CN103307302B - 一种上装式低温浮动球阀 - Google Patents

Abstract

一种上装式低温浮动球阀，包括阀体（1）、球形阀芯（4）和固定器（6），所述阀体（1）具有进口（2）和出口（3），所述阀体（1）内部成型有空腔；所述球形阀芯（4）设置于所述空腔内，所述球形阀芯（4）成型有水平方向的贯通通道（5），所述球形阀芯（4）可绕其竖直轴线转动；所述固定器（6）设置于所述空腔内，并位于所述球形阀芯（4）靠近所述出口（3）的一侧，所述固定器（6）的环形槽设置有出口侧阀座（7），所述出口侧阀座（7）与所述球形阀芯（4）密封接触；所述固定器（6）的外壁与所述阀体（1）无间隙直接固定连接。本发明的上装式低温浮动球阀，固定器和阀体之间不存在泄漏点，阀门密封性能好，安全可靠。

Description

一种上装式低温浮动球阀

技术领域

本发明涉及低温阀门技术领域，尤其是涉及一种上装式低温浮动球阀。

背景技术

随着国际能源市场对液化天然气开发力度的不断加大，低温阀门的应用范围越来越广阔。同时，随着设备国产化的推进，国内液化天然气（LNG）等低温行业也在迅速发展，相关行业对低温阀门的需求量不断增大。

球阀是应用较为广泛的阀门之一，具有密封可靠，结构简单，维修方便，密封面与球体常在闭合状态，不易被介质冲蚀等优点。浮动球阀的球体是浮动的，在介质压力作用下，球体能产生一定的位移并紧压在出口端的密封面上，保证出口端密封。根据安装方式的不同，球阀分为上装式球阀和侧装式球阀，与侧装式球阀相比，上装式球阀具有减少外漏点，减小管道应力对阀门中法兰的影响等优势，同时上装式球阀可实现在管线上的维修，拆卸简单迅速，维修方便快捷，大大节约了维护时间，将生产中的损失降到最低。因此，由于上装式球阀的以上特点，其广泛应用于石油和天然气管线上，以及采油、炼油、石化、化工、化纤、冶金、电力、核电、食品和造纸等装置中。

众所周知，在低温/超低温特殊环境下，阀门的密封性能对于管道的安全至关重要，然而现有结构的上装式浮动球阀中，阀体与固定器大多进行软密封，也就是通过设置密封件来密封二者之间的间隙，但是这种密封方式存在两个明显的泄漏点，如图1所示，一个是固定器6与密封件12之间，另一个是阀体1与密封件12之间。如中国专利文献CN201517633U公开了一种超低温球阀，包括阀球、阀座组件、阀杆和手柄,所述阀座组件包括固定器和阀盖,所述固定器位于阀球和阀盖之间,固定器的内侧通过密封件与阀球密封连接,其外壁通过密封环与阀盖密封连接,在所述固定器的内侧还设有压盖法兰,压盖法兰与固定器固定连接;所述密封件的一端向外周向延伸形成唇边,所述唇边夹紧固定于固定器和压盖法兰之间,密封件通过唇边夹持固定于固定器和阀球之间;所述密封环为弹簧蓄能密封环。这种球阀中，固定器的外壁通过弹簧蓄能密封环与阀盖密封连接，这种软密封的密封方式，就会存在上述两个泄漏点，影响阀门的密封性能。

再如中国专利文献CN202510745U公开了一种无独立阀座全通径上装式偏心半球阀，其包括：阀体、球冠、偏心曲轴、上轴、阀盖、下轴、密封圈、阀座，所述一种无独立阀座全通径上装式偏心半球阀，在阀体设有阀座，所述阀座与阀体连为一体，所述阀座焊接于阀体上，或堆焊于阀体上，或喷焊于阀体上，所述一种无独立阀座全通径上装式偏心半球阀，在偏心曲轴上设有球冠，所述球冠上设有密封圈，所述密封圈是硬密封或软密封，所述偏心曲轴的轴线偏离阀门流道的中心线并且不相交，通过上轴的旋转，带动偏心曲轴旋转，所述偏心曲轴带动球冠旋转，从而球冠或球冠上的密封圈与阀座形成密封。上述球阀中，起到支撑球形阀芯作用的结构是球冠，也就是说其中的球冠结构即为固定器，而其球冠仍然是通过密封圈与阀座、阀体形成密封的，这种密封方式仍然是软密封，仍然存在上述两个泄漏点，影响阀门的密封性能。

为此，现有技术出现了一种硬密封的密封方式，如中国专利文献CN102518825A公开了一种硬密封球阀，包括阀体、安装于阀体的金属阀座、与阀座作密封配合的球形阀芯，所述阀座为本身具有弹性的一端大、一端小的喇叭口形状，所述阀体中的通道相对于空腔较小，通道与空腔之间形成台阶结构，所述喇叭口的大口端相抵于台阶结构的凹角处且与阀体之间直接密封配合，所述喇叭口的小口端能与阀芯直接密封配合。其中，阀座是与固定器功能相同的结构，阀座与阀体及球形阀芯的相互接触面均为合金堆焊，通过装配后的预压力和介质力，实现阀座与阀体的密封。然而，这种硬密封的密封方式仍然会在合金堆焊面与阀体之间形成间隙，一旦密封力不够，就会产生泄漏，因此这种密封方式仍无法保证阀门的密封性能。

另外，上装式低温浮动球阀在压紧填料的过程中，向下的压紧力会带动阀杆向下移动，导致阀杆的下端部顶住球形阀芯，进而使球形阀芯也向下移动，导致球形阀芯与固定器间的密封点泄漏，影响阀门正常使用。

为此，现有技术中出现了一种改进结构，如中国专利文献CN2384060Y公开了一种金属弹性密封球阀,它包括有阀体、阀座、球体、阀杆、密封圈、填料压盖、定位块、套筒、扳手,特点是阀体由左右两个阀体组成,在左或右阀体内设置有一过水通道与球心偏置的偏心球体,阀座密封面与阀体中心线倾斜3—10度,在阀杆与偏心球体之间配置有压缩弹簧,在偏心球体底部的阀体上还设置有球体位置调整杆、及相应的填料和填料压套。上述浮动球阀中，在阀杆与偏心球体（球形阀芯）之间配置有压缩弹簧用于对球形阀芯提供一定的预紧力，辅助球形阀芯密封，虽然这种压缩弹簧能够给阀杆一定向上托举力，起到一定限制阀杆向下移动的作用，但是一旦压紧填料的向下压力超过了压缩弹簧的弹簧力，阀杆依然会向下运动，阀杆将球形阀芯硬向下挤，由于是楔形结构设计，易造成阀座与球形阀芯抱死，阀门无法开关，并影响球形阀芯与阀座间的密封。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术的球阀在固定器和阀体之间存在泄漏点，影响阀门密封性能，而提供一种固定器和阀体之间不存在泄漏点，阀门密封性能好的上装式低温浮动球阀。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种上装式低温浮动球阀，包括

阀体，具有进口和出口，所述阀体内部成型有空腔，所述空腔联通所述进口和所述出口；

球形阀芯，设置于所述空腔内，所述球形阀芯成型有水平方向的贯通通道，所述球形阀芯可绕其竖直轴线转动；

固定器，设置于所述空腔内，并位于所述球形阀芯靠近所述出口的一侧，所述固定器与所述球形阀芯之间密封；

所述固定器的外壁与所述阀体无间隙直接固定连接。

上述上装式低温浮动球阀中，还包括设置于所述阀体上方的阀盖和穿过所述阀盖的阀杆；所述阀盖与所述阀体可拆卸连接；所述阀杆与所述球形阀芯同轴设置，所述阀杆下部插入所述球形阀芯的顶部带动所述球形阀芯绕其竖直轴线转动，且所述阀杆下端面与所述球形阀芯具有间隙；所述阀盖的下部设置有阻止所述阀杆向下移动的阀杆定位机构。

上述上装式低温浮动球阀中，所述阀杆定位机构包括

凹槽，成型于所述阀盖下部的内壁上，所述凹槽绕所述阀杆成环状；

环形凸台，成型于所述阀杆上并沿所述阀杆的周向成型；

挡圈，适于插入所述凹槽，且所述挡圈的截面宽度大于所述凹槽的深度，所述挡圈突出于所述凹槽的部分向上托住所述环形凸台。

上述上装式低温浮动球阀中，所述固定器外壁靠近所述出口的位置与所述阀体无间隙直接固定连接。

上述上装式低温浮动球阀中，所述固定器与所述阀体均为金属，所述固定器的外壁与所述阀体无间隙直接焊接固定连接。

上述上装式低温浮动球阀中，所述固定器与所述球形阀芯之间为硬密封。

上述上装式低温浮动球阀中，所述固定器的内壁设置有出口侧阀座，所述出口侧阀座与所述球形阀芯密封接触；

上述上装式低温浮动球阀中，所述固定器的内壁成型有环形槽，所述出口侧阀座设置于所述环形槽内。

上述上装式低温浮动球阀中，所述出口侧阀座与所述球形阀芯之间为软密封。

上述上装式低温浮动球阀中，所述出口侧阀座与所述球形阀芯之间通过非金属材料进行软密封。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

（1）本发明提供的上装式低温浮动球阀，包括阀体、设置于阀体内的球形阀芯以及固定器，其中固定器的外壁与阀体无间隙直接固定连接，取消现有技术中固定器与阀体之间的软密封和硬密封，使固定器与阀体间成为一个整体，二者间的泄漏点彻底消除，使阀门具有良好的密封性，安全可靠、性能稳定，而且由于加工方法简单，生产成本较低。

（2）本发明提供的上装式低温浮动球阀，在阀盖的下部设置有限制阀杆向下移动的阀杆定位机构，阻止阀杆受力向下移动，特别是对于高磅级阀门来说，填料拧紧力很大也不会带动阀杆下移，能有效防止阀杆下端顶住球体，不会影响球形阀芯与阀座间的密封；而且，由于填料的拧紧过程不会影响阀杆的位置，可以放心操作，使其拧紧过程更加便利、快捷。

（3）本发明提供的上装式低温浮动球阀，其中阀杆定位机构包括成型于阀盖下部的内壁上的环状凹槽、成型于阀杆上并沿阀杆周向成型的环形凸台以及适于插入凹槽的挡圈；上述阀杆定位机构结构简单、易于实现、牢固可靠，而且由于阀门组装时阀杆是由下向上装入阀盖的，上述阀杆定位机构既不影响阀杆的组装，而且还能起到限制阀杆下移的作用，设计巧妙合理，不影响阀门机构的正常工作。

（4）本发明提供的上装式低温浮动球阀，固定器外壁靠近出口的位置与阀体无间隙直接固定连接。由于阀门出口的口径比较小，通常小于30mm，在该位置将固定器外壁与阀体无间隙直接固定连接，便于操作人员从出口伸入阀门内部进行操作，降低操作难度。

（5）本发明提供的上装式低温浮动球阀，其中固定器与阀体均为金属材质，固定器的外壁与阀体无间隙直接焊接固定连接；焊接固定的方式，容易操作，加工成本较低，而且效果很好。

（6）本发明提供的上装式低温浮动球阀，当固定器与球形阀体均为金属材质时，二者可以通过硬密封的方式进行密封，加工方便。

（7）本发明提供的上装式低温浮动球阀，阀门压力最大约为42兆帕，当固定器内壁设置出口侧阀座时，出口侧阀座与球形阀芯之间可通过非金属材料进行软密封，而由于聚酰亚胺材料具有耐低温、耐高压，不易变形，使用寿命长的特性，本发明中优选采用聚酰亚胺材料进行软密封。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是现有技术中浮动球阀的局部结构；

图2是本发明上装式低温浮动球阀与管道配合的整体结构示意图；

图3是本发明上装式低温浮动球阀的俯视图；

图4是本发明上装式低温浮动球阀的侧视图；

图5是本发明上装式低温浮动球阀中固定器与阀体焊接的局部示意图；

图6是本发明上装式低温浮动球阀中阀杆定位机构的示意图。

图中附图标记表示为：1-阀体，2-进口，3-出口，4-球形阀芯，5-贯通通道，6-固定器，7-阀座，8-阀盖，9-阀杆，10-环形凸台，11-挡圈，12-密封件，13-填料，14-弹簧座，15-弹簧，16-螺柱，17-螺母，18-填料垫环，19-压套，20-压板，21-压紧螺栓，22-手柄，23-钢管，24-手柄套，25-调节螺栓，26-焊缝，27-管道，28-进口侧阀座。

具体实施方式

以下将结合附图，使用以下实施例对本发明进行进一步阐述。

如图2-4所示，是本发明上装式低温浮动球阀的优选实施例。

所述上装式低温浮动球阀，包括阀体1、球形阀芯4、固定器6、阀盖8和阀杆9等。

所述阀体1具有进口2和出口3，所述阀体1内部成型有空腔，所述空腔联通所述进口2和所述出口3，所述进口2和所述出口3适于与管道27对接焊连接。所述阀体1的上部通过螺柱16和螺母17的配合可拆卸地连接所述阀盖8，所述阀盖8的上部安装有手柄22，所述手柄22成型有通孔，所述通孔适于钢管23插入，所述钢管23露在所述通孔外的一端设置有手柄套24，所述钢管23插入所述通孔后利用调节螺栓25锁紧。

所述球形阀芯4设置于所述空腔内，所述球形阀芯4成型有水平方向的贯通通道5，所述球形阀芯4可绕其竖直轴线转动。所述球形阀芯4靠近所述进口2的一侧设置有弹簧座14，所述弹簧座14中设置有弹簧15和进口侧阀座28，所述进口侧阀座28与所述球形阀芯4外表面接触。

所述固定器6设置于所述空腔内，并位于所述球形阀芯4靠近所述出口3的一侧，所述固定器6与所述球形阀芯4之间密封。在本实施例中，所述固定器6的内壁成型有环形槽，所述环形槽内设置有出口侧阀座7，所述出口侧阀座7与所述球形阀芯4密封接触，在本实施例中，所述阀座7与所述球形阀芯4之间采用聚酰亚胺进行软密封；所述固定器6的外壁与所述阀体1无间隙直接固定连接。在本实施例中，所述固定器6外壁靠近所述出口3的位置与所述阀体1无间隙直接固定连接；所述固定器6与所述阀体1均为金属材质，所述固定器6的外壁与所述阀体1无间隙直接焊接固定连接，焊缝26的位置如图5所示。在阀门组装时，将焊条从所述出口3伸入阀门内部，在靠近所述出口3的位置，将所述固定器6的外壁与所述阀体1无间隙直接焊接固定，之后通过实验或检测等手段，检验焊接效果。

所述阀杆9穿过所述阀盖8，所述阀杆9的上部与所述阀盖8之间设置填料组件，所述填料组件包括压套19、填料13和填料垫环18，所述填料组件使阀门内部与大气隔绝密封。所述填料13抱紧所述阀杆9，所述填料13为石墨件，所述填料垫环18设置在所述填料13的下部，所述填料13的上部用所述压套19覆盖，所述压套19的上方设置压板20，利用压紧螺栓21压紧所述压板20和所述压套19，进而压紧所述填料13。

所述阀杆9与所述球形阀芯4同轴设置，所述阀杆9下部插入所述球形阀芯4的顶部带动所述球形阀芯4绕其竖直轴线转动，且所述阀杆9下端面与所述球形阀芯4具有间隙；所述阀盖8的下部设置有阻止所述阀杆9向下移动的阀杆定位机构。

如图6所示，在本实施例中，所述阀杆定位机构包括凹槽、环形凸台10和挡圈11。所述凹槽成型于所述阀盖8下部的内壁上，所述凹槽绕所述阀杆9成环状。所述环形凸台10成型于所述阀杆9上并沿所述阀杆9的周向成型。所述挡圈11适于插入所述凹槽，且所述挡圈11的截面宽度大于所述凹槽的深度，所述挡圈11突出于所述凹槽的部分向上托住所述环形凸台10。

在其他实施例中，固定器6的外壁与阀体1之间可以通过螺纹密封连接的方式实现无间隙直接固定连接。而且，在能够操作的情况下，只要将固定器6外壁与阀体1接触的任何一个位置进行无间隙直接固定连接，即可实现本发明的目的。

在其他实施例中，出口侧阀座7与球形阀芯4之间还可以采用其他非金属材料进行软密封。

在其他实施例中，固定器6与球形阀芯4均为金属材质，二者可直接通过金属密封即硬密封的方式进行密封。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种上装式低温浮动球阀，包括

阀体(1)，具有进口(2)和出口(3)，所述阀体(1)内部成型有空腔，所述空腔联通所述进口(2)和所述出口(3)；

球形阀芯(4)，设置于所述空腔内，所述球形阀芯(4)成型有水平方向的贯通通道(5)，所述球形阀芯(4)可绕其竖直轴线转动；

固定器(6)，设置于所述空腔内，并位于所述球形阀芯(4)靠近所述出口(3)的一侧，所述固定器(6)与所述球形阀芯(4)之间密封；

其特征在于：所述固定器(6)的外壁与所述阀体(1)通过螺纹密封连接的方式无间隙直接固定连接；

还包括设置于所述阀体(1)上方的阀盖(8)和穿过所述阀盖(8)的阀杆(9)；所述阀盖(8)与所述阀体(1)可拆卸连接；所述阀杆(9)与所述球形阀芯(4)同轴设置，所述阀杆(9)下部插入所述球形阀芯(4)的顶部带动所述球形阀芯(4)绕其竖直轴线转动，且所述阀杆(9)下端面与所述球形阀芯(4)具有间隙；所述阀盖(8)的下部设置有阻止所述阀杆(9)向下移动的阀杆定位机构；

所述阀杆定位机构包括

凹槽，成型于所述阀盖(8)下部的内壁上，所述凹槽绕所述阀杆(9)成环状；

环形凸台(10)，成型于所述阀杆(9)上并沿所述阀杆(9)的周向成型；

挡圈(11)，适于插入所述凹槽，且所述挡圈(11)的截面宽度大于所述凹槽的深度，所述挡圈(11)突出于所述凹槽的部分向上托住所述环形凸台(10)。

2.根据权利要求1所述的上装式低温浮动球阀，其特征在于：所述固定器(6)外壁靠近所述出口(3)的位置与所述阀体(1)无间隙直接固定连接。

3.根据权利要求2所述的上装式低温浮动球阀，其特征在于：所述固定器(6)与所述球形阀芯(4)之间为硬密封。

4.根据权利要求3所述的上装式低温浮动球阀，其特征在于：所述固定器(6)的内壁设置有出口侧阀座(7)，所述出口侧阀座(7)与所述球形阀芯(4)密封接触。

5.根据权利要求4所述的上装式低温浮动球阀，其特征在于：所述固定器(6)的内壁成型有环形槽，所述出口侧阀座(7)设置于所述环形槽内。

6.根据权利要求5所述的上装式低温浮动球阀，其特征在于：所述出口侧阀座(7)与所述球形阀芯(4)之间为软密封。

7.根据权利要求6所述的上装式低温浮动球阀，其特征在于：所述出口侧阀座(7)与所述球形阀芯(4)之间通过非金属材料进行软密封。