CN103727259B - 一种高温双活塞固定球阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温双活塞固定球阀，其包括设置于阀盖及球体之间的阀座，所述阀座与所述球体密封接触，所述阀座与阀盖之间设置密封组件，所述密封组件包括密封体，所述密封体的两端分别设置第一弹性件和第二弹性件；所述第一弹性件的一端抵在所述阀座上，其另一端抵在所述密封体上；所述第二弹性件的一端抵在所述阀盖上，其另一端抵在所述密封体上；所述密封体的外径大于所述阀座与所述球体密封位置的外径，所述密封体的内径小于所述阀座与所述球体密封位置的内径。本发明的密封组件在密封的同时，能够实现双向密封的双活塞功能，密封效果好，且能应用于高温工况，有效解决高温介质泄露的问题。

Description

一种高温双活塞固定球阀

技术领域

本发明涉及球阀技术领域，特别是涉及一种高温双活塞固定球阀。

背景技术

球阀以其流阻小、启闭迅速、结构紧凑等优点而广泛应用煤化工装置煤渣、煤灰等杂质的收集和排放，阀门使用工况相对较为苛刻，且流经其内的介质一般均为高温介质，因此要求阀门具有良好的密封性能。现有的球阀中，主要有单活塞功能的球阀和双活塞功能的球阀，而双活塞球阀在球阀关闭时，无论其中腔的压力大还是管道内的压力大，其阀座始终被推向球体，因此具有较好的密封效果。

如中国专利文献CN2032782845U公开了一种双活塞密封球阀，其主要包括阀座、阀盖、球体、和阀杆，阀座设置于阀盖与球体之间，阀座与阀盖相对的径向面之间分别设置有第一弹簧及弹簧安装槽和密封圈及密封圈安装槽，密封圈包括两个唇形密封圈，唇形密封圈为横截面呈U型的环形结构，唇形密封圈开口朝向相反，两个唇形密封圈设置有开口的另一侧相互贴合。该专利文献将两个唇形密封圈开口反向贴合在一起，无论是管道内的介质压力大还是中腔内的介质压力大，其相应一侧的唇形密封圈的开口内均会因充满介质溶液而紧贴阀盖和阀座，进而达到密封的效果；但为了保证密封圈的开口均有一定的膨胀性能，唇形密封圈一般均采用橡胶、塑料等材质制成，而橡胶、塑料材质均不能应用于高温环境，因此安装有此类阀座的球阀不能应用于煤化工等其它高温工况。

现有的应用与高温工况的球阀其密封一般采用石墨作为密封件，由于石墨不具备橡胶的较大弹性，所以都需要有弹簧预紧，如中国专利文献CN202402694U公开了一种适用于高温的硬密封球阀阀座密封装置，其包括阀座密封圈和弹性部件，在阀座和阀体之间依次设置有阀座密封圈、阀座填料环、阀座压环和弹性部件，阀座压环固定阀座填料环的位置。该专利文献的阀座填料环内填充材料为柔性石墨材料，该石墨填料通过阀座压环单向紧固在阀座上以实现密封。该类阀座虽然能够应用于高温环境，但很显然其密封结构只是单向密封结构，也即当端部进压时，阀座被压向球体，进而实现紧密密封；当中腔进压时，阀座压环单向压紧密封填料，使中腔内的高压介质无法进入密封间隙内，此时，中腔内的高压介质会推动阀座与球体分离，进而实现泄压，可见这种阀座与阀体的密封结构只能适用于单活塞功能的球阀中，无法实现双活塞功能。

发明内容

为此，本发明要解决的技术问题是现有的具有双活塞功能的球阀不能用于高温介质，而采用石墨作为密封件的球阀只具有单活塞的功能为此本发明的目的是提供一种高温双活塞固定球阀，该阀座结构具有双活塞的功能，密封效果好，且能用于高温工况。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高温双活塞固定球阀，其包括设置于阀盖及球体之间的阀座，所述阀座与所述球体密封接触，所述阀座与阀盖之间设置密封组件；所述密封组件包括耐高温并具有一定形变能力的密封体，所述密封体的两端分别设置第一弹性件和第二弹性件，所述密封体、所述第一弹性件及所述第二弹性件沿着所述阀座的轴向设置；所述第一弹性件的一端抵在所述阀座上，其另一端抵在所述密封体上；所述第二弹性件的一端抵在所述阀盖上，其另一端抵在所述密封体上；所述第一弹性件与所述第二弹性件将所述密封体挤压变形以密封所述阀座与所述阀盖之间的间隙；所述密封体的外径大于所述阀座与所述球体密封位置的外径，所述密封体的内径小于所述阀座与所述球体密封位置的内径。

所述密封体与所述第一弹性件之间设置有第一压环；所述密封体与所述第二弹性件之间设置有第二压环。

所述密封体整体填充于所述阀座与阀盖之间的径向空隙内。

所述密封体包括沿径向设置的第一密封环及第二密封环，所述第一密封环与所述第二密封环之间设有用于将所述第一密封环与所述第二密封环间隔开的芯环；所述第一密封环密封所述芯环与所述阀盖之间的间隙，所述第二密封环密封所述芯环与所述阀座之间的间隙。

所述第一压环与所述第二压环的两端分别设置有向所述第一密封环及所述第二密封环延伸的抵触部，所述第一密封环及所述第二密封环的两端分别抵靠于所述第一压环与所述第二压环的所述抵触部上；所述芯环的两端分别与所述第一压环、所述第二压环之间具有一定空隙，所述空隙大于或等于所述密封体密封时的压缩量。

所述密封体为石墨密封环。

所述阀座与所述阀盖的配合面上还设置两个用于放置过滤件的凹槽，所述凹槽分别位于所述密封组件的两侧。

所述过滤件为石墨圈；所述第一弹性件、所述第二弹性件均为碟形弹簧。

所述阀座上设置有防止所述第一弹性件被过度压缩的第一限位部；所述阀盖上设置有防止所述第二弹性件被过度压缩的第二限位部。

所述第一限位部为设置在所述阀座上的用于阻挡所述密封体向所述球体方向过度滑动的第一凸台；所述第二限位部为设置在所述阀盖上的用于阻挡所述密封体远离所述球体过度滑动的第二凸台。

本发明的有益效果：

1.本发明的密封组件包括耐高温并具有一定形变能力的密封体，该密封体的两端分别设置第一弹性件和第二弹性件，第一弹性件和第二弹性件分别从密封体的两端向其中心挤压，使其发生一定的弹性形变而密封阀座与阀盖之间的间隙，且密封体的外径大于阀座与球体密封位置的直径，密封体的内径小于阀座与球体密封位置的直径，该密封组件在密封的同时，能够实现双向密封的双活塞功能，无论是中腔内的压力高于管道内的压力，还是管道内的压力高于中腔内的压力，密封体均能将阀座与阀盖之间的间隙密封，并使阀座推向球体，实现阀座与球体之间的密封，密封效果好；另外，本发明的密封体由耐温材料制成，因此可应用于高温工况，能有效解决高温介质泄露的问题。

2.本发明的密封体包括第一密封环、第二密封环，且在第一密封环与第二密封环之间设有用于将第一密封环与第二密封环间隔开的芯环；第一密封环密封芯环与阀盖之间的间隙，第二密封环密封芯环与阀座之间的间隙。对于宽度及厚度较大的密封体来说，需要具有较大的压力才能使其发生一定的变形进而实现密封，而通过将密封体分成第一密封环和第二密封环，则可以大大降低密封时所需的弹性压力，进而在具有良好密封效果的同时便于对球阀进行开启或者关闭。

3.本发明阀座靠近两端部的位置分别设置过滤件，该过滤件能够有效防止介质中的颗粒介质进入阀座与阀盖之间的间隙，进而保护密封组件的密封性能。

4.本发明的阀座上设置有防止第一弹性件被过度压缩的第一限位部；而阀盖上则设有防止第二弹性件被过度压缩的第二限位部。当中腔或管道内的压力相差过大时，密封体会在压差的作用下向其中一侧滑动，压缩该侧的弹性件，若压力过大，则会使弹性件因被过度压缩而损坏，而通过设置第一限位部、第二限位部则可有效防止弹性体过度压缩，进而保护密封组件始终保持较佳的工作状态。

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是本发明的阀座与球体、阀盖配合的结构示意图；

图2是本发明另一种实施方式的阀座与球体、阀盖配合的结构示意图。

图中附图标记表示为：

1-阀座；10-中腔；2-阀盖；20-管道内腔；3-密封体；31-第一密封环；32-第二密封环；33-芯环；41-第一弹性件；42-第二弹性件；50-抵触部；51-第一压环；52-第二压环；6-球体；7-凹槽；81-第一凸台；82-第二凸台。

具体实施方式

实施例一

参见图1，一种高温双活塞固定球阀，其包括设置于阀盖2及球体6之间的阀座1，所述阀座1与所述球体6密封接触，所述阀座1与阀盖2之间设置密封组件，所述密封组件包括密封体3，所述密封体3为石墨密封环；当然，在其它实施例中也可以采用其它耐高温并具有一定形变能力的材料制成；所述密封件3为整体式结构，呈环形，并填充于所述阀座1与阀盖2之间的径向空隙内，整体式密封组件3主要适用于密封组件厚度较小的球阀上。所述密封体3的两端分别设置第一弹性件41和第二弹性件42，所述密封体3、所述第一弹性件41及所述第二弹性件42沿着所述阀座1的轴向设置；所述第一弹性件41的一端抵在所述阀座1上，其另一端抵在所述密封体3上；所述第二弹性件42的一端抵在所述阀盖2上，其另一端抵在所述密封体3上；所述第一弹性件41与所述第二弹性件42将所述密封体3挤压变形以密封所述阀座1与所述阀盖2之间的间隙；所述密封体3的外径D1大于所述阀座1与所述球体6密封位置的外径D2，所述密封体3的内径D4小于所述阀座1与所述球体6密封位置的内径D3。本发明该密封组件在密封的同时，能够实现双向密封的双活塞功能，无论是中腔内的压力高于管道内的压力，还是管道内的压力高于中腔内的压力，密封体均能将阀座1与阀盖2之间的间隙密封，并使阀座推向球体，实现阀座与球体之间的密封，密封效果好；另外，本发明的密封体3由耐温材料制成，因此可应用于高温工况，能有效解决高温介质泄露的问题。

本实施例中，所述密封体3与所述第一弹性件41之间设置有第一压环51；所述密封体3与所述第二弹性件42之间设置有第二压环52，也即第一弹性件41、第二弹性件42均间接抵触在密封体3上，这种设计方式能够有效防止密封体3被压紧，以实现较好的密封效果。

本实施例中，所述阀座1与所述阀盖2的配合面上还设置两个用于放置过滤件的凹槽7，所述凹槽7分别位于所述密封组件的两侧。为了方便加工，如图1所示，本实施例中的所述凹槽7均成型于所述阀座1上。该过滤件能够有效防止介质中的颗粒介质进入阀座1与阀盖2之间的间隙及密封组件内，进而保护密封组件的密封性能。

本实施例中的所述过滤件为石墨圈；所述第一弹性件41、所述第二弹性件42均采用碟形弹簧。

本实施例中，所述阀座1或所述阀盖2上设置有防止所述第一弹性件41被过度压缩的第一限位部；所述阀座1或所述阀盖2上设置有防止所述第二弹性件42被过度压缩的第二限位部。具体的，所述第一限位部为设置在所述阀座1上的用于阻挡所述密封体3向所述球体6方向过度滑动的第一凸台81；所述第二限位部为设置在所述阀盖2上的用于阻挡所述密封体3远离所述球体6过度滑动的第二凸台82。当所述密封体3在管道内腔20中的介质压力及第二弹性件42的作用下向球体6的一侧过度运动时，所述第一压环51的下端抵在所述第一凸台81上，进而阻止第一弹性件41被过度压缩；当所述密封体3在中腔10内的介质压力及第一弹性件41的作用下向阀盖2的一侧过度运动时，所述第二压环51的上端抵在所述第二凸台82上，进而阻止第二弹性件41被过度压缩。

本发明阀座结构的密封原理为：

当中腔10内的介质压力大于管道内腔20内介质的压力时，中腔10内的介质通过阀座1与阀盖2之间的接触面进入到第一弹性件41所在的内腔里，此时中腔10内的介质压力与第一弹性件41处的介质压力相等，但由于所述密封体3的内径D4小于阀座1与球体6密封位置的外径D2，两处介质对阀座1的合力,推动阀座1紧贴球体6，使阀座与球体实现密封，第一弹性件41处的介质压力与其弹力一起共同推动密封体3向阀盖运动（在图1向右侧运动），进而压缩密封体3以密封阀座1与阀盖2之间的间隙。

当管道内腔20内的介质压力大于中腔10内的介质压力时，管道内腔20内的介质通过阀座1与阀盖2之间的间隙进入第二弹性件42所在的内腔里，此时由于密封体3的外径D1大于阀座1与球体6密封位置的内径D3，第二弹性件42内的介质对密封体3施加的压力与其弹力共同作用推动阀座1紧贴球体6（图1中向左侧运动），使阀座与球体实现密封，与此同时密封体3被压缩，以密封将阀座1与阀盖2之间的间隙。

由此可见，不论是中腔进压还是端部进压，本发明的球阀结构均可以实现密封，即可以作为双活塞功能的球阀使用。

实施例二

由于密封体3一般都采用石墨等耐高温、并具有一定变形能力的材料制成，其厚度越厚，则越需要第一弹性件41及第二弹性件42具有较大的初始预压力，而一些球阀需要密封体3具有较大的厚度，这时就会致使球阀在闭合或开启的时候操作困难。

为了解决这一问题，本实施例中的所述密封体3包括沿径向设置的第一密封环31及第二密封环32，所述第一密封环31与所述第二密封环32之间设有用于将所述第一密封环31与所述第二密封环32间隔开的芯环33；所述第一密封环31密封所述芯环33与所述阀盖2之间的间隙，所述第二密封环32密封所述芯环33与所述阀座1之间的间隙。

进一步优选的，所述第一压环51与所述第二压环52的两端分别设置有向所述第一密封环31及所述第二密封环32延伸的抵触部50，所述第一密封环31及所述第二密封环32的两端分别抵靠于所述第一压环51与所述第二压环52的所述抵触部50上；所述芯环33的两端分别与所述第一压环51、所述第二压环52之间具有一定空隙，所述空隙大于或等于所述密封体3密封时的压缩量。

将密封体3分成第一密封环31、芯环33、第二密封环32，在保证密封性能的同时还有有效减小起密封作用的第一密封环31、第二密封环32的厚度，进而减小设置在密封体3两侧的第一弹性件41、及第二弹性件42的初始预压力；而将芯环33的两端分别与所述第一压环51、所述第二压环52之间具有一定空隙，则可以保证第一压环51、第二压环52的抵触部50对第一密封环31、第二密封环32具有适宜的压缩量，进而保证密封效果。

其他实施方式中，密封件3还可以根据情况选用更多层的密封环结构，相邻层的密封环通过芯环隔开即可。本领域技术人员应该明白，只要保证密封件3两端设置第一弹性件和第二弹性件，并保证密封组件的内外径，以及所述阀座与所述球体密封位置的内外径之间的关系，就可以获得具有双活塞功能的球阀，而上述结构均属于本发明要保护的内容。

上述具体实施方式只是对本发明的技术方案进行详细解释，本发明并不只仅仅局限于上述实施例，本领域技术人员应该明白，凡是依据上述原理及精神在本发明基础上的改进、替代，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高温双活塞固定球阀，其包括设置于阀盖（2）及球体（6）之间的阀座（1），所述阀座（1）与所述球体（6）密封接触，所述阀座（1）与阀盖（2）之间设置密封组件，其特征在于：

所述密封组件包括耐高温并具有一定形变能力的密封体（3），所述密封体的两端分别设置第一弹性件（41）和第二弹性件（42），所述密封体（3）、所述第一弹性件（41）及所述第二弹性件（42）沿着所述阀座（1）的轴向设置；所述第一弹性件（41）的一端抵在所述阀座（1）上，其另一端抵在所述密封体（3）上；所述第二弹性件（42）的一端抵在所述阀盖（2）上，其另一端抵在所述密封体（3）上；所述第一弹性件（41）与所述第二弹性件（42）将所述密封体（3）挤压变形以密封所述阀座（1）与所述阀盖（2）之间的间隙；

所述密封体（3）的外径D1大于所述阀座（1）与所述球体（6）密封位置的外径D2，所述密封体（3）的内径D4小于所述阀座（1）与所述球体（6）密封位置的内径D3；

所述密封体（3）包括沿径向设置的第一密封环（31）及第二密封环（32），所述第一密封环（31）与所述第二密封环（32）之间设有用于将所述第一密封环（31）与所述第二密封环（32）间隔开的芯环（33）；所述第一密封环（31）密封所述芯环（33）与所述阀盖（2）之间的间隙，所述第二密封环（32）密封所述芯环（33）与所述阀座（1）之间的间隙；

所述密封体（3）与所述第一弹性件（41）之间设置有第一压环（51）；所述密封体（3）与所述第二弹性件（42）之间设置有第二压环（52）；

所述第一压环（51）与所述第二压环（52）的两端分别设置有向所述第一密封环（31）及所述第二密封环（32）延伸的抵触部（50），所述第一密封环（31）及所述第二密封环（32）的两端分别抵靠于所述第一压环（51）与所述第二压环（52）的所述抵触部（50）上；所述芯环（33）的两端分别与所述第一压环（51）、所述第二压环（52）之间具有一定空隙，所述空隙大于或等于所述密封体（3）密封时的压缩量。

2.根据权利要求1所述的一种高温双活塞固定球阀，其特征在于：所述密封体（3）整体填充于所述阀座（1）与阀盖（2）之间的径向空隙内。

3.根据权利要求1或2所述的一种高温双活塞固定球阀，其特征在于：所述密封体（3）为石墨密封环。

4.根据权利要求1所述的一种高温双活塞固定球阀，其特征在于：所述阀座（1）与所述阀盖（2）的配合面上还设置两个用于放置过滤件的凹槽（7），所述凹槽（7）分别位于所述密封组件的两侧。

5.根据权利要求4所述的一种高温双活塞固定球阀，其特征在于：所述过滤件为石墨圈；所述第一弹性件（41）、所述第二弹性件（42）均为碟形弹簧。

6.根据权利要求1、2、4或5中任一所述的一种高温双活塞固定球阀，其特征在于：所述阀座（1）上设置有防止所述第一弹性件（41）被过度压缩的第一限位部；所述阀盖（2）上设置有防止所述第二弹性件（42）被过度压缩的第二限位部。

7.根据权利要求6所述的一种高温双活塞固定球阀，其特征在于：所述第一限位部为设置在所述阀座（1）上的用于阻挡所述密封体（3）向所述球体（6）方向过度滑动的第一凸台（81）；所述第二限位部为设置在所述阀盖（2）上的用于阻挡所述密封体（3）远离所述球体（6）过度滑动的第二凸台（82）。