CN1006185B - 杆端密封 - Google Patents

Abstract

一种断流阀的杆端密封包括一个可轴向移向和移离阀座的阀芯。一圆套筒套在阀芯上，其端部与阀座密封接合。装在套筒内部中央作有限轴向移动的是一个刚性圆柱体，它构成第一内环密封表面与阀座接合。套筒和刚体之间有一环室。一种弹性填料物质充满室内并从缝内轴向伸出以构成第二内环密封表面。当刚体被轴向推向阀芯时，它在填料上产生压力。第一内环密封表面的构形使其与阀座的接合先于第二内环密封表面或外环密封表面。

Description

杆端密封

本发明涉及阀技术，特别是一种改良的杆端密封结构。

本发明特别适用于膜片式断流阀并将在此叙述。然而本发明可以扩大应用在多种不同的阀上是可以理介的。

通常，断流阀有一个阀体，一种较软的弹性材料装于阀杆的端部以与金属阀座密封。已有技术采用过各种不同的弹性材料和方法。在充份实施已有技术方案的时，出现了密封破损、爆裂、劈碎和啃落的问题。而且，某些具有高润滑性和高抗化学和高温的理想性能的材料用于杆端密封时，经常发生冷流和挤出问题。

因此，需要有一种能克服上述问题并安全有效地应用各种密封材料的杆端密封设计。

本发明提供的断流阀杆密封组件包括一个可移向移离阀座的阀体。密封组件包括一个套于阀体的圆形套筒，其端部有一个与阀座密封接合的外环密封表面。一个作有限轴向移动的圆形刚体放在套筒的中央，它有一个在第一环密封表面的径向向里处与阀座密封接合的第一内环密封表面。圆形套筒和刚体共同构成一个环形室，它从位于第一内环密封表面和外环表面之间的窄缝处轴向向里敞开。一种弹性填料物质基本上充满室内并从缝轴向外伸出以形成第二内环密封表面。当刚体压向阀体时，它具有对填料产生压力的装置。当阀体移向阀座时，第一环密封表面因其构形而先于第二内密封表面和外密封表面与阀座接合。

本发明的第二个特点是，在第一和第二内密封表面与阀座接合后，外密封表面的形状使它与阀座接合时保持线接触。

本发明的第三个特点是，由于套筒内壁的形状，可利用填料产生的压力将其外密封表面移向阀座。

由于第一内密封表面位于弹性填料的里圈，而且它与阀座的密封接触先于填料与阀座的接触，而填料与阀座的接触只是在经过阀座的所有流动已基本上停止。另外，阀座向刚体作用的力使填料受压并从窄缝中移出以与阀座接合。压力也使外密封表面与填料保持相对的位置，当外密封表面与阀座接合时，填料被夹在缝中并牢牢地与阀座接合。

内刚体和外套筒配合完全将弹性填料包围住并加以保护，也防止它发生挤出或冷流。此外，当阀打开时，填料上的压力被释放，因此填料不会从窄环缝中挤出或冷流。

因此，本发明的主要目的是提出一种杆密封组件，它显著增加了密封的寿命，防止了爆裂，冷流和其他弊病。

本发明的第二个目的是提出一种杆密封组件，当阀体处于开和关的位置时，它能有效地封闭弹性密封材料。

在阅读和理介下列详述后，熟悉本技术者将更清楚其他优点和好处。

本发明可具体化为某些部件和部件的组合，其最佳实施方案将在本说明书中详述，并用构成一个部份的附图加以说明。

图1是具有根据本发明构成的杆端密封的膜片式断流阀的截面图，

图2是图1中阀的杆端和密封区域的放大截面图，

图3-5是部分截面图，表示杆端密封及其与阀座在关闭过程中各位置上的关系。

现参阅附图，所示仅用来说明本发明的最佳实施方案，而非用来限制其本身。图1表示在1983年4月5日提交，已知并待批的专利申请482，218中叙述和要求的普通断流阀组件，在此包括其公开以备参考。图1所示的阀和上述待批申请所叙述和要求的阀的基本区别就在于将在下面详述的杆密封组件。现在可以看到，图1中的阀一般包括一个阀套A，它有一个阀帽B，通过阀帽螺母C连接。阀帽螺母C与阀套A藉螺纹12相配接。其次，阀帽螺母C和阀帽B之间有相互配合的台肩部份14，故在拧紧阀帽螺母时可将阀帽垂直移向阀套A。膜片D紧夹在阀套顶端和阀帽底面之间。膜片D最好被密封地夹紧在阀套和阀帽的夹紧面之间，正如在上述待批申请中所作的更全面的叙述和要求。

从阀套A顶端轴向向内延伸的是一个圆孔20，其在22之处的直径略大，而在里端24之处的直径减小。入口和出口部份或称开口部份26，28经阀帽A的外部，通过特定通道连接孔20的一个部份24，如图所示。可以理介，流体的入出管道（未示）可用任何方便的办法分别连接于入口和出口26，28。

放在孔20中央的是一根可轴向移动的阀体E，它有一个加大的头部30并在孔20的较大直径部份22作滑动导向。头部30的轴向外端面向膜片D并呈球形。头部30的径向外周呈六角形，故只是六个角在孔部份22的壁上进行导向。

装在阀体E底端的是所发明的杆端密封组件F。如图所示，组件F的外圆表面32用导向垫圈34进行导向，垫圈的外圆表面紧贴孔20并放在孔20中间部份和较小直径里端部份24之间的台肩上。放在导向垫圈34和阀体E加大直径头部30之间的是一只线圈弹簧36。线圈弹簧36的作用是在阀体E上保持一个连续向上的压力，以保持加大头部30的上球面始终与膜片D接合。

阀体E在轴向的上下是靠从阀帽轴向延伸向外的操作杆40操作的。杆40和阀帽B之间互配的外内螺纹以42标出，在相对阀帽转动时用以使杆40作轴向移动。在杆40底端的加大头部44上装有一个用塑料或其他合适材料制成的圆头46。圆头46的底面是凸圆体，它在阀体E加大头部30的对面与膜片D接合。

具有外伸手柄54的操作零件52通过合适的花键50连接杆40的顶端。操作零件52用一个螺母56和一个锁紧垫圈固定在杆40的端部。盖板60以普通的方式搭锁入操作零件52顶部的圆凹槽中。

止动销64装于操作零件52并向下伸展，它被容纳在阀帽顶端上的一个弧形槽66中。槽66的尺寸用来限制操作零件52移动的总范围。与操作零件52发生联系并装在阀帽B顶端的是一个指示环或套环68，它与装于操作零件52上的适当的标记或指针相配合，给出阀位置的目测指示。此外，阀帽B有一个安装板螺母70，它用来经合适的安装板开口（未示）安装阀。

如前所述，到目前为止装置已在上述待批申请482，218中展示并详述。本发明的重要性就在于杆端密封组件的设计。从图2可最清楚地看出，杆端密封组件F装于阀体E上直径缩小的底端部74，它与环座76密封配合，环座是孔20的部份24的底壁，它环绕轴向的入口通道78。如图1所示，孔20的通道78与入口26相连。

在考虑中的实施方案里，组件F有一个类似套筒的无孔隙圆形外筒80，它紧密而可滑动地装于阀体E的下端。最佳的是，套筒80用诸如下不锈钢的金属制成，并靠一对在外伸台肩84上变形的翼片82保持在组件E上。

放在套筒80中央并轴向对准阀组件E和座部76的是一个相当坚硬的锒块88。它具有圆形的底面90，其最大直径略大于通道78的直径而略小于套筒80底端的内径。因此正如所示，锒块88和套筒80一起构成围绕密封组件F底端面的窄缝94。缝94对着室96向里敞开，室96由杆E的底端面98，套筒80的内壁以及锒块88的外侧和顶面构成。

根据本发明，室96内完全充满合适的弹性填料或密封材料，诸如聚四氟乙烯或类似材料。

套筒80内壁的下部有一连串的台阶或锯齿100，它使室96的直径向座76逐渐缩小，原因以后会明白。锒件88的外表面也类似地具有反方向排列的锯齿或台肩部份102。

要装配迄已叙述的端组件，密封材料97要予先制成杯形，其外表面的形状与套筒80上的台阶或锯齿100一致，而其内径的大小等于锒件88的最大直径。填料或密封材料97的杯形物质然后从套筒80的顶端放入，而套筒和密封组件则放到阀体E下端所示的位置上。此后，锒件88轴向放入密封材料97中的位置。当锒件88处在应有的位置时，其端面90被施加一个基本轴向的力。

根据迄已叙过的设计，可以明显地看到，轴向作用在锒件88底面90上的力使填料物质97内部产生压力。它使填料模压锒件88并倾向于经环缝94向下移动。其次，作用于套筒80的内压力产生了一个将套筒80在阀体E上向下移动的力。当填料被适当加压并模压锒件88时，将套筒80的翼片82在台肩84上面弯曲或变形，端组件即装配完成和付诸应用。

现参阅图3，所示杆端密封组件F处于垂直于座表面76的开放位置。最佳的是座表面76呈圆锥形并具有一个相对垂直于密封组件F轴线106的平面，约为7.5°的α角。锒件88的底面90好在亦呈圆锥形并具有一个相对垂直于轴线106的平面的α角。α角最好也是约为7.5°，以使表面90大致上平行于座表面76。套筒80的底端亦呈圆锥形并具有一个相对垂直于轴线106的平面，最好约为15°的β角。

当杆端密封组件F轴向移向阀座76时，阀座76和密封组件的接合首先出现在锒件88和阀座之间的窄环带101。带101的宽度W最好是在0.050英寸的范围之内或以下。

当阀体E继续向下移动，带W上的密封压力增加，室96中弹性物质97的内部压力提高，它使密封材料通过缝94在绕锒件88的窄环带103上与阀座76接合。锒件88和套筒80的尺寸最好能使该带的宽度保持在约为0.010～0.020英寸的范围内。

由于阀体E上的压力继续向下，室96中填料的内部压力增加，在由缝94产生的窄带和阀座76之间的密封压力继续加强，最终导致套筒80如图5所示用C代表的线接触。线接触围绕着从缝94伸出的弹性密封材料窄带的外周。当用重力接合阀座76时，密封材料因此被完全限制在锒件88和套筒80之间。在锒件88和套筒80的相互配合下，完全限制了填料，即使填料在相当高的密封压力下与阀座76接触也不会发生冷流。

对本发明所作之叙述，详细到足以使本技术的普通人员皆能制造和应用。显然，在阅读和理解本说明书之时，将会想到对最佳实施方案改进和变更的另一方面。它还将包括所有所附权利要求书或同等范围以内的诸项改进和变更。

Claims (29)

1、一种断流阀用的杆端密封，其特征是包括：

一个用来轴向移向和移离与之配合的圆形阀座的阀体;

装于上述阀体的一个通常是圆形的套筒，其一端构成一个用来密封接合与其配合的阀座的外环密封表面;

轴向装在上述套筒内作有限轴向移动的一个通常是圆形的刚体，它构成用来在上述第一环密封表面径向向内的位置上接合与其配合的阀座的第一内环密封表面;

在上述套筒和上述刚体之间形成的一个环形室，上述室从位于上述第一内环密封表面和外环密封表面之间的窄环缝轴向向里敞开;

基本上充满上述室的一种弹性填料物质，它从上述缝内轴向向外延伸，构成第二内环密封表面;

当上述刚体被轴向推往上述阀体时与上述刚体相联系在该填料上产生压力的装置;

当上述阀体移向阀座时，上述第一内环密封表面具有使其与配合的阀座的接合先于上述第二内环密封表面和上述外环密封表面与阀座的接合的形状。

2、权利要求1所限定的杆端密封，其特征是上述第二内环密封表面具有使其沿一窄环带与配合的阀座保持接触的构形;

3、权利要求1所限定的杆端密封，其特征是上述外环密封表面具有使其与配合的阀座一般保持线接触的构形。

4、权利要求1所限定的杆端密封，其特征是上述套筒相对上述阀体作有限轴向移动;

5、权利要求4所限定的杆端密封，其特征是上述套筒具有使其在上述填料中所产生的压力的作用下，将上述外环密封表面轴向移向配合的阀座的内壁形状。

6、权利要求4所限定的杆端密封，其特征是上述室具有从上述缝轴向向里增大的截面面积。

7、权利要求4所限定的杆端密封，其特征是上述密封表面一般呈圆锥形;

8、权利要求4所限定的杆端密封，其特征是上述填料从上述缝轴向向里完全封住上述刚体，而上述刚体的径向外表面具有轴向排列的环形槽。

9、权利要求8的杆端密封，其特征是上述套筒的内表面具有轴向排列的环形槽并面向在上述刚体上的环形槽。

10、权利要求5的杆端密封，其特征是包括限制上述套筒轴向外移的装置。

11、一种断流阀用的杆端密封，其特征是包括：

一个用来轴向移向和移离与之配合的圆形阀座的阀体;

装于上述阀体的一个刚性套筒，其轴向一端构成一个用来密封接合与其配合的阀座的外环密封表面;

装在上述套筒内的一种弹性填料物质;

将于上述填料内中央的一个刚体，它构成轴向向外的第一内环密封表面，并在上述外环密封表面径向向里的位置上与配合的阀座接合;

当上述刚体被轴向施加的压力推向上述阀体时使上述刚体在上述填料内产生压力的装置;

当上述阀体移向上述配合的阀座时，上述外及第一环密封表面的构形使上述第一环密封表面与配合的阀座的接合先于上述第一密封表面。

12、权利要求11所限定的杆端密封，其特征是在上述第一内环密封表面和上述外环密封表面之间构成一个窄环缝，上述填料的一部分经其伸展以构成第二内环密封表面并与配合的阀座接合。

13、权利要求12所限定的杆端密封，其特征是上述第一和第二环密封表面一般呈圆锥形。

14、权利要求13所限定的杆端密封，其特征是上述密封表面一般呈圆锥形。

15、权利要求11所限定的杆端密封，其特征是上述第一内环密封表面和上述外环密封表面均在径向以互相不同的角度倾斜。

16、权利要求12所限定的杆端密封，其特征是上述第一和第二内环密封表面均有一个在0.050英寸范围之内或以下的宽度。

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