球阀用垫片及一种球阀的制作方法

1.本实用新型属于流量调节设备及配件技术领域，具体涉及球阀用垫片及一种新型球阀。


背景技术：

2.v型球阀具有可调比高，可以通过调节阀门开度大小，实现流量接近线性由大到小的调节，得到越来越广泛的应用。
3.专利cn 210949990 u一种新型v型流量调节球阀的方案中，是通过在金属阀芯两端添加垫片，在进水端的垫片上进行加工，加工出v字型通孔，从而达到流量调节的目的。这种方案由于垫片上加工的v字型尖端存在一个比较小的锐角，开度较小且在流体流速高时会产生尖啸声；除此之外，在流量调节方面，阀门开度在v型开口s1区域(如图1所示)部分起到流量调节作用，假设，v型阀门扇形孔三角形底为d，高为h，侧边为r，面积为s1，顶角为θ，顶角θ和侧边r为固定值。由于阀门开关时，从0点沿x轴进行往复运动，故三角形的面积应表示为x的函数。r和θ为选定常数。则三角形区域的面积s1表示为：此面积函数为自变量x的一次线性函数，因为理想条件下同一阀门流量与流通面积呈近似线性比例关系，所以阀门的流量随开度变化关系与开孔面积随x的变化一致，为线性关系，因此其流量变化与开度呈近似线性关系(如图2b所示)。特别是应用在管道流量调节时，调节系统的散热量/制冷量与流量变化呈下抛物线特性(如图2a所示)，故实际的调节效果近似快开型(如图2c所示)，因此，v型阀的实际流量调节曲线并不合适，很难在实际应用中起到很好的调节作用。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种调流效果好的球阀用垫片和使用这种垫片的球阀。
5.一种球阀用垫片，所述垫片为圆柱形，沿圆柱形轴心的方向开设有贯穿的通孔；所述通孔为“人”字型，“人”字型的最小开度处为外凸的第一圆弧，“人”字型的最大开度处为外凸的第二圆弧，所述垫片一侧设置内凹的弧面。
6.在上述方案的基础上，所述第一圆弧的直径为第二圆弧直径的1/20
‑
1/5，优选的为1/10。
7.在上述方案的基础上，所述通孔的“人”字型的两条边为向内凹的曲线。
8.在上述方案的基础上，所述垫片另一侧设置有与圆柱形垫片同轴的环形凸台。
9.在上述方案的基础上，所述垫片采用陶瓷或聚四氟乙烯材质。
10.一种球阀，包括第一阀体、第二阀体、阀芯球和阀杆，所述第一阀体与第二阀体螺纹连接，第一阀体和第二阀体之间形成水流通道，所述阀芯球设置在第一阀体和第二阀体之间；所述阀杆与阀芯球相互配合，通过阀杆旋转带动阀芯球旋转实现流量调节；所述阀芯
球上设置有柱形通孔，所述阀芯球的一侧设置有第一垫片，阀芯球的另一侧设置有第二垫片，所述第二垫片的内侧设置有与阀芯球球面匹配的弧形面；第一垫片和第二垫片分别通过密封圈与对应的第一阀体和第二阀体密封相连；所述第一垫片为圆柱形，沿圆柱形轴心的方向开设有贯穿的通孔；所述通孔为“人”字型，“人”字型的最小开度处为外凸的第一圆弧，“人”字型的最大开度处为外凸的第二圆弧，所述垫片一侧设置内凹的弧面；所述弧面与所述阀芯球的球面相匹配。
11.在上述方案的基础上，所述第一圆弧的直径为第二圆弧直径的1/20
‑
1/5，优选的为1/10。
12.在上述方案的基础上，所述通孔的“人”字型的两条边为向内凹的曲线。
13.在上述方案的基础上，所述第一垫片另一侧设置有与第一垫片同轴的环形凸台。
14.在上述方案的基础上，所述“人”字型通孔的孔径面积占柱形通孔孔径面积的3/5
‑
3/4。
15.本实用新型的有益效果为：
16.本实用新型通过设置人字型陶瓷片，避免在金属阀芯上进行加工，简化了加工流程，节约成本，同时增强了加工的一致性；通过采用人字型通孔，其小开度开口处为内切圆，内切圆直径优选为最大开度出外接圆直径的1/10。通孔面积随开度变化在开度小时变化较大，开度大时，变化较小。在小开度时，流通面积就很大，解决了v型通孔锐角处会出现的尖啸缺陷。
附图说明
17.图1为v型流道流通面积示意图；
18.图2为v型流道流量调节特性图；
19.图3为本实用新型人字型流道流量调节特性图；
20.图4为人字型流道流通面积示意图；
21.图5为人字型流道第一圆弧斜率示意图；
22.图6为实施例1所述垫片一侧的立体视角结构示意图；
23.图7为实施例1所述垫片另一侧的立体视角结构示意图；
24.图8为实施例1所述垫片主视视角结构示意图；
25.图9为施例2所述球阀整体结构示意图；
26.图10为图9a
‑
a向剖视示意图；
27.图11为实施例2所述球阀的爆炸结构示意图。
具体实施方式
28.在本实用新型中所使用的术语，除非有另外说明，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。
29.下面结合具体实施例，并参照数据进一步详细的描述本实用新型。以下实施例只是为了举例说明本实用新型，而非以任何方式限制本实用新型的范围。
30.实施例1
31.参考图6
‑
图8，实例了一种球阀用垫片，所述垫片为圆柱形，沿圆柱形轴心的方向
开设有贯穿的通孔51；所述通孔51形状为“人”字型，“人”字型的最小开度处为外凸的第一圆弧52，“人”字型的最大开度处为外凸的第二圆弧53，所述垫片一侧设置内凹的弧面55。
32.作为一个优选的方案，所述第一圆弧52的直径为第二圆弧53直径的1/20
‑
1/5，作为优选的，所述第一圆弧52的直径为第二圆弧53直径的1/10。
33.作为一个优选的方案，第二圆弧53的直径小于垫片的直径。
34.作为一个优选的方案，所述通孔51的“人”字型的两条边54为向内凹的曲线。
35.作为一个优选的方案，所述垫片另一侧设置有与圆柱形垫片同轴的环形凸台56，所述凸台56的厚度不小于垫片的本体厚度，通过在垫片上设置凸出的加厚台阶，可增加“人”字型流道的强度，提高其抗水流冲击性、保证其不变形；
36.所述垫片采用陶瓷或聚四氟乙烯材质。
37.实施例2
38.参考图9
‑
图11，示例了一种球阀，使用实施例1的垫片(在本实施例中为第一垫片5)，包括第一阀体1、第二阀体2、阀芯球3和阀杆4，所述第一阀体1与第二阀体2螺纹连接，第一阀体1和第二阀体2之间形成水流通道，所述阀芯球3设置在第一阀体1和第二阀体2之间，所述阀杆4与阀芯球3相连，通过阀杆4旋转带动阀芯球3旋转实现流量调节；所述阀芯球3上设置有柱形通孔31，所述阀芯球3的一侧设置有第一垫片5，阀芯球3的另一侧设置有第二垫片6，所述第二垫片6的内侧设置有与阀芯球3球面匹配的弧形面；第一垫片5和第二垫片6分别通过密封圈7与对应的第一阀体1和第二阀体2密封相连；所述弧面55与所述阀芯球3的球面相匹配。6，第一垫片5和第二垫片6分别通过对应的密封圈8与第一阀体1和第二阀体2密封相连。
39.作为一个优选的方案，所述第一圆弧52的直径为第二圆弧53直径的1/10。
40.作为一个优选的方案，第二圆弧53的直径小于第一垫片5的直径。
41.作为一个优选的方案，所述通孔51的“人”字型的两条边54为向内凹的曲线。
42.作为一个优选的方案，所述第一垫片5的另一侧设置有与圆柱形第一垫片5同轴的环形凸台56。
43.作为一个优选的方案，所述第二垫片6也采用陶瓷或聚四氟乙烯材质。
44.为了检测通道内的温度和/或压力，在第一阀体1上设置第一检测通道71，在阀芯球3上设置第二检测通道72，球阀安装后第一检测通道71与第二检测通道72相对应，可以将温度传感器和/或压力传感器安装于内；如果不使用传感器，可以使用螺栓7将第一检测通道71进行封堵。
45.通孔51面积随开度变化，在开度小时，其流通面积为内切圆52沿x轴方向所夹面积，其面积变化率近似于内切圆曲线的斜率，越靠近o点，斜率越大(见图5切线斜率的变化，在o点时趋于∞)，故在小开度时，流通面积很快达到内切圆的极限面积，解决了v型通孔锐角处小开度时由于流通面积过小且锐角处会出现的尖啸声的缺陷；同时，在流量调节方面，阀门开度在“人”字型开口s1部分起到流量调节作用(如图4所示)，在“人”字型开口区间的可调区内，坐标0点位于人型阀半切圆的圆心同轴切边上，人型阀曲边r1的曲线方程为：人型阀曲边r2的曲线方程为：上述两公式中，a和h为选定常数。由于阀门开关时，从0点沿x轴进行往复运动，故人型阀的面积应表示为x的函数。半切圆的面积
很小，可忽略不计，则人型阀“人”型区域的面积s1可表示为：此面积函数为自变量x的对数函数，因为理想条件下同一阀门流量与流通面积呈近似线性比例关系，所以阀门的流量随开度变化关系与开孔面积随x的变化一致，为对数即等百分比关系，因此阀门开度与流量的关系呈等百分比特性(如图3b所示)，特别是应用在管道流量调节时，调节系统的散热量/制冷量与流量变化呈下抛物线特性(如图3a所示)，故在实际的流量调节中，阀门的调节特性呈等百分比特性变化变化。因此如图3所示，只要使阀门人字型曲线选择合适，其在流量调节的实际应用中，调节特性是最好的，是最优解。
46.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。