專利名稱：用于球閥的閥座和采用該閥座的球閥的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于球閥的閥座和采用該閥座的球閥。
背景技術：
球閥廣泛應用于各種流體傳送系統(tǒng)比如制冷系統(tǒng)中。除了其它指標之外，球閥防 內漏性能的好壞是評價其質量優(yōu)劣的一項重要指標。球閥內漏的流體雖然未流到外部，但 其危害亦不可忽視。若球閥發(fā)生內漏，輕則影響產品的質量，重則由于滲漏釀成惡性事故。圖1是透視圖，其以用于制冷系統(tǒng)中的球閥為例圖示了球閥的通常結構。如圖1 所示，球閥100包括閥體2、與閥體一端連接的尾體1、設置于閥腔中的、作為啟閉件的球體 5、用以驅動球體轉動的閥桿3以及設置在閥腔中位于球體5軸向兩端的閥座4，其中閥座4 主要承擔球閥的內漏密封功能。球體5上形成有凹槽7和貫穿孔8，而閥桿3的一端形成有 與凹槽7相適配并插裝于該凹槽中的柄部。在球閥的操作過程中，通過閥桿3來驅動球體 5，使之在關閉位置與打開位置之間切換。圖2是一局部剖面視圖，具體圖示了閥座4與球體5在閥腔中的配置結構。如圖2 詳細所示，球體5兩端支承在閥座4上，在球體5處于關閉位置上時，借助于球體5與閥座 4之間的緊密貼合實現(xiàn)內漏密封。為了實現(xiàn)球體5與閥座4之間的密封，在傳統(tǒng)的球閥設計中所采用的方案是在初 始狀態(tài)預緊力以及/或者流體壓力的作用下，使球體與閥座壓緊，并使閥座產生塑性變形 而達到密封。其密封效果取決于閥座在流體壓力以及/或者預緊力的作用下，能夠補償球 體不圓度和球體表面以及/或者閥座表面微觀不平度的程度。因此傳統(tǒng)的做法是，為了得 到較好的密封，而使閥座產生較大的塑性變形，由此帶來的負面影響是由此會產生較大的 運作扭力。而且伴隨球閥運作時間的加長，閥座產生磨損，內漏密封效果會逐漸變差，以致 失效。在傳統(tǒng)技術中，所采用的閥座為剛性密封閥座。圖3圖示了球體下端無固定支承 而以浮動方式設置的球閥。在球閥關閉時，在入口端介質壓力的作用下，球體將離開入口端 密封閥座而產生一定的位移量S，并壓緊在出口端密封閥座上使之產生變形32，從而使 介質在出口端密封閥座受到阻截。即浮動式球閥實際上在關閉時由出口端密封閥座發(fā)揮密 封作用，而入口端密封閥座與球體間保持一很小的浮動間隙S 1，因此基本上不產生密封作 用。當球閥在小開度工作時，如圖4所示，由于入口端與出口端的壓差Δρ，使得入口 側閥座的上部產生偏轉(為了便于說明，產生的偏轉在圖中被夸大了)，壓差Δρ波動時就 容易引起閥的振動，這就是雙閥座球閥基本上不用于小開度工作的原因。為了保證球閥在介質工作壓力較低時的密封性，球體和密封閥座之間必須形成一 定的預緊比壓。在剛性密封閥座中，球閥工作的可靠性和使用壽命，取決于正確選擇密封閥 座的預壓縮量。預壓縮量不足，不能保證球閥的低壓密封性；而如果預壓縮量過大，則會導 致球體與密封閥座之間的摩擦力矩增加，從而影響球閥的動作性能，并可能引起密封閥座的塑性變形，導致密封失效。從上可知，剛性密封閥座預壓縮量的大小將直接影響到球閥 內漏密封的可靠性。此外，閥座的加工誤差也會影響到密封的效果，所以在剛性密封閥座設 計及使用中，合理的裝配與調整是獲得良好密封性的關鍵。同時，在使用中，密封閥座磨損 后，預緊比壓的自動調節(jié)能力很差或者幾乎沒有，因此剛性密封閥座球閥的使用壽命相對 較短
發(fā)明內容
如上所述，在傳統(tǒng)的球閥設計中，為了實現(xiàn)可靠的內漏密封，所采用的方案是在 初始狀態(tài)預緊力或流體壓力的作用下，使球體與閥座壓緊，并使閥座產生塑性變形而達到 密封。然而，采用傳統(tǒng)的防內漏密封方案，其不能很好地解決防內漏密封效果與球閥動作性 能之間的矛盾；而且傳統(tǒng)的球閥不具有對內漏密封的動態(tài)補償功能，因此伴隨球閥運作時 間的加長，閥座產生磨損，內漏密封效果會逐漸變差以致失效。因此，業(yè)內存在對成本低、密封性能好、壽命長的球閥的需求。為此，本發(fā)明的目的是提供一種球閥閥座，其能夠實現(xiàn)良好的內漏密封效果且使 用壽命長。本發(fā)明的另一目的是提供一種球閥閥座，其能夠充分利用流體壓力自身改善內漏 密封。本發(fā)明的另一目的是提供一種球閥閥座，其能夠對內漏密封進行動態(tài)補償，進而 改善密封效果。本發(fā)明的另一目的是提供一種球閥，其具有良好的內漏密封效果、可減小球閥的 運作扭矩，且使用壽命長、便于操作。為實現(xiàn)上述目的，根據本發(fā)明第一方面，提供了一種用于球閥的閥座，該閥座呈環(huán) 形并包括第一軸向環(huán)形端面；第二軸向環(huán)形端面；徑向內表面；以及徑向外表面；其中，所述徑向內表面包括適于與作為啟閉件的球體接觸的接觸表面，且其中所 述閥座具有下述結構特征中的至少一項 a.所述第一軸向環(huán)形端面上設置有環(huán)形突起，該環(huán)形突起位于所述第一軸向環(huán)形 端面的徑向內端與徑向外端之間；b.所述徑向外表面上形成有自所述徑向外表面沿徑向向內延伸的環(huán)形槽，該環(huán)形 槽包括位于第一軸向環(huán)形端面一側的第一壁面和位于第二軸向環(huán)形端面一側的第二壁面， 在所述徑向內表面的適于與球體接觸的所述接觸表面與所述環(huán)形槽的第二壁面之間形成 環(huán)形裙部，在所述環(huán)形裙部上形成有貫穿通道，該貫穿通道流體聯(lián)通所述環(huán)形裙部軸向兩 側的空間。優(yōu)選地，所述貫穿通道是在所述環(huán)形裙部的徑向外表面上形成的軸向開槽。優(yōu)選地，在所述環(huán)形裙部的徑向外表面與第二軸向環(huán)形端面之間的交接部位處形 成環(huán)形臺階，該環(huán)形臺階的徑向尺寸大于或等于所述開槽的徑向深度。
優(yōu)選地，所述閥座由純特氟隆制成，該特氟隆優(yōu)選地是PTFE1700。優(yōu)選地，所述環(huán)形突起的橫截面呈半圓形。優(yōu)選地，所述環(huán)形槽的第二壁面自徑向內側向徑向外側朝向所述第二軸向環(huán)形端 面傾斜。優(yōu)選地，所述徑向內表面的適于與球體接觸的接觸表面由第一圓錐面以及接續(xù)于 第一圓錐面的第二圓錐面構成。優(yōu)選地，所述閥座的第一軸向端面上、于環(huán)形突起徑向內側形成有環(huán)槽，彈性元件 配裝在該環(huán)槽中，使閥座的位于環(huán)槽兩側的部分在彈性元件的彈力作用下形成外張傾向。 優(yōu)選地，所述彈性元件為板簧。 優(yōu)選地，所述環(huán)槽橫截面呈U形或V形，而所述板簧橫截面呈相對應的U形或V形。優(yōu)選地，所述環(huán)槽自徑向內側向徑向外側朝向所述第二軸向環(huán)形端面傾斜。優(yōu)選地，所述板簧還包括位于徑向內側的、基本與閥座的軸向垂直的環(huán)形平板部 分，而所述閥座的第一軸向端面上形成有通向所述環(huán)槽的下凹部，所述環(huán)形平板部分配裝 于該下凹部中。根據本發(fā)明另一方面，提供了一種球閥，包括作為啟閉件的球體以及設置在該球 體兩側的閥座，其中，所述閥座中的至少一個閥座是根據本發(fā)明第一方面所述的閥座。優(yōu)選地，所述球閥是用于制冷系統(tǒng)的球閥。采用本發(fā)明的技術方案，能夠充分利用流體壓力自身改善內漏密封；通過采用閥 座裙邊超靜定的結構設計，有助于系統(tǒng)壓力波動時閥座剛度的增加；當系統(tǒng)內部比壓變化 時，本發(fā)明的球閥具有動態(tài)補償功能而能夠自適應地調節(jié)密封模式，內漏密封穩(wěn)定，使用壽 命長；并能夠實現(xiàn)系統(tǒng)自動泄壓、運作扭矩較小且成本低。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明，其中圖1是透視圖，其以用于制冷系統(tǒng)中的球閥為例圖示了球閥的通常結構；圖2是局部剖面視圖，圖示了閥座與球體在閥腔中的配置結構；圖3是局部剖面視圖，圖示了球體下端無固定支承而以浮動方式設置的、配設有 剛性閥座的傳統(tǒng)球閥；圖4圖示了圖3中的球閥在小開度工作時的情形；圖5A和5B是球閥的軸向剖面視圖，分別圖示了球閥的全開工作狀態(tài)和全關工作 狀態(tài)；圖6A是根據本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的具有動態(tài)補償功能的球閥密封閥座的透視 圖；圖6B是圖6A所示的閥座的軸向剖面視圖；圖6C是圖6B中部分A的局部放大視圖；圖7A為局部剖面視圖，圖示了在球閥入口端和出口端流體壓力相等的情況下本 發(fā)明閥座提高內漏密封的原理；圖7B為示意圖，圖示了閥座在流體壓力作用下，閥座以硬支點為支點產生的彎曲 變形情況；
圖7C為圖7A中部分B的放大視圖，圖示了在組裝前和組裝后硬支點與尾體端面 之間的不同接觸狀態(tài)；圖8A是類似于圖7A的視圖，圖示了本發(fā)明閥座提高內漏密封的原理；圖8B為示意圖，圖示了閥座在流體壓力作用下，閥座以硬支點為支點產生的變形 情況；圖9A圖示了在硬支點已經和尾體脫離的情況下，球體相對于閥座以及閥座相對 于閥體之間的位置關系；圖9B圖示了在硬支點已經和尾體脫離的情況下，本發(fā)明閥座提高內漏密封的原 理；
圖9C是示意圖，圖示了閥座在流體壓力作用下，閥座各部分產生的變形情況；圖IOA是局部剖面視圖，圖示了根據本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的具有動態(tài)補償功能 的球閥密封閥座；以及圖10B-10F是局部剖面視圖，分別圖示了彈性元件的各種改型實施例。
具體實施例方式下面將參照附圖結合各項優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行詳細的說明。在此，應當指出， 本發(fā)明的實施例僅僅是示例性的，其僅用于說明本發(fā)明的原理而非限制本發(fā)明。在下面的描述中，相同或相類似的結構部件在所有附圖中將賦予相同的附圖標記。對于球閥，作為啟閉件的球體5在結構上已經定型而幾乎沒有改進的余地。因此， 閥座的結構和制作材料對球閥的內漏密封效果起著至關重要的作用。因此，本發(fā)明旨在提 供一種改進的閥座結構并配合閥座材料的選用，來實現(xiàn)一種具有優(yōu)良內漏密封效果的閥 座，并進而提供一種具有優(yōu)良內漏密封效果的球閥。球閥通常處于兩種工作狀態(tài)全開工作狀態(tài)和全關工作狀態(tài)，圖5A和5B圖示了該 兩種工作狀態(tài)。除了這兩種工作狀態(tài)以外，如果球閥在小開度工作時，因為球閥內部仍舊有 小流量液體，所以不存在內漏密封的問題。首先參見圖6A-6C，其中圖6A是根據本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的具有動態(tài)補償功能 的球閥密封閥座的透視圖；圖6B是圖6A所示的閥座的軸向剖面視圖；而圖6C是圖6B中部 分A的局部放大視圖。作為制造本發(fā)明閥座的材料，可選用PTFE、橡膠、碳纖維、石棉、石墨、陶瓷纖維、諸 如鈷基合金等金屬以及其它適于此目的的材料，其中特氟隆是用于制造閥座的較為優(yōu)選的 材料。在球閥用作制冷球閥時，優(yōu)選地選用純特氟隆、例如PTFE1700等，因為其耐腐蝕、與 制冷劑兼容性好、摩擦阻力低且密封性能好。下面參照圖6A-6C來詳細說明根據本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的具有動態(tài)補償功能 的球閥密封閥座的結構。如圖6A-6C所示，以附圖標記4表示的閥座整體上呈軸對稱的環(huán)形形狀，包括在圖 中位于上部的第一軸向端面11、位于下部的第二軸向端面12、徑向內表面13以及徑向外表 面14。徑向內表面13包括與第一軸向端面11相鄰的圓柱面131、接續(xù)于圓柱面131的第 一圓錐面132以及接續(xù)于第一圓錐面132的第二圓錐面133，由第一圓錐面132和第二圓錐面133構成的復合表面用作與球體5接觸的接觸表面。在圖示的實施例中，復合表面包括 兩個圓錐面，但對業(yè)內人士顯而易見的是，復合表面并非必須由兩個圓錐面構成，由三個或 更多個圓錐面構成的復合表面同樣是可行的。此外，接觸表面也不限于由若干圓錐面構成， 其也可以由單一曲面構成，或形成為由若干曲面構成的復合曲面。如圖所示，在第一軸向端面11上形成有環(huán)形突起111，該環(huán)形突起可以用作杠桿 支點(下文將予以詳細說明)，并在下文中稱為硬支點。硬支點的橫截面呈半圓形，其半徑 R不局限于特定的取值，而是可根據實際需要(初始內漏量、球閥運轉扭力的大小、系統(tǒng)的 工作壓力等)進行選取。以制冷系統(tǒng)為例，在工作壓力為20bar時，R的取值優(yōu)選為0. 3mm 左右。雖然硬支點的橫截面優(yōu)選地呈半圓形，但其它截面形狀，比如半橢圓形以及其它曲面 形狀也可采用。硬支點距圓柱面131之間的徑向距離Ll與圓柱面131與徑向外表面14之 間的徑向距離L的比值L1/L的大小不局限于特定的取值，而是可根據具體應用場合例如設 計初始的內漏量、球閥運轉扭力的大小以及系統(tǒng)內部壓力的大小等確定，因此其優(yōu)選值因 具體應用場合而異，在申請人的試驗產品中選用值為L1/L = 1/3。在徑向外表面14上形成有環(huán)形槽141，環(huán)形槽141的橫截面呈錐形，其橫截面尺寸 朝向閥座4的軸心逐漸變窄。在圖示的實施例中，環(huán)形槽141包括與第一軸向端面11相鄰 的第一壁面145和與第二軸向端面12相鄰 的第二壁面146，以及底面147。其中，第一壁面 145基本上平行于第一軸向端面11，而第二壁面146相對于第一壁面145傾斜一角度β，第 一壁面145與第二壁面146經由底面147相互連接。優(yōu)選地，底面147為弧形曲面，由此可 降低應力集中。其中，角度β并沒有特別的限定，考慮到加工的經濟性，可例如選用45度 左右的角度，而且第一壁面145也可不平行于第一軸向端面11。此外，第一壁面145與第二 壁面146也不局限于平面，它們也可以是曲面。通過在閥座4的徑向外表面14上形成環(huán)形 槽141，限定了位于與球體5接觸的接觸表面與第二壁面146之間的環(huán)形裙部9。此外，如圖6A-6C所示，在環(huán)形裙部9的徑向外表面上形成有一開槽91，該開槽沿 軸向貫穿環(huán)形裙部9并具有徑向深度ξ，該開槽的功用將在下文述及。開槽91的徑向深 度ξ的大小不局限于特定的數(shù)值，可根據閥座4的徑向尺寸、閥座材料、系統(tǒng)的比壓等進行 確定，通常選用的徑向深度ξ的尺寸為0. 3mm-lmm。這里需要指出，開槽的數(shù)目不限于一 個，也可以是沿周向間隔開設置的兩個或多個，而且開槽結構也不限于特定的形式，只要其 能獲得本發(fā)明的預期功能即可。作為一種選擇方案，可以在閥座4的徑向外表面14與第二軸向表面12之間的交 接部位形成一環(huán)形臺階92，該臺階的徑向尺寸大于或等于開槽的徑向深度ξ，如圖6Β和6C 所示。概括起來，本發(fā)明第一實施例的閥座4的主要結構特征體現(xiàn)在以下幾個方面特征a 形成有環(huán)形裙部9，該環(huán)形裙部9具有密封補償功能；特征b:在環(huán)形裙部9的徑向外表面上形成有軸向貫穿的開槽91，該開槽允許流體 流出環(huán)形槽141所限定的空間而實現(xiàn)內部瀉壓，并允許流體流入環(huán)形槽141所限定的空間， 從而一方面在動壓下形成超靜定結構增強閥座4的剛性，以及另一方面借助于流體壓力實 現(xiàn)環(huán)形裙部9的密封補償功能；特征c 在第一軸向端面11上形成有硬支點，用于內漏密封的動態(tài)補償，保證動壓 狀態(tài)下增強密封。
下面結合附圖7-9說明本發(fā)明球閥的密封原理。球閥主要工作在以下三種情況下(具體參見圖2)Pl = P2Pl > P2Pl < P21. Pl = P2 時請參見圖7A-7C，其中圖7A為局部剖面視圖，圖示了在球閥入口端和出口端流體 壓力相等的情況下，本發(fā)明閥座如何改善內漏密封效果；圖7B為示意圖，圖示了閥座4在流 體壓力作用下，閥座4以硬支點為支點產生的彎曲變形情況；以及圖7C圖示了在組裝前和 組裝后硬支點與尾體1端面之間的接觸狀態(tài)組裝前狀態(tài)、組裝后一般受壓狀態(tài)以及過壓 狀態(tài)。如圖7A所示，由于在閥座4的第一軸向端面11上設置有硬支點111，在球閥的組 裝狀態(tài)下，在尾體1的軸向端面20與閥座4的第一軸向端面11之間產生了間隙δ。因此， 入口端的壓力流體進入尾體1的軸向端面20與閥座4的第一軸向端面11之間的空間，從 而流體壓力Pl作用在閥座4的第一軸向端面11上(參見圖7Α)，迫使閥座4以硬支點為支 點轉動(參見圖7Β)，使位于硬支點徑向內側的部分進一步擠壓球體5，增強了球閥的內漏 密封。如上面背景技術部分所述，傳統(tǒng)球閥的內漏密封由閥座4與球體5的初始擠壓產 生的彈塑性變形來決定。而采用本發(fā)明，通過硬支點的設計，增強了球閥的內漏密封效果。 因此，一方面，在閥座4與球體5的初始擠壓產生的塑性變形一定的情況下，采用本發(fā)明技 術方案可顯著提高內漏密封效果；以及另一方面，在獲得與傳統(tǒng)球閥相同內漏密封效果的 情況下，可以減小閥座4與球體5的初始擠壓產生的彈塑性變形的量，從而以減小球閥的運 作扭矩。此外，采用設計成弧形的硬支點，當它在過壓縮時，會在過壓縮斜面上產生壓緊尾 體1的分力，從而可減少閥座4在運行過程當中的振動，繼而減少運行噪音，如圖7C所示。2. Pl > Ρ2在Pl > Ρ2的情況下，存在兩種情形(1)入口端硬支點沒有和尾體脫離；以及(2)入口端硬支點已和尾體脫離。下面首先參照圖8Α-8Β說明入口端硬支點沒有和尾體1脫離的情形。圖8Α類似于圖7Α，圖示了本發(fā)明閥座4如何改善內漏密封效果；圖8Β為示意圖，圖示了閥座4在流 體壓力作用下，閥座4以硬支點為支點產生的變形情況。在入口端硬支點沒有和尾體1脫離的情況下，類似于以上說明中Pl = Ρ2的情形， 流體壓力Pl作用在閥座4的第一軸向端面11上(參見圖8Α)，使得閥座4的位于硬支點兩 側的部分以硬支點為支點轉動(參見圖8Β)，迫使閥座4的位于硬支點徑向內側的部分進一 步擠壓球體5，增強了球閥的內漏密封。下面參照圖9A-9C說明入口端硬支點已經和尾體1脫離的情形。圖9Α圖示了在 硬支點已經和尾體1脫離的情況下球體5相對于閥座4以及閥座4相對于閥體之間的位置 關系；圖9Β圖示了本發(fā)明的閥座4如何改善內漏密封效果；以及圖9C圖示了閥座4在流體壓力作用下，閥座4各部分產生的變形情況。在入口端硬支點已和尾體1脫離的情況下，在尾體1與閥座4之間產生間隙以及 /或者在球體5與閥座4之間產生間隙δ ，如圖9A所示。系統(tǒng)入口端壓力流體Q經由尾 體1與閥座4之間產生的間隙以及/或者在球體5與閥座4之間產生的間隙δ 1進入閥腔 6，而進入閥腔6的壓力流體擠壓出口端閥座，形成入口端閥座脫離而出口端閥座密封的形 態(tài)。也就是說，在這種情況下，球閥內漏密封由出口端閥座來承擔。如圖9Β具體所示，進入閥腔6的系統(tǒng)入口端壓力流體Q經由出口端閥座的環(huán)形裙 部9的開槽91進入環(huán)形槽141所限定的空間，而進入環(huán)形槽141所限定的空間中的壓力流 體作用于環(huán)形槽141的第一壁面145和第二壁面146 (參見圖9Β)。作用于環(huán)形槽141的第 二壁面146的壓力迫使環(huán)形裙部9產生變形；而作用于環(huán)形槽141的第一壁面145的壓力 迫使硬支點更緊密地貼靠于尾體1的軸向端面20，并迫使閥座位于硬支點徑向兩側的部分 繞硬支點轉動(參見圖9C)。作為其結果，使得閥座4的與球體5接觸的接觸表面更緊密地 貼靠于球體5，由此形成更強的內漏密封性能。同時，因為環(huán)形裙部9的設計結構是一般的超靜定結構，根據壓 桿失穩(wěn)條件，這時 閥座的剛性增加。3. Pl < Ρ2 時在Pl < Ρ2的情況下，其效果等效于Pl > Ρ2的情形，這里不再贅述。下面結合附圖10A-10F說明根據本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的具有動態(tài)補償功能的 球閥密封閥座。本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的具有動態(tài)補償功能的球閥閥座的總體結構與本發(fā) 明第一優(yōu)選實施例的具有動態(tài)補償功能的球閥閥座的結構基本相同，區(qū)別在于其還設置有 彈性元件來提高閥座的剛性。為了使球閥閥座能在更高比壓下工作，以彌補例如由諸如PTFE 1700等純聚四氟 乙烯材料制成的閥座的剛性不足，可以在閥座中增設彈性元件。圖10A-10F圖示了設置有 彈性元件的閥座。如圖IOA所示，在閥座4的第一軸向端面11上、于硬支點內側形成有一環(huán)槽40， 環(huán)槽40包括彼此對置的一對側壁以及底壁；而一環(huán)形板簧形式的彈簧501配裝在該環(huán)槽 中。環(huán)形板簧501的橫截面呈U形，包括兩個對置的側部51以及連接兩個側部51的底部 52。在環(huán)形板簧501裝設于環(huán)槽40中的情況下，環(huán)形板簧501的底部52與環(huán)槽40的底壁 接觸，而環(huán)形板簧501的側部51分別彈性靠壓于環(huán)槽40的側壁。由此，使閥座4的位于環(huán) 槽40兩側的部分在環(huán)形板簧501的彈性力的作用下形成外張傾向。作為彈性元件的一種改型，還可以采用圖IOB所示的環(huán)形板簧502。圖IOB所示的 環(huán)形板簧502與圖IOA所示的環(huán)形板簧501的區(qū)別在于，圖IOB所示的環(huán)形板簧502還包 括與位于徑向內側的側部51連接的環(huán)形平板部分53。為了與該種形式的環(huán)形板簧502相 適配，在閥座4的第一軸向端面11上形成有通向環(huán)槽的下凹部分60。此外，除了以上所述的環(huán)形板簧以外，還可以采用其他多種形式的環(huán)形板簧，圖 10C-F圖示了可以采用的不同形式的環(huán)槽以及與其相適配的環(huán)形板簧503、504、505、506的 一些其他實例。因此，通過在閥座中增設彈性元件，除了可彌補例如由聚四氟乙烯制成的閥座的 剛性不足之外，還可藉由彈性元件的彈性力補償由例如單一聚四氟乙烯材料制成的密封座變形能力不足的缺點，由此提高球閥密封的可靠性和使用壽命。在流體介質壓力較低的情 況下，藉由彈簧較強的彈性變形能力，使例如由聚四氟乙烯制成的閥座在彈性元件彈性力 的作用下形成外張傾向而產生預壓縮力，使閥座的與球體接觸的部位向球體壓緊，補償介 質壓力降低導致的密封比壓不足。只要變形處于彈性元件的彈性力范圍內，即可保證球閥 在較低壓力條件下的可靠密封。根據以上說明可以看出，采用本發(fā)明的閥座，閥座的密封性能以及動作性能，不再 依靠或單獨依靠通過對密封閥座進行預壓縮使之產生初始變形量來調整，而可藉由球閥兩 側的比壓或者配設于閥座中的彈性元件來調整。本發(fā)明的閥座和帶彈性元件的閥座除可獲 得必要的預壓縮量外，還可通過流體壓力P和彈性元件的彈力對預緊比壓進行補償。因此， 球閥的密封性能得以改善且使用壽命相對較長。
對業(yè)內人士顯而易見的是，本發(fā)明的閥座可適用于任何類型的球閥，包括但不限 于用在制冷系統(tǒng)的制冷球閥。以上結合附圖和實施例對本發(fā)明進行了說明，但本領域技術人員應當理解，上述 實施例僅是例示性的而非限制性的，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可對上述實 施例作出種種改進。比如，在上述實施例中，為了使流體能夠進出環(huán)形槽141所限定的空間，在環(huán)形裙 部9的徑向外表面上形成有開槽91，但也可以在環(huán)形槽141的第二壁面146與閥座4的第 二軸向端面12之間形成貫穿通孔來代替開槽。另外，在上述實施例中，閥座上設置有環(huán)形突起111和環(huán)形槽141兩者，但這不是 實現(xiàn)發(fā)明目的所必須的。也可以采用的結構是，閥座上僅設置環(huán)形突起111和環(huán)形槽141 中的一項。而且，作為球閥，其可以僅只在一軸向端部處采用本發(fā)明的閥座而在另一軸向端 部處采用其它閥座；或者在軸向兩端處均采用本發(fā)明的閥座。
權利要求
一種用于球閥的閥座，該閥座呈環(huán)形并包括第一軸向環(huán)形端面；第二軸向環(huán)形端面；徑向內表面；以及徑向外表面；其中，所述徑向內表面包括適于與作為啟閉件的球體接觸的接觸表面，且其中所述閥座具有下述結構特征中的至少一項a.所述第一軸向環(huán)形端面上設置有環(huán)形突起，該環(huán)形突起位于所述第一軸向環(huán)形端面的徑向內端與徑向外端之間；b.所述徑向外表面上形成有自所述徑向外表面沿徑向向內延伸的環(huán)形槽，該環(huán)形槽包括位于第一軸向環(huán)形端面一側的第一壁面和位于第二軸向環(huán)形端面一側的第二壁面，在所述徑向內表面的適于與球體接觸的所述接觸表面與所述環(huán)形槽的第二壁面之間形成環(huán)形裙部，在所述環(huán)形裙部上形成有貫穿通道，該貫穿通道流體聯(lián)通所述環(huán)形裙部軸向兩側的空間。
2.如權利要求1所述的閥座，其特征在于，所述貫穿通道是在所述環(huán)形裙部的徑向外 表面上形成的軸向開槽。
3.如權利要求2所述的閥座，其特征在于，在所述環(huán)形裙部的徑向外表面與第二軸向 環(huán)形端面之間的交接部位處形成環(huán)形臺階，該環(huán)形臺階的徑向尺寸大于或等于所述開槽的 徑向深度。
4.如權利要求1所述的閥座，其特征在于，所述閥座由純特氟隆制成。
5.如權利要求4所述的閥座，其特征在于，所述純特氟隆是PTFE1700。
6.如權利要求1所述的閥座，其特征在于，所述環(huán)形突起的橫截面呈半圓形。
7.如權利要求1所述的閥座，其特征在于，所述環(huán)形槽的第二壁面自徑向內側向徑向 外側朝向所述第二軸向環(huán)形端面傾斜。
8.如權利要求1所述的閥座，其特征在于，所述徑向內表面的適于與球體接觸的接觸 表面由第一圓錐面以及接續(xù)于第一圓錐面的第二圓錐面構成。
9.如權利要求1所述的閥座，其特征在于，在所述閥座的第一軸向環(huán)形端面上、于環(huán)形 突起的徑向內側形成有環(huán)槽，彈性元件配裝在該環(huán)槽中，使得閥座的位于環(huán)槽兩側的部分 在彈性元件的彈力作用下形成外張傾向。
10.如權利要求9所述的閥座，其特征在于，所述彈性元件為板簧。
11.如權利要求10所述的閥座，其特征在于，所述環(huán)槽橫截面呈U形或V形，而所述板 簧橫截面呈相對應的U形或V形。
12.如權利要求11所述的閥座，其特征在于，所述環(huán)槽自徑向內側向徑向外側朝向所 述第二軸向環(huán)形端面傾斜。
13.如權利要求11所述的閥座，其特征在于，所述板簧還包括位于徑向內側的、基本與 閥座的軸向垂直的環(huán)形平板部分，而所述閥座的第一軸向環(huán)形端面上形成有通向所述環(huán)槽 的下凹部，所述環(huán)形平板部分配裝于該下凹部中。
14.一種球閥，包括作為啟閉件的球體以及設置在該球體兩側的閥座，其中，所述閥座 中的至少一個閥座是權利要求1-13中任一項所述的閥座。
15.如權利要求14所述的球閥，其特征在于，所述球閥是用于制冷系統(tǒng)的球閥。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于球閥的閥座，該閥座呈環(huán)形并包括第一軸向環(huán)形端面、第二軸向環(huán)形端面、徑向內表面以及徑向外表面。徑向內表面包括與作為啟閉件的球體接觸的接觸表面，所述閥座具有下述結構特征中的至少一項a.第一軸向環(huán)形端面上設置有環(huán)形突起，該環(huán)形突起位于第一軸向環(huán)形端面的徑向內端與徑向外端之間；b.徑向外表面上形成有自徑向外表面沿徑向向內延伸的環(huán)形槽，該環(huán)形槽包括位于第一軸向環(huán)形端面一側的第一壁面和位于第二軸向環(huán)形端面一側的第二壁面，在徑向內表面的與球體接觸的接觸表面與環(huán)形槽的第二壁面之間形成環(huán)形裙部，在環(huán)形裙部上形成有貫穿通道，該貫穿通道流體聯(lián)通環(huán)形裙部軸向兩側的空間。
文檔編號F16K5/06GK101846208SQ20091013193
公開日2010年9月29日 申請日期2009年3月27日 優(yōu)先權日2009年3月27日
發(fā)明者王欣, 賀嘉, 趙斌, 黃丙元 申請人:丹佛斯(天津)有限公司