CN102486236A - 整体式弹性金属阀座的三重密封管道球阀 - Google Patents

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陈贤良
王爵义
王燊
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一种适用于如含有固液两项流体的球阀，阀座头部安装有隔离环和护圈、有一弹性槽，另一端为一台阶，与之相接触的为密封圈、密封座和弹簧座、在圆周的孔中装有数个弹簧，阀座和弹簧座的两螺纹连接构成一整体阀座。支承轴套、阀杆置于球体上部的孔中，阀体上端凸台中有锥管接头，定位销通过阀体与支承轴套中的孔连接。一体化阀座即为一个整体装配在阀体的两侧，可更好的方便用户维护时的拆卸。两层软密包围在主密封面的上下，可以作为辅助密封，亦可在球阀启闭过程中擦洗掉球面上滞留的杂质，使其不能通过主密封层，保护球体和阀座的密封面不受损害。阀座头部的密封面处设有弹性构槽，可以补偿热涨对阀门密封副的密封性能产生不利的影响。

Description

整体式弹性金属阀座的三重密封管道球阀
技术领域
本发明属于阀门，涉及到整体式弹性金属阀座的三重密封管道球阀密封副方面的设计技术。
背景技术
一些例如在煤化工及煤制油项目首先要进行煤气化，煤气化装置条件非常苛刻，煤制油、煤改油、煤气化等煤化工对阀门的要求非常严格，要求阀门具有高耐磨、耐冲刷、防结垢、防结疤、快速切断等功能。高压(一般采用Class600至Class900压力级)、高温、介质(煤渣)硬度非常高、启闭频繁、启闭速度快(一般为3秒至10秒)、而且要求煤气化阀门的密封性能好，可靠性高。
基于上述装置的要求，本发明涉及的是一种固定式球阀结构，这种球阀可用于如在流程工业的生产中经常需要输送一些含有固体颗粒的液体，例如含催化剂、焦炭、煤粉、砂粒等其他杂质的液体。更确切地说，本发明涉及对前述类型球阀的改进，改进后的球阀能确保粉末或者粒状材料不会附着在阀座座圈及球体的元件上。
迄今，公知的用于含有固体颗粒的液体的传统耳轴式球阀的缺点是，充满并附着在球阀流道端面和阀座座圈端面之间所形成的环形间隙或空间中，这样的夹杂物在阀门启闭过程中会致使两零件产生相互磨损，严重时转动困难有时根本不可能移动，球阀的使用寿命短。
此外，随着化工行业的高参数装置的不断发展，在新的环境下球阀也在根据其需求进一步的改进，球体、阀座的密封面目前已经从通常堆焊硬质合金材料过度到为高速喷涂碳化钨、碳化铬的高硬度耐磨材料，以适应如含催化剂、焦炭、煤粉、砂粒等含有固体颗粒的液体的使用，这些性能的提高伴随着球阀价格的提升，用户常常要对一台阀门着多次的维修，直至没有价值完全报废为止，由于阀座的零件分散组装在阀体的两侧，在使用一段时间后内部各零件游隙之间存在杂质的氧化物，这些顽垢的形成给拆卸和装配带来不便。
为了克服上述缺陷，在如中国专利公布了CN 2557763Y中已经提出了一种关于防止煤粉状等带颗粒介质上管道上的“软硬双重密封球阀”，根据该现有技术的发明，在阀座密封面上设置硬密封和软密封的双重密封机构，也就是在阀座的上方的活塞中有一○形的密封圈，使球阀的内腔的杂质不能进入或者少进入球体和阀座的密封面，以免其介质的进入产生相互间磨损。问题是，阀门在关闭时，球体表面与介质的接触还是存在着粘附，开关时，这些东西会随着球体的转动进入阀座与球体之间的密封面内，同样会给密封面带来损伤，对此改进技术的措施还是较片面。
另外一种中国发明公开号为CN 1776269A的一种为“刮刀式双向高温金属硬密封球阀”也提出了类似功能的技术方案，所谓在左右阀座分别有刮刀与球体接触，以在阀门启闭过程中刮去结在球体表面的颗粒物，避免球体表面的颗粒难对阀座密封面的磨损，但是在其具体的实施方式中没有涉及到刮刀装置的介绍。
发明内容
为克服上述缺点，特提出本发明。
因此，本发明的一个目的是提供一种球阀，能确保含有固体颗粒的液体或粒状材料不附着在阀座座圈和相邻的球体元件的密封面上。
本发明的另一个目的是对阀座相关零件连接方面的技术改进，提供一个能够方便快速从阀体中取出的整体式阀座。
根据本发明的一个方面，提供一种用于如含催化剂、焦炭、煤粉、砂粒等含有固体颗粒的液体的球阀，其中，阀座头部为与球体接触的密封面，通常为高速喷涂碳化钨、碳化铬的高硬度耐磨材料、或者是堆焊一般硬质合金抗磨损材料，在此内侧环槽和弹性槽中装有隔离环，所述隔离环的一端向外径方向凸起的外环，并在的端外圆上大致形成为15°～25°的锥面，以致方便于通过的孔插入到弹性槽中，这种形如倒钩型的圆锥凸台，可进一步防止在使用中脱落。
弹性槽不仅是为装配隔离环设置，而更有利于协调阀座密封面与球体之间的温差变形。
环形沟槽形成在阀座头部与球接触的密封面的上面，以容纳护圈，隔离环、护圈可以擦清球体外圆上的附着物，防止其它杂物进入损坏密封面和球体的外表的密封面。
隔离环、护圈根据球阀的不同使用工况要求一般用耐高温的合成弹性抗摩擦材料，例如氟橡胶等非金属制成品，护圈也可以用相同耐高温的○形圈替代。
阀座的一端的外圆上为一带锥度的台阶，与之台阶外圆相配合的为密封座中的环槽，密封圈与锥度和锥度相接触，外圆与阀体中的内孔接触形成密封，密封圈属于阀门用耐高温的柔性石墨的制成品。
阀座的一端的带锥度的台阶内侧有一螺纹，与弹簧座一端的螺纹连接，阀座中的和弹簧座中的为两螺纹的退刀槽，在弹簧座的孔中装上弹簧、密封圈与两螺纹相互连接构成一整体阀座，当两螺纹旋终时便进入到退刀槽中，两零件随即脱离啮合关系，阀座一端部和密封座配合之间预留一可退让的活动空间B，以便于弹簧的预紧力或是管道流体形成的推动力可进一步压缩密封圈，以可靠方式实现阀座与阀体的密封。
阀体和连接体与球体的内腔具有传送液体介质的通道、球体可在该通道内在阀门启闭的位置之间转动以便控制液体流动，该球体的上部凸出的凸台内部孔可与支承轴套形成滑动配合，阀杆头部通过孔同时并与球体上的内圆、扁方接触，以至于在打开和关闭阀之时旋转阀杆带动球体一起旋转。对于阀中的流体的压力均存在于支承轴套上，阀杆仅承担启闭的扭矩，这对保证阀杆长期使用不容易变形损坏提供可靠方法。
支承轴套上部和阀体中的配合的固定方式是在阀体的上部安装填料的下端部位的外圆上设计一凸台，在其中有锥管螺纹，予之相结合的以螺纹形成密封的配套锥管接头，定位销一端与此同时配合，通过阀体中的孔、另一端与支承轴套中的孔连接，润滑油脂经过孔进入支承轴套的的环槽中使阀杆保持一定的润滑，以至于球阀在使用中不会出现阀杆和支承轴套因相互摩擦发生卡阻。
本项目的有益效果如下：
1、一体化金属密封阀座
预先装配为一体化阀座即为一个整体形成在阀体的两侧，可更好的方便用户维护时的拆卸，另外封睹了四周的间隙给传输介质提供了磨损，腐蚀，积聚的场所，使阀门能长期保证正常运行，可以保护阀座和球体，防止介质在阀座处产生泄漏。
2、三重密封装置
两层软密包围在主密封面的上下，不但可以作为辅助密封之外，更重要的是可以在球阀启闭过程中能有效的擦洗掉球面上滞留的杂质，使其不能通过主密封层，保护球体和阀座的密封面不受损害。
3、弹性密封阀座结构
阀座头部的密封面处设有弹性构槽，可以补偿热涨对阀门密封副的密封性能产生不利的影响。
该球阀的其它方面的联结方式与通常的球阀相似，本技术领域的人员一定很清楚这些，所以在这里也就不必要做详尽的说明。
下面，结合附图对本发明进行叙述，通过这些描述会使本发明的其它目的、特征和优点更加清楚明了，其中：
图1是本发明实施的剖视图。
图2是图1A处密封面放大后的整体式阀座16的剖视图
图3是图1球体与阀杆相关连接件的分解透视图。
图4是图1剖视图的另一侧面的剖视图
图中标示为：1、阀体，2、弹簧座，3、弹簧，4、密封座，5、密封圈，6、阀座，7、隔离环，8、护圈，9、球体，10、支承轴套，11、阀杆，12、连接体，13螺栓，14、锥管接头，15定位销，16、整体式阀座。
参看图2和图1、的整体阀座的实施例，其中，阀座6头部6-1为与球体9接触的密封面，通常为堆焊硬质合金抗磨材料，在此内侧环槽6-4和弹性槽6-2中装有隔离环7，所述隔离环7的一端向外径方向凸起的外环7-3，并在7-4的端外圆上大致形成为15°～25°的锥面，以致方便于通过6-4的孔插入到弹性槽6-2中，这种形如倒钩型的圆锥凸台，可进一步防止在使用中脱落。
弹性槽6-2不仅是为装配隔离环7设置，而更有利于协调阀座密封面6-1与球体9密封之间的温差变形。
环形沟槽6-3形成在阀座6头部6-1与球体9接触的密封面的上面，以容纳护圈8，隔离环7、护圈8可以擦清球体9外圆上的附着物，防止其它杂物进入损坏密封面6-1和球体9的外表的密封面。
隔离环7、护圈8根据球阀的不同使用工况要求一般用耐高温的合成弹性抗摩擦材料，例如氟橡胶等非金属制成品。
阀座6的一端的外圆上为一带锥度的台阶，与之台阶6-5外圆相配合的为密封座4中的环槽4-3，密封圈5与锥度6-6和锥度4-1相接触，外圆4-2与阀体1中的内孔1-1接触形成密封。
上述的密封圈5属于阀门用耐高温的柔性石墨的制成品。
阀座6的一端的带锥度的台阶内侧有一螺纹6-8，与弹簧座2一端的螺纹2-2连接，阀座6中的6-7和弹簧座2中的2-3为两螺纹的退刀槽，在弹簧座2的孔中载入弹簧3、入密封圈5、密封座4后两螺纹相互连接后就构成一整体阀座，当两螺纹旋终时便进入到退刀槽中，因此，两零件随即脱离啮合关系，阀座6一端部和密封座4配合之间预留一可退让的活动空间B，以便于弹簧3的预紧力或是管道流体形成的推动力可进一步压缩密封圈5，以可靠方式实现阀座6与阀体1的密封。
图3相关连接件的分解透视图显示了阀体1和连接体与球体它们的内腔具有传送液体介质的通道1-6、9-1和12-1，一个球体9可在该通道9-1内在阀门启闭的位置之间转动以便控制液体流动，该球体9的上部为凸出的凸台9-2，其内部孔9-4可与支承轴套10形成滑动配合，阀杆11头部的外圆11-4、扁方11-3与球体9上的内圆9-3、扁方9-5接触，以至于在打开和关闭阀之时旋转阀杆11带动球体9一起旋转，对于阀中的流体的压力均存在于支承轴套10上，阀杆仅承担启闭的扭矩，这对保证阀杆长期使用不容易变形损坏提供可靠方法。
阀杆11中有一处凸台11-2，该凸台与支承轴套10中的台阶孔10-3(参阅图1中显示的标号)接触，以附合球阀的国标标准的要求防止阀杆11因阀内的流体压力冲出阀体1之外。
支承轴套10上部和阀体1中的1-3配合的固定方式是在阀体1的上部安装填料的下端部位的外圆上设计一凸台1-4，(参看附图4)在其中有锥管螺纹14-2，予之相结合的以螺纹形成密封的配套锥管接头14，定位销15一端与4-1配合，通过阀体1中的孔1-5、另一端与支承轴套10中的孔10-1连接，润滑油脂经过15-1孔进入支承轴套10的的环槽10-3中使阀杆11保持一定的润滑，以至于球阀在使用中不会出现杆和套因相互摩擦发生卡阻。

Claims (7)

1.一种整体式弹性金属阀座的三重密封管道球阀，其特征是：阀体(1)和连接体(12)由螺栓(13)连接，通道的(1-6)、(12-1)中各装配有整体式阀座(16)，球体(9)的旋转中心在位于阀杆(11)的中轴线上，有键槽(11-1)与外设的手动蜗杆或是电动装置相连接。
2.根据权利要求1所述的整体式弹性金属阀座的三重密封管道球阀，其特征是：阀座(6)头部(6-1)为与球体(9)接触的密封面，在此内侧环槽(6-4)和弹性槽(6-2)中装有隔离环(7)，所述隔离环(7)的一端向外径方向凸起的外环(7-3)，并在(7-4)的端外圆上大致形成为15°～25°的锥面、通过(6-4)的孔插入到弹性槽(6-2)中。
3.根据权利要求1所述的整体式弹性金属阀座的三重密封管道球阀，其特征是：环形沟槽(6-3)形成在阀座(6)头部(6-1)与球体(9)接触的密封面的上面，以容纳护圈(8)。
4.根据权利要求1所述的整体式弹性金属阀座的三重密封管道球阀，其特征是：阀座(6)的一端的外圆上为一带锥度的台阶，与之台阶(6-5)外圆相配合的为密封座(4)中的环槽(4-3)，密封圈(5)与锥度(6-6)和锥度(4-1)相接触，外圆(4-2)与阀体(1)中的内孔(1-1)接触。
5.根据权利要求1所述的整体式弹性金属阀座的三重密封管道球阀，其特征是：阀座(6)的一端的带锥度的台阶内侧有一螺纹(6-8)，与弹簧座(2)一端的螺纹(2-2)互相连接，在弹簧座(2)的孔(2-1)中载入弹簧(3)、入密封圈(5)、密封座(4)后两螺纹(2-2)、(6-8)相互连接后就构成一整体阀座(16)。
6.根据权利要求1所述的整体式弹性金属阀座的三重密封管道球阀，其特征是：球体(9)的上部为凸出的凸台(9-2)，其内部孔(9-4)可与支承轴套(10)形成滑动配合，阀杆(11)头部的外圆(11-4)、扁方(11-3)与球体(9)上的内圆(9-3)、扁方(9-5)接触。
7.根据权利要求1所述的整体式弹性金属阀座的三重密封管道球阀，其特征是：支承轴套(10)上部和阀体(1)中的(1-3)配合的固定方式是在阀体(1)的上部安装填料的下端部位的外圆上设计一凸台(1-4)，(参看附图4)在其中有锥管螺纹(14-2)，予之相结合锥管接头(14)，定位销(15)一端与此同时(4-1)配合，通过阀体(1)中的孔(1-5)、另一端与支承轴套(10)中的孔(10-1)连接。
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