本发明涉及一种阀芯组件及采用该阀芯组件的 阀门， 具体说有关一种用于 复合型中型散装容器 （IBC) 上内置或外置式低扭矩阀门。 背景技术

现在复合型中型散装容器 (IBC)内流出通道阀门， 如 PCT 专利申请公开第 WO2007/030052 A1号所提及的阀门是一种蝶阀， 其缺点是密封性能不好， 易发 生泄漏。

目前外置式阀门有的采用 DN50 球阀， 其缺点就是启闭的扭矩大， 操作比 较困难， 零件繁多， 成本高。

申请号为 200720082066的中国专利公开一种低扭矩球阀， 其包括阀体、 阀 球、 阀座、 支承座、 阀杆、 驱动装置、 阀球支承连接结构。 该专利的低扭矩球 阀的缺点是驱动装置结构复杂零部件较多， 因而占用阀体外部空间大且装配过 程复杂； 其启闭转动角度为 180 度； 由阀杆以及驱动装置所形成的工作空间对 密封工艺要求非常高， 传统的密封方式和工艺容易造成泄漏； 另外， 其加工成 本高， 不能到达节约环保的要求。

国内外最近研制出一种导向槽式升降杆球阀， 阀杆上有 S 形导向槽， 与导 销配合， 使阀杆上升时带动球体脱离阀座后， 再逆时针旋转 90° ， 完全打开阀 门。 当阀杆下降时， 带动球体顺时针回转 90° ， 然后压向阀座， 实现关闭阀门， 该项技术的缺点是阀杆上具有长 S 形导向槽， 旋转启闭时， 需要阀杆在导向槽 内螺旋式上升或下降， 所以导向槽占用空间大， 旋转角度大。

中国专利申请第 99124192.4号揭示了一种盘形双轨道式旋转加撑� �的阀门 启闭结构， 其由固定盘、 旋转盘和限位销组合而成， 当外力驱动阀杆连同旋转 盘带动限位销时， 限位销沿固定盘上的 "圆弧" 轨道的轨迹作顺时针旋转， 当 旋转到 "圆弧" 轨道相连的 "直线" 轨道时， 旋转盘继续顺时针旋转， 限位销 在旋转盘上 "撑拢" 轨道的强制作用下， 按固定盘上的 "直线" 轨道轨迹向固 定盘周边撑开， 这时限位销连同阀门密封结构件压向阀座， 阀门关闭。 当阀杆 连同旋转盘逆时针旋转， 在旋转盘上 "撑拢" 轨道的强制作用下， 限位销连同 阀门的密封结构件先按固定盘上的 "直线" 轨道的轨迹向固定盘中心收拢， 再 按固定盘上 "圆弧" 轨道的轨迹逆时针旋转， 阀门开启。 这种盘形双轨道式旋 转加撑拢的阀门启闭结构的缺点是采用 "圆弧连直线" 的轨道， 其要求精度高， 加工工艺复杂， 阀芯为组合的球体， 难以获得均衡的预紧力， 从而造成阀芯损 坏， 缩短了阀门寿命。

中国专利第 200620105067号公开了一种轨道式旋塞阀， 包括阀体、 阀盖、 操作件、 阀杆、 阀座， 与阀座构成圆锥面密封副的阀塞， 以及轨道式机构， 轨 道式机构由安装在阀塞颈部具有两个导向槽的 轨道圈和具有两个导向销销入所 述导向槽的双销板组成， 还包括调整轨道圈安装位置的锁紧螺母和调节 圈， 这 种轨道式旋塞阀的缺点是传动装置结构复杂， 占用阀体外部空间大； 传动装置 的零部件较多， 装配过程复杂； 另外， 由于有圆锥面密封副的阀塞， 以及调整 轨道圈安装位置的锁紧螺母和调节圈， 其需要多次调节， 所以操作复杂。 发明内容

本发明的目的是提供一种阀芯组件及采用该阀 芯组件的阀门， 其不但启闭 扭矩小， 且结构简单、 制造工艺佳、 操作简单和密封性能好。

根据本发明一方面， 提供一种阀芯组件， 其设置于一阀体内并与所述阀体 配合可绕一共同轴线转动， 所述阀芯组件包括具有所述共同轴线的阀芯、 阀杆、 传动件， 其特征在于： 还包括沿与所述共同轴线相垂直的一轴线布置 的滑动顶 杆； 所述阀芯具有一个凹部， 所述传动件结合于所述阀杆的末端并可随阀杆 一 起转动， 所述传动件至少部分内置于所述阀芯的凹部中 ， 所述阀芯凹部内周壁 形成有径向内凸轮廓， 所述传动件形成有径向外凸轮廓， 所述阀杆在其末端上 径向形成有一容置所述滑动顶杆的阀杆内腔， 所述阀体上形成有一个围绕所述 阀杆的内凸轮廓； 所述阀杆转动时， 所述阀体的内凸轮廓抵接所述滑动顶杆并 驱使滑动顶杆在所述阀杆内腔中产生径向移动 ， 并由所述滑动顶杆同步驱动阀 芯绕所述共同轴线转动； 当阀杆中的滑动顶杆沿径向移动直至所述阀体 的内凸 轮廓驱使滑动顶杆脱离阀芯时， 所述阀杆末端的传动件的径向外凸轮廓与所述 阀芯凹部径向内凸轮廓相互配合， 以使所述传动件绕所述共同轴线的转动转换 为阀芯压抵阀体的阀座的径向移动。

在一优选实施例中， 所述滑动顶杆包括一杆体、 与所述杆体相垂直并从所 述杆体两端反向延伸的滑动杆和凸起， 所述滑动杆置于所述阀杆内腔内， 所述 活动顶杆的凸起与所述阀芯凹部内周壁形成的 所述径向内凸轮廓有可离合的关 系。

在一优选实施例中， 所述阀芯凹部内周壁形成的径向内凸轮廓至少 设置有 两个凹坑和将所述两个凹孔间隔开的一个凸起 部分； 所述两个凹坑中的一个和 所述凸起部分与所述传动件的径向外凸轮廓可 分离地结合； 所述两个凹坑中的 另一个与所述滑动顶杆的所述凸起可离合地结 合。

在一优选实施例中， 所述阀杆包括一传动杆和在所述传动杆底端同 轴线伸 出的一支承部， 所述传动件还设有与所述传动杆配合的传动孔 ， 所述凹部还设 有与所述支承部配合的长形定位孔。

在一优选实施例中， 所述支承部为柱状件， 所述长形定位孔为具有两条平 行边且两端为弧形的孔。

在一优选实施例中， 所述传动杆为花键杆， 所述传动孔为与所述花键杆配 合的花键孔。

在一优选实施例中， 所述滑动顶杆的滑动杆为圆柱体， 所述滑动顶杆的凸 起为长方体， 且所述长方体的与所述凹坑配合的面呈圆弧面 。

在一优选实施例中， 所述传动件的径向外凸轮廓为大致的矩形状， 其两个 轴向的外角被倒成圆角或斜角。

根据本发明另一方面提供一种阀门， 包括阀体、 定位杆、 阀座、 阀芯组件， 所述阀体包括： 具有同一水平轴线的入口和出口， 在所述入口和出口之间形成 一个内部空间以容纳所述阀芯组件， 在入口内侧形成有所述阀座； 在阀体上端 壁和下端壁上沿与所述水平轴线相垂直的一垂 向轴线方向所形成的阀杆孔和下 端通孔； 所述阀芯组件部分穿设于所述阀杆孔， 所述定位杆密封容置在所述下 端通孔中， 所述阀芯组件可绕所述垂向轴线转动， 使所述阀芯与所述阀座可分 离地密封配合， 其中： 所述阀芯组件为本发明上述的阀芯组件； 当所述阀杆带 动滑动顶杆和传动件旋转时， 所述阀芯在所述凹部中的径向内凸轮廓和所述 滑 动顶杆的所述凸起与所述传动件的径向外凸轮 廓相配合， 以使阀芯分别在一打 开状态、 一预闭合状态和一完全闭合状态间转换。

在一优选实施例中， 在所述阀芯组件的阀杆的顶端设置有手柄。

在一优选实施例中， 所述阀为球阀。 采用上述结构方案， 采用本发明的阀芯组件的阀门可实现以下动作 和作用： 阀体上的阀杆孔内设置有径向方向的内凸轮廓 ， 滑动顶杆的两端与该内凸 轮廓接触， 随着阀杆的转动， 滑动顶杆在该内凸轮廓的作用下， 在阀杆的径向 方向移动。

阀芯的顶端设置有凹部， 凹部内侧壁设有凹坑， 滑动顶杆的一部分可以伸 进凹坑内部， 以带动阀芯绕定位杆的径向转动。

阀芯凹部中心在直径方向开有定位孔， 当阀门关闭的状态时， 阀杆的底部 支承部置于定位孔中， 使阀芯只有在壳体的通径方向上移动的自由度 。

当滑动顶杆的凸起部分置于阀芯凹部侧壁的凹 坑中时， 阀芯与阀座有一定 的间隙， 此时处于阀门打开的状态， 并且阀杆通过滑动顶杆带动阀芯做绕定位 杆轴向转动； 当转动到阀门预关闭状态时， 通过阀芯和阀体在底部分别设置的 限位阻挡凸起和限位阻挡块，使得阀芯只能在 阀体内在 90度范围内转动， 因此， 此时阀芯不再随着阀杆的转动而转动。 阀杆继续转动， 一部分位于阀杆孔内的 滑动顶杆在阀体的阀杆孔内设置的内凸轮廓的 作用下移动， 使位于阀芯凹部侧 壁的凹坑内的滑动顶杆部分离开凹坑， 以使阀杆与阀芯有相对运动； 阀杆转动 带动传动件转动， 传动件上的径向外凸轮廓与阀芯凹部侧壁的凸 起相互作用， 在阀杆的支承部与凹部底壁的中心长形定位孔 相配合下， 使阀芯沿定位杆作径 向移动， 以使阀芯的密封面压紧阀座达到密封效果， 从而实现完全关闭。

总之， 阀芯可以作绕定位杆的轴向转动和作径向的分 量移动， 绕定位杆的 轴向转动实施阀门的启闭， 沿定位杆径向的分量移动实施密封。

由于从阀门完全打开状态到预关闭状态以及从 预关闭状态回到图 12的完全 打开状态过程中， 阀芯与阀座之间始终有一定的间隙。 这就使得在旋转阀杆的 过程中扭矩非常的小， 从而达到低扭矩开启和关闭阀门的效果。

综上所述， 本发明的有益效果是， 本发明的阀芯组件及采用该阀芯组件的 阀门不但启闭扭矩小、 封性能佳， 而且传动的零部件少、 结构简单、 制造工艺 好、 空间利用率高， 可使阀门做到最小化。 附图说明

图 1是显示本发明一较佳实施例的阀门结构局部� �开的立体示意图。

图 2是本发明的图 1实施例的侧剖视图。 图 3是本发明该实施例的阀杆与滑动顶杆装配组� �示意图。

图 4是在图 2的阀芯组件的阀芯凹部处水平剖切后逆时针� �转 90O后的示 意性俯视图， 图中所示为阀门开启状态。

图 5是显示图 1实施例的滑动顶杆与阀体的位置关系的俯视� �意图。

图 6是本发明图 1实施例的滑动顶杆的结构立体示意图。

图 7是本发明图 1实施例的传动件的结构立体示意图。

图 8是本发明图 1实施例的阀杆的结构立体示意图。

图 9是本发明图 1 实施例的阀杆、 滑动顶杆、 传动件装配组件的分解立体 图。

图 10是显示本发明图 1实施例的阀芯的结构的俯视图， 相对于图 4顺时针 旋转了 90度。

图 1 1是显示本发明图 1实施例的阀门处于完全打开状态时的示意性� �俯视 图。

图 12 是显示本发明图 1 实施例的阀门处于预关闭状态时的示意性的俯 视 图。

图 13是显示本发明图 1实施例的阀门处于完全关闭状态时的示意性� �俯视 图。

图 14是本发明的阀体的一个立体示意图， 图中显示在阀体底部的限位阻挡 结构的。

图 15是本发明的阀芯的一个立体示意图， 图中阀芯底部朝上以显示出阀芯 的底部的限位阻挡凸起结构。 具体实施方式

首先需要说明的是， 本发明的具体实施方式并不限于下述实施例， 本领域 的技术人员应该从下述实施例所体现的精神来 理解本发明， 各技术术语可以基 于本发明的精神实质来作最宽泛的理解， 例如阀杆是用于操控阀芯动作的部件， 传动装置是操作者用于对阀芯转换操作意图的 装置， 所述的操作的意图是希望 通过阀杆转动角度来实现阀门的开启与关闭。

以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详 细说明。 需说明的是， 图中 相同或相似的构件采用相同的附图标记表示； 而为表示清楚起见， 其中有关的 示意性的图省略了有关构件。

如图 1、 图 2和图 4所示， 本发明一较佳实施例的阀门包括： 阀体 1、 阀杆 2、 定位杆 3、 阀芯 4、 阀座 5、 滑动顶杆 6、 传动件 7。 其中， 阀体 1、 阀杆 2、 定位杆 3、 阀芯 4和传动件 7具有一共同的垂向轴线， 而阀芯 4、 阀杆 1、 滑动 顶杆 6、 传动件 7组成本发明的一个阀芯组件。

如图所示， 阀体 1 是具有一上端和一下端以及左侧和右侧的壳体 ， 壳体内 形成有一个内部空间， 以容纳阀芯 4、传动件 7以及阀杆 2和滑动顶杆 6的一部 分， 壳体的左右侧 （根据图 2显示的位置来定义， 仅仅是为了说明的方便起见） 沿一水平轴线 （未标示） 分别形成与容器和外部连通的入口 la和出口 lb， 在其 入口 la内侧上沿该水平轴线设有阀座 5， 阀体 1 的上、 下端沿与所述水平轴线 相垂直的所述垂向轴线 （未标示） 分别形成有阀杆孔 2b 和下端通孔 10。 如图 14所示， 在阀体 1 的底部、 下端通孔 10的两侧沿径向设置有限位阻挡块 lb、 lc，限位阻挡块 lb、 lc分别与阀芯 4的限位阻挡凸起配合（下文将更详细描述）� � 从而使得阀芯 4只能在阀体 1 内在 90度范围内转动。 在本发明中， 在阀体上端 壁底部的阀杆孔 2b内壁内形成有径向方向的内凸轮廓 9， 如图 2、 图 5所示。

如图 2所示， 阀杆 2可转动地容置于所述的阀杆孔 2b中。 定位杆 3容置在 阀体 1 的下端通孔 10内， 定位杆 3的下部通过密封圈与该下端通孔 10的壁密 封固定， 定位杆 3的上部伸出所述下端通孔 10而与阀芯底部的支承孔结合 （以 下将予以进一步说明） 。 阀杆 2的具体结构如图 3、 图 8和图 9所示， 阀杆 2的 上部形成一个十字形的头部 2f， 其上套接一手柄 8 (如图 2所示） ， 扳动手柄 8 可带动阀杆 2绕所述的垂向轴线旋转。 阀杆 2的中部的圆周形成至少一个环形 槽 2g (图中示出 2个） ， 在环形槽 2g中置放密封圈 （未标示） 以与阀杆孔 2b 壁实现流体密封。 在阀杆 2的于密封槽 2g的下方部位 （即阀杆末端） 在径向方 向上设置有通孔 25， 如图 8所示， 需要指出的是， 通孔 25可径向设置在阀杆末 端的轴向任意位置上。 从该通孔 25的一端开口向下沿轴向在阀杆 2的外侧壁上 形成一个十字槽口 2c， 由一水平槽和一与水平槽相垂直的轴向槽组成 ， 该轴向 槽延伸至阀杆中部的下端面处。 阀杆 2的下部形成有传动杆 22， 在本实施例中 该传动杆 22是一花键杆 22，在花键杆 22的下端面同轴线地伸出一个支承部 24， 支承部 24为一柱状件， 本实施例中， 支承部 24是横截面为圆形的圆柱体， 但 本领域的技术人员应理解， 支承部 24的横截面也可以是三角形、 方形等。 图 6和图 9示出滑动顶杆 6的具体结构， 如图所示， 滑动顶杆 6包括一杆 体 63、 与所述杆体 63相垂直并从其两端反向延伸的滑动杆 61和凸起 62， 所述 滑动杆 61置于所述径向通孔 25中， 并且滑动杆 61的末端与所述阀体的内凸轮 廓 9相抵接， 如图 2和图 5所示。 滑动杆 61呈柱状结构， 本实施例中， 滑动杆 61 的横截面为圆形， 但是其横截面根据需用可为圆形、 椭圆形、 六边形等任何 合适的形状。 所述凸起 62为长形体， 在本实施例中， 该长形体的截面为矩形， 其与阀芯 4 的凹部配合 （将在下文予以说明） 的面呈圆弧面， 但本领域技术人 员应理解到， 凸起 62根据需用也可以是截面为圆形、 多边形等的长形体。 滑动 顶杆 6与阀杆 2装配时是将柱状结构的滑动杆 61穿入阀杆 2的径向通孔 25，杆 体 63嵌入阀杆的十字槽口 2c中的轴向槽内。 装配完成后的组件如图 3所示结 构， 滑动顶杆 6d滑动杆 61可以在通孔 25内径向地朝内或朝外移动。

图 7示出传动件 7的具体结构。 如图所示， 所述传动件 7是一个具有底部 和与底部相对的开口的圆筒体， 传动件 7 内部在开口和底部间轴向形成有内孔 7a, 以容纳阀杆 2; 在所述底部上设有传动孔 71， 在本实施例中该传动孔 71是 一个花键孔， 在所述底部的外周壁上设有径向向外伸出的径 向外凸轮廓 72， 如 图所示， 本实施例中， 该径向外凸轮廓呈大致的矩形状， 其两个轴向的外角被 倒成圆角或斜角。 应注意， 该径向外凸轮廓也可以是其他非规则的凸起形 状。 所述径向外凸轮廓 72可与阀芯 4中的凹部内侧壁设置的径向向内凸出轮廓相� � 作用 （将于下面予以说明） 。 所述传动孔 71与阀杆 2的传动杆 22相配合， 在 本实施例中是花键孔 71与花键杆相 22配合以使阀杆 2可带动所述传动件 7转 动。 在传动件 7的圆筒体的外侧壁上自所述内孔 7a的开口向下沿轴向形成有一 轴向的细长切口 73， 在阀杆 2和滑动顶杆 6组件 （如图 3所示） 插入所述内孔 7a中时， 滑动顶杆 6的杆体 63和凸起 62恰可容纳在所述的切口 73中。

图 10示出本发明的阀芯 4的具体结构布置， 阀芯 4在本实施例中呈大致的 空心球壳， 并具有一垂向轴线 （未标示） ， 沿着该垂向轴线方向在球壳顶端壁 上形成有一个凹部 40以及在下端壁底部形成有一支承孔 4a。 为使凹部 40具有 所需的深度， 可以在凹部开口的顶部外周形成一个加强凸台 42， 如图 1所示， 但也可以无加强凸台 42。在所述凹部 40的内周壁形成有径向内凸轮廓， 所述径 向内凸轮廓至少设置有两个凹坑 44、 46及将所述两个凹坑间隔的凸起 45 ; 两个 凹坑中的一个凹坑 44和所述凸起 45可与所述传动件 7的所述径向外凸轮廓（即 向外凸出的凸起） 72可分离地结合； 所述两个凹坑中的另一个凹坑 46与所述滑 动顶杆 6的所述凸起 62可离合地结合。 凹部底壁的中心朝着所述凸起 45形成 有长形定位孔 41， 所述长形定位孔 41为与所述支承部 24配合的具有两条平行 边且两端为弧形的细长孔。 如图 15所示， 阀芯 4底部在支承孔 4a的外部沿径 向还设有与阀体 1的限位阻挡块 lb、 lc相配合的限位阻挡凸起 4b、 4c, 限位阻 挡凸起 4b、 4c之间的角度为 90度。 在阀门关闭过程中， 当阀芯转到预关闭位 置时， 限位阻挡凸起 4c与限位阻挡块 Id配合， 从而防止阀芯转动超过 90度。 在阀门打开过程中， 当阀芯转到完全打开位置时， 限位阻挡凸起 4b与限位阻挡 块 l c配合， 从而防止阀芯转动超过 90度。

当阀门处于图 12所示的预关闭状态时，阀杆的支承部 24置于定位孔 41中， 使阀芯 4只有在阀体 1的通径方向上移动的自由度。

如图 4和图 1 1所示， 图中示出当阀门处于打开状态时阀芯 4、 阀杆 2、 滑 动顶杆 6、 传动件 7的相对位置。 当通过手柄使阀杆 2转动时， 由于滑动顶杆 6 的凸起 62位于阀芯 4的凹部 40的内侧壁所设置的凹坑 46内， 阀芯 4便可随阀 杆 2的转动也随之转动。 当转动阀芯至预关闭状态， 也就是图 12所示的相对位 置时，由于阀芯 4和阀体 1在底部分别有限位阻挡凸起 4b、4c和限位阻挡块 lb、 lc , 使得阀芯 4只能在阀体 1 内在 90度范围内转动， 因此， 此时阀芯 4不再随 着阀杆 2的转动而转动。 阀杆 2继续转动， 滑动顶杆 6的凸起 62在阀体 1的阀 杆孔 2b侧壁所设置的内凸轮廓 9作用下移动， 当脱离出阀芯 4凹部 40侧壁所 设置的凹坑 46时， 使得阀芯 4不能随着阀杆 2的转动而转动。 阀杆 2带动传动 件 7， 传动件 7的径向外凸轮廓与阀芯 4的凸起 45相互挤压， 在阀杆 2的支承 部 24与凹部 40底壁的中心长形定位孔 41相配合下， 使阀芯 4沿阀体 1的所述 水平轴线轴向地移动以挤压阀座 5， 从而达到如图 13所示的完全关闭状态。

当需要打开阀门时， 反向转动阀杆 2， 阀杆 2带动滑动顶杆 6转动， 滑动顶 杆 6的凸起 62在阀体的凸起轮廓 9的作用下， 凸起 62重新进入凹坑 46， 同时 传动件 7的径向外凸轮廓 72脱离与阀芯 4的凸起 45的配合， 从而阀杆 2的转 动带动阀芯 4转动， 实现阀门的开启。

由于从图 1 1所示的阀门完全打开状态到图 12所示的预关闭状态以及从图 13的完全关闭状态回到图 1 1的完全打开状态过程中，阀芯 4与阀座 5之间始终 有一定的间隙。 这就使得阀杆 2 在旋转的过程中扭矩非常的小， 从而达到低扭 矩开启和关闭阀门的效果。

应注意， 本发明的前述实施例的阀门是以球阀为例， 但也可将本发明的结 构应用到其他阀， 例如蝶阀。 本发明的各构件也可采用其他构造而不脱离本 发 明的精神。 例如， 手柄 8和阀杆 2可以是分开的单独部件， 也可以是一体的部 件； 滑动顶杆的构造也可以是可与阀杆 2和凹部 40配合的可以实现离合功能的 其他形式的滑动顶杆； 阀杆与传动件的联接可以采用花键联接， 也可以采用螺 纹联接、 锚固联接、 焊接等本领域技术人员已知的其他联接方式。

本领域的技术人员应理解， 本发明可实施成其它特定形式， 而不脱离其精 神或实质特征。 上述实施例在所有方面都将被理解成仅仅是示 例性的和非限制 性的。 因此， 本发明的范围由所附的权利要求书而不是前面 的说明书来限定。 所有落入权利要求书等效物的含义和范围内的 改变都将包含在权利要求书的范 围之内。