[发明专利]一种低速高载荷顶压机构及形成的强制密封球阀

说明书

技术领域

一种低速高载荷顶压机构及形成的强制密封球阀，属于强制密封阀领域。

背景技术

在流体控制领域，特别是对流体开关控制和关闭严密性要求苛刻的领域，要求阀门能够在直通的状态下尽可能小的产生压降，并且能够提供不受管线介质压力影响的强制扭矩密封，现有技术中，强制密封阀门最为代表的传统提升杆式强制密封球阀，该结构虽然可以实现阀门在开关全程大部分过程中与阀座无接触、无摩擦，但是没有真正做到无摩擦。另外，本申请的申请人在2016年提出了一种全新的强制密封球阀结构，专利号为201610355492.5，该结构实现了真正无摩擦的技术目的。

在上述发明的强制密封球阀CN105921150A的基础上，提出了一种循环滚柱顶压机构，由于滚柱在阀瓣顶压时顶起的距离仅为阀球的转动间隙，起强制密封作用的螺旋顶压机构由螺柱齿轮与阀瓣间的螺纹配合实现，两个螺纹间转动时产生的滑动摩擦力消耗了绝大部分阀门操作扭矩，机械传动效率较低，阀门操作扭矩较大。而且，上述结构中的滚柱在自转及公转的过程中，滚柱需要跳转实现循环，所以，在主动转轮或平移部件的啮合螺纹上需要设置将滚柱拨回转动轨道的切平口及同步限位顶凸，在一定程度上降低了啮合精度，对顶压机构的传动效率产生了一定的影响。另外，为了能够在有限的阀球体积下实现更大的载荷，就需要增加滚柱的数量，即增加滚柱的啮合面积，但现有的结构给出的解决方案并不完美。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能够实现低转速、高载荷的一种低速高载荷顶压机构及形成的强制密封球阀。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低速高载荷顶压机构，包括螺纹啮合的主动转轮和平移部件，在主动转轮和平移部件之间设有滚柱机构，其特征在于：所述的滚柱机构包括多个带有多条平行环槽的滚柱，多个滚柱相互之间紧密排布，且多个滚柱同时与主动转轮和平移部件啮合。

本发明采用去掉保持架而满布滚柱的结构，在重载荷工况下，为了能够更多地布置滚柱，提高承载能力，与此同时，螺柱齿轮的螺柱和平移部件采用有相同螺旋升角的螺纹，而滚柱采用无螺旋升角的环槽结构，不同之处在于，螺纹和环槽牙形均不包含尖角。环槽牙形的牙顶部无尖角，取而代之的是有一定宽度的柱面。同样地，螺柱齿轮的螺柱和平移部件的螺纹牙形的牙顶也无尖角，取而代之的是有一定宽度的柱面。在滚柱满布的情况下，滚柱与螺柱齿轮和平移部件的螺纹啮合，因此相邻滚柱在轴向上沿螺旋线排布势必产生高度差，当环槽牙顶柱面宽度大于上述高度差时，相邻滚柱间的接触面将仍然是牙顶的柱面，类似于满布滚柱轴承相接触的柱面，而不会因为尖角的存在而导致相邻滚柱间环槽牙的相互侵入和运动干涉。从而使带有环槽的滚柱仍然可以采用满布的方式提供承载。这样的结构，使得平移部件的平移动作相对为慢速，而载荷为重载的工况下，可以达到非常良好的效果，而使阀门体积得以减小，完全满足低速、高载荷的使用需求，而且不对设备的本身体积造成影响，结构紧凑，效率更高。

所述的多个滚柱的环槽的牙顶为圆柱面，所述主动转轮为端面带有螺柱的螺柱齿轮，螺柱齿轮的螺柱上设有带螺旋升角的螺纹，所述滚柱的环槽牙顶圆柱面的宽度数值大于所述螺纹螺距除以滚柱的个数的数值。

滚柱的环槽牙顶圆柱面的宽度数值大于所述螺纹螺距除以滚柱的个数的数值从而保证相邻滚柱间接触的部位为牙顶圆柱面。

所述的多个滚柱的平行环槽等间距设置，多个滚柱绕主动转轮的螺柱圆周呈螺旋式排列，首尾两个滚柱之间的轴向高度差为一倍螺距。

受与之啮合的螺纹约束滚柱绕主动转轮转轴呈螺旋式排列，因此，相邻两滚柱存在轴向高度差，首尾两个滚柱之间的轴向高度差约为一倍螺距。相邻滚柱间，以及沿一倍螺距布置的首尾两个滚柱在满布情况下接触面均为柱面，这样的结构，在阀瓣顶起动作相对为慢速，而载荷为重载的工况下，可以达到非常良好的效果，而使阀门体积得以减小。

所述的螺柱齿轮的螺柱为外螺纹螺柱，平移部件设有对应的内螺纹凸台，外螺纹螺柱通过滚柱机构环槽啮合平移部件的内螺纹凸台。

所述的螺柱齿轮的螺柱为内螺纹螺柱，平移部件上对应设有外螺纹凸台，外螺纹凸台通过滚柱机构环槽啮合螺柱内螺纹。

所述的滚柱机构设有内外套装的多组，所述的主动转轮上同轴设置内外多层环形螺柱，多组滚柱机构分别安装在相邻的两层环形螺柱之间。

所述的平移部件上对应设有多层带有螺纹的啮合凸台，环形螺柱与啮合凸台之间安装滚柱机构。