到广泛使用。在示例性应用中，公共事业公司通常使用限制阀(curbside valve)来控制是否向独立住宅供水。这些阀在它们大体上在两个位置中的一者中操作的意义上提供开/关功能：阀允许全额流量的水流进入住宅的开启位置，以及阀完全切断进入住宅的水流的关闭位置。

公共事业公司出于许多原因切断给水，诸如在建筑物变为未居住或未使用时，或在有关消费者不能支付水费账单时。然而，向住宅中断给水可能由于人道主义考虑而不是期望的，或可能鉴于适用法律而是不容许的。在此情形和其它情形中，本发明人认识到，自相矛盾的是，可能期望切断阀提供其并未完全切断流体流但同时极大限制通过阀的最大流率的位置。

发明内容

根据本文的教导内容的一个方面，一种球阀组件提供主流径和副流径，其中主流径通过使阀移动到限定的第一位置建立，且副流径通过使阀移动到限定的第二位置建立。副流径相比于主流径相当大地限制流体流且可认作细流流径。在非限制性示例中，球阀组件用在给水管线上且由公共事业公司操作。球阀组件由授权人员置于其第一位置来向住宅或其它建筑物提供正常的全流通给水，且置于其细流位置来向建筑物提供受限的低流通给水。此外，在一个或多个实施例中，阀具有限定的第三位置，在第三位置，阀完全切断通过组件的流。

在示例性实施例中，球阀组件具有从球阀组件的流体入口延伸至流阀组件的流体出口的主流径，以及设置在主流径内的球，其在旋转到限定的第一位置时可操作成将流体从流体入口输送至流体出口，且在旋转到限定的第二位置时可操作成在球的上游侧阻挡主流径，而同时建立比主流径更受限的副流径。处于其第二位置的球通过使流体出口置于与包绕球的阀室流体连通来建立副流径，其中副流径还包括球阀组件内的一个或多个副流体通路，该一个或多个副流体通路将流体入口置于与阀室流体连通且不管球的位置怎样都开启。

利用前文刚刚提到的布置，将理解，该一个或多个副流体通路将流体供应至阀室，而不管球的旋转位置怎样。然而，除非球占据其限定的第二位置，否则球使阀室与流体出口密封。在该第二位置，球34将流体从阀室输送至流体出口。在相同或另一个示例性实施例中，球阀组件还对于球限定第三位置，其中不存在穿过球阀组件的流径。因此，在第一位置，流体从球阀组件的流体入口直接地流至球阀组件的流体出口，将理解的是，此流穿过球。然而，在第二位置，流体从流体入口流动且经由该一个或多个副流体通路流入阀室(可理解为有意的泄漏通路)，且从该处穿过球且进入球阀组件的流体出口。另外，在此情形中，球旋转到限定的第三位置，通过阻挡任何流体到达流体出口操作为切断位置。

在适用于相同或另一个实施例的更详细的示例中，球阀组件包括壳体，该壳体具有入口联接区段、出口联接区段和其间的阀区段。阀区段限定阀室，入口联接区段限定入口室，且出口联接区段限定出口室。入口端口从入口室通过入口球座通向阀室，且对应的出口端口从阀室通过出口球座通向出口室，同时球可旋转地承载在阀室内且密封地接合在入口球座与出口球座之间。

当球旋转到限定的第一位置时，穿过球的第一开孔使入口室置于与出口室流体连通，且在球旋转到限定的第二位置时，第一开孔通向阀室，球阻挡入口球座，且球中的第二开孔经由第一开孔使出口室置于与阀室流体连通。对应地，副流体通路旁通球，且将入口室置于与阀室流体连通，从而连同阀室和第一开孔和第二开孔一起形成从入口室到出口室的副流径，其在球占据第二位置时起作用。

球阀组件还可对于球限定第三位置，其中穿过球阀组件的所有流都切断。因此，在此实施例中，球阀组件可理解为对于球提供三个限定的位置：提供穿过球阀组件的"正常"或"常规"流的第一或开启位置，提供穿过流阀组件的"细流"或"限制"流的第二或细流位置，以及阻止任何流穿过球阀组件的第三或关闭位置。通过非限制性示例，细流在以下意义上是受限流，在相同的压头条件下，细流流率不大于正常流的十分之一，且根据设计偏好可适度较小。

在相同或另一个示例中，球阀组件包括壳体，其限定容纳球的内部阀室，球旋转地位于朝球阀组件的上游流体入口开启的入口球座与朝球阀组件的下游流体出口开启的出口球座之间。在第一位置，球将流体从流体入口输送至流体出口，且在第二位置，球阻挡入口球座且将流体从阀室输送至流体出口。对应地，球阀组件包括旁路或副流体通路，其旁通球，且将流体从流体入口供应至阀室以用于在球处于第二位置时通过球从阀室输送至流体出口。

当然，本发明不限于以上特征和优点。在阅读以下详细描述时，以及在查阅附图时，本领域的普通技术人员将认识到额外的特征和优点。

附图说明

图1为球阀组件的一个实施例的截面侧视图。

图2为球阀组件的顶视图。

图3为球阀组件的分解视图。

图4为球阀组件的入口端的端视图。

图5为球阀组件的出口端的端视图。

图6为球阀组件的前侧透视图。

图7为球阀组件的后侧透视图。

图8为用于球阀组件中的球的一个实施例的透视图。

图9为球阀组件的截面顶视图，其中图8的球旋转到与穿过球阀组件的主流径相关联的第一位置。

图10为球阀组件的截面顶视图，其中图8的球旋转到与穿过球阀组件的副流径相关联的第二位置。

具体实施方式

图1为根据示例性实施例的球阀组件10的截面侧视图，且图2是相同组件的顶视图。图2中绘出的切割线A-A对应于图1的截面视图。

参看两个图，球阀组件10包括壳体12，壳体12具有入口联接区段14、出口联接区段16和其间的阀区段18。例如，入口联接区段14和出口联接区段16构造成用于构成与上游和下游管路的连接。

阀区段18限定阀室20，入口联接区段14限定入口室22，且出口联接区段16限定出口室24。入口端口26通过入口球座28从入口室22通向阀室20，且对应的出口端口30通过出口球座32从阀室20通向出口室24。

球34可旋转地承载在阀室20内，且密封地接合在入口球座28与出口球座32之间。球34连接到阀杆36上，阀杆36突出穿过壳体12且提供一种机构，其用于将球34保持或另外固定在阀室20内与入口球座28和出口球座32密封接合的位置中。阀杆36可旋转，且因此提供了外部机构，通过其，球34手动地或通过机械控制而旋转。

水或穿过球阀组件10的另一流体经由球阀组件10的流体入口38进入，且通过球阀组件的流体出口40离开。当球34旋转到第一位置时，穿过球34的第一开孔42将入口室22置于与出口室24流体连通。当球34旋转到第二位置时，第一开孔42通向阀室20，球34阻挡入口球座28，且球34中的第二开孔44经由第一开孔42将出口室24置于与阀室20流体连通。

在表达球34"阻挡"入口球座28时，读者将理解到，球34的未开孔或封闭的表面部分将在球34旋转到第二位置时转到面向上游的位置，且该封闭的球面将相对于入口球座28密封，且将因此阻挡入口球座28的内部开孔。随后的图提供了该布置的更详细图示。

然而，尽管球34在旋转到其第二位置时阻挡穿过入口球座28的正常流体流径，但副流体通路50旁通球34，且将入口室22置于与阀室20流体连通。该布置连同阀室20以及球34的第一开孔42和第二开孔44在球34处于第二位置时它们定向的那样形成从入口室22到出口室24的受限流径或副流径，其在球34占据第二位置时起作用。

参照图1获得副流体通路50的更好理解，其中两个此类副流体通路如50-1和50-2示出的那样。在所示的示例中，两个副流体通路50-1和50-2形成在壳体12的本体内，例如，通过加工、模制或挤制壳体12来包括此通路。关键的是，这些副流体通路50-1和50-2独立于球34的旋转而开启；即，它们在球34旋转到其第二位置时并未受阻，第二位置将球34的第一开孔42置于相对于正常流径交叉且阻挡入口球座28。

参考标号50将不带有后缀地使用以用于总体表示单个副流体通路，以及用于总体表示任何数目的副流体通路。此外，应当理解，此公开构想出了包括单个副流体通路50或两个或更多个副流体通路50的球阀组件10的实施例。副流体通路50可在壳体12中或入口球座28中形成或加工。在后一情况下，将理解，入口球座28有意地构造成根据一些期望的受限流率"泄漏"，且尽管球34仍可操作成密封穿过入口球座28的主流径，但一个或多个副流体通路50形成在入口球座28内，以在球处于其细流位置时允许流体围绕或越过球34流动，且进入阀室28，即使在很受限的流率下。

在一个或多个实施例中，存在多个副流体通路50，且该多个副流体通路50的合计的截面面积等于或大于球中的第二开孔44的截面面积。例如，在图3的分解视图中，会看到入口环区段60可用于限定入口室22，即，将入口室22与阀室20分开，且在上游侧与入口球座28联接。

绘出的实施例中的入口环区段60在入口环区段60的入口面63中包括多个上游开口62，例如，62-1和62-2。入口面63面向上游，且该多个上游开口62分布在围绕入口端口26的入口面63中，入口端口26限定在入口面63内。尽管副流体通路50在图3中不可见，但读者将认识到，各个上游开口62用作进入对应的副流体通路50的入口，以用于将流体从入口室22输送到阀室20中。

入口环区段60中的上游开口62在副流体通路50形成在入口球座28内的实施例中不是必需的，使得入口球座28提供围绕球34的受控泄漏。在至少一个此类实施例中，可能存在很多副流体通路50，因为入口球座28由多孔材料形成，诸如由POREX牌多孔PTFE或适合于用作球阀座的另一多孔材料。

如图3中所见，入口球座28具有大体上环形或圆柱形形状，且可经由垫圈64联接到入口环区段60。类似的垫圈或密封环60可用在出口球座32上。

图3还对于球34示出了示例性细节，包括阀杆槽口68，阀杆槽口68由阀杆键70接合，阀杆键70从阀杆36的底端突出。整个阀杆组件72包括由未示出的机电驱动系统接合的顶部74，以使球34连同各个垫圈76,78,80和82一起旋转。阀杆组件72突出穿过球阀组件10的壳体12中的开口84，以用于接合球34且使球34关于阀室20保持就位，即，阀杆组件72穿过壳体12，且保持球34与入口球座28和出口球座32处于浮动的可旋转接合。

也如图3中所见，入口球座28具有开孔或内圆筒，其在一端(上游端)朝球阀组件10的入口室22开启。入口球座开孔在下游侧朝阀室20开启。当球34旋转到其第一或开启位置时，第一开孔42与入口球座28的开孔对准，且因此提供进入出口室24的连续流体通路。当球34旋转到其限定的第二位置时，第一开孔42旋转成与入口球座开孔和出口球座开孔不对准，且球34的封闭的未开孔的表面阻挡入口球座28的下游开孔开口。对应地，第二开孔44旋转成与出口球座32对准。

因此，当球34旋转到其第二位置时，球34的第一开孔42的端部通向阀室20，且第二开孔44通过出口球座32通向出口室24。这里，将认识到，球34的第一开孔42在直径方面延伸穿过球34，且球34的第二开孔44垂直于第一开孔42。第二开孔44在一端46处通向球34的外部，且在另一端48处通向第一开孔42的内壁。当球34围绕旋转轴线旋转大致九十度时，球34从其第一开启位置移动到其第二细流或泄漏位置。在第二位置，第二开孔44的端部46与出口球座32的开孔对准，且第一开孔42的端部通向阀室20。

因此，穿过球34的第一开孔42可理解为在其旋转成与球阀组件10的入口端口26和出口端口30对准时形成穿过球阀组件10的主流径的一部分。相反，当第一开孔42旋转而与主流径交叉时，其相应端部通向阀室20，且允许流体从阀室20流入第一开孔42，且进一步穿过第二开孔44，第二开孔44在球34占据第二位置时与出口端口30对准。

该功能可关于图4-8中提供的各种视图来理解。具体而言，图4和5示出了球阀组件10的上游端和下游端，图6和7示出了球阀组件10的前方透视图和后方透视图，且图8更详细地示出了球34。

会看到，第一开孔42在端对端的意义上形成表示为流径1的主流径的一部分。第一开孔42也形成表示为流径2的副流径的一部分。图9提供了球阀组件10的截面平面视图，且将这些球细节与整个组件10相联系。具体而言，图9绘出了旋转到第一位置的球34，使得从整个球阀组件10的流体入口38到整个球阀组件10的流体出口40建立主流径90。主流径90通过使球34的第一开孔42旋转成与组件的入口38和出口40对准来完成。

图10提供相同的视图，但其中球34旋转到第二位置，其中第一开孔42现在定位成垂直于穿过入口38和出口40的流的方向，且其中第二开孔44与出口40对准。球34的该位置建立从入口38到出口40的副流径92，其中流体流过一个或多个副流体通路50，进入阀室20，穿过通向阀室20的第一开孔42的端部，且穿过第二开孔44。第二开孔44通过出口球座32通向出口室24。

当然，图9和10的细节应当理解为示例性的，而非限制性的。概括来说，在本文构想的一个或多个实施例中，球阀组件10具有从球阀组件10的流体入口38延伸至球阀组件10的流体出口40的主流径90。设置在主流径90内的球34可在旋转到第一位置时操作以将流体从流体入口38输送至流体出口40，且可在旋转到第二位置时操作以在球34的上游侧阻挡主流径90，而同时将流体出口40置于与包绕球34的阀室20流体连通。

球阀组件10还提供或限定副流径92，其比主流径90更受限，且由在其第二位置的球34和将流体入口38置于与阀室20流体连通的一个或多个副流体通路50形成。不管球34的位置怎样，这些副流体通路50开启，且因此围绕球34在其细流位置提供泄漏通路。当然，副流径92的额定流率可远小于主流径90的额定流率。即，球阀组件10可经由第二开孔44和副流体通路50的适当定径来构造成提供副通路最大流率，其为主流径90的最大流率的十分之一或更小(例如，十五分之一)。

鉴于以上细节，根据本文的教导内容，球阀组件10包括限定容纳球34的内部阀室20的壳体12，球34可旋转地位于朝球阀组件10的上游流体入口38开启的入口球座28与朝球阀组件10的下游流体出口40开启的出口球座32之间。在第一位置，球34将流体从流体入口38输送至流体出口40。在第二位置，球34阻挡入口球座28，且将流体从阀室20输送至流体出口40。因此，球阀组件10包括副流体通路50，其旁通球34且将流体从流体入口38供应至阀室20以用于在球34处于第二位置时通过球34从阀室20输送至流体出口40。

另外，如所述的那样，球阀组件10可限定或另外设置为使球34旋转到第三位置，在该处，球阀组件10关闭且阻止所有流穿过它。例如，参看图3和8，在其第三位置的球34将具有面向入口球座28的第二开孔44，这继而又引起球34的直径方面相对的封闭表面密封出口球座32。即，在球34占据第三位置时，出口球座32未经由球34的第一开孔42通向入口球座28，出口球座32也未经由球34的第一开孔42和第二开孔44的组合通向阀室20。

因此，球34的第一位置提供穿过球阀组件10的最大流率，球34的第二位置提供穿过球阀组件10的受限流率，例如，基本上是细流，且球34的第三位置提供传统的关闭或切断位置。在一个或多个实施例中，阀杆组件72包括棘爪或其它机械特征，其限定第一球位置、第二球位置和第三球位置，或另外提供限定的球位置的主动接合。

此外，一个或多个实施例中的壳体12的外部雕刻或另外标记有指出限定的球位置的标记。在此方面，尽管在一些实施例中有可能将球34定位在或留在限定位置之间的旋转位置，但球阀组件10并不设计成在任何此类未限定的位置操作。因此，将理解，球阀组件10提供在球34分别占据第一位置或第二位置时用于常规流的设计和用于细流的设计。

值得注意的是，公开的发明的变型和其它实施例将由受益于前述描述和相关附图中呈现的教导内容的本领域的技术人员想到。因此，要理解的是，本发明不限于所公开的特定实施例，并且变型和其它实施例旨在包括在此公开的范围内。虽然本文可采用了特定用语，但这些特定用语仅具有通用和描述性意义且不用于限制的目的。

Claims (12)

1.一种球阀组件，包括：

壳体，所述壳体具有入口联接区段、出口联接区段和其间的阀区段，其中所述阀区段限定阀室，所述入口联接区段限定入口室，且所述出口联接区段限定出口室；

从所述入口室通过入口球座通向所述阀室的入口端口，以及从所述阀室通过出口球座通向所述出口室的对应出口端口；

可旋转地承载在所述阀室内且密封地接合在所述入口球座与所述出口球座之间的球，其中，在所述球旋转到限定的第一位置时，穿过所述球的第一开孔将所述入口室置于与所述出口室流体连通，且当所述球旋转到限定的第二位置时，所述第一开孔通向所述阀室，所述球阻挡所述入口球座，且所述球中的第二开孔经由所述第一开孔将所述出口室置于与所述阀室流体连通；以及

副流体通路，其旁通所述球且将所述入口室置于与所述阀室流体连通，从而连同阀室以及所述第一开孔和所述第二开孔一起形成从所述入口室到所述出口室的受限流径，所述受限流径在所述球占据所述第二位置时起作用。

2.根据权利要求1所述的球阀组件，其特征在于，所述副流体通路在所述壳体中或所述入口球座中形成或加工。

3.根据权利要求2所述的球阀组件，其特征在于，所述副流体通路包括多个副流体通路。

4.根据权利要求3所述的球阀组件，其特征在于，所述多个副流体通路的合计截面面积等于或大于所述球中的所述第二开孔的截面面积。

5.根据权利要求3所述的球阀组件，其特征在于，所述入口室包括围绕所述入口端口的入口面，且其中所述多个副流体通路的上游开口分布在围绕所述入口端口的入口面中。

6.根据权利要求1所述的球阀组件，其特征在于，暴露于所述球上游的流体的所述入口球座的至少一部分是多孔的，且作用为所述副流体通路。

7.根据权利要求1所述的球阀组件，其特征在于，所述入口球座包括开孔，其在一端处通向所述入口室且在另一端处选择性地通向所述球或由所述球阻挡，所述开孔包括多孔且从而提供所述副流体通路的至少一个区段。

8.根据权利要求1所述的球阀组件，其特征在于，所述球的第一开孔在直径方面延伸穿过所述球，且所述球的第二开孔垂直于所述第一开孔，使得所述球在从所述第一位置移动到所述第二位置时围绕旋转轴线旋转大致九十度。

9.根据权利要求1所述的球阀组件，其特征在于，所述球阀组件还包括杆组件，其穿过所述壳体且将所述球保持为与所述入口球座和所述出口球座处于浮动的可旋转接合。

10.根据权利要求1所述的球阀组件，其特征在于，除所述第一位置和所述第二位置外，所述球阀组件构造成设为使所述球旋转到限定的第三位置，在所述第三位置，所述球密封所述出口球座，且从而阻止任何流穿过所述球阀组件。

11.一种球阀组件，具有从所述球阀组件的流体入口延伸至所述球阀组件的流体出口的主流径，以及设置在所述主流径内的球，其在旋转到限定的第一位置时可操作成将流体从所述流体入口输送至所述流体出口，且在旋转到限定的第二位置时可操作成在所述球的上游侧阻挡所述主流径，而同时通过将所述流体出口置于与包绕所述球的阀室流体连通来建立比所述主流径更受限的副流径，所述副流径还包括所述球阀组件内的一个或多个副流体通路，其将所述流体入口置于与所述阀室流体连通，且不管所述球的位置怎样都开启。

12.一种球阀组件，包括：

壳体，其限定容纳球的内部阀室，所述球可旋转地位于朝所述球阀组件的上游流体入口开启的入口球座和朝所述球阀组件的下游流体出口开启的出口球座之间，其中在限定的第一位置，所述球将流体从所述流体入口输送至所述流体出口，且在限定的第二位置阻挡所述入口球座且将流体从所述阀室输送至所述流体出口；

其中所述球阀组件包括副流体通路，其旁通所述球，且将流体从所述流体入口供应至所述阀室以用于在所述球在所述第二位置时通过所述球从所述阀室输送至所述流体出口。