CN104132157A - 模块化设计角行程操作的强制密封阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模块化设计角行程操作的强制密封阀，其主要部件包括阀体、启闭件、阀盖、阀杆、阀座、导流筒、阀座支撑板、导流筒支撑板、操作机构和排污阀等。启闭件布置在阀座和导流筒之间，其凸面和凹面为相互偏心球面结构，通过调节凸球面与凹球面球心的相对位置以及它们的半径，可以调节启闭件各处的厚度以调节阀门处于不同阀位时启闭件与阀座之间的密封比压，这使得阀门在某些阀位时可以实现强制密封。另外，启闭件、阀杆、阀座、导流筒、阀座支撑板、导流筒支撑板以及阀盖可以做成一个模块，在拆卸阀盖与阀体连接的紧固件后，可以将整个模块从阀门中整体抽出，这使得此阀门的易损件实现了模块化更换。

Description

模块化设计角行程操作的强制密封阀

技术领域

本发明涉及一种阀门，尤其是一种方便更换阀芯的模块化设计角行程操作的强制密封阀。

背景技术

作为石油、化工、电力、冶金、造纸等行业各类管道系统的“咽喉”，阀门在上述行业中有着极为广泛的应用，而球阀和楔式闸阀是其中应用最多的阀门类型。

普通的球阀一般包括阀体、阀杆、阀盖、球体、阀座等，阀杆与球体传动连接，使球体作旋转运动来改变球体流道与阀座之间的相对关系从而达到开启和关闭介质的目的。球阀的操作通常为90°角行程操作，具有开关迅速、操作方便的优点，并且在全开、全关两个位置时阀座密封面与球面会处于闭合状态，不易被介质冲蚀，因此在各行业得到了广泛的应用。但是，普通球阀具有以下两个缺点：其一，在开关过程中，很大一部分介质会流经阀腔后流向下游，在此过程中，介质流向变化剧烈，流体速度很快，会对球体和阀座密封面形成严重冲刷，球体和阀座均容易发生磨损；其二，无论球体相对于阀座处于何种位置，这两者之间的压力是相同的，即在任何阀位两者之间的密封比压是相同的，这使得两者之间密封比压的选择成了两难问题：选择较高的密封比压会加快球体密封面和阀座密封面的磨损，而选择较低的密封比压会无法保证阀门的密封性能。

普通的楔式闸阀一般包括阀体、阀杆、阀盖、楔式闸板、阀座等，阀杆与闸板传动连接，使闸板上下运动来改变闸板流道与阀座之间的相对关系从而达到开启和关闭介质的目的。楔式闸阀是一种强制密封式阀门，其强制密封是通过楔式闸板与阀座在全关位状态时相互挤压产生强制密封力而实现的，强制密封力提高了阀门在全关位时的密封比压，保证了楔式闸阀在全关位的密封性能，同时这种设计降低了闸板与阀座密封面在开关过程中的磨损。但是，楔式闸阀为多回转式操作，开关过程需要较长时间，操作不够方便。

发明内容

本发明结合了球阀与楔式闸阀在设计上的优点，克服了它们的上述缺点，并且相关易磨损部件实现了模块化设计，目的是提供一种模块化设计角行程操作的强制密封阀。

本发明的技术方案如下：

一种模块化设计角行程操作的强制密封阀，其主要部件包括阀体、启闭件、阀盖、阀杆、阀座、导流筒、阀座支撑板、导流筒支撑板、操作机构和排污阀等。阀杆与启闭件传动连接，使启闭件作旋转运动来改变启闭件流道与阀座之间的相对关系从而达到开启和关闭介质的目的。在设计上，只要阀杆带动启闭件旋转90°左右即可以实现阀门全开位与全关位的转换，实现了阀门的角行程操作。因此，本阀门与普通球阀相同，具有开关迅速、操作方便的优点，而避免了楔式闸阀需要多回转操作的缺点。

启闭件布置在阀座和导流筒之间，其凸面和凹面均为球面结构。阀座的一侧与启闭件的凸球面接触配合，另外一侧与阀体接触配合。导流筒的一侧与启闭件的凹球面接触配合，另外一侧与阀体接触配合。凸球面与凹球面为偏心结构，即它们的球心不重合。此偏心结构使得启闭件各处的厚度并不完全相同，进而使得启闭件的不同位置与阀座和导流筒之间的压力是不完全相同的。通过调节凸球面与凹球面球心的相对位置以及它们的半径，可以调节启闭件各处的厚度以调节阀门处于不同阀位时启闭件与阀座之间的密封比压，这使得阀门在某些阀位时可以实现强制密封。这使得阀门密封比压的选择不再是两难问题，在设计上可以实现在需要启闭件与阀座和导流筒之间有较大压力之处采用较大的启闭件厚度。例如，可以将启闭件在全关位的厚度设计的较大，使得启闭件与阀座和导流筒在全关位状态时相互挤压产生强制密封力，强制密封力提高了阀门在全关位时的密封比压，保证了阀门在全关位的密封性能，实现了全关位的强制密封，同时，其它阀位的密封比压较小，降低了启闭件与阀座密封面在开关过程中的磨损。

导流筒安装在阀体内，其一侧与阀体相接触配合形成密封，另外一侧与启闭件凹球面接触配合，此结构会在阀门开关过程中对介质起到导流的作用，使得绝大多数介质会直接经导流筒而流向下游，在此过程中，介质对启闭件和阀座密封面的冲刷可以忽略，启闭件和阀座不容易磨损，这避免了普通球阀的一个缺点。

另外，启闭件、阀杆、阀座、导流筒、阀座支撑板、导流筒支撑板以及阀盖可以做成一个模块，在拆卸阀盖与阀体连接的紧固件后，可以将整个模块从阀门中整体抽出，这使得此阀门的易损件实现了模块化更换，降低了更换易损件的难度，节省了维修时间，可以大大减少用户的停工成本。

本发明的优点在于：

阀门为90°角行程操作，具有开关迅速、操作方便的优点，而避免了普通强制密封阀需要多回转操作的缺点；启闭件的凸球面和凹球面采用偏心设计，使得启闭件与阀座和导流筒在指定的阀位状态可以挤压产生强制密封力，强制密封力提高了阀门的密封比压，保证了阀门在这些阀位的密封性能，实现了强制密封，同时，其它阀位的密封比压较小，降低了启闭件与阀座密封面在开关过程中的磨损；阀门中设置导流筒，使得绝大多数介质会直接经导流筒而流向下游，在此过程中，介质对启闭件和阀座密封面的冲刷可以忽略，启闭件和阀座不容易磨损；启闭件、阀杆、阀座、导流筒等部件可以做成一个模块，这使得此阀门的易损件实现了模块化更换，降低了更换易损件的难度，节省了维修时间，可以大大减少用户的停工成本。

附图说明

附图1为本发明涉及的模块化设计角行程操作的强制密封阀的主要结构；

附图2为本发明涉及的模块化设计角行程操作的强制密封阀全开位阀腔示意图；

附图3为本发明涉及的模块化设计角行程操作的强制密封阀全关位阀腔示意图；

附图4为本发明涉及的模块化设计角行程操作的强制密封阀的启闭件偏心结构示意图；

附图5为本发明涉及的模块化设计角行程操作的强制密封阀半开位介质对密封元件冲刷示意图；

附图6为普通球阀半开位介质对密封元件冲刷示意图；

附图7为本发明涉及的模块化设计角行程操作的强制密封阀阀芯模块示意图：

具体实施方式

一种模块化设计角行程操作的强制密封阀，其主要部件包括：阀体1、启闭件2、阀盖3、阀杆4、阀座5、导流筒6、阀座支撑板7、导流筒支撑板8、操作机构9、排污阀10。如图1所示。

启闭件2与阀杆4相连接，通过旋转阀杆4带动启闭件2作旋转运动来改变启闭件2的流道与阀座5的通径之间的相对关系开启和关闭介质的目的。当启闭件2的流道面积与阀座5的通径面积100％连通时，阀门处于全开位；当启闭件2的流道面积与阀座5的通径面积100％隔绝时，阀门处于全关位；当启闭件2的流道面积与阀座5的通径面积部分连通时，阀门处于半开位。

在设计上，只要阀杆4带动启闭件2在约90°的范围内旋转，即可以起到在全开位和全关位之间改变阀位的目的，即阀门实现了角行程操作。

启闭件2布置在阀座5和导流筒6之间，其凸面和凹面均为球面结构。阀体1、启闭件2、阀盖3、阀座5和导流筒6之间会形成一个腔体，称之为阀腔。如图2、图3所示。

阀座5的一侧与阀体1接触配合，并且在阀座5和阀体1之间设有密封圈，使得阀座5与阀体1之间可以形成密封，介质不会从阀座5与阀体1之间流过。阀座5的另外一侧与启闭件2的凸球面接触配合，根据介质条件和实际使用需求，可以在阀座5镶嵌密封圈从而它们之间实现密封密封，也可以通过提高阀座5与启闭件2的加工精度从而使它们之间实现金属-金属密封，这两种方式都可以保证介质不会从阀座5与启闭件2之间流过。

导流筒6的一侧与阀体2接触配合，并且在导流筒6与阀体1之间设有密封圈，使得导流筒6与阀体1之间可以形成密封，介质不会从导流筒6与阀体1之间流过而进入阀腔。导流筒6的另外一侧与启闭件2的凹球面接触配合，根据介质条件和实际使用需求，可以在导流筒6镶嵌密封圈从而它们之间实现密封，也可以通过提高导流筒6与启闭件2的加工精度从而使它们之间实现金属-金属密封，这两种方式都可以保证介质不会从导流筒6与启闭件2之间流过而进入阀腔。

启闭件2的凸球面与凹球面为偏心结构，即它们的球心不重合。此偏心结构使得启闭件各处的厚度并不完全相同，进而使得启闭件2的不同位置与阀座5和导流筒6之间的压力是不完全相同的。通过调节凸球面与凹球面球心的相对位置以及它们的半径，可以调节启闭件2各处的厚度以调节阀门处于不同阀位时启闭件2与阀座5之间的密封比压，这使得阀门在某些阀位时可以实现强制密封。通常而言，阀门在全关位的密封性对于阀门而言是至关重要的，因此，可以将启闭件2在全关位的厚度设计的较大，使得启闭件2与阀座5和导流筒6在全关位状态时相互挤压产生强制密封力，强制密封力提高了阀门在全关位时的密封比压，保证了阀门在全关位的密封性能，实现了全关位的强制密封，同时，其它阀位的密封比压较小，降低了启闭件2与阀座5密封面在开关过程中的磨损。以上描述的启闭件偏心结构如图4所示。

导流筒6安装在阀体1内，其一侧与阀体1相接触配合形成密封，另外一侧与启闭件2凹球面接触配合，此结构会在阀门开关过程中对介质起到导流的作用，使得绝大多数介质会直接经导流筒6而流向下游，在此过程中，介质对启闭件2和阀座5密封面的冲刷可以忽略，启闭件2和阀座5不容易磨损，如图5所示。这种介质流通方式避免了普通球阀在阀门开关过程中介质会冲刷阀芯和阀座密封面的冲刷，如图6所示。

另外，启闭件2、阀杆4、阀座5、导流筒6、阀座支撑板7、导流筒支撑板8以及阀盖3可以做成一个模块15，在拆卸阀盖3与阀体1之间连接的紧固件后，可以将整个模块15从阀体1中整体抽出，这使得此阀门的易损件实现了模块化更换。如图7所示。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥的特种和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可以被其它等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (5)

1.一种模块化设计角行程操作的强制密封阀，一种模块化设计角行程操作的强制密封阀，其主要部件包括阀体1、启闭件2、阀盖3、阀杆4、阀座5、导流筒6、阀座支撑板7、导流筒支撑板8、操作机构9、排污阀10，其特征是：启闭件2布置在阀座5和导流筒6之间，其凸面和凹面均为球面结构，且凸球面与凹球面为偏心结构。

2.根据权利要求1所述的模块化设计角行程操作的强制密封阀，其中的启闭件2各处的厚度可以通过其凸球面与凹球面球心的相对位置以及它们的半径进行调节，进而达到调节阀门处于不同阀位时启闭件2与阀座5之间的密封比压的目的，从而实现阀门在某些阀位时的强制密封。

3.根据权利要求1所述的模块化设计角行程操作的强制密封阀，其中的阀杆4带动启闭件2在约90°的范围内旋转，即可以起到在全开位和全关位之间改变阀位的目的，实现了阀门角行程操作。

4.根据权利要求1所述的模块化设计角行程操作的强制密封阀，其中的导流筒6安装在阀体1内，其一侧与阀体1相接触配合形成密封，另外一侧与启闭件2凹球面接触配合，此结构会在阀门开关过程中对介质起到导流的作用，使得绝大多数介质会直接经导流筒6而流向下游。

5.根据权利要求1所述的模块化设计角行程操作的强制密封阀，其中的启闭件2、阀杆4、阀座5、导流筒6、阀座支撑板7、导流筒支撑板8以及阀盖3可以做成一个模块15，在拆卸阀盖3与阀体1之间连接的紧固件后，可以将整个模块15从阀体1中整体抽出。