CN104006165B - 二级密封截止阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二级密封截止阀，包括阀体（15）、阀杆（7）、阀芯（3）和阀座组件，其特征在于，所述阀芯、阀座组件设置于阀体（15）内，与阀体（15）进出口联通构成下进上出的流体通道，所述阀座组件下部设置有第一密封面，上部设置有第二密封面，所述阀芯包括同轴套合、可相对滑动的第一阀芯（3）和第二阀芯（5），所述第一阀芯（3）与第一密封面配合构成第一级密封，所述第二阀芯（5）与第二密封面配合构成第二级密封，所述第一密封面和第二密封面之间构成可封闭的密封腔。本发明具有密封效果好，结构简单，操作简便，维修方便，使用寿命长等特点。

Description

二级密封截止阀
技术领域
本发明涉及一种阀门，特别涉及一种二级密封截止阀。
背景技术
截止阀也称隔断阀，是指在某一时刻，将管道中的介质截断或使介质流通的阀门，广泛应用于电力、石油、化工，航空、航天等行业。按用途分为高温高压阀门，中温中压阀门和低温低压阀门，按密封面材质分为硬密封和软密封。低温低压阀门的使用压力一般在2.5MPa以下，最高温度一般为150度左右。其阀芯、阀座大都采用非金属材料，采用软密封的密封材质。软密封的可塑性大，有很好的密封效果，制造简单，成本低，但强度差，在介质含有杂质的工作状态下或经长时间使用后，容易变形、老化，密封不严，使用寿命不长。另外，软密封材质无法适应高温高压工况下使用要求，经不起冲刷、破坏。而高温高压阀门一般只能采用硬密封的一级密封形式，密封面结构为锥面密封、平面密封或球面密封等。
上述高温高压阀门在高温高压系统中使用时，由于恶劣的工况条件，一旦密封面上存在杂质或有损伤，或阀体随温度、应力变化而变化，使阀座形状也随之产生形变成为椭圆状，或表面粗糙度不好，很快被冲刷、气蚀，一旦有冲刷，阀门在极短的时间内即会被破坏，产生内漏，开始产生内漏的阀门，冲刷越来越厉害，导致无法弥补、挽救，失去阀门作用，由于介质处于高温、高压、大流速状态，阀门前后压差大，其仅有的一道密封在上述恶劣工况下较容易失效，使用寿命很短，不仅给用户带来极大的经济损失，而且还存在极大的安全隐患。
另一方面，上述阀门加工成本等方面也存在问题：如前述的一道密封高温高压截止阀存在以下缺点：A、阀芯为可独立加工的单独零件，但阀座采用特殊材料堆焊在阀体上，再进行成形加工，加工困难，深孔难以堆焊，阀体堆焊处热处理十分困难，密封面所采用特殊材质机械加工困难，成本高，即使加工完成后，其测量、检验也很不方便。B、不可在线修理，冲刷严重的阀门必须补焊，再机械加工，因此，阀门必须从管道上割下来，在机床上加工，堆焊，热处理，再加工，难度非常大、费用高、维修时间长，不能满足用户需求。
设置有多级密封结构能显著提高阀门的密封效果，但其如何能严密关断和顺利打开，尤其是高温高压所用的硬密封结构阀门，其过定位问题、可操作性和使用寿命的提高一直是本领域技术人员不断探索的技术问题。尤其是多级硬密封的过定位问题较多级软密封更难解决。对于软密封阀而言，其两级阀芯、阀座直接靠非金属变形即可克服过定位，其材质、制造要求也相对简单，成本较低，如专利申请号为200580032809.1的中国专利，其采用两级软密封，介质流向为高进低出，阀芯材质采用橡胶板，阀座是普通金属材料。作为两级阀芯的橡胶板与阀杆同轴，但第一级阀芯与阀杆是活动连接，第二阀芯与阀杆是卡套配合，因此两阀芯之间没有形成直接联系，阀门关闭时，电磁阀失电，依靠介质本身的压力和弹簧的弹力压紧第二阀芯板，第二阀芯板与阀杆同时往下推动第一级阀芯压紧阀座，实现密封，两级阀芯与阀座几乎是同时接触。阀门开启时，电磁阀得电，阀杆上移，弹簧压缩，第一级阀芯与阀杆头部的弹簧和台阶起延时作用，在克服弹簧力的情况下，先开启第二阀芯，第二阀芯与阀杆继续上移，共同拉动第一级阀芯离开阀座，实现阀门开启。但其存在以下问题：第一阀芯和第二阀芯与阀座接触时间差短，两级阀芯与阀杆同轴度差，每次与阀座相抵的偏差大，虽然两级密封在同一阀杆上，但压力较高时，橡胶板强度差、变形大，密封效果差。阀门开启时，第二阀芯要克服介质压力和弹力的作用，第二阀芯与阀座打开的量有限，影响流量。对于大口径阀门，由于介质采用高进低出方式，开阀时，橡胶板面积大，承受的压力大，电磁阀需要足够大的提升力，同时阀杆轴向受力也大，容易损坏零部件，使用寿命不长。因此上述多级密封阀门只适合介质压力低、温度也低的场合使用。
现有技术中有一种“三级密封防冲刷截止阀”，它是在同一截面上做成三种不同形式的密封面，阀芯、阀座都采用硬密封。其存在以下问题：三级密封形式更容易产生过定位，造成密封面定位不准确；密封不好；加工、制造困难，维修困难，更无法在线修理，成本高。
发明内容
本发明的目的：在于针对现有技术之不足，提供一种二级密封截止阀，它具有密封效果好，结构简单，操作简便，维修方便，使用寿命长等特点。
本发明的技术方案为：
这种二级密封截止阀，包括阀体15、阀杆7、阀芯3和阀座组件，其特征在于，所述阀芯、阀座组件设置于阀体15内，与阀体15进出口联通构成下进上出的流体通道，所述阀座组件下部设置有第一密封面，上部设置有第二密封面，所述阀芯包括同轴套合、可相对滑动的第一阀芯3和第二阀芯5，所述第一阀芯3与第一密封面配合构成第一级密封，所述第二阀芯5与第二密封面配合构成第二级密封，所述第一密封面和第二密封面之间构成可封闭的密封腔。
作为对本发明的进一步改进，所述第一阀芯3和第二阀芯5同轴套合结构为：所述第二阀芯5下端设置有穿过所述第一阀芯3中心孔的导向杆19；所述第一阀芯3和第二阀芯5的相对滑动由套设于导向杆19外的弹性体压簧13控制为满足第二密封先于第一密封开启，滞后于第一密封闭合的要求。
作为对本发明的进一步改进，所述第二阀芯5与第二密封面的配合面为曲面密封面，所述第一阀芯3与第一密封面的配合面为平面密封面或曲面密封面。
作为对本发明的进一步改进，所述第一阀芯3具有自第一密封面沿导向杆19同轴延伸并套于导向杆19外的截流环20；所述截流环20和导向杆19的长度满足在阀门关闭状态下可伸入所述阀座组件流体通道入口中的要求。
作为对本发明的进一步改进，所述截流环20下端设置有置于截流环20内、并套设于导向杆19外的锁紧螺母14，所述锁紧螺母14下端面为直径约小于阀座组件流体通道入口内径的冠状球面；所述导向杆19的下端面为球面，所述第一阀芯3与导向杆19之间由柔性石墨填料B17实现径向密封。
作为对本发明的进一步改进，所述阀座组件与阀体15为可拆卸式联接，所述阀座组件由与阀体15可拆卸式固定的安装座6压持固定，所述安装座6具有与阀座组件密封腔相连通的内腔，所述安装座6的上部设置有阀杆安装座6，所述阀杆安装座6设置有柔性石墨填料C18以实现安装座6内腔密封和阀杆7的密封，所述阀座2与阀体15之间设置有柔性石墨填料A(16)实现径向密封。
作为对本发明的进一步改进，所述阀座组件为圆筒形结构，所述安装座6的内腔为圆筒形且与阀座组件密封腔同轴对接，所述第一密封面是设置于阀座组件下部轴切面内的平面密封面，所述阀座组件的第二密封面是设置于阀座组件上沿的圆锥密封面，所述安装座6圆筒形内腔的侧壁上设置有与阀体15连通的流体出口；所述第二阀芯5由阀杆7控制在安装座6内腔内滑动，所述第一阀芯3在阀座组件的密封腔内滑动，实现流体通道的开启与闭合。
作为对本发明的进一步改进，所述阀座组件包括嵌入阀体15中的圆盘形阀座2和下端压持于所述阀座2上的圆筒形密封环4，所述密封环4上端与安装座6下端相抵，且内径约小于安装座6内腔的内径以使上端面形成内圆锥面，所述第二阀芯5下端的外表面为与密封环4配合的外圆锥面，所述阀座2的上表面与第一阀芯3的下表面构成平面密封的第一密封面。
作为对本发明的进一步改进，所述二级密封截止阀为高温高压硬密封截止阀，所述第一阀芯3下表面与阀座2上表面、第二阀芯5外圆锥面与密封环4的内圆锥面均堆焊有硬质合金材质的密封层。
作为对本发明的进一步改进，所述二级密封截止阀为低温低压阀门，所述阀芯、阀座2的密封面为软密封层，所述软密封层材质为橡胶或聚四氟乙烯。
作为对本发明的进一步改进，所述二级密封截止阀的公称直径DN为10-100mm时，弹簧自由长度L1为0.65-0.8DN，弹簧完全压缩后高度L2为0.5-0.6DN，所述第一密封面与第二密封面的高度差H1为1.2-1.5DN，阀芯的开启量H2为3-3.5DN，所述二级密封截止阀的公称直径DN为100-300mm时，弹簧自由长度L1为0.8-1.0DN，弹簧完全压缩后高度L2为0.6-0.7DN，第一密封面与第二密封面的高度差H1为1.4-1.5DN，阀芯的开启量H2为1.5-2.DN。
本发明的有益效果在于：
本发明所提供的二级密封截止阀，由于其在下进上出的流体通道上设置有二级密封结构，二级密封结构可形成封闭的密封腔，有利于提高密封效果，使用过程中，可通过对该密封腔形成过程的控制，实现对阀门关闭与开启过程中介质压力的有效控制，当第一阀芯的端面与阀座组件第一密封面配合密封后，流体通道基本关闭，此时在密封腔内基本无介质流动、无压差，之后第二阀芯与阀座组件的第二密封面配合，再次实现密封，起主导密封作用。第二级曲面密封状态良好，可实现严密关断，又可以保护第一级密封，因此本发明可实现极强的密封效果，且使用寿命长，尤其适应于阀门前后压差大的工况下使用。本发明的阀芯采用同轴套合、可相对滑动的第一阀芯和第二阀芯，由同一阀杆驱动，分别与同轴设置的两道密封面配合，有利于密封腔形成的过程控制，操作方便，结构简单，制造成本较低。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明阀芯的结构示意图。
图3为本发明的开位的结构示意图。
图4为本发明的工作原理示意图。
图中：1—高压密封垫I，2—阀座，3—第一阀芯，4—密封环，5—第二阀芯，6—安装座，7—阀杆，8—螺栓连接件，9—手轮，10—螺母，11—阀杆安装座，12—高压密封垫II，13—压簧，14—锁紧螺母，15—阀体，16—柔性石墨填料A，17—柔性石墨填料B，18—柔性石墨填料C，19—导向杆，20—截流环。
具体实施方式
为了使发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释发明，并不用于限定发明。
实施例1：
一种二级密封截止阀，如图1至图4所示，是公称尺寸为DN50的高温高压硬密封截止阀，包括阀体15、阀杆7、阀芯和阀座组件，阀体15材质为1Cr18Ni9Ti，阀体15的进口中心与出口中心在同一水平线上。阀座组件设置于阀体15内，与阀体15进出口联通构成下进上出的流体通道，阀座组件下部设置有第一密封面，上部设置有第二密封面，阀芯包括同轴套合、可相对滑动的第一阀芯3和第二阀芯5，第一阀芯3和第二阀芯5的本体材质优选为不锈钢材质，第一阀芯3与第一密封面配合构成平面密封，第二阀芯5与阀座组件的第二密封面配合构成锥面密封，第一密封面和第二密封面之间构成可封闭的密封腔。
本发明中，第一阀芯3和第二阀芯5同轴套合结构为：第二阀芯5下端设置有穿过第一阀芯3的中心孔的导向杆19；第一阀芯3和第二阀芯5的相对滑动由套设于导向杆19外的弹性体压簧13控制，压簧13的材质为INCONELX-750高温合金。
本实施例中，第一阀芯3具有自第一密封面沿导向杆19同轴延伸并套于导向杆19外的截流环20；第一阀芯3与导向杆19之间设置有柔性石墨填料B17实现径向密封。弹性体压簧13设置于第一阀芯3的上表面与第二阀芯5的下表面之间的轴向间隙，导向杆19自密封环4中心穿过并可伸入阀座2流道进口中，截流环20可随同导向杆19伸入阀座2流道进口中，截流环20和导向杆19的长度满足在阀门关闭时可伸入阀座组件流体通道入口中的要求。
本实施例中，截流环20下端还设置有处于截流环20内并套设于导向杆19外的锁紧螺母14，对设置于第一阀芯3与导向杆19之间的柔性石墨填料B17径向压紧密封。所述锁紧螺母14可以与截流环20同轴固定于第一阀芯3下表面，所述锁紧螺母14也可以与截流环20内表面螺纹联接方式固定于截流环20下端，如图4所示，所述锁紧螺母14下端面为直径约小于阀座组件流体通道入口内径的冠状球面；导向杆19的下端面同样为球面，导向杆19的球面和锁紧螺母14的冠状球面上均堆焊耐冲刷的STL硬质合金。
本实施例中，阀座组件与阀15为可拆卸式联接，阀座组件由与阀体15可拆卸式固定的安装座6压持固定，安装座6具有与阀座组件密封腔相连通的内腔。进一步地，阀座组件与阀体15的可拆卸式联接结构可以是下述结构，但不局限于此。
具体地，阀座组件为圆筒形结构，安装座6的内腔为圆筒形且与阀座组件密封腔同轴对接，第一密封面设置于阀座组件下部的轴切面内，阀座组件的第二密封面设置于阀座组件的上部，安装座6圆筒形内腔的侧壁上设置有与阀体15连通的流体出口；第二阀芯5由阀杆7控制在安装座6内腔内滑动，第一阀芯3在阀座组件的密封腔内滑动，实现流体通道的开启与闭合。
本发明中，所述阀座组件、第一阀芯3、第二阀芯5的参数以及压簧13的相关参数根据阀门的公称直径、使用压力等相关参数确定。所述二级密封截止阀的公称直径DN为10-100mm时，压簧13的自由长度L1为0.65-0.8DN，压簧13完全压缩后高度L2为0.5-0.6DN，所述第一密封面与第二密封面的高度差H1为1.2-1.5DN，阀芯的开启量H2为3-3.5DN。所述二级密封截止阀的公称直径DN为100-300mm时，压簧13自由长度L1为0.8-1.0DN，压簧13完全压缩后高度L2为0.6-0.7DN，第一密封面与第二密封面的高度差H1为1.4-1.5DN，阀芯的开启量H2为1.5-2.DN。
本实施例中，两级密封完全密封后的距离为62mm，压簧13的自由长度L1满足第一阀芯3与第一密封面相接触时，第二阀芯5下端锥面密封面与第二阀座密封面的距离为13.6-16mm的要求，压簧13的完全压缩后高度L2约为24mm，同时保证第二阀芯、阀座完全密封后，压簧13压缩至26-27mm长度，因此在第二级密封完成后，压簧13应留2-3mm继续压缩量，以保证密封面的严密密封。本实施例中，阀门关闭时，第一密封先关，第二密封后关。阀门开启时，第二密封先开，第一密封后开，保证两道密封先后动作有一定的时间差。
阀座组件可以是如下结构，但不局限于此，具体地，阀座组件包括嵌入阀体15中的圆盘形阀座2和下端压持于阀座2上的圆筒形密封环4，密封环4上端与安装座6下端相抵，且内径小于安装座6内腔的内径，密封环4的上端面为内圆锥面，第二阀芯5下端的外表面为外圆锥面，构成的第二密封面为锥面密封，阀座2的上表面为平面(是密封环4的轴切面)，与第一阀芯3的下表面构成的第一密封面为平面密封。阀座2上表面和密封环4的内圆锥面上堆焊STL硬质合金。
安装座6的上部设置有阀杆安装座11，本实施例中，安装座6设置有外凸环，由该外凸环与阀杆安装座11和阀体15叠合并由螺栓连接件8固定成一体，使阀杆安装座11沿安装座6轴向直立延伸，阀杆安装座11设置有柔性石墨填料C18以实现安装座6内腔的密封和阀杆的密封；阀杆安装座11与安装座6的径向接合面上设置有高压密封垫Ⅱ12。
密封环4与阀体15之间填充有柔性石墨填料A16，阀座2与阀体15之间设置有高压密封垫Ⅰ1，本实施例中，高压密封垫Ⅰ1和高压密封垫Ⅱ12均是由1Cr18Ni9Ti不锈钢带加石墨填料绕制而成，保证高压密封垫既具有很好的强度、又具有一定的可塑性，能有效避免过定位的问题。柔性石墨填料A16和柔性石墨填料B17内的填料均是石墨填料加编织填料组成。
阀杆安装座11上固定有梯形螺纹螺母10，阀杆7是上下两段式结构，阀杆7下端与第二阀芯5螺纹卡套连接，阀杆7的上端设置成左梯形螺纹。阀杆7上设置有防止阀杆7旋转的止转块。因此，阀杆7左梯形螺纹与铜质梯形螺母10配合，手轮9带动螺母10转动使阀杆7上下移动，也可以是电动执行器带动螺母10转动，阀杆7相对于阀体15的运动为滑动方式，由止转块防止阀杆7转动。
因此，本发明低进高出通道具体结构为：阀座组件底部设置有流体进口与阀体15的流体进口联通(即低进)，阀座组件的流体进口具体为阀座2的中心孔，安装座6圆筒形内腔侧壁上设置有流体出口(即高出)，与阀体15的流体通道相联通，构成低进高出流体通道。如图1所示，安装座6圆筒形内腔侧壁上的A点为第二级阀芯进入密封点，第二阀芯5由阀杆7控制在圆筒形安装座6内腔内滑动，第一阀芯3同轴套设于第二阀芯5上并在阀座组件的密封腔内滑动，实现流体通道的开启与闭合。
本发明是这样工作的：
阀门开启：逆时针旋转手轮9，使螺母10逆时针转动，左旋螺纹阀杆7向上移动，此时，第一阀芯3由于压簧13的压持作用不会在第一时间迅速提升，因此第一密封面不会立即打开，而在压簧13的弹力F弹和丝杆提升力F杆的作用下，第二阀芯5与第二截面密封环4率先分离，先打开二级密封。当阀杆7携带第二阀芯5不断上移、压簧13弹力F弹逐渐减小时，在流体压力F介和阀杆7提升力F杆合力的作用下，将第一阀芯3与压簧13所形成的阀芯整体顶升，即F介+F杆＞F弹时，即第一阀芯3与阀座2分离，打开一级密封。第二阀芯5的下端面过A点后，打开截流孔，介质处于流通状态，当第二阀芯5的上端面达到安装座6内孔顶端，阀门完全打开。如图3所示，压簧13自由长度L1为37.6mm，阀芯组件开启量H2为157mm。
阀门关闭：顺时针旋转手轮9，使梯形螺母10顺时针转动，左旋螺纹阀杆7向下移动，第二阀芯5向下运动，压簧13开始压缩，弹力逐渐增加，(此时两阀芯之间的距离0.65-0.8DN)这时，因为介质推力F介大于弹力F弹，即F介＞F弹，第一阀芯3暂不动。随着阀芯组件下移，锁紧螺母14的冠状球面体和导向杆19球面首先进入阀座2内孔的流道中，流道进口截面积变小，形成了“堰塞湖”中“堰塞”，起到截流、降压的作用，同时，由于导向杆19和锁紧螺母14前端均为球面，介质沿着轴向冲向球面时，上述球面可使介质的作用力产生散射，起到了很好的缓冲作用。另外，两级密封未密封前，“堰塞”仍然往下移动，所形成的介质环流越来越小，减轻了两级密封的压力。之后随着第一阀芯3下移与阀座2接触，第一阀芯3与阀座2相抵的力越来越大，第二阀芯5在安装座6内腔向下滑动，进入A点后，阀杆7推力F杆大于弹力F弹，当弹力F弹与阀杆7F杆相当，且二者合力又大于介质推力F介时，即F杆+F弹＞F介，此时压簧13不断压缩，第一阀芯3的下表面与阀座组件的第一密封面即阀座2的上表面形成平面密封，完成第一级密封。当第一级密封关闭后，第二阀芯5与阀座组件的第二密封面即密封环4还有0.2-0.3DN的距离，第二级密封在未密封前，压簧13仍然有一定的压缩量，即压簧13还能被压缩2-3mm。当第二阀芯5在阀杆7的作用下继续下行，在此过程中压簧13仍在压缩，并满足F弹＞F介，又由于F杆＞F弹，直到第二阀芯5与阀座组件的第二密封面即密封环4上端的内圆锥面接触形成锥面密封，完成第二次密封。如图4所示，此时，阀门关闭后，压簧13压缩后的高度约24mm，两密封面的距离62mm。
总之，本发明所提供的二级密封截止阀，由于其在下进上出的流体通道上设置有二级密封结构，二级密封结构可形成封闭的密封腔，有利于提高密封效果，使用过程中，可通过对该密封腔形成过程的控制，实现对阀门关闭过程中介质压力的有效控制，当第一阀芯的端面与阀座组件第一密封面配合密封后，流体通道基本关闭，此时在密封腔内基本无介质流动、无压差，之后第二阀芯与阀座组件的第二密封面配合，再次实现密封，起主导密封作用。第二级曲面密封状态良好，可实现严密关断，又可以保护第一级密封，因此本发明可实现极强的密封效果，也避免两道密封同时被冲刷，同时被破坏，使用寿命长，尤其适应于阀门前后压差大的工况下使用。本发明的阀芯采用同轴套合、可相对滑动的第一阀芯和第二阀芯，由同一阀杆驱动，分别与同轴设置的两道密封面配合，有利于密封腔形成的过程控制，二个阀芯的同心度好，可解决在反复使用过程中的可靠性问题，操作方便，结构简单，成本较低。
本发明中，密封腔的上部密封面限定为曲面密封，无论下部密封面为平面或曲面密封，均可在一定的范围内可调整曲面密封的同心度，两个密封面的密封效果能同时得到保证，使两个密封面的密封效果均处于严密状态。
进一步地，本发明在第一阀芯和第二阀芯间设置压簧，可使两个阀芯的运动形成有机联系，实现互动，有效控制二个密封面的关闭顺序及时间间隔，保证两个密封面的关闭或开启时间间隔满足设计需要。本发明中，阀门关闭时，下部的第一道密封先关闭，之后上部的第二道密封关闭。阀门开启时，第二道密封先打开，第一道密封后打开，因此，阀门无论是开启或关闭，第二道密封始终得到保护。
由于两处密封面均采用金属缠绕垫作为密封垫，该密封垫较现有技术中其他硬密封材质而言，即使厚度相同、在相同力度的力作用下，其各个部位的变形量也可以不同，以适应径向间隙不同的密封需要，且强度足够，很好地解决了过定位的问题。
进一步地，本发明在第一阀芯下端设置截流环，因此，在阀门关闭过程中，当第二阀芯下的导向杆和冠状球面体伸入阀座流体进口中时，可起到第一次截流、降压作用，当第一阀芯的下端截流环伸入阀座中时，入口面积再次变小，流量再次下降，流体的流速降低，起到二次截流、降压作用。
其锁紧螺母设置为冠状球面，在其随同截流环进入流体通道孔中后，流体冲到该球面，产生散射，可有效避免阀座和密封面直接受到冲刷，所述冠状球面在阀座流体通道内中移动，形成“堰塞湖”式的“堰塞”，形成“堰塞”效应，如图4所示，很好地起到了截流、降压、缓冲、保护的作用。
进一步地，阀座组件采用可拆卸结构，阀座材料不直接堆焊在阀体上，阀体做成单独的零件，阀体内部的安装座、密封环、阀座也都成为了单独的零件，大大方便了制造加工，有利于提高精度，装配后，可通过安装座有效传递压紧力，即安装座压紧密封环，密封环再压紧阀座。装配简单，拆卸方便，维修时只要更换阀体内关键部分，做到方便、及时、可靠。
本发明按照截流、降压、密封、再密封的顺序，运用“堰塞”的原理，实现了阀门的关闭与开启。
由于所述第一阀芯下表面与阀座上表面的密封面上、第二阀芯外圆锥面与密封环4的内圆锥面的密封面上均堆焊有硬质合金，适合高温高压场合使用。
实施例2：
这种二级密封截止阀，为低温低压软密封截止阀，结构与实施例1相同，不同之处在于阀芯、阀座的密封面为软密封层，软密封层为橡胶或聚四氟乙烯材质等，密封形式有O型圈等多种形式。由于其阀座都是非金属，容易变形，变形量大，克服了过定位的问题，适合低温低压场合使用。
经实验证明，本发明实施例1的高温高压硬密封截止阀可满足JB/T3595-2002，JB/T9092标准等试验要求，有关参数如下：
以上仅为发明的较佳实施例而已，并不用以限制发明，凡在发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种二级密封截止阀，包括阀体(15)、阀杆(7)、阀芯和阀座组件，其特征在于：所述阀芯、阀座组件设置于阀体(15)内，与阀体(15)进出口联通构成下进上出的流体通道，所述阀座组件下部设置有第一密封面，上部设置有第二密封面，所述阀芯包括同轴套合、可相对滑动的第一阀芯(3)和第二阀芯(5)，所述第一阀芯(3)与第一密封面配合构成第一级密封，所述第二阀芯(5)与第二密封面配合构成第二级密封，所述第一密封面和第二密封面之间构成可封闭的密封腔；所述第一阀芯(3)和第二阀芯(5)同轴套合结构为：所述第二阀芯(5)下端设置有穿过所述第一阀芯(3)中心孔的导向杆(19)；所述第一阀芯(3)和第二阀芯(5)的相对滑动由套设于导向杆(19)外的弹性体压簧(13)控制为满足第二级密封先于第一级密封开启、滞后于第一级密封闭合的要求。
2.根据权利要求1所述的二级密封截止阀，其特征在于：所述第二阀芯(5)与第二密封面的配合面为曲面密封面，所述第一阀芯(3)与第一密封面的配合面为平面密封面或曲面密封面。
3.根据权利要求2所述的二级密封截止阀，其特征在于：所述第一阀芯(3)具有自第一密封面沿导向杆(19)同轴延伸并套于导向杆(19)外的截流环(20)；所述截流环(20)和导向杆(19)的长度满足在阀门关闭状态下可伸入所述阀座组件流体通道入口中的要求。
4.根据权利要求3所述的二级密封截止阀，其特征在于：所述截流环(20)下端设置有置于截流环(20)内、并套设于导向杆(19)外的锁紧螺母(14)，所述锁紧螺母(14)下端面为直径小于阀座组件流体通道入口内径的冠状球面；所述导向杆(19)的下端面为球面，所述第一阀芯(3)与导向杆(19)之间由柔性石墨填料B(17)实现径向密封。
5.根据权利要求1所述的二级密封截止阀，其特征在于：所述阀座组件与阀体(15)为可拆卸式联接，所述阀座组件由与阀体(15)可拆卸式固定的安装座(6)压持固定，所述安装座(6)具有与阀座组件密封腔相连通的内腔，所述安装座(6)的上部设置有阀杆安装座，所述阀杆安装座设置有柔性石墨填料C(18)以实现安装座(6)内腔密封和阀杆(7)的密封，所述阀座(2)与阀体(15)之间设置有柔性石墨填料A(16)实现径向密封。
6.根据权利要求5所述的二级密封截止阀，其特征在于：所述阀座组件为圆筒形结构，所述安装座(6)的内腔为圆筒形且与阀座组件密封腔同轴对接，所述第一密封面是设置于阀座组件下部的平面密封面，所述阀座组件的第二密封面是设置于阀座组件上沿的圆锥密封面，所述安装座(6)圆筒形内腔的侧壁上设置有与阀体(15)连通的流体出口；所述第二阀芯(5)由阀杆(7)控制在安装座(6)内腔内滑动，所述第一阀芯(3)在阀座组件的密封腔内滑动，实现流体通道的开启与闭合。
7.根据权利要求5所述的二级密封截止阀，其特征在于：所述阀座组件包括嵌入阀体(15)中的圆盘形阀座(2)和下端压持于所述阀座(2)上的圆筒形密封环(4)，所述密封环(4)上端与安装座(6)下端相抵，且所述密封环(4)的内径小于安装座(6)内腔的内径以使上端面形成内圆锥面，所述第二阀芯(5)下端的外表面为与密封环(4)配合的外圆锥面，所述阀座(2)的上表面与第一阀芯(3)的下表面构成平面密封的第一密封面。
8.根据权利要求7所述的二级密封截止阀，其特征在于：所述二级密封截止阀为高温高压硬密封截止阀，所述第一阀芯(3)下表面与阀座(2)上表面、第二阀芯(5)外圆锥面与密封环(4)的内圆锥面均堆焊有硬质合金材质的密封层。
9.根据权利要求7所述的二级密封截止阀，其特征在于：所述二级密封截止阀为低温低压阀门，所述阀芯、阀座(2)的密封面为软密封层，所述软密封层材质为橡胶或聚四氟乙烯。
10.根据权利要求1所述的二级密封截止阀，其特征在于：所述二级密封截止阀的公称直径DN为10-100mm时，弹性体压簧(13)自由长度L1为0.65-0.8DN，弹性体压簧(13)完全压缩后长度L2为0.5-0.6DN，所述第一密封面与第二密封面的高度差H1为1.2-1.5DN，阀芯的开启量H2为3-3.5DN，所述二级密封截止阀的公称直径DN为100-300mm时，所述弹性体压簧(13)自由长度L1为0.8-1.0DN，所述弹性体压簧(13)完全压缩后长度L2为0.6-0.7DN，第一密封面与第二密封面的高度差H1为1.4-1.5DN，阀芯的开启量H2为1.5-2.DN。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203335872U (zh) * 2012-09-21 2013-12-11 张轶 一种二级密封截止阀
CN105257829B (zh) * 2015-10-15 2017-07-07 上海市计量测试技术研究院 一种超高压压力截止阀
CN107269862A (zh) * 2016-04-06 2017-10-20 上海电站阀门厂有限公司 一种能换双芯截止阀
CN110094513B (zh) * 2018-01-31 2022-12-16 浙江三花商用制冷有限公司 一种电动阀
CN115264077A (zh) * 2018-02-13 2022-11-01 浙江三花商用制冷有限公司 一种电动阀
CN109838564B (zh) * 2019-03-28 2024-05-03 西峡龙成特种材料有限公司 一种双密封高温密封阀及高温可燃气输送系统
CN114508594B (zh) * 2022-02-16 2024-05-31 一汽解放汽车有限公司 一种电磁执行器及电磁执行系统
CN117231749B (zh) * 2023-11-10 2024-03-29 三峡金沙江云川水电开发有限公司 一种水电站闸门用充水阀

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5904173A (en) * 1996-07-15 1999-05-18 Toyo Stainless Steel Industries, Co., Ltd. Double sealed valve
CN101031746A (zh) * 2004-07-29 2007-09-05 三浦工业株式会社 截止阀
CN201100418Y (zh) * 2007-09-18 2008-08-13 黄祥胜 一种防冲刷截止阀
CN201568591U (zh) * 2009-12-30 2010-09-01 固安沃克流体控制有限公司 一种双阀芯的复合截止阀
CN203335872U (zh) * 2012-09-21 2013-12-11 张轶 一种二级密封截止阀

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5904173A (en) * 1996-07-15 1999-05-18 Toyo Stainless Steel Industries, Co., Ltd. Double sealed valve
CN101031746A (zh) * 2004-07-29 2007-09-05 三浦工业株式会社 截止阀
CN201100418Y (zh) * 2007-09-18 2008-08-13 黄祥胜 一种防冲刷截止阀
CN201568591U (zh) * 2009-12-30 2010-09-01 固安沃克流体控制有限公司 一种双阀芯的复合截止阀
CN203335872U (zh) * 2012-09-21 2013-12-11 张轶 一种二级密封截止阀

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