一种聚乙烯全塑料燃气球阀 【技术领域】
本发明涉及一种管道截断阀门，特别涉及一种全塑料的管道球阀。
背景技术
聚乙烯(PE)是石油化工产品中应用最为广泛的塑料原料之一。自上世纪80年代以来，PE材料大量用于制造输送燃气管道。用PE材料制造的燃气管道比其它材料制造的管道具有明显的性能价格优势，因此在燃气行业得到广泛应用。随着PE材质的燃气管道的广泛使用，作为组成管路系统的需要，美国率先研制生产了PE球阀并大量应用于PE燃气管路系统。目前世界上生产聚乙烯球阀的国家有美国、法国、德国、日本、韩国等。90年代中期随着PE燃气管道在我国的推广应用，人们逐渐认识到PE球阀在性能/价格方面的优越性，并逐渐开始使用PE球阀代替金属球阀。PE全塑料球阀不受腐蚀，抗老化，寿命可达50年，而金属阀门最多寿命25年；PE阀门可与PE管道热熔连接，连接处强度高，不泄漏；并且可直埋，不需建阀门井。与金属球阀相比，与管网连接的施工周期短、阀门重量轻，易于搬运和焊接、焊接质量可直接观察，无需作复杂的无损检测等。国际上欧美日韩等发达国家已普遍使用。
目前PE燃气球阀中，小口径球阀采用热熔焊接成整体，大口径阀采用电熔工艺焊接。热熔焊接工艺简单，成本低，精度也相对低；电熔焊接工艺复杂，成本高，熔焊时间相对较长。在阀门结构上，由于燃气球阀轴向尺寸相对较长，基本结构是两个接管与阀体分开，两个阀球密封圈和密封圈支撑环分别安装在接管座上。装配时，先将密封圈和支撑环装在接管座的密封圈安装环上，将阀杆与阀球安装在阀体上，然后在热熔机上加热并熔化阀体承插部位的内圆柱面和接管座的外圆柱面，当两个圆柱面熔化到一定厚度时，将接管座插入阀体承插部位到一定深度，保压并使其逐渐冷却。对大口径球阀，一般是在承插部位埋入发热元件，将接管座插入阀体并固定，待承插部位融化后，停止加热，完成熔焊过程。还有一种端面熔焊结构的PE燃气球阀，即接管座与阀体采用端面熔焊。
上述结构的缺点在于，对承插式球阀，承插深度直接影响两个阀球密封圈的轴向间距，影响阀球密封面的预先压紧力，承插深度大，预紧力大，开启和关闭阀门的扭矩大，对密封面的磨损大；承插深度小，密封面预紧力小，存在内漏隐患。对端面熔焊的球阀，由于熔接面上被推走的熔胶量难以控制，也就难以控制两个阀球密封圈的轴向间距，同样会发生承插式球阀出现的问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种保证密封圈轴向间距，使密封面的预紧力与设计预紧力保持一致的聚乙烯全塑料燃气球阀。
本发明包括如下技术特征：一种聚乙烯全塑料燃气球阀，包括阀体、阀球、阀球密封圈、密封圈支撑环、接管座，阀球设于阀体内，阀球密封圈由密封圈支撑环支撑并设于阀球两端，阀体两端设有接管座，本发明还包括用于定位阀球密封圈和密封圈支撑环的阀球密封圈固定座，所述阀球密封圈固定座设于阀体内，阀球密封圈固定座与阀体设有用于限制阀球密封圈固定座轴向位置的扣位结构。
本发明的创新之处在于提出了独立式阀球密封圈固定座结构，该独立的阀球密封圈固定座通过扣位结构固定在阀体内，从而避免了因熔接工艺造成密封圈轴向尺寸发生改变的问题，保证两个密封面的轴向间距，使密封面的预紧力与设计预紧力保持一致的结构形式。
更进一步的，所述阀球密封圈固定座主体为圆柱体，阀体设置阀球密封圈固定座处为与阀球密封圈固定座的圆柱面同轴心且相配合的内圆柱面；所述扣位结构设于阀球固密封圈定座外圆柱面和阀体内圆柱面上。所述阀球密封圈固定座的圆柱面与阀体的内圆柱面过盈配合、过渡配合或间隙配合。
关于本发明的扣位结构具体为：所述扣位结构为同轴心且相配合的内环槽和凸起环；所述内环槽设于阀球密封圈固定座外圆柱面上，凸起环设于阀体内圆柱面上；或者内环槽设于阀体内圆柱面上，凸起环设于阀球密封圈固定座外圆柱面上。
更进一步的，所述内环槽为矩形环槽、直角三角形环槽、或矩形与直角三角形组合的环槽；所述直角三角形环槽和矩形与直角三角形组合的环槽在远离阀体中心的一侧具有与轴线相垂直的环槽面；
所述凸起环为与内环槽相配合矩形凸起、直角三角形凸起或矩形与直角三角形组合的凸起，所述直角三角形凸起和矩形与直角三角形组合的凸起在靠近阀体中心的一侧具有与轴线垂直的凸起端面。
所述阀球密封圈固定座内设阀球密封圈安装环和密封圈支撑环安装环，阀球密封圈安装环与密封圈支撑环安装环均为与阀球密封圈固定座的内凹槽；与阀球密封圈安装环与密封圈支撑环安装环相对的面为与阀球密封圈固定座同心，用来与接管座相熔接的环端面。
当阀球密封圈固定座与阀体通过扣位结构定位后，阀球密封圈固定座的外端面与阀体的外端面位于同一平面内，并构成与接管座相熔接的端面。
本发明针对目前全塑料热熔焊接球阀，在熔焊过程中，难以保证两个密封圈的轴向间距，并进而影响两个密封面的预紧力和阀门启闭扭矩的技术缺陷，提出了一种保证密封圈轴向间距的结构。由于采用了采用扣位来限制密封圈的轴向距离，不是在熔接过程，而是在加工阶段即可控制两只阀球密封圈的轴向距离。
【附图说明】
图1是本发明的PE球阀整体结构图；
图2是本发明地PE球阀阀体结构图(凹槽式，矩形环槽)；
图3是本发明的PE球阀阀体上与密封圈固定座相扣合的扣位结构图(凹槽式，矩形与直角三角形组合的环槽)；
图4是本发明的PE球阀阀体上与密封圈固定座相扣合的扣位结构图(外凸式，直角三角形凸起)；
图5是本发明的PE球阀密封圈固定座的结构图(凹槽式，矩形与直角三角形组合的环槽)；
图6是本发明的PE球阀密封圈固定座的结构图(外凸式)；
图7是本发明的PE球阀接管座的结构图。
【具体实施方式】
本发明针对目前全塑料热熔焊接球阀在熔焊过程中，难以保证两个密封圈的轴向间距，并进而影响两个密封面的预紧力和阀门启闭扭矩的技术缺陷，提出了一种保证密封圈轴向间距的结构。
如图1所示，本发明的包括阀体1、阀球密封圈2、密封圈支撑环3、阀球密封圈固定座4、接管座5、阀杆6、阀杆轴向密封圈7、阀杆端面密封圈8、阀杆帽9、阀球10。两只阀球密封圈2的轴向间距是依靠阀体上的扣位13与阀球密封圈固定座4上的扣位41保证。
如图2-图7所示，所述阀体1在靠近与管道连接的接管座5一侧加工有阀球密封圈安装环11和密封圈支撑环安装环12，在另一侧加工有与阀球密封圈固定座4相配合的扣位13。所述扣位13限制阀球密封圈固定座4的轴向运动。所述阀体1还有两个与阀体轴线相垂直的外端面14、15，其外端面14位于阀体1上靠近有阀球密封圈安装环11外侧，用来与接管座5熔接端面51相熔接；其外端面15靠近扣位13一侧，当阀球密封圈固定座4的扣位41与阀体扣位13配合后，阀球密封圈固定座4的外端面42与阀体1的外端面15位于同一平面内，并构成与接管座5熔接端面51相熔接的端面16。所述阀体1安装阀球固定座4处为一个与阀球固定座4圆柱面42配合的内圆柱面16。
所述阀体1上的扣位13为以阀体1的轴线为轴线的内环槽，该内环槽可以是矩形环槽，也可以是直角三角形环槽，也可以是矩形与直角三角形组合的环槽。当为后两种结构时，与阀体1轴线相垂直的环槽面位于远离阀体中心，用来限制阀球固定座4向原理阀体中心运动。所述扣位13也可以是与阀体1同轴心的向内的凸起环，该环的截面形状可以是矩形凸起，也可以是直角三角形凸起，也可以是矩形与直角三角形组合的凸起。当为后两种结构时，与阀体轴线垂直的凸起端面位于靠近阀体中心一侧，用来限制阀球固定座4向远离阀体中心的方向运动。
所述阀球固定座4的主体特征为一个圆柱体，其圆柱面43与阀体的内圆柱面16相配合，该配合可以是过盈配合，也可以是过渡配合或间隙配合。所述阀球固定座4的另一个特征是在圆柱面43上有一个凸起环，即扣位41该环的轴线与固定座轴线重合，用来与阀体1上的扣位13相扣合，保证固定座的轴向位置。上述扣位41是当阀体1上的扣位13为环槽时的结构。所述阀球固定座4上的扣位41也可以是与固定座4同轴线的环槽。该环槽可以是矩形环槽，也可以是直角三角形环槽，也可以是矩形与直角三角形组合的环槽。当为后两种结构时，与阀球固定座4轴线相垂直的环槽面位于远离阀体中心。当扣位41为环槽时，相应地阀体1上的扣位13为向内的凸起环。
所述密封圈固定座4的另一个特征是，其上有加工出的阀球密封圈3和密封圈支撑环4的安装环44、45。阀球密封圈安装环44与密封圈支撑环安装环45均为与固定座4同心的内凹槽。
所述密封圈固定座4的又一个特征是与阀球密封圈安装环44与密封圈支撑环安装环45相对的面为与固定座4同心的环端面42，用来与接管座5熔接端面51相熔接。
本发明的装配过程为：首先将阀杆轴向密封圈7、端面密封圈8、阀杆6从阀体1的安装密封圈固定座4一侧的内圆柱面16中装入阀体，将一只阀球密封圈2和一只阀球密封圈支撑环3也阀体1的内圆柱面16中装入阀体上的密封圈安装环和密封圈支撑圈安装环中，然后将安装了阀球密封圈2和一只阀球密封圈支撑环3的密封圈固定座4压入阀体内圆柱面16中，使阀体1上的扣位13与密封圈固定座4上的扣位41相扣合。接下来用热熔工艺将两只接管座焊接在阀体上，然后装上阀杆帽，完成阀门装配。
采用扣位来限制密封圈的轴向距离，不是在熔接过程，而是在加工阶段即可控制两只阀球密封圈的轴向距离。作为PE材料的零部件连接的主要方式，熔接工艺能够很好地保证连接强度和连接部位的气密性，但较难保证两个连接件的轴向误差。本发明的结构能很好地解决这个问题。