球楔瓣阀制造技术

一种球楔瓣阀及卡箍连接方法，属机械工程领域，涉及一种球楔瓣启闭副和球楔密封副以及一种卡箍连接方法。球楔瓣启闭副的球楔直径经济地稍大于球座直径，球座球心经济地稍高于基准面，使球楔阀瓣对阀座有很强的挤扩楔功能，进而使金属－金属启闭副的关闭象金属－非金属软座启闭副一样轻松实现，象球形启闭副一样次次、日日、月月、年年始终如一。卡箍连接方法，由连接体、密封箍、抱持箍和连接驱动螺母组成，密封箍的头部完成对管的密封连接，密封箍尾部的弹性抱持箍完成对管的紧固连接，密封连接更有效，紧固连接更可靠，对接连接的拆卸更方便。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利属机械工程领域，涉及一种阀门的球楔瓣启闭副和球楔密封副以及一种卡箍连接方法。其中的球楔瓣副和球楔密封副是CN01130564.9专利申请中的球形楔窝对接定位副在阀门中的一种应用。阀门与管线的连接方法也就是管与管、管与其它装置的连接方法，有焊接法、螺纹法、法兰法、卡箍法、喇叭口法等。卡箍连接法既无需在管头部制做螺纹或喇叭口，也无需焊接或密封介质，连接件可在专业工厂内充分预制，连接安装方便迅速，连接质量保障充分，可承受高压高温。卡箍连接方法有单箍式和双箍式两种。中国国家标准GB3733至GB3765清楚地披露出单箍式的卡箍连接方法，网页www.sealexcel.com/gene.htm清楚地披露出双箍式的卡箍连接方法。单箍式的连接方法是连接驱动螺母的内锥面通过卡箍尾部的外锥面(或球面)驱使卡箍前部外锥入连接体内锥，在内外锥面的配合作用下，卡箍两头缩小中部隆起，把卡箍两头同时压向被连接的管表面，主要由头部完成密封连接，由尾部完成紧固连接。双箍式的连接方法是在单箍式的连接驱动螺母和卡箍之间增加一个后卡箍，前后卡箍在其锥面配合作用下，前卡箍的尾部内锥使后卡箍的前部缩紧在被连接的管表面，主要完成对管的紧固连接，连接体的内锥面使前卡箍的头部缩紧在被连接的管表面，主要完成对管的密封连接。这样，双箍式的前卡箍可叫密封箍，后卡箍可叫抱持箍。无论单箍式还是双箍式，结构的核心是把卡箍对管的挤压力集中在密封点，即在密封处增加卡箍对管的压强。根据杠杆原理，对单箍式而言，如果卡箍尾部的刚性越好或尾部对管的压强越小，则越有利于提高卡箍头部对管的压强即密封性，但却不利于卡箍尾部对管的抱持即紧固性，反之亦然；同样，对双箍式而言，如果抱持箍的刚性越好或对管的压强越小，则越有利于提高密封箍头部对管的压强即密封性，但却不利于抱持箍对管的抱持即紧固性，反之亦然。也就是说，卡箍连接的密封性和紧固性对单箍式的卡箍尾部的结构要求和对双箍式的抱持箍的结构要求都是矛盾的。此外，如果连接驱动螺母紧固过度，对现有技术的双箍式而言，则驱动螺母退出连接后，密封箍和抱持箍有可能都卡在被卡变形的管上而不能前后滑动乃至影响对接连接的拆卸，对单箍式而言，则除了导致卡箍连接的对接拆卸困难外，还可能导致卡箍隆起过度而失效，因此，现有技术的卡箍连接方法，无论是单箍式还是双箍式，都规定了安装扳手的紧固圈数。本专利解决第一个技术问题的方案是球楔瓣启闭副，其特征是球形阀瓣与阀座关闭时的最高接触小圆逼近球大圆，最大接触角(最低接触小圆处的楔角)保证球形阀瓣对阀座有楔增力挤扩功能。按斜楔原理，所述的最大接触角小于45°时就能保证球形阀瓣对阀座始终都有楔增力挤扩功能，一般以小于30°为宜。如附图说明图1所示，当半球通过B-B小圆支撑在座上时，如果忽略摩擦阻力，则通过球心施加力P就可在支点B对座产生挤扩力F＝P/2sinα，其中α是球在支点B的楔角。由此可见，支点B越靠近点A(球大圆)则半球对力P的放大作用就越大，支点B越靠近点C(球顶点)则半球对力P的放大作用就越小；当支点B位于点A时，半球对力P的放大系数为无穷大，当支点B位于点C时，半球对力P的放大系数为0.5。也就是说，球与座的配合接触小圆越靠近大圆，球的楔功能就越强，越靠近顶点，楔功能就越弱。如图2所示，当球形瓣的球直径经济地制造得刚好稍大于球窝的直径和球窝的球心经济地制造得刚好稍高于基准面时，就至少能保证球形瓣对球座口的初始接触楔角α小于10°，或者说就能保证球形瓣在刚接触球座时对球座口有足够的挤扩变形能力，或者说就能保证球形瓣副是球楔瓣副。虽然球楔瓣和球座的经济加工精度可以保证它们的互换装配的密封性，但在装配时，用球楔瓣挤扩矫正一下与其相配的阀座仍然十分可取。如图3所示，当新球楔瓣副的球座受到球楔瓣的正常挤压时，球楔阀瓣与阀座的配合接触就从最初的一个圆向一个局部球面发展，即配合接触角由α向a0发展。如图4所示，当球楔瓣副的球座受到球楔瓣的强挤压矫正后或磨损后，球楔阀瓣与阀座的配合接触就达到完全接触，球楔的最大楔角α0与球座的最低楔角α0重合，达到最佳配合接触状态。一般而言，传统的金属-金属硬座的配合接触往往是一条线而金属-非金属软座配合接触往往是一条带，因此，虽然非金属软座的屈服强度比软金属座的屈服强度低4-5倍，但是非金属软座的承压面积却比软金属座的承压面积不止大5倍，所以，加上球楔瓣对座的增力挤扩楔功能，淬硬球楔阀瓣对软金属阀座的关闭操作就比传统的金属阀瓣对非金属软阀座的关闭操作还轻松。其次，虽然锥体阀瓣对阀座有楔挤扩功能，但是，如果设计较长的锥体-锥座配合长度以保证一配合接触就保持同轴，则一是保证全接触配合困难二是承压面积大得几乎完全抵消锥体瓣对座的楔挤扩功能，如果设计较短的锥体-锥座配合长度，虽可保证锥体对锥座有足够的楔挤扩能力，但却不能保证锥体-锥座配合同轴乃至次次配合接触和磨损都是不同方位不同大小的椭圆——影响密封的严密性，而球楔瓣启闭副中的球楔对座的配合接触和磨损却次次都是同一个球面。所以，球楔瓣启闭副的座虽然是金属的但它却具有非金属软座阀的优点而又避开了其缺点，球楔瓣启闭副的瓣虽然是球形的但它却还具有斜楔启闭副和锥形启闭副的优点而又避开了其缺点，达到了尽善尽美的程度。本专利解决第二个技术问题的方案是提出一种卡箍连接方法(参见图5和图6)，由连接体(1)、密封箍(2)、抱持箍(3)和连接驱动螺母(4)组成，首先依次将连接驱动螺母、抱持箍和密封箍套装在准备连接的管上，其次将套装好连接驱动螺母、抱持箍和密封箍的管头插入连接体内，然后将连接驱动螺母拧紧在连接体的阳螺纹上，连接驱动螺母就驱使抱持箍入密封箍尾部内锥，再驱使密封箍头部外锥入连接体内锥，最终使密封箍头部箍紧在被连接的管表面，完成对管的密封连接；其特征是所述抱持箍是弹性开口抱持箍，可是一个弹性开口垫圈，但最好是用圆形弹簧钢丝弯制而成的C型垫圈，所述弹性开口垫圈的尾部结构与驱动它的螺母相一致，头部结构是球面或锥面以便驱入密封箍尾部内锥；连接驱动螺母拧紧时，所述弹性开口抱持箍缩紧在被连接的管上，完成对管的紧固连接，同时又撑着密封箍尾部，减少密封箍与管的接触受力面积，增加头部收缩压力强度，增强对管的密封连接；连接驱动螺母退出后，弹性抱持箍恢复原状，松开被抱紧过的管子以让密封箍可在管上向后滑动，有利对接连接的拆卸。由于弹性抱持箍的抗收缩强度低，因此，驱动螺母对弹性抱持箍的压缩力几乎全部转换为对管的抱持力，提高了连接的紧固性；由于弹性抱持箍体的强度很高而同管的接触面积又很大，因此，弹性抱持箍在一受力抱管后就刚性十足，使连接体对密封箍的反作用力迅速转换成密封箍头部对管的密封压力，大大提高了密封箍的密封效力；由于连接驱动螺母的过拧一不使密封箍变形失效二不影响抱持箍的恢复力，因此，过拧对本结构的正常工作影响不大；所以，抱持箍的结构由非开口弹性改为开口弹性后，使卡箍连接的密封更有效，使卡箍连接的紧固更可靠，使对接连接的可拆性更好。图2是直径稍大的球楔阀瓣与球心稍高的球形阀座刚好关闭至接触时刻的状态图，其中的α是球楔瓣在接触点的楔角，此时的阀座极易受球楔阀瓣挤扩而变形去适合球楔瓣，顷刻间完成关闭任务。图3是新球楔阀瓣与球形阀座正常关闭时的状态图，从图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种球楔瓣阀，其特征是启闭副的球形阀瓣与阀座关闭时的最高接触小圆逼近球大圆，最大接触角（最低接触小圆处的楔角）保证球形阀瓣对阀座有楔增力挤扩功能。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐长祥，
申请(专利权)人：徐长祥，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]