CN103291941A - 阀唇 - Google Patents

Abstract

本发明公开了通过增设密封面保护设计的方法延长阀门使用寿命目的的机械密封技术。非常适合渣浆介质(含有大量硬性颗粒物质的介质)阀门的使用。寓意“唇亡齿寒”的成语，为阀门加个“唇”。本发明代表性的实用设计案例如附图所示。图中的零件标示分别为：1.“阀唇”；2. 阀芯密封面；3. 阀座密封面；4. 弹升装置。

Description

阀唇

技术领域

本发明属于机械密封技术研究领域。具体涉及改造现有阀门密封面结构形式的工艺方法。是通过增设密封面保护设计的方法，保护阀门密封面，增强阀门密封性，实现延长阀门使用寿命的目的。特别适合用于延长工业生产中一种用在渣浆介质(含有大量硬性颗粒物质的介质，其对管道阀门具有强大的冲蚀磨损力)的阀门的使用寿命的革新技术。

背景技术

本发明意在通过对结构形式的改变，为阀门密封面加设保护墙的方法，增强用在恶略环境下的渣浆阀门的密封性能和使用寿命。发明人所在的一个生产氧化铝产品的铝化工企业。大家都知道氧化铝是一种俗称白刚玉的磨料，其生产过程中会用到大量异性截止阀。该阀门属于一种Y型设计的截止阀，由于其中高速通过的是具有强大冲蚀磨损力的矿料浆状介质。使该阀门的使用寿命总是很有限。目前关键工艺部位使用的料浆阀最长寿命也不过80天，也仅有一个生产厂家的产品达到这个极限，其他许多试用厂家的阀门都在40天以下，短的不过10天。这些厂家的产品设计都是通过增强阀芯阀座密封面的抗冲蚀能力，力求延长阀门的寿命。而发明人因长期从事对该阀门投入使用前的质量检验工作，所以对这些阀门的各种性状比较了解解。通过多年对它的认真分析和技术摸索。认为各生产厂家一味的靠增强密封面的抗冲蚀能力，来增长阀门寿命的幅度很有限。于是另辟蹊径，依避实就虚的思维，提出在现有技术之上，再通过减少阀门密封面受渣浆直接冲刷的几率和辅助加强阀门密封效果的方法延长阀门寿命的设计理念。提出在阀门密封副前加设一个保护结构，用于阻挡渣浆中硬性颗粒直接对阀芯阀座密封面的冲刷破坏。即减少了密封面受损的几率，又巩固了其密封效果，实现有效延长阀门使用寿命的目的。

发明内容：

本发明的发明目的是：进一步延长渣浆(含有大量硬质颗粒料介质)阀门的使用寿命。

本发明的发明理由是：目前设计制造使用的渣浆介质的阀门，普遍使用寿命很短。

为了能延长阀门的实际使用寿命，发明人得利其所从事的阀门检测工作岗位条件，对现有阀门使用情况进行认真细致的统计分析发现，造成阀门实际寿命短的主要原因是阀门的密封功能失效。而造成阀门的密封功能失效的主要原因是其工作介质中存在大量的硬质颗粒物，阀门密封副长期受其直接冲刷，在阀门关闭瞬间密封副间形成的微隙又会过滤截留大量硬质颗粒，进一步被密封副扎压，就造成密封副的密封面受到损坏。造成密封功能失效。

为了能达到延长阀门使用寿命的目的，设计者提出在现有阀芯阀座密封副的前面加设一道或多道保护装置，用于有效阻挡渣浆中硬性颗粒对阀芯阀座密封面的冲刷和扎压破坏。这样即减少了密封面受损的几率，又巩固了其密封效果，有效实现了延长阀门使用寿命的目的。其设计理念获感于“唇亡齿寒”的成语，阀门密封副这对“牙齿”再硬，前面再有个“唇”来保护一下岂不更好！

有益效果：

有了“阀唇”的保护，其一方面可以减少或缓冲硬质颗粒物对阀芯阀座密封面的直接冲击；另一方面可以在阀门关闭瞬间提前阻挡滤出颗粒物不给它们积存在阀芯阀座密封副间的机会；也就有效减少了阀芯阀座密封面遭到损坏的几率。再有“阀唇”和密封副间自然形成的空腔也会有效起到压力缓冲的作用，阀门关闭后其间又会逐渐被沉积的细粒固态物质填充，继而巩固阀门的密封能力。最终达到延长渣浆介质阀门使用寿命的目的。

发明特点：

1、本发明理念新颖；理清易懂；结构简单；实施便捷。

2、本发明以避实就虚的观点，通过有效阻挡避让，有效减轻了介质中硬质颗粒对阀芯和阀座密封工作面的直接冲刷破坏，同时又有增固其密封的效果，自然的延长阀门的使用寿命大为有利。

3、本发明基于以上设计理念设计出多种类型的阀门密封副保护“阀唇”。按结构形式分为活动和固定两个型，按材质特性分为钢性和柔性两大类。实际产生四种类型：钢性活动类型的“阀唇”、钢性固定类型的“阀唇”、柔性活动类型的“阀唇”和柔性固定类型的“阀唇”。它们都各有优点、特色，可分别适用于不同的介质环境。

技术特征

1、钢性活动类型的“阀唇”：是指选用钢铁等硬性材质制作可以有一定活动量的“阀唇”。具有随机灵活；保护性强又耐高温的优点。适用于大多数渣浆介质的阀门，并可以在高温环境下使用。

2、钢性固定类型的“阀唇”：是指选用钢铁等硬性材质制作或直接对阀芯阀座密封面上进行设计加工的不能活动的“阀唇”。具有结构简单；加工方便；耐高温的优点。对大颗粒固态物过滤效果明显。适用于绝大多数渣浆介质阀门，并可以在高温环境下使用。

3、柔性活动类型的“阀唇”：是指选用橡胶等柔性材质制作有一定活动空间的“阀唇”。具有密封性好；保护性强的优点。缺点是不耐高温。适用于多数常温的渣浆介质阀门。

4、柔性固定类型的“阀唇”：是指选用橡胶等柔性材质制作没有活动空间的“阀唇”。具有密封性好；耐高压的优点。缺点是不耐高温。适用于大多数常温的渣浆介质阀门。

附图说明

下面以相关附图解析几种“阀唇”的构造设计：

1、钢性活动类型的“阀唇”如(附图1)所示：活动式保护圈“阀唇”(1)，是选用钢铁等硬性材料制作成的一个圆筒形的构件，其上加工有限位挡环(1-1)，与阀座间设计有辅助弹升装置(4)，安装在阀座(3)的内圈上有一定活动量。阀门开启时，“阀唇”(1)升起挡在阀座密封面(3)前，减少了硬质颗粒物对阀座(3)密封面的直接冲刷。阀门关闭时，活动式“阀唇”(1)先于阀芯阀座的密封线(2-1、3-1)接触之前与阀芯(2)接触。提前形成微隙(1-2)把大量硬质颗粒物过滤在密封线(2-1、3-1)之外，有效防止了硬质颗粒物对密封线的扎压损伤。其与密封线间形成的环型空槽(1-3)会逐渐被一些固态物质填满，起到了辅助密封的作业，有效增长了阀门的密封效果。(附图1)示意图说明：中间的图是设计有钢性活动类型“阀唇”的截止阀门构件：“阀唇”(1)、阀芯(2)、阀座(3)相对结构位置的侧视纵向中剖面示意图。四个角的图是侧视中剖面示意图中“阀唇”(1)、阀芯(2)、阀座(3)相对结构位置，在阀门不同状态时的局部放大示意图。左上角图是在阀门开启状态，阀芯与“阀唇”未接触时，三者的相对位置示意图。右上角图是在阀门欲关闭状态，阀芯与“阀唇”接触时，三者的相对位置示意图。左下角图是在阀门关闭过程中，阀芯下压“阀唇”时，三者的相对位置示意图。右下角图是在阀门关闭状态，阀芯与“阀唇”和阀座都接触的示意图。

2、钢性固定类型的“阀唇”的两个不同设计及其简化设计如(附图2)所示：是用钢铁等硬性材质制作的圆形构件“阀唇”(1)，固定安装在阀芯密封面(2)或阀座密封面(3)的前面。也可以简化的直接对阀芯密封面(2)或阀座密封面(3)加工形成多条环形的辅助密封线和缓冲槽。辅助密封线就是“唇”(1)。阀门关闭后，其与未加工的阀芯密封面(2)或阀座密封面(3)接近形成的环型空槽(1-3)会逐渐被一些固态物质填满，起到了辅助密封的作业，有效增长了阀门的密封效果。(附图2)示意图说明：中间的图是设计有钢性固定类型的“阀唇”的截止阀门构件：“阀唇”(1)、阀芯(2)、阀座(3)相对结构位置的侧视纵向中剖面示意图。四个角的图是钢性固定类型的“阀唇”的不同设计形式的侧视中剖面示意图中“阀唇”(1)、阀芯(2)、阀座(3)相对结构的局部放大示意图。左上角图是在阀座内径固定安装筒状“阀唇”的局部放大示意图。右上角图是在阀芯顶部固定安装饼状“阀唇”的局部放大示意图。左下角图是简化设计的，在阀芯密封面加工环形槽形成环形突起的“阀唇”示意图。右下角图是简化设计的，在阀座密封面加工环形槽形成环形突起的“阀唇”示意图。

3、柔性活动类型的“阀唇”如(附图3)所示：是选用橡胶等柔性材料制作的有泄压孔(1-4)或导流槽(1-5)的伞形或饼形的圆环构件“阀唇”(1)，灵活的安装在阀芯(2)相应位置设计的环形槽(2-1)内。设计有相应的限位装置和微动空间，以保证其随机同阀芯阀座相对位置的改变上下微动。在阀门开启状态时，“阀唇”(1)挡在阀芯密封面(2)前，减少了硬质颗粒物对阀座密封面(2)的直接冲刷。阀门关闭时，活动式“阀唇”(1)先于阀芯阀座的密封线(2-1、3-1)接触之前与阀座密封面(3)接触。提前形成微隙(1-2)把大量硬质颗粒物过滤在密封线(2-1、3-1)之外，有效防止了硬质颗粒物对密封线(2-1、3-1)的扎压损伤。其与密封线间形成的环型空槽(1-2)会被介质压变形的柔性“唇”填充，起到了辅助密封的作业。有效增长了阀门的密封效果。阀门开启时，此环会借助自身弹性以及其上设计的泄压孔(1-4)、导流槽(1-5)的泄压及时复位，使阀门省力的开启。阀门开启后，此环又会挡在阀芯密封面前减少硬质颗粒物直接对阀芯密封面的冲刷。(附图3)示意图说明：中间的图是设计有柔性活动类型“阀唇”的截止阀门构件：“阀唇”(1)、阀芯(2)、阀座(3)相对结构位置的侧视纵向中剖面示意图。四个角的图是侧视中剖面示意图中“阀唇”(1)、阀芯(2)、阀座(3)相对结构位置，在阀门不同状态时的局部放大示意图。左上角图是在阀门开启状态时，三者的相对位置示意图。右上角图是在阀门欲关闭状态，“阀唇”与阀座接触时，三者的相对位置示意图。左下角图是在阀门关闭过程中，阀芯下压“阀唇”受阀座阻挡变形时，三者的相对位置示意图。右下角图是在阀门关闭状态，阀芯与“阀唇”和阀座都接触的示意图。

4、柔性固定类型的“唇”如(附图4)所示：是选用橡胶等柔性材材料衬装在阀座内壁(3-2)，上沿相对高于阀座的密封面(3)，上沿可设计许多环形槽或纵向微隙导流槽的圆环构件“唇”(1)。阀门关闭时，此“唇”(1)上沿会先于阀芯阀座的密封线(2-1、3-1)接触之前与阀芯(2)接触，形成微隙(1-2)把大量硬质颗粒物过滤在密封线之外，保障了阀芯阀座密封线(2-1、3-1)间的“洁净”，有效防止了硬质颗粒物滞留密封线(2-1、3-1)间，扎压损伤阀芯阀座密封面(2、3)。也可以在阀芯密封面前固定衬装柔性“阀唇”，结构基本等同柔性活动类型的“阀唇”。(附图4)示意图说明：中间的图是设计有柔性固定类型“阀唇”的截止阀门构件：“阀唇”(1)、阀芯(2)、阀座(3)相对结构位置的侧视纵向中剖面示意图。四个角的图是侧视中剖面示意图中“阀唇”(1)、阀芯(2)、阀座(3)相对结构的不同设计形式及位置，在阀门不同状态时的局部放大示意图。左上角图是在阀门开启状态时，三者的相对位置示意图。右上角图是在阀门欲关闭状态，“阀唇”与阀座接触时，三者的相对位置示意图。左下角图是在阀门关闭过程中，阀芯下压“阀唇”受阀座阻挡变形时，三者的相对位置示意图。右下角图是在阀门关闭状态，阀芯与“阀唇”和阀座都接触的示意图。左上角图是在阀门开启状态下，阀座内径固定安装筒状柔性“阀唇”的局部放大示意图。左下角图是在阀门关闭状态下，阀座内径固定安装筒状柔性“阀唇”的局部放大示意图。右上角图是在阀门开启状态下，阀芯近顶部固定安装饼状“阀唇”的局部放大示意图。右下角图是在阀门关闭状态下，阀芯近顶部固定安装饼状“阀唇”的局部放大示意图。

附图1：钢性活动“阀唇”工作过程示意图

附图2：几种设计的钢性固定“阀唇”示意图

附图3：柔性活动“阀唇”工作过程示意图

附图4：两种柔性固定“阀唇”及其工作示意图

1-“阀唇”

1-1--限位挡环

1-2-“阀唇”与阀芯或阀座形成的微隙

1-3--“阀唇”与阀芯和阀座形成的环形空腔

1-4--“阀唇”上设计的泄压孔

1-5--“阀唇”上设计的导流槽

2--阀芯密封面

2-1--阀芯密封面上的密封线

2-2--阀芯相应位置设计的环形槽

3--阀座密封面

3-1--阀座密封面上的密封线

4--辅助弹升装置

具体实施方案：

实践证明，用于渣浆介质的阀门使用寿命普遍很短。发明人对现有阀门使用情况进行认真的分析提出在阀芯阀座密封副的前面加设一个保护性装置“阀唇”，寓理给阀门密封副这对“牙齿”前配个“唇”的设计理念。设计者设计出四种类型的“阀唇”。按结构形式分为活动和固定两型，按材质特性分钢性和柔性两类。实际产生四个类型：钢性活动类型的“阀唇”、钢性固定类型的“阀唇”、柔性活动类型的“阀唇”和柔性固定类型的“阀唇唇”。它们都有各自独特的设计结构和特点。

1、钢性活动类型的“阀唇”：是指选用钢铁等硬性材质制作，具有一定活动量的“唇”。就是选用钢铁等硬性材料制作成一个圆筒形的构件，若对其工作表面再进行表面硬化或衬胶处理，衬装在阀座的内壁。并设计有相应的限位和复位装置，以保证其可以随机在阀座的内孔中上下适量移动。在阀门开启时，此圈会借助辅助设计自动弹升，也可借助介质流动的冲力随阀芯一起升高挡在阀芯或阀座的密封面前，实现阻挡硬质颗粒物对阀芯阀座密封面的微隙冲蚀。阀门开启后，此圈会始终挡在阀座密封面前阻挡硬质颗粒物直接对阀座密封面的冲刷。阀门关闭时，此圈会先于阀芯阀座的密封线接触前与阀座或阀芯接触，提前形成微隙把大量硬质颗粒物过滤在密封线之外，保障了阀芯阀座密封线间的“洁净”，有效防止了硬质颗粒物在密封线上的扎压损伤。其与密封线间形成的环型空槽会逐渐被一些固态物质填满，起到了辅助密封的作业。有效增长了阀门的密封效果和使用寿命。具有随机灵活；保护性强又耐高温的优点。缺点是遇到黏结性介质可能被黏结失去随机灵活移位优势。适用于大多数不黏结的渣浆介质阀门，并可以在高温环境下使用。

2、钢性固定类型的“阀唇”：是指选用钢铁等硬性材质制作或直接对阀芯阀座密封面上进行设计加工的不能活动的“阀唇”。就是在密封副前加设一个由钢铁等硬性材料制作的固定位置的保护圈，或对阀芯阀座的密封面进行重新设计加工，使其间形成多条环形的辅助密封线和缓冲槽。阀门关闭时，保证最后一条密封线实际接触，前面几条辅助密封线微隙或虚接触，要求不影响后面实际密封线应受的关闭力矩，确保密封线的密封性能。几条辅助密封线间形成的环型空间也会逐渐被一些细粒固态物质填满，起到辅助密封的作业，进一步有效加强阀门的密封效果。阀门开启后，排在前面的几条辅助密封线会分流介质流向，掩护后面的实际密封线少受伤害。具有结构简单；加工方便；耐高温的优点。对大颗粒固态物过滤效果最明显。适用于绝大多数渣浆介质阀门，并可以在高温环境下使用。

3、柔性活动类型的“阀唇”：是指选用橡胶等柔性材质制作有一定活动空间的“阀唇”。就是选用橡胶等柔性材料制作成一个，可设有泄压孔或导流槽的伞形或饼形的圆环构件，将其安装在阀芯相应位置设计加工的环形槽内。设计有相应的限位装置和微动空间，以保证其随机同阀芯阀座相对位置的改变上下微动。阀门关闭时，此圈会先于阀芯阀座的密封线的接触与阀座接触，提前形成微隙把大量硬质颗粒物过滤在密封线之外，保障了阀芯阀座密封线间的“洁净”，有效防止了硬质颗粒物在密封线上的扎压损伤。其在阀芯阀座的密封线相互接触形成密封时也于阀芯阀座紧密接触，挡在其前起到辅助密封的作用，其间的环型空槽会被介质压力压变形的柔性“阀唇”填充，起到了辅助密封的作业。有效增长了阀门的密封效果。在阀门开启时，此环会借助自身弹性和其上的泄压导流槽的帮助及时复位，使阀门顺利开启。阀门开启后，此环会始终挡在阀芯密封面前减少硬质颗粒物直接对阀芯密封面的冲刷。从而延长阀门的使用寿命。该型具有密封性好；开启省力的优点。缺点是不耐高温。适用于多数常温的渣浆介质阀门。

4、柔性固定类型的“阀唇”：是指选用橡胶等柔性材质制作的固定的“阀唇”。就是选用橡胶等柔性材材料在阀座内壁固定制作安装一个，相对高于阀座密封面上表面的设计带有许多环形槽或留有导流槽的圆环构件。阀门关闭时，此圈会先于阀芯阀座的密封线接触前与阀芯接触，提前形成微隙把大量硬质颗粒物过滤在密封线之外，保障了阀芯阀座密封线间的“洁净”，有效防止了硬质颗粒物在密封线上的扎压损伤。其在阀芯阀座的密封线相互接触形成密封前就于阀芯阀座接触形成密封。其间的环型空槽会被介质挤压变形的柔性“唇”填充，在阀芯阀座的密封线相互接触形成密封后起辅助密封的作业。有效增长了阀门的密封效果。在阀门开启时，此环会借助自身弹性和其上的泄压导流槽的帮助及时复位，使阀门顺利开启。阀门开启后，此环会始终挡在阀座密封面前减少硬质颗粒物直接对阀座密封面的冲刷。从而延长阀门的使用寿命。具有密封性好；耐高压的优点。缺点是不耐高温。适用于大多数常温的渣浆介质阀门。

Claims (8)

1.本发明涉及一种通过增设阀门工作密封副密封面的保护设计或保护装置实现延长阀门使用寿命目的的技术方法。

2.本发明通过在渣浆介质(含有大量硬性颗粒物质的介质)阀门的阀芯阀座工作密封副的前面或后面加设保护装置，阻挡渣浆中硬性颗粒对阀芯阀座密封面的直接冲刷损伤，并进一步巩固其密封效果，达到延长阀门使用寿命的设计方法。

3.本发明为现有阀芯阀座密封副增设保护装置，寓意为阀门的密封副，这个“齿”，配一个“唇”的简称“阀唇”的设计。

4.基于本发明设计原理设计的，选用钢铁等硬性材料做骨架，表面可以硬化处理或衬胶处理，可设计有限位及辅助弹升装置，安装在阀座的内圈中，有一定活动量的钢性活动类型的“阀唇”的设计。

5.基于本发明设计原理设计的，选用钢铁等硬性材料做骨架，表面可以硬化处理或衬胶处理，固定安装在阀芯密封面或阀座密封面的介质来向的钢性固定类型的“阀唇”的设计。

6.基于本发明设计原理设计的，直接对阀芯密封面或阀座密封面进行加工，形成多条环形辅助密封线和缓冲槽的钢性固定类型的“阀唇”的设计。

7.基于本发明设计原理设计的，选用橡胶等柔性材料制作，活动安装在阀芯相应位置环形槽内，其上可设计有泄压孔或导流槽的伞形或饼形的柔性活动类型的“阀唇”的设计。

8.基于本发明设计原理设计的，选用橡胶等柔性材料制作，固定安装装在阀座内壁或阀芯近顶端，其上可设计有泄压孔或导流槽的柔性活固定类型的“阀唇”的设计。

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