[发明专利]一种硬密封快速球阀

说明书

技术领域

本发明属于一种风洞试验领域，涉及一种球阀装置。

背景技术

暂冲式高超声速风洞运行时，由于运行时间短，气流压力高，风洞启闭频繁， 需要在供气管路上设置开关阀快速启动和关闭风洞运行，阀门开启时刻作为风洞 运行计时和风洞压力启动控制时刻的基准点。阀门不但要求较高的密封性能，较 快的开闭速度(一般为2s以内)，并且开闭动作时间不能随阀门前后压差等因素 有明显的变化，阀门运行工况苛刻，阀门运行的可靠性和长期运行开关的重复性 成为突出问题。

高超声速风洞运行中，一般选用截止阀或球阀作为快速启闭风洞气流的阀 门。截止阀结构简单，耐高压，但是由于阀门流道复杂，流阻大，并且随着阀门 口径增大，阀杆移动行程增加，动作变慢，一般用于管路口径小于150mm的风 洞供气工况。球阀由于耐高压，流阻小，启闭迅速，口径变化范围宽，在风洞运 行中得到了广泛应用。但是普通软密封球阀使用一段时间后由于密封圈磨损、老 化，阀杆、轴承和填料函间距变大；一般硬密封球阀在使用一段时间后球体和阀 座硬化层磨损脱落，阀杆磨损后发生偏斜，阀门开关时间发生变化，甚至发生阀 门卡死现象，严重缩短了阀门无故障使用周期，降低了阀门长期运行的可靠性， 极大地影响了风洞安全运行效率。

发明内容

针对暂冲式高超声速风洞快速启闭工况下，截止阀流阻大、口径应用受限， 普通球阀使用寿命短的问题，本发明提出了一种硬密封快速球阀，满足流量大、 启闭压差大、动作迅速、启闭频繁的高超声速风洞运行工况需要。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种硬密封快速球阀，包括阀体、左阀盖、右阀盖、球芯、左阀座、右阀座、 阀杆、上支撑板、下支撑板、左负载弹簧、右负载弹簧、左压圈、右压圈、上滑 动轴承、下滑动轴承、阀杆滑动轴承、上密封结构。

进一步地，左阀盖、右阀盖与阀体固定连接；球芯位于阀体、左阀盖、右阀 盖组成的腔体中间；上滑动轴承和下滑动轴承分别套在球芯的上凸轴和下凸轴 上，上支撑板和下支撑板分别套在上滑动轴承和下滑动轴承上，对球芯进行支撑 和定位；上支撑板和下支撑板分别与左阀盖、右阀盖相连接；左阀座位于左阀盖 与球芯之间，由左负载弹簧驱动左压圈，使得左阀座和球芯紧密接触密封，而右 阀座位于右阀盖与球芯之间，由右负载弹簧驱动右压圈，使得右阀座和球芯紧密 接触密封；阀杆穿过阀体颈部的通孔与球芯顶端的槽口进行配合连接；上密封结 构安装在阀杆穿过阀体颈部的通孔后所形成的环形腔内，用于密封快速球阀内部 介质，并导向定位阀杆。

进一步地，上密封结构包括连接板、密封垫片、对开圆环、金属防挤压环、 O型圈、阀杆止推垫片、阀杆密封环；阀杆与阀体的颈部通孔壁面形成环形腔； 阀杆密封环内、外壁面上各设有两道密封槽，阀杆密封环的密封槽中安装O型 圈后置于环形腔内，阀杆密封环下端压在阀杆止推垫片上，阀杆止推垫片压在阀 杆的突肩上；对开圆环位于阀体颈部通孔壁面的凹槽内，其底面压在阀杆密封环 上端，顶面被金属防挤压环压紧；连接板通过连接螺栓固定于阀体颈部通孔上端， 连接板与金属防挤压环之间安装密封垫片。

进一步地，左压圈、右压圈呈圆环状，其端面圆周均布一圈圆孔，左压圈端 面上的每个圆孔内各放置一个左负载弹簧，右压圈端面上的每个圆孔内各放置一 个右负载弹簧。

进一步地，所述球芯、阀杆、左阀座、右阀座部件的基体采用沉淀硬化不锈 钢材质。

进一步地，所述密封垫片材料为柔性石墨。

进一步地，所述金属防挤压环上对称设置有两个螺纹孔。

进一步地，所述球芯、左阀座和右阀座在表面喷涂有硬化层。

进一步地，所述阀杆表面进行盐浴复合处理。

进一步地，所述球芯顶端槽口形状为正方形。

本发明的有益效果是：

1.本发明的硬密封快速球阀为三片式锻钢球阀，采用支撑板、固定球结构， 最大程度消除了装配误差，对快速球阀的密封提供了更好的保证。