一种球阀及其开闭方法

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，特别是一种球阀及其开闭方法。

背景技术

目前，球阀是一种主要的阀类，它具有旋转90度的动作，旋塞体为球体，有圆形通孔或通道通过其轴线，广泛应用于石油化工、市政等行业。

中国专利文献CN216519708U公开了一种提杆隔尘球阀，包括进口阀盖、中阀体和出口阀盖，所述进口阀盖和中阀体及出口阀盖间各设有通过螺栓锁紧的法兰，进口阀盖和中阀体及出口阀盖的中间两个接触面之间加装密封中孔垫并通过螺栓锁紧，所述中阀体的内腔装有带有伸缩功能的异形球体。该提杆隔尘球阀，通过逆时针旋转手轮提升阀杆，使异形球体收缩而脱离阀座密封部位，然后转动操作柄使悬空的异形球体转动90度，便于流体流通，反之，通过顺时针推动操作柄使异形球体旋转90度，再顺时针旋转手轮使阀杆下降，使异形球体撑开并与阀座密封部位紧密贴合，完成关闭密封操作，但是上述球阀需先手动转动操作柄使球体转动控制流动或密封，再通过手轮控制阀杆升降，操作步骤繁琐费力且容易出现错误和疏漏，且其结构也较为复杂。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种操作方便的球阀及其开闭方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种球阀，包括阀体、驱动机构、阀杆和密封阀件，所述密封阀件设置在阀杆的下端的阀体内，所述驱动机构用于驱动阀杆带动密封阀件开闭球阀，所述阀体上设有筒状支架，所述阀杆上设有外螺纹，所述阀体设有导流口；所述驱动机构包括，设置在筒状支架内与阀杆螺纹连接的螺母、用于驱动螺母转动的驱动组件、位于螺母下方套设在阀杆上的离合件、用于引导阀杆升降和转动的引导结构部件；

所述引导结构部件包括，设置在筒状支架筒壁上的倒L形槽孔、横穿所述倒L形槽孔并同时贯穿阀杆和离合件的横杆；所述倒L形槽孔包括有竖直段和从竖直段上端横向水平延伸的横向段，当横杆移动至竖直段最上端时，所述离合件可顶紧在螺母下端面，所述螺母可通过摩擦离合件上端面带动阀杆跟随转动，使阀杆由升降转换为旋转、同时带动横杆在倒L形槽孔的横向段内转动；

所述密封阀件内设有球状体，所述球状体包括有横向贯穿的通道和密封面，球状体上部开设有形变缺口，所述阀杆底端连接有扩张机构，所述扩张机构安装于球状体的形变缺口内，所述阀体设有与所述密封阀件相对应的导流口，所述阀杆向下移动可通过扩张机构嵌入球状体使其撑开膨胀、并通过其密封面密封导流口。

本球阀采用套设在阀杆上的离合件和倒L形槽孔的引导结构部件设计，通过驱动螺母，使阀杆可自动实现适时在升降和旋转之间转换，阀杆通过扩张机构与球状体的形变缺口连接，阀体形成有与密封阀件相对的导流口，当阀杆向下移动时可通过扩张机构使球状体撑开以可靠密封导流口。

进一步，所述离合件为套设在所述阀杆上的筒状套体，其上端面可随阀杆的升降与所述螺母的下端面顶紧贴合或脱离。

进一步，所述离合件为铜基粉末冶金材料制成，其上端面与螺母的下端面平行，使得离合件与螺母之间具有较好的摩擦特性。

进一步，所述横杆横向贯穿所述离合件和阀杆并与阀杆垂直。

进一步，所述倒L形槽孔开设在筒状支架筒壁上，所述横向段为沿筒状支架筒壁形成的弧形槽，所述弧形槽的弧度角为90度，该机构可适时引导阀杆可自动在升降和旋转之间转换，对球状体进行旋转90度开闭操作。

进一步，所述横杆包括固定段和延伸段，所述固定段与所述延伸段之间设有凸出的限位部，所述固定段远离限位部的一端设有外螺纹，所述固定段横向贯穿所述离合件和所述阀杆后通过设有的锁紧螺母锁紧固定，所述延伸段横穿过所述倒L形槽孔。

进一步，所述驱动组件还包括有电机和连接在电机与所述螺母之间的传动机构,所述螺母与筒状支架之间设有轴承相连接。

进一步，所述横杆的延伸段还连接有可用于手动开闭阀操作的手柄，转动手柄带动横杆旋转,横杆带动阀杆旋转升降，以实现开闭阀；此过程中阀杆旋转会带动离合件，因螺母与筒状支架之间通过阻尼小的轴承连接，离合件上端面与螺母的下端面顶紧贴合，从而转动手柄可同时带动螺母旋转。

进一步，安装于球状体倒梯形的形变缺口内的所述扩张机构包括，扩张件、两个传动件和两个贯穿槽孔，所述两个贯穿槽孔左右对称设置于橡胶材质的扩张件中，所述贯穿槽孔为向内倾斜布置的长条形孔，两个柱形的传动件分别对称设在两个贯穿槽孔中，阀杆底部设有阀杆固定销，两个传动件设有的链杆分别与阀杆固定销铰接。阀杆下降过程通过两个柱形的传动件在两个贯穿槽孔内均匀挤压扩张件向两侧扩张形变缺口使球状体撑开膨胀，可靠密封导流口。

本发明还公开了上述一种球阀的开闭方法，所述横杆处于倒L形槽孔的所述横向段远离竖直段的一端时，所述离合件上端面与螺母的下端面顶紧贴合，所述密封阀件内的球状体的通道与导流口相对，此时阀门处于开启状态，关闭球阀时，驱动组件驱动螺母转动，螺母下端面摩擦顶紧贴合的离合件上端面带动阀杆旋转，所述阀杆旋转同时带动横杆旋转，横杆沿倒L形槽孔的横向段旋转90度，移动至抵靠在倒L形槽孔竖直段上端，阀杆同时带动球状体也旋转90度，使球状体的密封面与导流口相对；驱动组件驱动螺母继续转动，此时横杆处于倒L形槽孔竖直段使阀杆被限位而不能再转动，阀杆由旋转切换为升降并逐渐下降，离合件上端面脱离螺母下端面，阀杆驱动扩张机构逐渐向下嵌入球状体的形变缺口，形变缺口扩张使球状体撑开膨胀并通过其密封面密封导流口，关闭球阀；

开启球阀时，驱动组件驱动螺母反向转动，带动阀杆上升，扩张机构逐渐向上远离球状体的形变缺口，形变缺口收缩使球状体回缩；当阀杆带动横杆继续向上移动至抵靠在倒L形槽孔竖直段上端时，离合件上端面顶紧贴合螺母下端面，螺母通过摩擦顶紧贴合的离合件带动阀杆由升降转换为旋转，所述阀杆旋转带动横杆沿倒L形槽孔的横向段反向旋转90度，同时也带动球状体旋转90度，使球状体的通道与导流口相对，球阀开启。

本发明的有益效果是：本发明采用套设在阀杆上的离合件和倒L形槽孔的引导结构部件设计，通过横杆对阀杆限位作用，阀杆在倒L形槽孔的竖直段可进入升降空间、在倒L形槽孔的横向段可进入旋转空间，通过驱动螺母正反转，使阀杆可自动适时在升降和旋转之间转换，驱动机构通过电机的正反转控制，即可实现球阀的开闭操作，阀杆通过扩张机构与球状体的倒梯形形变缺口连接，阀体形成有与密封阀件相对的导流口，当阀杆向下移动时可通过扩张机构使球状体撑开以可靠密封导流口。

本发明的离合件和引导结构部件配合设计精巧严密，通过设置扩张机构使球状体撑开后球阀的密封严密，球阀的开闭方法操作简单可靠，无须繁琐人工操作步骤，通过控制电机的正反转，即可实现球阀的阀杆在升降和旋转之间自动换挡式转换操作，通过密封阀件转动、膨胀或收缩完成球阀的可靠开启或关闭。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明驱动机构和筒状支架的剖视图；

图3为本发明筒状支架和倒L形孔的剖视图；

图4为本发明密封阀件关闭状态时扩张机构和球状体的剖视图；

图5为本发明密封阀件开启状态时扩张机构和球状体的剖视图；

图6为本发明链杆与阀杆固定销连接示意图。

图中零部件：1-阀杆；1a-导流口；2-螺母；3-离合件；4-横杆；5-密封阀件；6-扩张机构；7-轴承；10-阀体；10a-筒状支架；20-驱动组件；20a-电机；20b-传动机构；40-倒L形槽孔；40a-竖直段；40b-横向段；41-固定段；42-延伸段；42a-手柄；43-限位部；44-锁紧螺母；50-球状体；50a-密封面；50b-通道；51-形变缺口；61-扩张件；62-阀杆固定销；63-传动件；64-槽孔；65-链杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，文中术语“上”、“下”、“底部”、“前部”、“中”、“侧部”、“竖向”、“横向”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1至图6所示，一种球阀，包括阀体10、驱动机构、阀杆1和密封阀件5，所述密封阀件5设置在阀杆1的下端的阀体10内，所述驱动机构用于驱动阀杆1带动密封阀件5开闭球阀，所述阀体10上设有筒状支架10a，所述阀杆1上设有外螺纹11，所述阀体10设有导流口1a；所述驱动机构包括，设置在筒状支架10a内与阀杆1螺纹连接的螺母2、用于驱动螺母2转动的驱动组件20、位于螺母2下方套设在阀杆1上的离合件3、用于引导阀杆1升降和转动的引导结构部件；

所述引导结构部件包括，设置在筒状支架10a筒壁上的倒L形槽孔40、横穿所述倒L形槽孔40并同时贯穿阀杆1和离合件3的横杆4；所述倒L形槽孔40包括有竖直段40a和从竖直段40a上端横向水平延伸的横向段40b，当横杆4移动至竖直段40a最上端时，所述离合件3可顶紧在螺母2下端面，所述螺母2可通过摩擦离合件3上端面带动阀杆1跟随转动，使阀杆1由升降转换为旋转、同时带动横杆4在倒L形槽孔40的横向段40b内转动；

所述密封阀件5内设有球状体50，所述球状体50包括有横向贯穿的通道50b和密封面50a，球状体50上部开设有形变缺口51，所述阀杆1底端连接有扩张机构6，所述扩张机构6安装于球状体50的形变缺口51内，所述阀体10设有与所述密封阀件5相对应的导流口1a，所述阀杆1向下移动可通过扩张机构6嵌入球状体50使其撑开膨胀、并通过其密封面50a密封导流口1a。

本发明采用套设在阀杆1上的离合件3和倒L形槽孔40的引导结构部件设计，通过驱动螺母2，使阀杆1可自动实现适时在升降和旋转之间转换，阀杆1通过扩张机构6与球状体50的形变缺口51连接，阀体10形成有与密封阀件5相对的导流口1a，当阀杆1向下移动时可通过扩张机构6使球状体50撑开以可靠密封导流口1a。

如图2所示，所述离合件3为套设在所述阀杆1上的筒状套体，其上端面可随阀杆1的升降与所述螺母2的下端面顶紧贴合或脱离。

所述离合件3为铜基粉末冶金材料制成，其上端面与螺母2的下端面平行。使得离合件3与螺母2之间具有较好的摩擦特性。

所述横杆4横向贯穿所述离合件3和阀杆1并与阀杆1垂直。

如图3所示，所述倒L形槽孔40开设在筒状支架10a筒壁上，所述横向段40b为沿筒状支架10a筒壁形成的弧形槽，所述弧形槽的弧度角为90度，该机构可适时引导阀杆1可自动在升降和旋转之间转换，对球状体50进行旋转90度开闭操作。

如图2所示，所述横杆4包括固定段41和延伸段42，所述固定段41与所述延伸段42之间设有凸出的限位部43，所述固定段41远离限位部43的一端设有外螺纹，所述固定段41横向贯穿所述离合件3和所述阀杆1后通过设有的锁紧螺母44锁紧固定，所述延伸段42横穿过所述倒L形槽孔40，该结构的锁紧螺母44锁紧后可固定横杆4的横向位置，避免横杆4发生横向滑动。

所述横杆4的延伸段42还连接有可用于手动开闭阀操作的手柄42a，转动手柄42a带动横杆4旋转,横杆4带动阀杆1旋转升降，以实现开闭阀；此过程中阀杆1旋转会带动离合件3，因螺母2与筒状支架10a之间通过阻尼小的轴承7连接，离合件3上端面与螺母2的下端面顶紧贴合，从而转动手柄42a可同时带动螺母2旋转。

所述驱动组件20还包括有电机20a和连接在电机20a与所述螺母2之间的传动机构20b,所述螺母2与筒状支架10a之间设有轴承7相连接，轴承7可减小驱动螺母2旋转时产生的摩擦阻尼。

如图4、5所示，安装于球状体50倒梯形的形变缺口51内的所述扩张机构6包括，扩张件61、两个传动件63和两个贯穿槽孔64，所述两个贯穿槽孔64左右对称设置于橡胶材质的扩张件61中，所述贯穿槽孔64为向内倾斜布置的长条形孔，两个柱形的传动件63分别对称设在两个贯穿槽孔64中，阀杆1底部设有阀杆固定销62，两个传动件63设有的链杆65分别与阀杆固定销62铰接。阀杆1下降过程可通过两个柱形的传动件63在两个贯穿槽孔64内均匀挤压扩张件61向两侧扩张形变缺口51使球状体50撑开膨胀，可靠密封导流口1a。

实施过程，如图1至图5所示，所述横杆4处于倒L形槽孔40的所述横向段40b远离竖直段40a的一端时，所述离合件3上端面与螺母2的下端面顶紧贴合，所述密封阀件5内的球状体50的通道50b与导流口1a相对，如图5所示，此时阀门处于开启状态。

关闭球阀时，驱动组件20驱动螺母2转动，螺母2下端面摩擦顶紧贴合的离合件3上端面带动阀杆1旋转，所述阀杆1旋转同时带动横杆4旋转，横杆4沿倒L形槽孔40的横向段40b旋转90度，移动至抵靠在倒L形槽孔40竖直段40a上端，阀杆1同时带动球状体50也旋转90度，如图4所示，使球状体50的密封面50a与导流口1a相对；驱动组件20驱动螺母2继续转动，此时横杆4处于倒L形槽孔40竖直段40a使阀杆1被限位而不能再转动，阀杆1由旋转切换为升降并逐渐下降，离合件3上端面脱离螺母2下端面，阀杆1驱动扩张机构6逐渐向下嵌入球状体50的形变缺口51，如图4所示，形变缺口51扩张使球状体50撑开膨胀并通过其密封面50a密封导流口1a，关闭球阀；

开启球阀时，驱动组件20驱动螺母2反向转动，带动阀杆1上升，扩张机构6逐渐向上远离球状体50的形变缺口51，形变缺口51收缩使球状体50回缩；当阀杆1带动横杆4继续向上移动至抵靠在倒L形槽孔40竖直段40a上端时，离合件3上端面顶紧贴合螺母2下端面，螺母2通过摩擦顶紧贴合的离合件3，带动阀杆1由升降转换为旋转，所述阀杆1旋转带动横杆4沿倒L形槽孔40的横向段40b反向旋转90度，同时也带动球状体50旋转90度，如图5所示，使球状体50的通道50b与导流口1a相对，球阀导通开启。