CN103615595A - 锁渣阀阀座弹簧防尘密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了锁渣阀阀座弹簧防尘密封结构，由挡圈4与弹簧座3之间镶嵌密封圈5后与阀座8和阀体1形成密封副进行密封，从密封副的整体结构上做改进，增设挡圈4和弹簧座3，使介质从阀座8与阀体1之间的间隙进入挡圈4的背部推动整个挡圈挤压密封圈5，使密封圈5与阀体1和阀座8形成两处密封副，密封圈5受到挡圈4的挤压后发生挤压受力，密封圈5的四周紧密的与其他部件压紧形成挤压越大密封越严实的密封效果，防止介质及颗粒进入弹簧座内部，避免了弹簧与介质的接触，使弹簧始终处于预设的性能状态。

Description

锁渣阀阀座弹簧防尘密封结构

技术领域

    本发明涉及阀门，具体是锁渣阀阀座弹簧防尘密封结构。

背景技术

在化工、煤矿等行业生产过程中，锁渣阀在智能控制驱动附件的辅助下，具备大压差、切断性能好特性；随着行业的发展，采用进口锁渣阀越来越难满足现有生产发展需要。主要体现在价格昂贵、技术更新迟缓、维护成本高。

国内阀门厂家不断对国外锁渣阀进行分解研究，并开始替换装置上的进口锁渣阀。但是国内锁渣阀在使用过程中体现出两种情况：一、阀座与阀体静密封之间泄漏，引起阀门内漏；二、阀座弹簧失效，造成阀座与球体密封失效。现在急需对锁渣阀阀座部位的密封结构做出必要的结构改进才能完全满足生产的需要。。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锁渣阀阀座弹簧防尘密封结构，可以解决阀座与阀体静密封之间泄漏，引起的阀门内漏的问题。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：锁渣阀阀座弹簧防尘密封结构，包括阀体和套设在阀体内部的阀座，阀体包括从左到右依次连接的阀体第三台阶区、阀体第二台阶区，阀体第三台阶区的内径小于阀体第二台阶区的内径，阀座包括从左到右依次连接的阀座第一台阶区、阀座第二台阶区、阀座第三台阶区；阀座第一台阶区的外径小于阀座第二台阶区的外径，阀座第二台阶区的外径小于阀座第三台阶区的外径；阀座第一台阶区的外径与阀体第三台阶区的内径相等，阀座第三台阶区的外径与阀体第二台阶区的内径相等；阀体与阀座之间形成一个横切面形状为L形的空腔区域，空腔区域内设置有从左至右依次靠接的挡圈、弹簧座、锥形挡圈，弹簧座内嵌入有螺旋弹簧，螺旋弹簧一端与锥形挡圈靠接，螺旋弹簧远离锥形挡圈的一端位于弹簧座内；挡圈与弹簧座之间镶嵌有2个密封圈，挡圈左端面与阀体第三台阶区的右端面靠接，其中1个密封圈与阀座第一台阶区的外径面靠接，另1个密封圈与阀体第二台阶区的内径面靠接，与阀体第二台阶区的内径面靠接的密封圈为外密封圈，与阀座第一台阶区的外径面靠接的密封圈为内密封圈，外密封圈的内径大于内密封圈的外径。

本发明的设计原理为：由阀体和套设在阀体内部的阀座构成容纳螺旋弹簧的L形的空腔区域，然后将密封圈设置在挡圈和弹簧座之间，挡圈挤压密封圈后使得密封圈向四周挤压，利用挡圈的挤压力使得密封圈向四周挤压形成密封，以介质的挤压压力形成密封件的压力，相对于，介质的挤压力越大，密封的力量也越大，与介质的压力形成正相关，可以起到很好的密封效果，可以解决阀座与阀体静密封之间泄漏，引起的阀门内漏的问题。

现有锁渣阀阀座弹簧防尘密封结构的防尘密封采用的是金属对金属间隙密封，在介质流动时会有细微的小颗粒混合在液体或气体中进入螺旋弹簧所在的弹簧孔内部，这样小颗粒会不断的沉积在螺旋弹簧孔内，并造成螺旋弹簧结垢，引起螺旋弹簧失效，是弹簧密封补偿功能丢失，造成阀座与球体间的密封失效。在阀门半开状态时，介质进入阀门内腔，将会回流至阀座与阀体的密封部位，长期动作后会引起阀座与阀体的密封损坏，造成密封失效。降低了整体阀门的使用寿命。

本发明采用双向防尘密封结构设计，方向一为介质流向方向防尘密封：由挡圈与弹簧座之间镶嵌密封圈后与阀座和阀体形成密封副进行密封，从密封副的整体结构上做改进，增设挡圈和弹簧座，使介质从阀座与阀体之间的间隙进入挡圈的背部推动整个挡圈挤压密封圈，使密封圈与阀体和阀座形成两处密封副，密封圈受到挡圈的挤压后发生挤压受力，密封圈的四周紧密的与其他部件压紧形成挤压越大密封越严实的密封效果，防止介质及颗粒进入弹簧座内部，避免了弹簧与介质的接触，使弹簧始终处于预设的性能状态。

优选的，为了密封圈在受到挤压力后沿着预定挤压方向进行挤压，内密封圈和外密封圈的横切面形状均为梯形，在螺旋弹簧轴线方向，内密封圈的外径面长度小于内密封圈的内径面长度，外密封圈的内径面长度小于外密封圈的外径面长度。

内密封圈和外密封圈的横切面形状均为等腰梯形，内密封圈横切面接触阀座第一台阶区外径面的一边为等腰梯形的下底，外密封圈横切面接触阀体第二台阶区内径面的的一边为等腰梯形的下底。按照以上形状设计后，内密封圈的上底和下底、以及外密封圈的上底和下底均分别对阀体和阀座形成挤压，即，按照上述形状设计后，内密封圈向着阀座的外径面进行挤压，外密封圈向着阀体内径面进行挤压。

锥形挡圈分为同轴一体化连接的大挡圈体和小挡圈体，大挡圈体的左端与弹簧座靠接，大挡圈体位于阀体第二台阶区与阀座第一台阶区之间，小挡圈体位于阀体第二台阶区与阀座第二台阶区之间。锥形挡圈形成横切面为L形的阻挡键，对第二台阶区和阀座第一台阶区构成的台阶过渡段形成密封。

小挡圈体远离大挡圈体的一端面设置有凸起，凸起的横切面为三角形，阀体第二台阶区与阀座第二台阶区之间还设置有锥形密封圈和锥槽密封配套圈，锥形密封圈靠近小挡圈体的一面设置有三角形的凹槽与凸起配合靠接，锥形密封圈靠近锥槽密封配套圈的一面设置有横切面为三角形的突出体，锥槽密封配套圈靠近锥形密封圈一面设置有三角形的凹槽与三角形的突出体配合靠接，锥槽密封配套圈的右端面与阀座第三台阶区的左端面靠接。

密封圈和锥形密封圈为凸起设计，密封圈按照横切面为梯形设计，密封圈为横切面为三角形设计，在介质和螺旋弹簧的两种推力下具有膨胀自补偿密封功能。锥形密封圈受到挤压后，由于小挡圈的特殊形状，可以使得锥形密封圈的受力方向由轴线方向向着上下方向变向，即锥形密封圈受到挤压力后，锥形密封圈靠近阀体第二台阶区的一侧向着阀体第二台阶区方向进行挤压，而锥形密封圈靠近阀座第二台阶区的一侧也向着阀座第二台阶区方向挤压，形成膨胀自补偿密封功能。

阀座第三台阶区与锥槽密封配套圈接触的面为斜面。

阀座还包括与阀座第三台阶区连接的阀座第四台阶区，阀座第四台阶区的外径大于阀座第三台阶区的外径，阀体还包括与阀体第二台阶区连接的阀体第一台阶区，阀体第一台阶区的内径大于阀体第二台阶区的内径，阀体第一台阶区的内径面与阀座第四台阶区的外径面之间存在普通密封圈。

本发明采用双向防尘密封结构设计，方向二为介质回流方向防尘密封，由普通密封圈与阀座外圆面形成密封副进行密封，在阀门半开状态时，介质进入阀门内腔，当介质回流时，普通密封圈阻挡介质进入阀座与阀体之间的间隙，避免了锥形密封圈的密封失效。挡圈与弹簧座之间的分体式设计，降低了机械加工难度，同时考虑了密封圈的磨损补偿，延长了整体阀门的使用寿命。

普通密封圈靠近阀体第一台阶区的一端嵌入阀体第一台阶区内。保证普通密封圈的密封效果和位移不发生较大变化。

本发明阀门使用温度范围广，适用温度范围-80℃~+600℃，适用于气相、液相、固相及多相混合介质。

本发明的优点在于：此种锁渣阀的使用寿命是普通锁渣阀的2倍，经济成本是进口锁渣阀的1/2，使管道输送介质更稳定、长久，既提高了生产效益，也节约了经济成本。

附图说明

图1为实施例1的结构图。

图中的附图标记分别表示为：1、阀体；2、螺旋弹簧；3、弹簧座；4、挡圈；5、密封圈；6、锥形挡圈；7、锥形密封圈；8、阀座；9、普通密封圈；10、球体；71、锥槽密封配套圈。11、阀体第一台阶区；12、阀体第二台阶区；13、阀体第三台阶区；81、阀座第一台阶区；82、阀座第二台阶区；83、阀座第三台阶区；84、阀座第四台阶区。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1所示。

锁渣阀阀座弹簧防尘密封结构，包括阀体1和套设在阀体1内部的阀座8，阀体1包括从左到右依次连接的阀体第三台阶区13、阀体第二台阶区12，阀体第三台阶区13的内径小于阀体第二台阶区12的内径，阀座8包括从左到右依次连接的阀座第一台阶区81、阀座第二台阶区82、阀座第三台阶区83；阀座第一台阶区81的外径小于阀座第二台阶区82的外径，阀座第二台阶区82的外径小于阀座第三台阶区83的外径；阀座第一台阶区81的外径与阀体第三台阶区13的内径相等，阀座第三台阶区83的外径与阀体第二台阶区12的内径相等；阀体1与阀座8之间形成一个横切面形状为L形的空腔区域，空腔区域内设置有从左至右依次靠接的挡圈4、弹簧座3、锥形挡圈6，弹簧座3内嵌入有螺旋弹簧2，螺旋弹簧2一端与锥形挡圈6靠接，螺旋弹簧2远离锥形挡圈6的一端位于弹簧座3内；挡圈4与弹簧座3之间镶嵌有2个密封圈5，挡圈4左端面与阀体第三台阶区13的右端面靠接，其中1个密封圈5与阀座第一台阶区81的外径面靠接，另1个密封圈5与阀体第二台阶区12的内径面靠接，与阀体第二台阶区12的内径面靠接的密封圈5为外密封圈，与阀座第一台阶区81的外径面靠接的密封圈5为内密封圈，外密封圈的内径大于内密封圈的外径。

本发明的设计原理为：由阀体1和套设在阀体1内部的阀座8构成容纳螺旋弹簧的L形的空腔区域，然后将密封圈5设置在挡圈4和弹簧座3之间，挡圈4挤压密封圈5后使得密封圈5向四周挤压，利用挡圈4的挤压力使得密封圈5向四周挤压形成密封，以介质的挤压压力形成密封件的压力，相对于，介质的挤压力越大，密封的力量也越大，与介质的压力形成正相关，可以起到很好的密封效果，可以解决阀座与阀体静密封之间泄漏，引起的阀门内漏的问题。

现有锁渣阀阀座弹簧防尘密封结构的防尘密封采用的是金属对金属间隙密封，在介质流动时会有细微的小颗粒混合在液体或气体中进入螺旋弹簧所在的弹簧孔内部，这样小颗粒会不断的沉积在螺旋弹簧孔内，并造成螺旋弹簧结垢，引起螺旋弹簧失效，是弹簧密封补偿功能丢失，造成阀座与球体间的密封失效。在阀门半开状态时，介质进入阀门内腔，将会回流至阀座与阀体的密封部位，长期动作后会引起阀座与阀体的密封损坏，造成密封失效。降低了整体阀门的使用寿命。

本发明采用双向防尘密封结构设计，方向一为介质流向方向防尘密封：由挡圈4与弹簧座3之间镶嵌密封圈5后与阀座8和阀体1形成密封副进行密封，从密封副的整体结构上做改进，增设挡圈4和弹簧座3，使介质从阀座8与阀体1之间的间隙进入挡圈4的背部推动整个挡圈挤压密封圈5，使密封圈5与阀体1和阀座8形成两处密封副，密封圈5受到挡圈4的挤压后发生挤压受力，密封圈5的四周紧密的与其他部件压紧形成挤压越大密封越严实的密封效果，防止介质及颗粒进入弹簧座内部，避免了弹簧与介质的接触，使弹簧始终处于预设的性能状态。

优选的，为了密封圈5在受到挤压力后沿着预定挤压方向进行挤压，内密封圈和外密封圈的横切面形状均为梯形，在螺旋弹簧轴线方向，内密封圈的外径面长度小于内密封圈的内径面长度，外密封圈的内径面长度小于外密封圈的外径面长度。

内密封圈和外密封圈的横切面形状均为等腰梯形，内密封圈横切面接触阀座第一台阶区81外径面的一边为等腰梯形的下底，外密封圈横切面接触阀体第二台阶区12内径面的的一边为等腰梯形的下底。按照以上形状设计后，内密封圈的上底和下底、以及外密封圈的上底和下底均分别对阀体1和阀座8形成挤压，即，按照上述形状设计后，内密封圈向着阀座8的外径面进行挤压，外密封圈向着阀体1内径面进行挤压。

锥形挡圈分为同轴一体化连接的大挡圈体和小挡圈体，大挡圈体的左端与弹簧座靠接，大挡圈体位于阀体第二台阶区12与阀座第一台阶区81之间，小挡圈体位于阀体第二台阶区12与阀座第二台阶区之间。锥形挡圈形成横切面为L形的阻挡键，对第二台阶区12和阀座第一台阶区81构成的台阶过渡段形成密封。

小挡圈体远离大挡圈体的一端面设置有凸起，凸起的横切面为三角形，阀体第二台阶区12与阀座第二台阶区之间还设置有锥形密封圈7和锥槽密封配套圈7，锥形密封圈7靠近小挡圈体的一面设置有三角形的凹槽与凸起配合靠接，锥形密封圈7靠近锥槽密封配套圈7的一面设置有横切面为三角形的突出体，锥槽密封配套圈7靠近锥形密封圈7一面设置有三角形的凹槽与三角形的突出体配合靠接，锥槽密封配套圈7的右端面与阀座第三台阶区83的左端面靠接。

密封圈5和锥形密封圈7为凸起设计，密封圈5按照横切面为梯形设计，密封圈7为横切面为三角形设计，在介质和螺旋弹簧的两种推力下具有膨胀自补偿密封功能。锥形密封圈7受到挤压后，由于小挡圈的特殊形状，可以使得锥形密封圈7的受力方向由轴线方向向着上下方向变向，即锥形密封圈7受到挤压力后，锥形密封圈7靠近阀体第二台阶区12的一侧向着阀体第二台阶区12方向进行挤压，而锥形密封圈7靠近阀座第二台阶区的一侧也向着阀座第二台阶区方向挤压，形成膨胀自补偿密封功能。

阀座第三台阶区83与锥槽密封配套圈7接触的面为斜面。

阀座8还包括与阀座第三台阶区83连接的阀座第四台阶区84，阀座第四台阶区84的外径大于阀座第三台阶区83的外径，阀体1还包括与阀体第二台阶区12连接的阀体第一台阶区11，阀体第一台阶区11的内径大于阀体第二台阶区12的内径，阀体第一台阶区11的内径面与阀座第四台阶区84的外径面之间存在普通密封圈9。

本发明采用双向防尘密封结构设计，方向二为介质回流方向防尘密封，由普通密封圈9与阀座8外圆面形成密封副进行密封，在阀门半开状态时，介质进入阀门内腔，当介质回流时，普通密封圈9阻挡介质进入阀座8与阀体1之间的间隙，避免了锥形密封圈7的密封失效。挡圈4与弹簧座之间的分体式设计，降低了机械加工难度，同时考虑了密封圈的磨损补偿，延长了整体阀门的使用寿命。

普通密封圈9靠近阀体第一台阶区11的一端嵌入阀体第一台阶区11内。保证普通密封圈9的密封效果和位移不发生较大变化。

本发明阀门使用温度范围广，适用温度范围-80℃~+600℃，适用于气相、液相、固相及多相混合介质。

锁渣阀阀座弹簧防尘密封结构设计形式为螺旋式，全金属设计，镶嵌于弹簧座预加工孔内，螺旋弹簧本身不再做其他防护。由挡圈4与弹簧座3之间镶嵌密封圈5后与阀座8和阀体1形成密封副进行密封。由普通密封圈9与阀座8外圆形成密封副进行密封。设计具有自补偿功能，密封圈5和锥形密封圈7为锥形设计，在介质和螺旋弹簧的两种推力下具有膨胀自补偿密封功能。普通密封圈9为方形设计，密封圈5、锥形密封圈7和普通密封圈9为模具整体压制成锥形或方形，为非机械加工零件。

零部件加工具体步骤为。       1、采用机械加工的形式粗精加工阀体1、弹簧座3、挡圈4、锥形挡圈6、阀座8、球体10；要求加工后各零件在密封圈5、锥形密封圈7装配位置的光洁度不低于Ra1.6，阀座8与球体10之间的配合位置光洁度不低于Ra0.8；各零件其余部位光洁度不低于Ra3.2。

    2、采用模具压制密封圈5、锥形密封圈7和普通密封圈9，压制压力为200MPa，保压时间不低于24小时。

零部件装配具体步骤为。       1、对经过机械加工后待装配零件部件进行修毛刺，将所有金属零件清洗干净，用压缩空气吹干，确保表面无残留。

2、将螺旋弹簧2放入弹簧座3内部。

3、将普通密封圈9放入阀体内部。

4、将挡圈4、密封圈5、弹簧座3依次放入阀体内部，保护好密封圈5。

5、将锥形密封圈7、锥形挡圈6依次装在阀座8外圆图示部位。

6、将组装好的阀座部零件嵌入阀体内部，注意保护好锥形密封圈7。

7、按照普通球阀的装配工艺规程组装球体。

如上所述，则能很好的实现本发明。

Claims (8)

1.锁渣阀阀座弹簧防尘密封结构，其特征在于：包括阀体（1）和套设在阀体（1）内部的阀座（8），阀体（1）包括从左到右依次连接的阀体第三台阶区（13）、阀体第二台阶区（12），阀体第三台阶区（13）的内径小于阀体第二台阶区（12）的内径，阀座（8）包括从左到右依次连接的阀座第一台阶区（81）、阀座第二台阶区（82）、阀座第三台阶区（83）；阀座第一台阶区（81）的外径小于阀座第二台阶区（82）的外径，阀座第二台阶区（82）的外径小于阀座第三台阶区（83）的外径；阀座第一台阶区（81）的外径与阀体第三台阶区（13）的内径相等，阀座第三台阶区（83）的外径与阀体第二台阶区（12）的内径相等；阀体（1）与阀座（8）之间形成一个横切面形状为L形的空腔区域，空腔区域内设置有从左至右依次靠接的挡圈（4）、弹簧座（3）、锥形挡圈（6），弹簧座（3）内嵌入有螺旋弹簧（2），螺旋弹簧（2）一端与锥形挡圈（6）靠接，螺旋弹簧（2）远离锥形挡圈（6）的一端位于弹簧座（3）内；挡圈（4）与弹簧座（3）之间镶嵌有2个密封圈（5），挡圈（4）左端面与阀体第三台阶区（13）的右端面靠接，其中1个密封圈（5）与阀座第一台阶区（81）的外径面靠接，另1个密封圈（5）与阀体第二台阶区（12）的内径面靠接，与阀体第二台阶区（12）的内径面靠接的密封圈（5）为外密封圈，与阀座第一台阶区（81）的外径面靠接的密封圈（5）为内密封圈，外密封圈的内径大于内密封圈的外径。

2.根据权利要求1所述的锁渣阀阀座弹簧防尘密封结构，其特征在于：内密封圈和外密封圈的横切面形状均为梯形，在螺旋弹簧轴线方向，内密封圈的外径面长度小于内密封圈的内径面长度，外密封圈的内径面长度小于外密封圈的外径面长度。

3.根据权利要求1所述的锁渣阀阀座弹簧防尘密封结构，其特征在于：内密封圈和外密封圈的横切面形状均为等腰梯形，内密封圈横切面接触阀座第一台阶区（81）外径面的一边为等腰梯形的下底，外密封圈横切面接触阀体第二台阶区（12）内径面的的一边为等腰梯形的下底。

4.根据权利要求1所述的锁渣阀阀座弹簧防尘密封结构，其特征在于：锥形挡圈分为同轴一体化连接的大挡圈体和小挡圈体，大挡圈体的左端与弹簧座靠接，大挡圈体位于阀体第二台阶区（12）与阀座第一台阶区（81）之间，小挡圈体位于阀体第二台阶区（12）与阀座第二台阶区之间。

5.根据权利要求4所述的锁渣阀阀座弹簧防尘密封结构，其特征在于：小挡圈体远离大挡圈体的一端面设置有凸起，凸起的横切面为三角形，阀体第二台阶区（12）与阀座第二台阶区之间还设置有锥形密封圈（7）和锥槽密封配套圈（7），锥形密封圈（7）靠近小挡圈体的一面设置有三角形的凹槽与凸起配合靠接，锥形密封圈（7）靠近锥槽密封配套圈（7）的一面设置有横切面为三角形的突出体，锥槽密封配套圈（7）靠近锥形密封圈（7）一面设置有三角形的凹槽与三角形的突出体配合靠接，锥槽密封配套圈（7）的右端面与阀座第三台阶区（83）的左端面靠接。

6.根据权利要求5所述的锁渣阀阀座弹簧防尘密封结构，其特征在于：阀座第三台阶区（83）与锥槽密封配套圈（7）接触的面为斜面。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的锁渣阀阀座弹簧防尘密封结构，其特征在于：阀座（8）还包括与阀座第三台阶区（83）连接的阀座第四台阶区（84），阀座第四台阶区（84）的外径大于阀座第三台阶区（83）的外径，阀体（1）还包括与阀体第二台阶区（12）连接的阀体第一台阶区（11），阀体第一台阶区（11）的内径大于阀体第二台阶区（12）的内径，阀体第一台阶区（11）的内径面与阀座第四台阶区（84）的外径面之间存在普通密封圈（9）。

8.根据权利要求7所述的锁渣阀阀座弹簧防尘密封结构，其特征在于：普通密封圈（9）靠近阀体第一台阶区（11）的一端嵌入阀体第一台阶区（11）内。

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