CN102900864A - 管线球阀及其制造方法 - Google Patents

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本发明公开了一种管线球阀及其制造方法。目前管线球阀阀体的形状大多为圆柱形或纺锤体，阀体主体的焊接缝大多为二条，从而存在的泄漏隐患也多，使用寿命较短。本发明的管线球阀，其特征在于所述的阀体呈球状，其由两片半球形壳体焊接而成，形成一圈垂直焊缝，阀球的中心与阀体的中心同轴；所述阀体的上、下端部各开有一焊接口，位于阀体上端部的焊接口与阀杆轴套焊接，形成一圈径向焊缝；位于阀杆下端部的焊接口与耳轴轴套焊接，形成一圈径向焊缝；所述的阀球与阀体之间设有用于两者之间密封的浮动阀座。本发明的球状阀体为全焊接一体型，结构紧凑，强度高；浮动阀座以硬密封为主，软密封为辅，采用了上、下游二重密封，密封性能可靠、耐久。

Description

管线球阀及其制造方法
技术领域
本发明涉及压力容器，具体地说是一种管线球阀及其制造方法。
背景技术
管线用球阀应用于天然气干道、煤气码头、海洋平台、机场等场合中的输气、输液，目前阀体(也称壳体)的形状大多为圆柱形或纺锤体，阀体主体的焊接缝大多为二条，不包括其与阀杆的焊接缝，从而存在的泄漏隐患也多，使用寿命较短；为了保证阀体的强度和刚度，通常在阀体上增加多余的附加厚度或筋条。此外，用于阀体与阀球之间密封的阀座密封性能较差，无法满足某些使用场合中的高密封性能要求。随着国际国内输气、输液管网的迅猛发展，急需一种可靠的和管网融为一体的、寿命长、不易损坏的、高强度、大口径的启闭和切断的装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种可靠的和管网融为一体的、寿命长、不易损坏的、高强度、大口径的管线球阀。
为此，本发明采用如下的技术方案：管线球阀，包括阀体、阀杆、耳轴和置于阀体内用于旋转的阀球，阀杆连接在阀球的上端部上，耳轴连接在阀球的下端部上，阀杆外设有阀杆轴套，耳轴外设有耳轴轴套，其特征在于：所述的阀体呈球状，其由两片半球形壳体焊接而成，形成一圈垂直焊缝，阀球的中心与阀体的中心同轴；所述阀体的上、下端部各开有一焊接口，位于阀体上端部的焊接口与阀杆轴套焊接，形成一圈径向焊缝；位于阀杆下端部的焊接口与耳轴轴套焊接，形成一圈径向焊缝；所述的阀球与阀体之间设有用于两者之间密封的浮动阀座；所述阀体的两侧部各开有一圆形流通口，阀球的两侧部各开有一圆形通道口，通过旋转阀球使阀球的通道口与阀体的流通口重合时，球阀处于全流量打开状态。
由于阀球的轴心由耳轴支撑，不会产生轴心偏离且使阀球更容易操作，阀球稳定地同阀座进行接触，得到完全密封效果。由于采用全通径设计，全开时的流体通路同管线一样成流畅的圆筒形，不会发生流体的乱流和压力的损耗，清管器也能顺利通过。浮动阀座使阀球与阀体之间的密封可靠、耐久。
本发明的球状阀体为全焊接一体型，只有一条纵向垂直焊缝，结构紧凑，强度高；无螺钉连接，排除了外泄的可能性。不管从外部、内部对阀体带来的振动冲击力、阻力、压力等碰到此阀体时，它都可以有效地化解，均匀的分散和消除。因此，在阀体上没有增加多余的附加厚度或筋条等来保证强度和刚度。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明采取以下技术措施：
所述的浮动阀座包括位于内侧的金属阀座内圈和包在阀座内圈外的金属阀座外圈，阀座外圈被限位在阀体上，阀座外圈的外侧与阀体之间设有多个呈环状分布的高温合金弹簧和一用于阀座与阀体之间密封的第一密封圈，阀座外圈上部的内侧形成置于阀座内圈上表面上的一环状钩头和一环状缺口，所述的缺口中置有一圈软密封件，阀座内圈和钩头的内侧面镀有高耐磨金属层；当浮动阀座受到介质液体压力时推向阀球时，浮动阀座抱住阀球，软密封件下部的内端与阀球密封配合，阀座内圈和钩头的内侧面与阀球密封配合。阀座内圈与阀座外圈与阀球形成硬密封，软密封件与阀球形成软密封，软密封位于二处硬密封之间。本发明以硬密封为主，软密封为辅，采用了上、下游二重密封，软密封可弥补硬密封的不足，密封性能可靠、耐久。在使用过程中，如果阀球的球面产生附加异物，可通过旋转阀球，首先由硬密封面清除，在硬密封面清除不了时，再由软密封件弹出异物或吃进包容。
当发生火灾时候，即使温度达到700摄氏度以上，高温合金弹簧仍能保持很好的弹性、不失效。由于弹簧的作用力仍然能抱紧球体，此时硬密封起作用(此时软密封已被损坏，不起作用)，当介质通过时候，整个阀门仍然能有一定的密封性，以消除地震、火灾等突发事故不因大量的可燃气体外泄造成二次灾难。在长期的使用中，如果因阀体内腔受热膨胀而造成压力升高时，浮动阀座可自动排泄压力到流通的通道中。
在常态下，所述软密封件下部的内端到阀球表面的距离小于阀座内圈或钩头的内侧面到阀球表面的距离，使第一次密封为软密封，第二次密封为硬密封，软密封可起到缓冲作用；所述阀座外圈与阀座内圈均呈台阶状，所述的阀座外圈搁在阀座内圈上；阀座内圈底部的外侧与阀座外圈底部的内侧采用点焊连接，使得整个阀座结构稳固，保证软密封件不会因外力的挤压而损坏、脱落。
所述的阀座外圈与阀体之间还设有用于阀座与阀体之间密封且能阻止树脂流入阀体内腔内的第二密封圈，第二密封圈位于第一密封圈下方，第一密封圈与第二密封圈之间设有一圈树脂积聚槽，位于树脂积聚槽上方的阀体上开有至少一个树脂注入口，树脂注入口处连接密封头；树脂积聚槽与软密封件之间设有至少一条用于将树脂积聚槽中的树脂流向软密封件密封面的注脂通道。如果软密封件的密封面产生泄漏，从树脂注入口注入树脂，经树脂积聚槽和注脂通道流向软密封件的密封面，对软密封件的密封面进行修复，以恢复其密封作用。本发明维护成本低，几乎不要维修；也可以埋入地下也可放置地上使用。
用于支撑软密封件的阀座内圈表面上或与该阀座内圈表面配合使用的阀座外圈底面上开有数条沟槽，以保证修复用树脂顺利、快速到达软密封件的密封处。
所述的软密封件为氟橡胶件，能在-46℃～200℃情况下具有很好的弹性、韧性以及对外界杂质很好的包敷，即使有一定量的杂质进入密封面也不影响使用性能。
所述阀体的流通口内径与阀球的通道口口径大小相同，所述浮动阀座的底面与流通口的内壁及通道口的内壁齐平。流体介质的流通不会造成涡流、絮流和变形，从而使介质通过此阀的阻力最少，除了介质的摩擦损失阻力外，其它的介质变形、涡流、絮流阻力系数为零。
阀杆轴套的底部有一圈凹槽，该凹槽内置一防尘圈，防尘圈的底部与阀球的上球面密封配合；耳轴轴套的顶部也开有一圈凹槽，该凹槽内置一轴承密封圈，耳轴轴套上开有一与阀体内腔相通的纵向排放口，该纵向排放口处连接一密封头。阀在关闭状态下，上下游侧均有压力时，可通过纵向排放口将阀体内的内腔压力排除至零。另外，也可排放水、水锈及沉淀物。由于该阀长期埋于地下或露天于荒郊野外，工作环境恶劣，长期输送介质过程中，难免有颗粒状的杂质影响阀杆和耳轴的正常运转。为了防止阀杆和耳轴不受杂质的损坏，增加了防尘圈和轴承密封圈的设置。
所述的阀杆上套有二道用于其与阀杆轴套之间密封的GT密封圈，位于二道GT密封圈之间的阀杆轴套上开有一阀杆密封脂注入口，该阀杆密封脂注入口连接一密封头。通过增设二道GT密封圈，完全排除了外泄的可能性。阀杆密封脂注入口可注入树脂，用于修复GT密封圈。
本发明的另一技术方案是提供上述管线球阀的制造方法，其特征在于，开焊接口时，采用机械加工和人工加工相结合的方法，先采用机械加工，至开口处的阀体壁厚为0.4-0.6mm时停止机械加工，再采用人工剪切的方法使焊接口成形；两片半球形壳体焊接及阀杆轴套和耳轴轴套分别与各自的焊接口焊接时，先采用单面焊接、双面成形的氩弧焊焊接方法，使焊接稳定系数达到最大，再经过多次的埋弧摆动焊接，使焊接应力得到最大平衡和消除，从而使得到的焊接件变形最小，并以100%的焊缝都能进行X射线的评审来保证焊缝的质量。
本发明具有以下有益效果：1)球状阀体为全焊接一体型，结构紧凑，强度高；2)无螺钉连接及阀杆处增设了二道GT密封圈，完全排除了外泄的可能性；3)浮动阀座以硬密封为主，软密封为辅，采用了上、下游二重密封，密封性能可靠、耐久；4)流体介质的流通不会造成涡流、絮流和变形；5)维护成本低，几乎不要维修，如果软密封件和GT密封圈的密封面产生泄漏，可紧急修复软密封件，操作方便快捷；6)防止了阀杆和耳轴受杂质影响；7)本发明采用的焊接方法使焊接稳定系数达到最大，焊接件变形最小。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明浮动阀座的结构示意图。
图3为本发明焊缝的截面图。
图4为本发明阀体开孔时的示意图。
图5为本发明防尘圈处的局部示意图。
图6为本发明轴承密封圈处的局部示意图。
图中，1-阀体，2-阀杆，3-耳轴，4-阀球，5-阀杆轴套，6-耳轴轴套，7-垂直焊缝，8、9-径向焊缝，10-流通口，11-阀座内圈，12-阀座外圈，13-高温合金弹簧，14-第一密封圈，15-钩头，16-缺口，17-软密封件，18-第二密封圈，19-树脂积聚槽，20-树脂注入口，21-注脂通道，22-防尘圈，23-轴承密封圈，24-纵向排放口，25-GT密封圈，41-通道口。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
如图所示的管线球阀，其主要由阀体1、阀杆2、耳轴3和置于阀体内用于旋转的阀球4组成，阀杆2连接在阀球4的上端部上，耳轴3连接在阀球4的下端部上，阀杆2外设有阀杆轴套5，耳轴3外设有耳轴轴套6。所述的阀体1呈球状，其由两片半球形壳体焊接而成，形成一圈垂直焊缝7，阀球4的中心与阀体1的中心同轴。阀体的上、下端部各开有一焊接口，位于阀体上端部的焊接口与阀杆轴套5焊接，形成一圈径向焊缝8。位于阀杆下端部的焊接口与耳轴轴套6焊接，形成一圈径向焊缝9。所述的阀球4与阀体1之间设有用于两者之间密封的浮动阀座。阀体1的两侧部各开有一圆形流通口10，阀球4的两侧部各开有一圆形通道口41，阀体的流通口内径与阀球的通道口口径大小相同，浮动阀座的底面与流通口的内壁及通道口的内壁齐平。通过旋转阀球使阀球的通道口41与阀体的流通口10重合时，球阀处于全流量打开状态。
所述的浮动阀座由位于内侧的金属阀座内圈11和包在阀座内圈外的金属阀座外圈12组成，阀座外圈与阀座内圈均呈台阶状，所述的阀座外圈搁在阀座内圈上，阀座内圈底部的外侧与阀座外圈底部的内侧采用点焊连接。阀座外圈12被限位在阀体1上，阀座外圈的外侧与阀体之间设有多个呈环状分布的高温合金弹簧13、用于阀座与阀体之间密封的第一密封圈14和用于阀座与阀体之间密封且能阻止树脂流入阀体内腔内的第二密封圈18，阀座外圈12上部的内侧形成置于阀座内圈上表面上的环状钩头15和环状缺口16，所述的缺口16中置有一圈软密封件17，软密封件的材料为氟橡胶。阀座内圈11和钩头15的内侧面镀有高耐磨金属层。在常态下，所述软密封件下部的内端到阀球表面的距离小于阀座内圈或钩头的内侧面到阀球表面的距离。当浮动阀座受到介质液体压力时推向阀球时，浮动阀座抱住阀球，软密封件下部的内端先与阀球密封配合，然后阀座内圈和钩头的内侧面与阀球密封配合。
第二密封圈位于第一密封圈下方，第一密封圈与第二密封圈之间设有一圈树脂积聚槽19，位于树脂积聚槽上方的阀体上开有多个树脂注入口20，树脂注入口处连接密封头。树脂积聚槽与软密封件之间设有多条用于将树脂积聚槽中的树脂流向软密封件密封面的注脂通道21。用于支撑软密封件的阀座内圈表面上开有数条沟槽。
阀杆轴套的底部有一圈凹槽，该凹槽内置防尘圈22，防尘圈的底部与阀球的上球面密封配合。耳轴轴套的顶部也开有一圈凹槽，该凹槽内置轴承密封圈23，耳轴轴套上开有与阀体内腔相通的纵向排放口24，该纵向排放口处连接密封头。
所述的阀杆上套有二道用于其与阀杆轴套之间密封的GT密封圈25，位于二道GT密封圈之间的阀杆轴套上开有阀杆密封脂注入口，该阀杆密封脂注入口连接密封头。
上述管线球阀的制造方法，其不同于现有方法的步骤为：开焊接口时，采用机械加工和人工加工相结合的方法，先采用机械加工，至开口处的阀体壁厚为0.5mm时停止机械加工，再采用人工剪切的方法使焊接口成形；两片半球形壳体焊接及阀杆轴套和耳轴轴套分别与各自的焊接口焊接时，先采用单面焊接、双面成形的氩弧焊焊接方法，再经过多次的埋弧摆动焊接。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.管线球阀，包括阀体(1)、阀杆(2)、耳轴(3)和置于阀体内用于旋转的阀球(4)，阀杆(2)连接在阀球(4)的上端部上，耳轴(3)连接在阀球(4)的下端部上，阀杆(2)外设有阀杆轴套(5)，耳轴(3)外设有耳轴轴套(6)，其特征在于：所述的阀体(1)呈球状，其由两片半球形壳体焊接而成，形成一圈垂直焊缝(7)，阀球(4)的中心与阀体(1)的中心同轴；所述阀体的上、下端部各开有一焊接口，位于阀体上端部的焊接口与阀杆轴套(5)焊接，形成一圈径向焊缝(8)；位于阀杆下端部的焊接口与耳轴轴套(6)焊接，形成一圈径向焊缝(9)；所述的阀球(4)与阀体(1)之间设有用于两者之间密封的浮动阀座；所述阀体(1)的两侧部各开有一圆形流通口(10)，阀球(4)的两侧部各开有一圆形通道口(41)，通过旋转阀球使阀球的通道口(41)与阀体的流通口(10)重合时，球阀处于全流量打开状态。
2.根据权利要求1所述的管线球阀，其特征在于，所述的浮动阀座包括位于内侧的金属阀座内圈(11)和包在阀座内圈外的金属阀座外圈(12)，阀座外圈(12)被限位在阀体(1)上，阀座外圈的外侧与阀体之间设有多个呈环状分布的高温合金弹簧(13)和一用于阀座与阀体之间密封的第一密封圈(14)，阀座外圈(12)上部的内侧形成置于阀座内圈上表面上的一环状钩头(15)和一环状缺口(16)，所述的缺口(16)中置有一圈软密封件(17)，阀座内圈(11)和钩头(15)的内侧面镀有高耐磨金属层；当浮动阀座受到介质液体压力时推向阀球时，浮动阀座抱住阀球，软密封件下部的内端与阀球密封配合，阀座内圈和钩头的内侧面与阀球密封配合。
3.根据权利要求2所述的管线球阀，其特征在于，在常态下，所述软密封件下部的内端到阀球表面的距离小于阀座内圈或钩头的内侧面到阀球表面的距离；所述阀座外圈与阀座内圈均呈台阶状，所述的阀座外圈搁在阀座内圈上；阀座内圈底部的外侧与阀座外圈底部的内侧采用点焊连接。
4.根据权利要求2或3所述的管线球阀，其特征在于，所述的阀座外圈与阀体之间还设有用于阀座与阀体之间密封且能阻止树脂流入阀体内腔内的第二密封圈(18)，第二密封圈位于第一密封圈下方，第一密封圈与第二密封圈之间设有一圈树脂积聚槽(19)，位于树脂积聚槽上方的阀体上开有至少一个树脂注入口(20)，树脂注入口处连接密封头；树脂积聚槽与软密封件之间设有至少一条用于将树脂积聚槽中的树脂流向软密封件密封面的注脂通道(21)。
5.根据权利要求4所述的管线球阀，其特征在于，用于支撑软密封件的阀座内圈表面上或与该阀座内圈表面配合使用的阀座外圈底面上开有数条沟槽。
6.根据权利要求4所述的管线球阀，其特征在于，所述的软密封件(17)为氟橡胶件。
7.根据权利要求1所述的管线球阀，其特征在于，所述阀体的流通口内径与阀球的通道口口径大小相同，所述浮动阀座的底面与流通口的内壁及通道口的内壁齐平。
8.根据权利要求1所述的管线球阀，其特征在于，阀杆轴套的底部有一圈凹槽，该凹槽内置一防尘圈(22)，防尘圈的底部与阀球的上球面密封配合；耳轴轴套的顶部也开有一圈凹槽，该凹槽内置一轴承密封圈(23)，耳轴轴套上开有一与阀体内腔相通的纵向排放口(24)，该纵向排放口处连接一密封头。
9.根据权利要求1所述的管线球阀，其特征在于，所述的阀杆上套有二道用于其与阀杆轴套之间密封的GT密封圈(25)，位于二道GT密封圈之间的阀杆轴套上开有一阀杆密封脂注入口，该阀杆密封脂注入口连接一密封头。
10.权利要求1-9任一项所述管线球阀的制造方法，其特征在于，开焊接口时，采用机械加工和人工加工相结合的方法，先采用机械加工，至开口处的阀体壁厚为0.4-0.6mm时停止机械加工，再采用人工剪切的方法使焊接口成形；两片半球形壳体焊接及阀杆轴套和耳轴轴套分别与各自的焊接口焊接时，先采用单面焊接、双面成形的氩弧焊焊接方法，再经过多次的埋弧摆动焊接。
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