CN102155555A - 一种金属硬密封球阀的阀座结构 - Google Patents

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黄明金
王汉洲
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叶建伟
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Abstract

本发明公开了一种金属硬密封球阀的阀座结构，包括有球体、阀体和阀座组件，所述的阀体内位于球体和阀座组件的密封处的两侧分别设置有空间，所述的阀体靠近球体的端角位置设置有与阀座组件适配的安装槽，该阀座组件包括有阀座和波纹管，且该阀座包括有与球体抵接构成球体和阀座组件密封处的抵接端和与波纹管的轴向一侧固定联动的活动端，所述的波纹管相对阀座的活动端所在一侧的另一轴向一侧与阀体固定联接，所述的波纹管径向内外两侧的管间空间分别与阀体内相对球体和阀座组件的密封处两侧的空间一对一液相连通。本发明的优点是：不仅实现了耐高温和耐高压使用，而且还具有双向密封功能，极大地提高了球阀的应用范围和性能。

Description

一种金属硬密封球阀的阀座结构
技术领域
本发明涉及一种阀门技术领域，具体是指一种金属硬密封球阀的阀座结构。
背景技术
普通球阀通常采用聚四氟乙烯等软密封材料作为阀座密封面，对于含有硬固体颗粒的流体，软密封阀座在使用中很容易损坏。对于这种工况介质，通常采用金属硬密封球阀，即采用金属阀座结构。对于用于温度不高的场合，通常采用如图1所示的阀座结构设计，如图1所示，图1中1'为球体，2'为阀座，3'为橡胶O型密封圈，4'为阀体，5'为弹簧。因为使用温度不高，所以阀座2'与阀体4'的密封采用橡胶O型圈即可。在阀座2'与阀体4'之间设有间隙8'，以防止球体1'、阀座2'和阀体4'之间卡死。弹簧5'的预紧力可以确保阀座2'与球体1'的紧密贴合和预紧密封。阀座2'相当于一个活塞，当球体左侧空间6'的介质压力高于球体右侧空间7'的压力时，与空间6'连通的间隙8'中的流体压力可以使阀座2'与球体1贴合的更加紧密，即，阀座2'与球体1'的密封是依靠弹簧5'的预紧力以及介质压力。但是当球体右侧空间7'的压力高于球体左侧空间6'的介质压力时，阀座2'在球体右侧空间7'的压力作用下，阀座2'会克服弹簧5'的预紧力，从而与球体1'脱开，因此，该阀座结构设计只具有单向密封功能，另外，受橡胶材料的温度限制，对于温度较高的场合，不能采用橡胶O型圈3'作为阀座与阀体之间的密封材料，使得这种阀座结构的金属硬密封球阀应用温度范围受到极大限制。
为了克服橡胶O型圈3'不耐高温的缺点，通常改用柔性石墨作为阀座与阀体的密封材料。但是为了确保柔性石墨的密封性能，通常将阀座设计成为两体结构，通过夹紧柔性石墨，使阀座与阀体之间具有良好的密封性能，通过检索，如中国专利号201020534560.2的《金属硬密封球阀》所示，参见附图2，图2中1"为球体，2"为阀座，3"为柔性石墨密封圈，4"为阀体，5"为压套，6"为弹簧。该结构采用柔性石墨密封圈3"进行阀座2"与阀体4"之间的密封。在压套5"与阀体4"之间设有间隙9"，以防止球体1"、阀座2"、压套5"和阀体4"之间卡死。弹簧6"的预紧力可以确保阀座2"与球体1"的紧密贴合和预紧密封。当球体左侧空间8"的介质压力高于球体右侧空间7"的压力时，与空间8"连通的间隙9"中的流体压力可以使阀座2"与球体1"贴合的更加紧密，即，阀座2"与球体1"的密封是依靠弹簧6"的预紧力以及介质压力。但是当球体右侧空间7"的压力高于球体左侧空间8"的介质压力时，阀座2"在球体右侧空间7"的介质压力作用下，阀座2"会克服弹簧6"的预紧力，从而与球体1"脱开，因此。该阀座结构设计也是只具有单向密封功能。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种具有双向密封功能的一种金属硬密封球阀的阀座结构。
为实现上述目的，本发明的技术方案是包括有球体、阀体和阀座组件，所述的阀体内位于球体和阀座组件的密封处的两侧分别设置有空间，所述的阀体靠近球体的端角位置设置有与阀座组件适配的安装槽，该阀座组件包括有阀座和波纹管，且该阀座包括有与球体抵接构成球体和阀座组件密封处的抵接端和与波纹管的轴向一侧固定联动的活动端，所述的波纹管相对阀座的活动端所在一侧的另一轴向一侧与阀体固定联接，所述的波纹管径向内外两侧的管间空间分别与阀体内相对球体和阀座组件的密封处两侧的空间一对一液相连通。通过本设置，当阀体内位于球体和阀座组件的密封处的两侧空间存在压差时，压力大的一侧空间内的高压介质会充满到波纹管径向内侧或径向外侧的管间空间内，从而在介质压力作用下，将阀座与球体贴合更加紧密，即即阀座与球体的密封是依靠金属波纹管的预紧力以及介质压力，从而实现了双向密封功能。。
进一步设置是所述位于的阀体内相对球体和阀座组件的密封处的两侧的空间为左侧空间和右侧空间，所述的波纹管径向内侧的管间空间与左侧空间液相连通，所述的波纹管径向外侧的管间空间与右侧空间液相连通。
进一步设置是所述的波纹管为金属波纹管。由于本阀座结构设计的所有部件均为金属部件，而且金属波纹管的弹性变形可以防止因为零部件的热变形而使阀座与球体卡死。即，该阀座结构设计可以适用于高温工况。
进一步设置是所述的金属波纹管是由多片金属环采用轴向扩散方式焊接固定而成。
进一步设置是所述的阀座组件还包括波纹管保护环，所述的波纹管上相对阀座的活动端所在一侧的另一轴向一侧与波纹管保护环固定联动设置，该波纹管保护环与阀体固定联接配合。
进一步设置是所述的波纹管保护环包括有侧护部和底护部，该侧护部和底护部相互联接构成截面呈倒“L”形状，所述的波纹管与侧护部内壁固定联动，所述的底护部与波纹管的底部构成间隙自由配合，所述的阀座的自由端滑移限位设置于底护部上。
进一步设置是所述的阀座的自由端的下端角设置有与波纹管保护环的底护部轴向滑移配合的滑移槽，该滑移槽的轴向内侧壁与底护部的构成轴向滑移限位配合。
进一步设置是所述的阀座、波纹管、波纹管保护环以及阀体之间均通过焊接方式固定联接。
本发明的优点是：不仅实现了耐高温和耐高压使用，而且还具有双向密封功能，极大地提高了球阀的应用范围和性能。
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步介绍。
附图说明
图1 现有的一种橡胶O型圈密封的金属硬密封球阀的阀座结构；
图2 现有的一种柔性石墨密封的金属硬密封球阀的阀座结构；
图3 本发明的具体实施方式的结构示意图；
图4 本发明的应用到金属硬密封球阀的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
如图3所示的本发明的具体实施方式，图3是本专利的结构设计。图中1是球体，2是阀座，3是金属波纹管，4是波纹管保护环，5是阀体。金属波纹管3是由多片金属环采用扩散焊接的技术焊接而成的。金属波纹管3与阀座也是采用扩散焊接技术焊接在一起，金属波纹管3与波纹管保护环4也是采用扩散焊接技术焊接在一起。阀座2、金属波纹管3和波纹管保护环4构成阀座组件。通过将波纹管保护环4与阀体5的焊接，从而将阀座组件安装在阀体上。金属波纹管3的预紧力能够使阀座2与球体1紧密贴合。金属波纹管3的弹性变形能够防止球体1、阀座2不会因为温度变化而卡死。当球体左侧的空间6的介质压力高于球体右侧空间7的压力时，与空间6相连通的空间8中充满介质，介质压力将使阀座2与球体1贴合的更加紧密，即阀座2与球体1的密封是依靠金属波纹管3的预紧力以及介质压力。当球体右侧空间7的介质压力高于球体左侧空间6的压力时，与空间7相连通的空间9中充满介质，介质压力将使阀座2与球体1贴合的更加紧密，即阀座2与球体1的密封是依靠金属波纹管3的预紧力以及介质压力。因此，该专利结构的阀座，无论是球体左侧的介质压力高于球体右侧的介质压力，还是球体右侧的介质压力高于球体左侧的介质压力。介质压力都能使阀座与球体更好的贴合密封。即，本阀座结构设计具有双向密封的作用。
由于本阀座结构设计的所有部件均为金属部件，而且金属波纹管的弹性变形可以防止因为零部件的热变形而使阀座与球体卡死。即，该阀座结构设计可以适用于高温工况。
液压成型的普通波纹管一般不能承受很高的介质压力，在高压介质的作用下，波纹管的波峰及波谷部位容易产生塑性变形而断裂。而本专利结构的波纹管由多片金属环采用扩散焊接技术焊接而成，因此，波纹管的波峰和波谷部位不容易产生塑性变形而断裂。因此，该波纹管可以用于更高的压力工况。
综上所述，本金属硬密封球阀的阀座结构设计可用于高温、高压介质工况，并且具有双向密封功能。

Claims (9)

1.一种金属硬密封球阀的阀座结构，包括有球体、阀体和阀座组件，所述的阀体内位于球体和阀座组件的密封处的两侧分别设置有空间，其特征在于：所述的阀体靠近球体的端角位置设置有与阀座组件适配的安装槽，该阀座组件包括有阀座和波纹管，且该阀座包括有与球体抵接构成球体和阀座组件密封处的抵接端和与波纹管的轴向一侧固定联动的活动端，所述的波纹管相对阀座的活动端所在一侧的另一轴向一侧与阀体固定联接，所述的波纹管径向内外两侧的管间空间分别与阀体内相对球体和阀座组件的密封处两侧的空间一对一液相连通。
2.根据权利要求1所述的一种金属硬密封球阀的阀座结构，其特征在于：所述位于的阀体内相对球体和阀座组件的密封处的两侧的空间为左侧空间和右侧空间，所述的波纹管径向内侧的管间空间与左侧空间液相连通，所述的波纹管径向外侧的管间空间与右侧空间液相连通。
3.根据权利要求1或2所述的一种金属硬密封球阀的阀座结构，其特征在于：所述的波纹管为金属波纹管。
4.根据权利要求3所述的一种金属硬密封球阀的阀座结构，其特征在于：所述的金属波纹管是由多片金属环采用轴向扩散方式焊接固定而成。
5.根据权利要求1或2所述的一种金属硬密封球阀的阀座结构，其特征在于：所述的阀座组件还包括波纹管保护环，所述的波纹管上相对阀座的活动端所在一侧的另一轴向一侧与波纹管保护环固定联动设置，该波纹管保护环与阀体固定联接配合。
6.根据权利要求4所述的一种金属硬密封球阀的阀座结构，其特征在于：所述的阀座组件还包括波纹管保护环，所述的波纹管上相对阀座的活动端所在一侧的另一轴向一侧与波纹管保护环固定联动设置，该波纹管保护环与阀体固定联接配合。
7.根据权利要求5所述的一种金属硬密封球阀的阀座结构，其特征在于：所述的波纹管保护环包括有侧护部和底护部，该侧护部和底护部相互联接构成截面呈倒“L”形状，所述的波纹管与侧护部内壁固定联动，所述的底护部与波纹管的底部构成间隙自由配合，所述的阀座的自由端滑移限位设置于底护部上。
8.根据权利要求7所述的一种金属硬密封球阀的阀座结构，其特征在于：所述的阀座的自由端的下端角设置有与波纹管保护环的底护部轴向滑移配合的滑移槽，该滑移槽的轴向内侧壁与底护部的构成轴向滑移限位配合。
9.根据权利要求8所述的一种金属硬密封球阀的阀座结构，其特征在于：所述的阀座、波纹管、波纹管保护环以及阀体之间均通过焊接方式固定联接。
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