CN103574088A - 球阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种球阀，其包括螺栓连接的主、副阀体；一外表面的横截面呈梯形的金属六角密封垫片；该副阀体上设有一延伸段，在该副阀体上靠近该延伸段的位置设有第一环形压槽，该第一环形压槽的外壁设有一与金属六角密封垫片适配的第一坡面；该主阀体上与该第一环形压槽相对的位置设有一第二环形压槽，第二环形压槽的外壁设有一与金属六角密封垫片适配的第二坡面，装配后，该金属六角密封垫片夹设于该第一环形压槽和第二环形压槽中。本发明的球阀的主、副阀体之间的金属六角密封垫片的强度高、回弹性好、适于高温高压场合。另外，主、副阀体第二道密封式采用密封槽填充密封填料，在与金属六角密封垫片的协同作用下达到密封双保险的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种管道内介质流通的控制阀，特别是涉及一种球阀。
背景技术
球阀可应用在石油、化工、天燃气、电力等行业。球阀由阀部分部件、驱动机构及相关附件组成。但是，现有技术的球阀主要存在以下问题：一、现有普通球阀主、副阀体采用的密封形式多半是用非金属密封垫片，采用这种密封垫片就存在强度低，回弹差，易压溃，不适于高温高压场合。二、现有普通球阀主副阀体采用的密封形式多为一道，这样就会导致一旦此道密封失效就会导致整个阀体泄露，失去了原有的可靠性。三、现有普通球阀多半是阀杆导向轴承和止推轴承直接接触的，这样就存在金属面与面的相对摩擦，必然导致当止推轴承起到止推作用时同时阀在开启或关闭时发生增大扭距或咬死的现象。四、现有普通球阀多半采用一段式阀杆，这样在小口径或中口径的阀杆生产过程中就必然要在阀杆上开出一个或多个小孔，开孔导致必然的后果就是消弱阀杆的强度，一旦阀扭距增加阀杆的抵抗扭距的能力就不能够达到使用要求了。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术的控制阀不适于高温高压场合、密封可靠性差的缺陷，提供一种球阀。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
一种球阀，其包括一主阀体和一副阀体，该主阀体和该副阀体通过螺栓连接，其特点在于，该球阀还包括一金属六角密封垫片，该金属六角密封垫片的外表面的横截面呈梯形，该梯形具有一指向该金属六角密封垫片的外部的上边，在该上边的两侧各形成有一条腰；该副阀体上设有向该主阀体方向伸出的一延伸段，在该副阀体上靠近该延伸段的位置设有一第一环形压槽，该第一环形压槽的外壁设有一与该金属六角密封垫片的一侧的腰适配的第一坡面；该主阀体上与该第一环形压槽相对的位置设有一第二环形压槽，该第二环形压槽的外壁设有一与该金属六角密封垫片的另一侧的腰适配的第二坡面，装配后，该金属六角密封垫片夹设于该第一环形压槽和第二环形压槽中。
其中，在该主阀体指向该副阀体的表面设有至少一第一密封槽，所述第一密封槽中填充有第一密封填料。
其中，在该副阀体指向该主阀体的表面设有至少一第二密封槽，所述第二密封槽中填充有第二密封填料。
其中，该第一密封填料和该第二密封填料均为柔性石墨。该柔性石墨为现有技术中的公知材料，在此不再赘述。
其中，该球阀还包括用于控制一球芯的阀杆，该阀杆包括同轴设置的第一阀杆段和阀杆连接轴，该第一阀杆段和该阀杆连接轴通过键连接，该第一阀杆段与该球芯连接。两段式的阀杆能够确保阀杆的强度和抵抗扭距的能力。
其中，该球阀包括一支架法兰，该支架法兰上固定一阀杆导向轴承，该阀杆连接轴穿设于该阀杆导向轴承中；该阀杆连接轴上设有一凸台，该凸台位于该阀杆导向轴承的下方，且在该凸台和该阀杆导向轴承之间还设有一四氟软带垫片。该四氟软带垫片采用四氟软带制成，所述四氟软带为本领域的公知材料，在此不再赘述。该结构能够防止阀杆连接轴的凸台和该阀杆导向轴承出现咬死现象。
本发明中，上述优选条件在符合本领域常识的基础上可任意组合，即得本发明各较佳实施例。
本发明的积极进步效果在于：本发明中的球阀的主、副阀体之间的金属六角密封垫片的强度高、回弹性好、不易压溃，安全性高，适于高温高压场合。
另外，主、副阀体第二道密封式采用密封槽填充密封填料，在与金属六角密封垫片的协同作用下达到密封双保险的目的。此外，阀杆连接轴与阀杆导向轴承之间垫有四氟软带垫片，起到一个减小摩擦力、防止咬死的作用。阀杆做成了两段式则有效的避免了在阀杆上开销孔的可能性、增加了阀杆的抗扭距能力。
附图说明
图1为本发明的一较佳实施例中的球阀的剖视图。
图2为图1中的金属六角密封垫片的横截面示意图，所述横截面与该金属六角密封垫片的中轴线相平行。
图3为图1中主阀体和副阀体接壤处位于下半部分的放大图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
如图1所示，本实施例中的球阀包括主阀体1、副阀体2、阀体连接螺柱4、与阀体连接螺栓柱适配的阀体连接螺母3、外表面的横街面呈梯形的金属六角密封垫片6、在主阀体指向副阀体2的一侧设有第一密封槽5，在第一密封槽5中填充有柔性石墨作为第一密封填料。该球阀还包括阀座7、球芯8、阀座负载弹簧9、出口阀座压紧圈10、填料组件12、填料压套13、第一阀杆段14、阀杆导向轴承21、四氟软带垫片22、支架法兰17、阀杆连接轴20、支架立板16、填料压紧螺柱23、填料负载弹簧25。球芯8设于主阀体1、副阀体2内，阀座负载弹簧9位于阀座7和主阀体1之间，出口阀座压紧圈10被螺钉11紧固在副阀体2上以固定阀座7，填料压套13及填料组件12是套在第一阀杆段14上的，阀杆导向轴承21、支架法兰17套在阀杆连接轴20上，填料压套13依靠填料压紧螺柱23、填料负载弹簧25连接和压紧，支架立板16在主阀体1和支架法兰17之间起着支撑作用。
本实施例中阀杆做成了两段式，包括一阀杆连接轴20和一第一阀杆段14。现有普通的球阀多半采用一段式阀杆，这样在小口径或中口径的阀杆生产过程中就必然要在阀杆上开出一个或多个小孔，开孔导致必然的后果就是消弱阀杆的强度，一旦阀扭距增加阀杆的抵抗扭距的能力就不能够达到使用要求了。而本实施例中的球阀，阀杆做成了两段式就能有效的避免了在阀杆上开销孔的可能性，同时也增加了阀杆的抗扭距能力。
如图2所示，所述金属六角密封垫片6的外表面的横截面呈梯形，该梯形具有一位于主阀体侧的上边61，该上边61的左右两侧形成有两条腰62和63。
如图1和3所示，该副阀体2上设有向该主阀体1方向伸出的一延伸段18，在该副阀体2上靠近该延伸段18的位置设有一第一环形压槽191，该第一环形压槽191的外壁设有一与该金属六角密封垫片6的一侧的腰61（见图2）适配的第一坡面；该主阀体1上与该第一环形压槽191相对的位置设有一第二环形压槽192，该第二环形压槽192的外壁设有一与该金属六角密封垫片6的另一侧的腰62（见图2）适配的第二坡面，装配后，该金属六角密封垫片6夹设于该第一环形压槽和第二环形压槽中。随着阀体连接螺母3的进一步收紧，第一坡面和第二坡面对金属六角密封垫片6的外表面施加指向金属六角密封垫片6内部的压力，从而促使金属六角密封垫片6发生弹性形变，确保主阀体1和副阀体2在接壤处的密封性。
回弹率作为密封垫片的十分重要的性能，反映密封垫片在工作时，由于温度、内压等引起的轴向推力使密封面发生分离，垫片压紧力将趋于下降，又要求垫片有足够的回弹能力以弥补该分离量且保持垫片与密封面之间有足够的残余压紧力，以维持密封作用的能力。传统的非金属垫片主要基于螺栓预紧力使其发生一个塑性变形，一方面填补密封表面的泄漏缺陷，另一方面消除密封材料内部的空隙，以阻止流体介质通过密封材料本身渗透及密封面之间的泄漏；而该金属六角密封垫片6在安装的起初阶段是依靠螺栓（由阀体连接螺柱4和阀体连接螺母3组成）的预紧力来使其发生相应的一个弹性变形，而当这个弹性变形变形到我们所期望的效果时也就是说主、副阀体的端面开始接触时，金属六角密封垫片6在整个过程中都只是发生弹性变形，相对塑性变形而言弹性变形的回弹率高很多，同时也具有充分维持密封作用的能力。
完全装配好之后金属六角密封垫片6是靠来自主阀体1的第二环形压槽192的第二坡面和来自副阀体2的第一环形压槽191的第一坡面的弹性变形给以密封力。同时当此球阀在工况下，高压的介质也会给金属六角密封垫片6施加以同一方向的密封力，这两个力最终都是转化为主阀体1和副阀体2与金属六角密封垫片6左、右两个倾斜面之间的密封力。使用非金属密封垫片的阀门，它们的密封力并非是工作介质的压力和其他力的组合，而单单是螺栓使其发生塑性变形的预紧力来充当此处的密封力。
主阀体1和副阀体2在连接时是靠金属六角密封垫片6和填充在第一密封槽5中的第一密封材料来起到双层密封的效果。
现有普通球阀的主、副阀体采用的密封形式多为一道，这样就会导致一旦此道密封失效就会导致整个阀体泄露，失去了原有的可靠性。而如图1所示，本实施例的球阀不只是一道密封防线，还设计了以柔性石墨填充的第一密封槽5的方式作为第二道密封防线，这样就能实现当第一道密封防线（即金属六角密封垫片6）发生泄漏，第二道密封防线开始发挥它的密封效果，致使球阀在金属六角密封垫片6失效的情况下，依然能够正常的工作。当然本领域技术人员还可以在副阀体2上设置与第一密封槽5相同的第二密封槽，并在里面填充第二密封材料，以此作为第三道密封防线。
再如图1所示，阀座负载弹簧9放到主阀体1中，提供密封力保证球芯8和阀座7能够一直紧密接触；球芯8和阀座7密封面光洁度高，密封性能好，摩擦力低；阀座7靠出口阀座压紧圈10固定，减少了阀座7与副阀体2密封面的磨损，提高使用寿命；阀座7的出口处与副阀体2是背面金属密封，管道中流体的压力越大，球芯8与阀座7的密封力越大，阀座7的出口处与副阀体2接触的更紧，密封性能就越好；第一阀杆段14当受到介质的高压时自身带有一个台阶起到止推作用；阀杆连接轴20是通过普通平键15与第一阀杆段14连接的，阀杆连接轴20自身也带着一凸台，同时这个凸台也是被阀杆导向轴承21限位，防止阀杆连接轴20的飞出。
此外，在阀杆导向轴承21与阀杆连接轴20之间套有一四氟软带垫片22，起到减小阀杆连接轴20与阀杆导向轴承21之间的摩擦力、防止咬死的作用。
现有普通球阀多半是阀杆导向轴承和止推轴承直接接触的，这样就存在金属面与面的相对摩擦，必然导致当止推轴承起到止推作用时同时阀在开启或关闭时发生增大扭距或咬死的现象。该四氟软带垫片22恰恰减小了摩擦力、避免了咬死的现象。
填料组件12采用金属丝与石墨配合使用，金属丝加石墨的填料放到两端，纯石墨的填料放到中间，保证阀杆的密封，同时也防止了纯石墨损伤；填料压套13依靠填料压紧螺柱23和填料负载弹簧25压紧，填料负载弹簧25能够补偿填料压紧螺母24松动时的间隙，保证填料的密封；支架立板16在主阀体1和支架法兰17之间起着支撑的作用，便于拆卸，美观大方。阀杆导向轴承21装在支架法兰17上，阀杆导向轴承21与阀杆连接轴20的间隙很小，保证阀杆连接轴20的位置精度，同时可以承受较大的径向力，避免了阀杆连接轴20发生刮伤。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种球阀，其包括一主阀体和一副阀体，该主阀体和该副阀体通过螺栓连接，其特征在于，该球阀还包括一金属六角密封垫片，该金属六角密封垫片的外表面的横截面呈梯形，该梯形具有一指向该金属六角密封垫片的外部的上边，在该上边的两侧各形成有一条腰；该副阀体上设有向该主阀体方向伸出的一延伸段，在该副阀体上靠近该延伸段的位置设有一第一环形压槽，该第一环形压槽的外壁设有一与该金属六角密封垫片的一侧的所述腰适配的第一坡面；该主阀体上与该第一环形压槽相对的位置设有一第二环形压槽，该第二环形压槽的外壁设有一与该金属六角密封垫片的另一侧的所述腰适配的第二坡面，装配后，该金属六角密封垫片夹设于该第一环形压槽和第二环形压槽中。
2.如权利要求1所述的球阀，其特征在于，在该主阀体指向该副阀体的表面设有至少一第一密封槽，所述第一密封槽中填充有第一密封填料。
3.如权利要求2所述的球阀，其特征在于，在该副阀体指向该主阀体的表面设有至少一第二密封槽，所述第二密封槽中填充有第二密封填料。
4.如权利要求3所述的球阀，其特征在于，该第一密封填料和该第二密封填料均为柔性石墨。
5.如权利要求1所述的球阀，其特征在于，该球阀还包括用于控制一球芯的阀杆，该阀杆包括同轴设置的第一阀杆段和阀杆连接轴，该第一阀杆段和该阀杆连接轴通过键连接，该第一阀杆段与该球芯连接。
6.如权利要求5所述的球阀，其特征在于，该球阀包括一支架法兰，该支架法兰上固定一阀杆导向轴承，该阀杆连接轴穿设于该阀杆导向轴承中；该阀杆连接轴上设有一凸台，该凸台位于该阀杆导向轴承的下方，且在该凸台和该阀杆导向轴承之间还设有一四氟软带垫片。
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