CN102679008A - 大口径球阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及球阀，具体涉及一种大口径球阀。本发明公开的大口径球阀，包括阀体、阀座组件、球体、与阀杆及驱动装置，阀杆与阀体间设有防火密封装置，阀体包括设有阀腔的主阀体及设于主阀体两侧的左、右阀体，左、右阀体焊接于主阀体两侧，左、右阀体相对于与主阀体焊接一端的另一端端部设有供阀门焊接于管道上的焊接坡口；左、右阀体内设有可与阀腔连通的流入通道、流出通道，流入通道内朝向阀腔的一侧设置与球体配合左阀座组件，流出通道内朝向阀腔的一侧设置与球体配合右阀座组件。本发明采用焊接式组合阀体，并焊接在管道上，有效防止工作介质泄漏，防止火灾时火势蔓延；同时，不使用法兰盘，减轻阀门重量及免除法兰盘的维护费用。

Description

大口径球阀

技术领域

本发明涉及一种球阀，具体涉及一种大口径球阀。

背景技术

现有的城际燃气输送大口径管道上应用的球阀主要结构为：包括有阀体、阀盖、球体、阀座、阀杆和驱动装置，由阀杆的旋转运动带动球体的转动从而控制阀门的开闭状态；阀体内设有供工作介质流动的流入通道、流出通道以及连通流入通道和流出通道的阀腔，球体是一个带导流孔的圆形球，在流入通道和流出通道与阀体中腔处设置与球体配合的阀座，阀座是嵌入合成塑料材质组成的软质密封面，阀座能相对阀体移动，阀门的密封主要依靠介质工作压力推动浮动阀座与球体形成软质材料与金属硬面配对的软-硬密封副来实现；阀体与端盖、端盖与管道之间采用法兰垫片连接，阀座与阀体之间的密封、阀杆与阀盖之间的密封均采用0形橡胶密封圈。

现有结构的球阀在实际工况下，存在如下问题：1）由于阀体与端盖、端盖与管道之间采用法兰垫片连接，阀座与阀体之间的密封、阀杆与阀盖之间的密封均采用0形橡胶密封圈；燃气管道系统一旦发生火灾，该产品结构不具备防火功能，法兰垫片与0形橡胶密封圈会烧损，火势会蔓延到阀门外面和管道下游整个管线，给燃气设备系统和人民生命财产带来严重的安全问题；2）该产品常用于城市地下管道，阀体与端盖之间、端盖两端部与管道之间的密封均采用法兰-垫片型式，当垫片失效产生燃气介质泄漏时，难以发现及时处理，留下严重安全隐患；3）阀座上的密封圈材质通常采用有机合成的塑料，与球体组成的一道软-硬密封副，其缺点是在阀门开关过程中高速的流体极易冲刷损坏阀座上的塑料密封圈，从而使阀门密封失效，无法正常工作。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种防火、防泄漏，使用安全可靠的大口径球阀。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种大口径球阀，包括有阀体、设于阀体内的阀座组件、与阀座组件配合的球体、与球体连接的阀杆及与阀杆联动连接的驱动装置，所述阀杆与阀体间设有防火密封装置，所述的阀体包括设于阀腔的主阀体及设于主阀体两侧的左、右阀体，左、右阀体焊接于所述主阀体两侧，所述的左、右阀体相对于与主阀体焊接一端的另一端端部设有供阀门焊接于管道上的焊接坡口；所述左、右阀体内设有可与阀腔连通的流入通道、流出通道，流入通道内朝向阀腔的一侧设置与球体配合的左阀座组件，流出通道内朝向阀腔的一侧设置与球体配合右阀座组件。

通过采用上述技术方案，主阀体和左、右阀体焊接而成焊接式组合阀体，左、右阀体端口设置焊接坡口，可供其与管道焊接成为一体，从而确保焊接式组合阀体以及与管道间无介质外漏；可避免火灾从阀体左右阀体及管口处向外蔓延，消除了原阀体与阀盖之间采用法兰-垫片连接因垫片失效而造成的工作介质泄漏在地下管道中留下的安全隐患；同时焊接式组合阀体还具有因不用法兰而减少了法兰连接的重量及免除了法兰连接使用维护费用的优点。

本发明进一步设置为：所述的右阀座组件包括右侧第一阀座，右阀体内设有供右侧第一阀座安装的第一环形凹槽；右侧第一阀座轴向一端设有与球体配合的右侧第一阀座密封圈，另一端与第一环形凹槽轴向一侧之间设有将右侧第一阀座推向球体的第一阀座预紧弹簧；所述右侧第一阀座径向外侧壁与阀体内壁之间设有阀座防火密封圈；所述的左阀座组件与右阀座组件具有相同设置结构。

通过采用上述技术方案，在阀门关闭时，在介质力和预紧弹簧力的作用下，左、右侧第一阀座与球体压紧密封，左、右侧第一阀座径向与阀体件设置阀座防火密封圈，可防止火灾对内向上游及下游扩散。

本发明进一步设置为：所述的右侧第一阀座内设有供密封脂注入的阀座注脂通道，所述右侧阀体上设有阀体注脂通道；所述阀座注脂通道一端通向球体，另一端与阀体注脂通道连通；所述阀体注脂通道相对于与阀座注脂通道连通一端的另一端设有紧急防火密封装置，紧急防火密封装置为供密封脂注入的注脂阀；所述左阀座组件与右阀座组件具有相同设置结构。

通过采用上述技术方案，通过紧急防火密封装置注入密封脂，在左、右侧第一阀座上形成与球体配合的密封面，提高密封性能；当其它密封副出现损坏时，通过紧急防火密封装置形成新的密封副，保证产品继续正常工作。

本发明进一步设置为：所述的右阀座组件还包括右侧第二阀座，相应的右阀体内设有供右侧第二阀座安装的第二环形凹槽，所述右侧第二阀座轴向一端设有与球体配合的右侧第二阀体密封圈，另一端与第二环形凹槽轴向侧壁之间设有将右侧第二阀座推向球体的第二阀座预紧弹簧；所述的左阀座组件与右侧阀座组件具有相同设置结构。

通过采用上述技术方案，左、右侧第二阀座上设置密封圈与球体配合，同时与左、右侧第一阀座作用配合，大大提高密封性能。

本发明进一步设置为：所述的右侧第二阀座轴向朝向球体一侧上设有与球体配合的硬质金属密封层；所述左侧第二阀座轴向朝向球体一侧上也设有与球体配合的硬质金属密封层。

通过采用上述技术方案，在阀体上形成硬密封面，使阀门同时具有软密封和硬密封，密封性能更好，密封副使用寿命更长；同时形成多密封副，在其它密封副损坏时，保证阀门还可继续工作。

本发明进一步设置为：所述的右侧第一阀座侧壁延伸有伸入第二环形凹槽的凸盘；右侧第二阀座内圈壁上开设有嵌槽，凸盘嵌入嵌槽内并与右侧第二阀座相抵形成右侧第一阀座将右侧第二阀座推向球体的预紧力，凸盘外环壁上设有构成右侧第一阀座与右侧第二阀座之间密封的辅助密封圈；所述左阀座组件与右侧阀座组件具有相同设置结构；且所述嵌槽深度尺寸设置成大于第二阀座密封圈端面中心直径D3与右侧第二阀座最小内孔直径D2之差。

通过采用上述技术方案，右（左）侧第一阀座与右（左）侧第二阀座之间抵接，右（左）侧第一阀座与右（左）侧第二阀座形成相互配合，提高阀座与球体的密封性，并在它们之间采用辅助密封圈密封，提高阀座密封性能；同时，上述尺寸设置下，确保能在右（左）侧第一阀座密封圈失效、右（左）侧第二阀座密封圈被激活时，管道压力作用于右（左）侧第二阀座背面嵌槽（D1-D2）圆环面上的作用力大于右（左）侧第二阀座前端（D3-D2）圆环面上的作用力而增加右（左）侧第二阀座密封面上的密封力。

本发明还设置为：所述的防火密封装置包括套设于阀杆上的压盖，压盖与阀杆之间设有压盖内侧防火密封圈；所述压盖一端锁紧于主阀体上，另一端沿轴向延伸出嵌入阀杆与阀体之间的延伸部，延伸部与阀体之间设有压盖外侧防火密封圈。

通过采用上述技术方案，压盖与阀杆、压盖与阀体之间设置防火密封圈，在突发火灾时可在压盖与阀体之间和压盖与阀杆之间阻断火源向外蔓延，提高防火性能。

本发明进一步设置为：所述的阀杆与球体为梅花销状连接结构，由若干连接销将阀杆与球体进行配合连接，若干连接销呈梅花花瓣状分布。

采用上述技术方案，阀杆-球体呈梅花销状连接结构，可传递大扭矩，抗挤压不变形，保证阀门启闭定位准确。

本发明进一步设置为：所述的主阀体与左、右阀体采用窄间隙双V形坡口焊缝焊接为一体。

通过采用上述技术方案，可大幅度减少焊接坡口截面积和焊缝金属填敷量并提高效率。

下面结合附图对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明具体实施例的结构示意图；

图2为图1A部分局部放大图的结构示意图；

图3为图1A部分局部放大图的尺寸标示图；

图4为图1B部分局部放大图；

图5为本发明具体实施例的阀杆与球体装配结构示意图。

具体实施方式

如图1-3所示，本发明公开的一种大口径球阀，包括有阀体，所述阀体包括设有阀腔的主阀体1、设有流入通道100的左阀体10及设有流出通道110的右阀体11；左、右阀体10、11焊接在主阀体1轴向两侧构成焊接式组合阀体，构成阀腔连通流入通道100和流出通道101；主阀体1与左、右阀体10、11的焊接为窄间隙双V形坡口焊缝9焊接（如图3所示），可大幅度减少焊接坡口截面积和焊缝金属填敷量并提高效率；所述左、右阀体10、11相对于与主阀体1焊接一端的另一端端部设有供阀门焊接于管道上的焊接坡口101（本具体实施例的焊接坡口101为管道焊接的标准焊接坡口）；这样设置下，不仅避免了原法兰-垫片连接因垫片失效而产生的泄漏事故而有效地防止火灾从阀体处外泄，同时还因减少了主阀体1和左、右阀体10、11各两个端部法兰连接而减轻了阀门重量。

所述主阀体1的阀腔内设有控制阀门开启和关闭的带导流孔的球体2，球体2通过安装在阀腔内径向上、下两侧的安装座13、14安装在阀腔内，安装座13通过销钉与主阀体1、左阀体10及右阀体11固定连接，安装座13上设有供球体2径向上、下两端设有的连接座21、22装入的安装孔，球体2上、下两端的连接座21、22与安装孔之间设有密封圈形成密封，球体2安装在安装座13、14上并可转动实现阀门开启和关闭。所述的主阀体1上设有控制球体2左右旋转的阀杆3以及用于驱动阀杆3左右旋转运动的驱动装置5；球体2上端的连接座21上设有供阀杆3插入固定连接的凹槽；本具体实施例中，所述的阀杆3与球体2为梅花销状连接结构，阀杆3的外圆周壁上设置若干弧形孔，相应的球体2的连接座21的内孔周壁上设有与阀杆3上的若干弧形孔位置、形状以及数量对应的若干弧形孔，阀杆3上的弧形孔与球体2上的弧形孔构成供连接销210插入的连接孔（当然该孔还可以是方孔或棱形孔等等形状），连接孔呈梅花花瓣状分布，即若干连接销210将阀杆3与球体2进行配合连接，若干连接销210呈梅花花瓣状分布。阀杆3一端穿过主阀体1伸入阀腔内与球体2固定连接，且阀杆3与主阀体1之间设有防火密封装置；阀杆3另一端与驱动装置5驱动连接，本具体实施例中采用的驱动装置5为蜗轮传动装置。所述的防火密封装置包括有套设于阀杆3上的压盖4；所述压盖4一端锁紧于主阀体1上，该端上端部内圈设有缺槽，缺槽内嵌装阀盖内侧防火密封圈41，阀杆3外壁设有环形槽，环形槽内设有橡胶密封圈，实现阀杆3与压盖4之间的进一步密封；压盖4另一端沿轴向延伸出嵌入阀杆3与主阀体1之间的延伸部40，延伸部40外径小于压盖4与主阀体1连接的一端外径，延伸部40外壁与主阀体1之间设有阀盖外侧防火密封圈40及橡胶密封圈。主阀体1与压盖4之间、压盖4与阀杆3之间均设有橡胶密封圈和压盖内、外侧防火密封圈41、42组合，该组合不仅具有防火功能而且还有双重密封作用，可防止火灾从压盖4及阀杆3处对外扩散，具有更好的防火性能。

所述左阀体10的流入通道100内朝向球体2的一侧设有左阀座组件7，右阀体11的流出通道110朝向球体2的一侧设有右阀座组件8。左、右阀座组件7、8组合式配对使用且与流入通道100、流出通道110轴线同心；左、右阀座组件7、8为结构相同且具有相同安装结构的组合阀座；故为便于本实施例中阀座及其安装结构的描述，本实施例中以右阀座组件8为例进行详细描述：所述的右阀座组件8包括有右侧第一阀座80及右侧第二阀座81，右阀体11的流出通道110朝向阀腔的一侧设有供右侧第一阀座80和右侧第二阀座81安装的二级台阶设置的环形凹槽，环形凹槽包括供右侧第一阀座80安装的第一环形凹槽111以及供右侧第二阀座81安装的第二环形凹槽112；所述右侧第一阀座80轴向朝向球体2的一端设有供密封圈安装的安装槽，安装槽内嵌装有右侧第一阀座密封圈801与球体2的密封面配合；右侧第一阀座80轴向另一端与第一环形凹槽111轴向一侧之间设有第一阀座预紧弹簧803；第一阀座预紧弹簧803安装在第一环形凹槽111轴向一侧设有的弹簧安装孔内并与右侧第一阀座80抵触将右侧第一阀座80上的右侧第一阀座密封圈801压向球体2构成密封；所述右侧第一阀座80径向外侧壁上沿轴向分布排列的三个密封圈安装环槽（密封圈安装环槽的数量可根据需要进行设置），本实施例中设有其中最靠近球体2的一个密封圈安装环槽内设有阀座防火密封圈804，另两个密封圈安装环槽内设有橡胶密封圈；这样设置下，阀座与阀体具有多重密封，密封性更好，同时阀座防火密封圈804具有防止火灾对内向下游扩散。所述的右侧第一阀座80侧壁延伸有伸入第二环形凹槽112的凸盘800，所述的右侧第二阀座81内圈开设有供右侧第一阀座80上的凸盘800嵌入配合的嵌槽813（本具体实施例中，嵌槽813为阀座端部开设的台阶缺槽，当然也可采用在阀座侧壁上开设环形凹槽设置），凸盘800外环壁上设有供密封圈安装的安装槽，安装槽内设有形成右侧第一阀座80与右侧第二阀座81密封的辅助密封圈850；所述右侧第二阀座81最大内孔直径D1与最小内孔直径D2之差，即嵌槽813深度尺寸（H=D1-D2）设置成大于第二阀座密封圈810端面中心直径D3与右侧第二阀座81最小内孔直径D2之差（D3-D2）。所述的右侧第二阀座81朝向球体2的一端端部设有与球体2的密封面配合的右侧第二阀座密封圈810及硬质金属密封层811；右侧第二阀座另一端设有预紧弹簧安装孔，预紧弹簧安装孔内设有第二阀座预紧弹簧812，第二阀座预紧弹簧812一端安装在预紧弹簧安装孔内并与右侧第二阀座81相抵，另一端与第二环形凹槽112轴向侧壁相抵构成将右侧第二阀座81的各密封面压向球体2。为进一步提高阀门的密封可靠性，所述的右侧第一阀座80内设有阀座注脂通道802，阀座注脂通道802包括沿轴向设置的水平通道和呈漏斗形的竖直通道；水平通道一端通向球体2的密封面，另一端与竖直通道的漏斗形的漏嘴部分连通；所述右阀体11内设有与阀座注脂通道802连通的阀体注脂通道6；所述阀体注脂通道6一端与竖直通道的漏斗形的漏口相通，另一端设有紧急防火密封装置61，紧急防火密封装置61为供密封脂注入的注脂阀。

本具体实施例中，左阀体10及左阀座组件7具有与右阀体11及右阀座组件8相通的结构及安装结构。上述阀座具有多层密封系统，密封性能高：右（左）侧第一阀座的密封圈与球体形成第一层密封副；右（左）侧第二阀座的密封圈与球体形成第二层密封副；右（左）侧第二阀座的硬质金属密封层与球体形成第三层密封副；由紧急防火密封装置注入密封脂在第一阀座与球体之间形成第四层密封副。当球体在全关位置且工作压力较低时：管道上游的右侧第一阀座和右侧第二阀座分别在其后部的介质压力和第一阀座预紧弹簧、第二阀座预紧弹簧的弹性力共同作用下将右侧第一阀座和右侧第二阀座同时压到球体上；管道上游也如此，因此上游和下游各两层密封副，从而在上、下游管道之间形成四层密封副，提高了阀门的密封性能；当球体在全关位置且工作压力较高时：在介质压力和第一阀座预紧弹簧、第二阀座预紧弹簧的弹性力共同作用下，同时使右（左）侧第二阀座上的金属密封层与球体形成第三层密封副，从而在球体与上、下游管道之间会形成六层密封副，更加确保阀门具有严密的关闭密封性。同时，在第一层密封副损坏时，由第二层密封副工作保证阀门的正常工作，第二层密封副损坏时，第三层密封副顶替工作，依次第三层密封副损坏时，通过在紧急防火密封装置注入密封脂形成笫四层密封，可再次保持阀门密封副部位的密封性能，保证产品继续正常工作，多重密封系统极大地延长了阀门的使用寿命。

本发明的压盖内侧防火密封圈41、压盖外侧防火密封圈42及阀座防火密封圈804均采用柔性石墨防火密封圈，当然也可采用其它防火材料制成的防火密封圈；但柔性石墨制成的防火密封圈具有极高的耐火阻燃性能，故本发明优先采用柔性石墨防火密封圈。

阀门防火功能是：由主阀体1和左、右阀体10、11焊接而成焊接式组合阀体因两端端部均为焊接连接从而完全避免了工作介质对外泄漏，在管道系统突发火灾时，可避免火灾从主阀体1和左、右阀体10、11处向外蔓延，消除了原法兰-垫片连接因垫片失效而造成的工作介质泄漏在地下管道中留下的安全隐患。因在右（左）侧阀座与右（左）阀体之间、阀体与压盖之间、压盖与阀杆之间设置了防火密封圈（优先采用柔性石墨防火密封圈），在突发火灾时可在压盖与阀体之间和压盖与阀杆之间阻断火源向外蔓延、在右（左）侧阀座与右（左）阀体之间阻断火源向管道下游蔓延，从而达到完全阻断火源实现防火的目的。

延长阀门工作寿命是：形成原始的三层密封副，在三层密封副损坏时，注入密封脂形成第四层密封副，确保阀门工作；当该阀门在长期工作中，其右（左）侧第一阀座的密封圈与球体组成的密封副因开关瞬间出现的高速流体频繁冲刷而失效时；右（左）侧第二阀座的密封圈与球体组成的密封副可自动承担全部的密封作用，保证阀门正常工作；当右（左）侧第二阀座的密封圈与球体组成的密封副经长期工作磨损而失效时，硬质金属密封层与球体组成的密封副可继续承担全部的密封作用，继续保持阀门正常工作；在硬质金属密封层与球体的密封副失效时，通过对紧急防火密封装置注入密封脂而再次保持阀门密封副部位的密封性能，形成密封，保证产品继续正常工作，从而在不停产维修情况下极大地延长了阀门的使用寿命。

Claims (10)

1.一种大口径球阀，包括有阀体、设于阀体内的阀座组件、与阀座组件配合的球体、与球体连接的阀杆及与阀杆联动连接的驱动装置，所述阀杆与阀体间设有防火密封装置，其特征在于：所述的阀体包括设于阀腔的主阀体及设于主阀体两侧的左、右阀体，左、右阀体焊接于所述主阀体两侧，所述的左、右阀体相对于与主阀体焊接一端的另一端端部设有供阀门焊接于管道上的焊接坡口；所述左、右阀体内设有可与阀腔连通的流入通道、流出通道，流入通道内朝向阀腔的一侧设置与球体配合的左阀座组件，流出通道内朝向阀腔的一侧设置与球体配合右阀座组件。

2.根据权利要求1所述的大口径球阀，其特征在于：所述的右阀座组件包括右侧第一阀座，右阀体内设有供右侧第一阀座安装的第一环形凹槽；右侧第一阀座轴向一端设有与球体配合的右侧第一阀座密封圈，另一端与第一环形凹槽轴向一侧之间设有将右侧第一阀座推向球体的第一阀座预紧弹簧；所述右侧第一阀座径向外侧壁与阀体内壁之间设有阀座防火密封圈；所述的左阀座组件与右阀座组件具有相同设置结构。

3.根据权利要求2所述的大口径球阀，其特征在于：所述的右侧第一阀座内设有供密封脂注入的阀座注脂通道，所述右侧阀体上设有阀体注脂通道；所述阀座注脂通道一端通向球体，另一端与阀体注脂通道连通；所述阀体注脂通道相对于与阀座注脂通道连通一端的另一端设有紧急防火密封装置，紧急防火密封装置为供密封脂注入的注脂阀；所述左阀座组件与右阀座组件具有相同设置结构。

4.根据权利要求2或3所述的大口径球阀，其特征在于：所述的右阀座组件还包括右侧第二阀座，相应的右阀体内设有供右侧第二阀座安装的第二环形凹槽，所述右侧第二阀座轴向一端设有与球体配合的右侧第二阀体密封圈，另一端与第二环形凹槽轴向侧壁之间设有将右侧第二阀座推向球体的第二阀座预紧弹簧；所述的左阀座组件与右侧阀座组件具有相同设置结构。

5.根据权利要求4所述的大口径球阀，其特征在于：所述的右侧第二阀座轴向朝向球体一侧上设有与球体配合的硬质金属密封层；所述左侧第二阀座轴向朝向球体一侧上也设有与球体配合的硬质金属密封层。

6.根据权利要求4所述的大口径球阀，其特征在于：所述的右侧第一阀座侧壁延伸有伸入第二环形凹槽的凸盘；右侧第二阀座内圈壁上开设有嵌槽，凸盘嵌入嵌槽内并与右侧第二阀座相抵形成右侧第一阀座将右侧第二阀座推向球体的预紧力，凸盘外环壁上设有构成右侧第一阀座与右侧第二阀座之间密封的辅助密封圈；所述左阀座组件与右侧阀座组件具有相同设置结构；且所述嵌槽深度尺寸设置成大于第二阀座密封圈端面中心直径D3与右侧第二阀座最小内孔直径D2之差。

7.根据权利要求5所述的大口径球阀，其特征在于：所述的右侧第一阀座侧壁延伸有伸入第二环形凹槽的凸盘；右侧第二阀座内圈壁上开设有嵌槽，凸盘嵌入嵌槽内并与右侧第二阀座相抵形成右侧第一阀座将右侧第二阀座推向球体的预紧力，凸盘外环壁上设有构成右侧第一阀座与右侧第二阀座之间密封的辅助密封圈；所述左阀座组件与右侧阀座组件具有相同设置结构；且所述嵌槽深度尺寸设置成大于第二阀座密封圈端面中心直径D3与右侧第二阀座最小内孔直径D2之差。

8.根据权利要求1所述的大口径球阀，其特征在于：所述的防火密封装置包括套设于阀杆上的压盖，压盖与阀杆之间设有压盖内侧防火密封圈；所述压盖一端锁紧于主阀体上，另一端沿轴向延伸出嵌入阀杆与阀体之间的延伸部，延伸部与阀体之间设有压盖外侧防火密封圈。

9.根据权利要求1所述的大口径球阀，其特征在于：所述的阀杆与球体为梅花销状连接结构，由若干连接销将阀杆与球体进行配合连接，若干连接销呈梅花花瓣状分布。

10.根据权利要求1所述的大口径球阀，其特征在于：所述的主阀体与左、右阀体采用窄间隙双V形坡口焊缝焊接为一体。

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