一種硬密封快速球閥的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于一種風洞試驗領域，涉及一種球閥裝置。
【背景技術】
[0002]暫沖式高超聲速風洞運行時，由于運行時間短，氣流壓力高，風洞啟閉頻繁，需要在供氣管路上設置開關閥快速啟動和關閉風洞運行，閥門開啟時刻作為風洞運行計時和風洞壓力啟動控制時刻的基準點。閥門不但要求較高的密封性能，較快的開閉速度(一般為2s以內)，并且開閉動作時間不能隨閥門前后壓差等因素有明顯的變化，閥門運行工況苛亥IJ，閥門運行的可靠性和長期運行開關的重復性成為突出問題。
[0003]高超聲速風洞運行中，一般選用截止閥或球閥作為快速啟閉風洞氣流的閥門。截止閥結構簡單，耐高壓，但是由于閥門流道復雜，流阻大，并且隨著閥門口徑增大，閥桿移動行程增加，動作變慢，一般用于管路口徑小于150mm的風洞供氣工況。球閥由于耐高壓，流阻小，啟閉迅速，口徑變化范圍寬，在風洞運行中得到了廣泛應用。但是普通軟密封球閥使用一段時間后由于密封圈磨損、老化，閥桿、軸承和填料函間距變大；一般硬密封球閥在使用一段時間后球體和閥座硬化層磨損脫落，閥桿磨損后發生偏斜，閥門開關時間發生變化，甚至發生閥門卡死現象，嚴重縮短了閥門無故障使用周期，降低了閥門長期運行的可靠性，極大地影響了風洞安全運行效率。

【發明內容】

[0004]針對暫沖式高超聲速風洞快速啟閉工況下，截止閥流阻大、口徑應用受限，普通球閥使用壽命短的問題，本發明提出了一種硬密封快速球閥，滿足流量大、啟閉壓差大、動作迅速、啟閉頻繁的高超聲速風洞運行工況需要。
[0005]為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下:
[0006]一種硬密封快速球閥，包括閥體、左閥蓋、右閥蓋、球芯、左閥座、右閥座、閥桿、上支撐板、下支撐板、左負載彈簧、右負載彈簧、左壓圈、右壓圈、上滑動軸承、下滑動軸承、閥桿滑動軸承、上密封結構。
[0007]進一步地，左閥蓋、右閥蓋與閥體固定連接；球芯位于閥體、左閥蓋、右閥蓋組成的腔體中間；上滑動軸承和下滑動軸承分別套在球芯的上凸軸和下凸軸上，上支撐板和下支撐板分別套在上滑動軸承和下滑動軸承上，對球芯進行支撐和定位；上支撐板和下支撐板分別與左閥蓋、右閥蓋相連接；左閥座位于左閥蓋與球芯之間，由左負載彈簧驅動左壓圈，使得左閥座和球芯緊密接觸密封，而右閥座位于右閥蓋與球芯之間，由右負載彈簧驅動右壓圈，使得右閥座和球芯緊密接觸密封；閥桿穿過閥體頸部的通孔與球芯頂端的槽口進行配合連接；上密封結構安裝在閥桿穿過閥體頸部的通孔后所形成的環形腔內，用于密封快速球閥內部介質，并導向定位閥桿。
[0008]進一步地，上密封結構包括連接板、密封墊片、對開圓環、金屬防擠壓環、0型圈、閥桿止推墊片、閥桿密封環；閥桿與閥體的頸部通孔壁面形成環形腔；閥桿密封環內、外壁面上各設有兩道密封槽，閥桿密封環的密封槽中安裝0型圈后置于環形腔內，閥桿密封環下端壓在閥桿止推墊片上，閥桿止推墊片壓在閥桿的突肩上；對開圓環位于閥體頸部通孔壁面的凹槽內，其底面壓在閥桿密封環上端，頂面被金屬防擠壓環壓緊；連接板通過連接螺栓固定于閥體頸部通孔上端，連接板與金屬防擠壓環之間安裝密封墊片。
[0009]進一步地，左壓圈、右壓圈呈圓環狀，其端面圓周均布一圈圓孔，左壓圈端面上的每個圓孔內各放置一個左負載彈簧，右壓圈端面上的每個圓孔內各放置一個右負載彈簧。
[0010]進一步地，所述球芯、閥桿、左閥座、右閥座部件的基體采用沉淀硬化不銹鋼材質。
[0011]進一步地，所述密封墊片材料為柔性石墨。
[0012]進一步地，所述金屬防擠壓環上對稱設置有兩個螺紋孔。
[0013]進一步地，所述球芯、左閥座和右閥座在表面噴涂有硬化層。
[0014]進一步地，所述閥桿表面進行鹽浴復合處理。
[0015]進一步地，所述球芯頂端槽口形狀為正方形。
[0016]本發明的有益效果是:
[0017]1.本發明的硬密封快速球閥為三片式鍛鋼球閥，采用支撐板、固定球結構，最大程度消除了裝配誤差，對快速球閥的密封提供了更好的保證。
[0018]2.傳統球閥上密封結構采用支架通過連接螺柱、螺母來把主閥體和填料箱連接起來的形式，沖擊、振動等因素會造成填料箱和閥體之間的連接產生變形、松動或偏移，甚至造成連接螺柱的斷裂。球閥上密封結構將閥體頸部直接作為填料箱，同時直接與執行器相連，避免了傳統球閥上密封結構存在的缺陷，保證了使用安全、延長了使用壽命。
[0019]3.球芯、閥桿、左閥座、右閥座部件的基體采用沉淀硬化不銹鋼材質，同時球芯、左閥座和右閥座在表面噴涂有硬化層，使其可以承受高壓差和大流量帶來的強烈沖擊，防止微小變形和磨損對快速球閥運動狀態的影響。
[0020]4.球芯頂端槽口形狀為正方形。閥桿和球芯采用正方形連接，使得閥桿端部四個面同時受力，承載更加均勻，可承受更大的剪切和擠壓應力。
[0021]5.閥桿表面進行鹽浴復合處理，形成復合滲透層，提高閥桿的表面硬度，提高耐磨性和耐疲勞性能，使得閥門在頻繁開關時，閥桿形狀和性能保持不變。
[0022]6.閥桿采用防吹出安全設計結構，在閥體頸部與閥桿之間安裝的對開圓環，防止閥桿因閥內介質壓力過高導致閥桿飛出，保證閥門動作時安全可靠。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明的一種硬密封快速球閥的總體結構剖視圖。
[0024]圖2為圖1中I處上密封結構局部放大圖。
[0025]圖中:1-左負載彈簧，2-左閥座，3-上滑動軸承，4-閥桿，5-閥桿滑動軸承，6_上支撐板，7-右負載彈簧，8-左閥蓋，9-左壓圈，10-下支撐板，11-球芯，12-閥體，13-下滑動軸承，14-右閥座，15-右壓圈，16-右閥蓋，17-上密封結構，18-對開圓環，19-連接板，20-密封墊片，21-閥桿止推墊片，22-0型圈，23-閥桿密封環，24-金屬防擠壓環。
【具體實施方式】
[0026]下面以某暫沖式高超聲速風洞中的硬密封快速球閥為例，結合附圖進行更詳細的描述:
[0027]圖1為本發明的硬密封快速球閥的總體結構剖視圖，圖2為圖1中I處上密封結構局部放大圖。
[0028]如圖1所示，本發明的實施例提供的一種硬密封快速球閥包括閥體12、左閥蓋8、右閥蓋16、球芯11、左閥座2、右閥座14、閥桿4、上支撐板6、下支撐板10、左負載彈簧1、右負載彈簧7、左壓圈9、右壓圈15、上滑動軸承3、下滑動軸承13、閥桿滑動軸承5、上密封結構17。左閥蓋8、右閥蓋16通過螺柱、螺母的配合與閥體12固定連接；球芯11位于閥體12、左閥蓋8、右閥蓋16組成的腔體中間；上滑動軸承3和下滑動軸承13分別套在球芯11的上凸軸和下凸軸上，上支撐板6和下支撐板10分別套在上滑動軸承3和下滑動軸承13上，對球芯11進行支撐和定位；上支撐板6和下支撐板10各由左右兩顆銷釘與左閥蓋8、右閥蓋16相連接；左閥座2位于左閥蓋8與球芯11之間，由左負載彈簧1驅動左壓圈9，使得左閥座2和球芯11緊密接觸密封，而右閥座14位于右閥蓋16與球芯11之間，由右負載彈簧7驅動右壓圈15，使得右閥座14和球芯11緊密接觸密封；閥桿4穿過閥體12頸部的通孔與球芯11頂端的槽口進行配合連接；上密封結構17安裝在閥桿4穿過閥體12頸部的通孔后所形成的環形腔內，用于密封快速球閥內部介質，并導向定位閥桿4。
[0029]如圖2所示，上密封結構17包括連接板19、密封墊片20、對開圓環18、金屬防擠壓環24、0型圈22、閥桿止推墊片21、閥桿密封環23 ;閥桿4與閥體