CN104141805B - 一种上装球阀的阀座及安装有该阀座的球阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种上装球阀的阀座及安装有该阀座的球阀，所述阀座安装在阀体和球体形成的安装空间内，包括阀座本体，以及位于所述阀座本体和所述阀体之间的弹簧座，所述弹簧座包括座体以及连接所述座体与所述阀座本体的弹性件，所述阀座本体靠近所述阀体的一侧设有固定部，所述固定部和所述阀体之间形成安装有密封圈的第一容纳空间，以及供所述固定部轴向移动的第二容纳空间，还包括在所述固定部轴向移动以及静止过程中始终将所述密封圈限位在所述第一容纳空间内，以切断所述第二容纳空间与所述安装空间连通的限位装置。本发明的阀座结构可以使密封圈在轴向上限位，有效防止密封圈在使用过程中因滑动磨损而降低密封性能。

Description

一种上装球阀的阀座及安装有该阀座的球阀
技术领域
本发明涉及一种上装球阀的阀座及安装有该阀座的球阀，属于低温球阀技术领域。
背景技术
球阀具有流阻小、结构简单、密封可靠、操作快捷等多方面优点，越来越多受到到客户的信懒。特别是随着国际能源市场对液化天然气开发力度不断加大，以及国内LNG等低温行业的迅速发展，使低温阀门具有极其广阔的应用市场，需求量也不断增加。
对于低温固定球阀，常见的是侧装式，在国内，出于安全及便于维护等方面考虑，大部分客户更倾向于上装式，该类球阀外漏点较少，可减小管道应力对侧装式阀门中法兰的影响。由于受温度或者使用介质的影响，常规的“0”型圈密封在该工况下已无法满足密封要求，现已基本被唇形密封圈(简称LIPSEAL)取代。
如中国专利文献CN103591326A公开了一种上装式低温球阀，其阀体进口处与球体之间设有进口阀座，在进口阀座的左侧设置有单个唇形密封圈，阀体出口处与球体之间设有出口阀座，在出口阀座的右侧设置有上唇形密封圈，该球阀利用其进出阀座的不同设计，利用唇形密封圈提高该上装式低温球阀的密封性能。但由于该低温球阀采用的是上装式结构设计，其阀座的用于安装唇形密封圈或双唇型密封圈位置的轴向宽度要大于密封圈自身的宽度，以便于阀座沿着轴向向两侧退让时具有足够的行程，以便于球阀阀芯装到阀体内部，球阀阀芯安装到阀体内后，阀芯两侧的阀座需要与阀芯进行接触密封配合，这样就会使单唇形密封圈或双唇形密封圈距离阀体或阀座具有一定的间隙，在组装、拆卸及使用过程中，单唇形密封圈或双唇形密封圈会在该间隙内左右来回移动，而移动时单唇形密封圈或双唇形密封圈的密封面将会与阀体和阀座的相应面之间产生摩擦，进而导致密封圈的密封性能大大降低，因此这种上装式球阀在使用后期密封性能将会大大降低。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有的低温式上装球阀的双向唇形密封圈在轴向上距离阀座或/和阀体具有一定的间隙，使用过程该密封圈会左右来回移动，进而与阀体和阀座接触面之间产生摩擦，该摩擦过程将使双向唇型密封圈被磨损，进而使其密封性能大大降低。
为此本发明提供了一种新型上装球阀的阀座，该阀座能够使双向唇型密封圈在使用过程中具有相对固定的位置，进而防止其磨损，因此具有较好的密封性能。
为解决上述技术问题，本发明上装球阀的阀座采用以下技术方案：
一种上装球阀的阀座，安装在阀体和球体形成的安装空间内，包括阀座本体，以及位于所述阀座本体和所述阀体之间并通过轴向偏压力将阀座本体抵靠在所述球体上的弹簧座，所述弹簧座包括座体以及连接所述座体与所述阀座本体的弹性件，所述阀座本体靠近所述阀体的一侧设有固定部，所述固定部和所述阀体之间形成安装有密封圈的第一容纳空间，以及供所述固定部轴向移动的第二容纳空间，还包括在所述固定部轴向移动以及静止过程中始终将所述密封圈限位在所述第一容纳空间内，以切断所述第二容纳空间与所述安装空间连通的限位装置。
所述限位装置包括设置在所述座体上向着密封圈突出而抵靠在所述密封圈轴向一侧的第一突出部，以及设置在所述阀体上抵靠在所述密封圈轴向另一侧的第二突出部，所述第一突出部、所述阀体以及所述固定部形成所述第一容纳空间。
所述第二容纳空间为设置在所述阀体上的缺口，所述阀座本体与所述球体密封时，所述缺口至所述固定部的间隙不小于所述固定部的轴向移动长度。
所述阀座本体靠近所述球体一端的外壁上套设有档环，所述档环的内侧面与所述阀座本体的外侧面之间螺纹配合，所述档环与所述阀座本体之间螺纹配合的轴向长度大于所述固定部轴向移动直至所述阀座本体与所述球体接触密封的行程。
所述档环靠近所述球体一侧的端面上设有若干个用于旋动所述档环的拆卸槽，所述拆卸槽沿所述档环的外边沿设置。
所述座体与所述固定部相接触的侧壁之间设置有第一防火石墨圈；所述弹簧座与所述阀体相接触的侧壁之间设置有第二防火石墨圈。
所述弹性件为波形弹簧。
所述弹性件为圆柱弹簧。
所述弹簧座上设置有用于对所述圆柱弹簧的端部定位的定位槽。
一种上装式球阀，包括阀体，安装在所述阀体内的球体，所述球体和所述阀体之间形成安装空间，所述安装空间内安装有阀座，所述阀座与所述球体密封连接，所述阀座为上述任一项所述的阀座。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
1.本发明上装球阀阀座的靠近阀体的一侧设有用于套设密封圈的固定部，并在阀体上设有用于放置密封圈的第一容纳空间，以及供所述固定部轴向移动的第二容纳空间；阀座本体上设有将密封圈沿轴向抵靠在阀体上的限位装置。装配时将左右两个阀座本体向两侧移动，以留出供球阀装入阀体内部的空间，球阀装入阀体内部后，阀座本体回弹至与球体密封接触，在整个装配过程及后期使用过程中，阀座与阀体之间的密封圈(双向唇型密封圈)在限位装置的作用下一直被限位在阀体的第一容纳空间内，不能左右移动，有效避免了密封圈的内外侧与阀体和固定部的相应侧面之间产生摩擦而降低密封性能，进而提高了球阀的密封性能和使用寿命。
2.本发明的阀座本体靠近球体一端的外壁上套设有档环，档环的内侧面与阀座本体的外侧面之间螺纹配合，且档环与阀座本体之间螺纹配合的轴向长度大于阀座本体向球体一侧回弹至与球体接触密封的行程；当装配球体时，将档环旋至其外端面与阀座本体的外端面基本齐平，球体装入阀体内后，再将档环旋至与弹簧座接触，此时档环弥补了阀座本体的回弹行程，也即弥补了传统上装球阀密封圈的左右移动间隙，使装配完毕后的密封圈被限位在第二容纳空间内，有效防止了密封圈左右移动摩擦而降低密封性能。
3.本发明上装球阀阀座上的档环靠近球体一侧端面上设有若干个用于旋动档环的拆卸槽，通过专用工具插入拆卸槽内进而驱动档环正向或反向转动，这样就解决了档环因安装在阀体内部不便于操作的弊端。
4.本发明上装球阀弹簧座的内侧面与固定部的外侧面之间设置有第一防火石墨圈，并在弹簧座的外侧面与安装空间的轴向侧壁之间设置有第二防火石墨圈，通过设置防火石墨，可进一步提高球阀的防火性能，其安全性也大大提高。
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是安装有本发明阀座的球阀的结构示意图；
图2是图1的A部位的局部放大图；
图3是本发明的阀座本体安装到阀体内的结构示意图；
图4是本发明的阀座本体沿轴向向阀体一侧运动至最大位置，为安装球阀留出安装空间的结构示意图；
图5是球阀安装到阀体内部，阀座本体回弹至与球体接触时的结构示意图；
图6球体安装完毕后，档环旋至于弹簧座接触时的结构示意图；
图7是图1的B部位的结构示意图；
图8是图1的B部位的另一种实施例的结构示意图。
图中附图标记表示为：
1-阀体；10-安装空间；11-第一容纳空间；12-第二容纳空间；13-第二突出部；2-阀座本体；20-固定部；3-密封圈；4-弹簧座；40-定位槽；41-第一突出部；42-横向延伸部；5-弹性件；6-档环；61-拆卸槽；7-密封件；8-球体；91-第一防火石墨圈；92-第二防火石墨圈。
具体实施方式
参见图1、图2，一种上装球阀的阀座，其包括阀座本体2，所述阀座本体2设置在阀体1和球体8之间，所述阀座本体2的内径与所述阀体1的内径大小相等，所述阀体1靠近所述球体8的一端设有用于安装所述阀座本体2的安装空间10，所述阀座本体2与所述阀体1之间设置有弹簧座4，所述弹簧座4包括座体以及连接所述座体与所述阀座本体2的弹性件5，所述阀座本体2在弹性件5的轴向偏压力作用下与所述球体8接触密封，所述弹性件5的轴线与所述阀座本体2的轴线平行，由于阀座本体2在弹性件5的作用下抵在球体8上，在使用和安装过程中阀座本体2不会转动，进而大大减少了密封圈3与阀座本体2及阀体1之间的磨损，避免了密封圈3在装配或拆卸时因磨损而降低密封性能。所述阀座本体2的靠近所述阀体1的一侧设有用于套设密封圈3的固定部20，所述固定部20为向所述阀体1一侧延伸的圆筒状结构，所述固定部20一体成型在所述阀座本体2上；本实施例中的所述密封圈3为双向唇形密封圈，能够实现双向密封，其密封效果可靠，所述阀体1上设有供所述固定部20轴向移动的第二容纳空间12，以及用于放置密封圈3的第一容纳空间11，所述密封圈3的外壁面与所述第一容纳空间11的轴向侧壁接触，所述密封圈3的内侧壁面与所述固定部20的外壁接触；所述阀座本体2上设有将所述密封圈3沿轴向抵靠在所述阀体1上的限位装置，所述限位装置将所述密封圈3轴线限位在所述第一容纳空间11内。由于所述密封圈3不能左右移动，因此密封圈3的内外侧不能与阀体和固定部的相应侧面之间产生摩擦，有效避免了密封圈3因摩擦而降低其密封性能，进而提高了球阀的密封性能和使用寿命。
本实施例中，所述限位装置包括设置在所述座体1上向着密封圈3突出而抵靠在所述密封圈3轴向一侧的第一突出部41，以及设置在所述阀体1上抵靠在所述密封圈3轴向另一侧的第二突出部13，所述第一突出部41、所述阀体1以及所述固定部20形成所述第一容纳空间11。所述弹性件5一方面可以推动阀座本体2紧贴球体8实现密封，另一方面还能通过推动弹簧座4，使弹簧座4上的第一突出部41沿轴向抵在密封圈3的一个端面上，进而使密封圈3被限位在第一容纳空间11内，所述的限位部件并不紧紧限于弹簧座4，还可以为其它结构形式；弹簧座4不仅对密封圈3起到限位的作用，同时还对弹性件5起到定位的作用，因此可节省零部件，提高装配效率、降低制作成本。
参见图2，本实施例中的所述第二容纳空间12为设置在所述阀体1上的缺口，所述阀座本体2与所述球体8密封时，所述缺口至所述固定部20的间隙不小于所述固定部20的轴向移动长度，在组装或拆卸球体8时，阀座向两侧或球心出移动时，带动所述固定部20在所述缺口内移动。
本实施例中，所述阀座本体2的靠近所述球体8一端的外壁上套设有档环6，所述档环6的内侧面与所述阀座本体2的外侧面之间螺纹配合，所述档环6与所述阀座本体2之间螺纹配合的轴向长度大于所述阀座本体2向所述球体8一侧回弹至与所述球体8接触密封的行程，所述档环6旋至与所述弹簧座4接触，所述弹簧座4的横截面呈“Z”形结构，所述档环6可旋转至与所述弹簧座4的“Z”结构的上端的横向延伸部42接触，所述“Z”形结构的下端的横向延伸部即为所述第一突出部41，而所述弹性件5则抵触在所述“Z”形结构的中部位置；将所述弹簧座4的横截面设置成“Z”形结构，便于所述弹簧座4与所述档环6及所述密封圈3配合。当装配球体8时，将档环6旋至其外端面与阀座本体2的外端面基本齐平，球体8装入阀体1内后，再将档环6旋至与弹簧座4接触；此时档环6弥补了阀座本体2的回弹行程，也即填补了传统上装球阀密封圈3左右移动的间隙，使装配完毕后的密封圈3被限位在第一容纳空间11内，有效防止了密封圈左右移动产生摩擦而降低其密封性能。
本实施例中，为了便于档环6的正向或反向旋转，所述档环6靠近所述球体8一侧的端面上设有若干个用于旋动所述档环6的拆卸槽61；同时为了便于转动所述拆卸槽61，减小其旋转扭矩，所述拆卸槽61沿所述档环6的外边沿设置，这种设置方式的拆卸槽61也便于加工。
本实施例中，所述弹簧座4的内侧面与所述固定部20的外侧面之间设置有第一防火石墨圈91；所述弹簧座4的外侧面与所述安装空间10的轴向侧壁之间设置有第二防火石墨圈92，通过设置两个防火石墨圈可提高球阀的防火性能，及安全性能。
本实施例中的所述弹性件5可为多种类型的弹性件，图2-6中示出的所述弹性件5为波形弹簧，而图7中示出的所述弹性件5为圆柱弹簧，当所述弹性件5为圆柱弹簧时，所述弹簧座4上设置有用于对所述圆柱弹簧的端部定位的定位槽40；为了进一步提高球阀的密封性能，参见图8，所述定位槽40还可以设置成通孔形式，所述圆柱弹簧(弹性件5)的一端抵在阀座本体2上，其另一端穿过定位槽后直接抵触在阀体1上，由于此时圆柱弹簧的弹力直接作用在阀体1上，可使阀座本体2与球体8紧密接触，因此密封效果更好。
本实施例中，为了确保所述阀座本体2与所述球体8之间的密封性能，所述阀座本体2与所述球体8之间通过密封件7接触密封，所述密封件7嵌装在所述阀座本体1本体内。
本发明的阀座的安装过程为：
参见图3，将密封圈3、弹簧座4、两个防火石墨圈、弹性件5、阀座本体2及档环6均安装到阀体1上的安装空间10内；并使档环6旋转至其外端面与阀座本体1的外端面基本齐平；
参见图4，用特制工具将左右两个阀座本体2向两侧推开，此时弹性件5被压缩，在左右两个阀座本体2之间留出用于安装球体8的空间；
参见图5，将球体8装入阀体1内，并将所述阀座本体2回弹至与球体8接触；
参见图6，旋转所述档环6，在所述阀座本体2侧壁上螺纹的作用下，档环6沿着轴向移动，直至所述档环6与弹簧座4接触；此时档环6填补了传统的上装球阀的密封圈的移动间隙，限制了弹簧座4向球体的一侧移动，进而避免了密封圈3因摩擦而降低密封性能。
图1为安装有上述实施例中所述阀座的上装式球阀，所述阀座2能够沿着轴向向两侧退位以空出间隔用于安装阀体，因此可实现球阀在线拆卸，且拆卸组装过程简单、便捷，可降低维护成本，且能有效防止密封圈3在装配机使用过程中因磨损而降低其密封性能，能够对该球阀进行在线维修，且密封性能较好。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种上装球阀的阀座，安装在阀体(1)和球体(8)形成的安装空间(10)内，包括阀座本体(2)，以及位于所述阀座本体(2)和所述阀体(1)之间并通过轴向偏压力将阀座本体(2)抵靠在所述球体(8)上的弹簧座(4)，所述弹簧座(4)包括座体以及连接所述座体与所述阀座本体(2)的弹性件(5)，其特征在于：所述阀座本体(2)靠近所述阀体(1)的一侧设有固定部(20)，所述固定部(20)和所述阀体(1)之间形成安装有密封圈(3)的第一容纳空间(11)，以及供所述固定部(20)轴向移动的第二容纳空间(12)，还包括在所述固定部(20)轴向移动以及静止过程中始终将所述密封圈(3)限位在所述第一容纳空间(11)内，以切断所述第二容纳空间(12)与所述安装空间(10)连通的限位装置；
所述阀座本体(2)靠近所述球体(8)一端的外壁上套设有档环(6)，所述档环(6)的内侧面与所述阀座本体(2)的外侧面之间螺纹配合，所述档环(6)与所述阀座本体(2)之间螺纹配合的轴向长度大于所述固定部(20)轴向移动直至所述阀座本体(2)与所述球体(8)接触密封的行程。
2.根据权利要求1所述的一种上装球阀的阀座，其特征在于：所述限位装置包括设置在所述座体上向着密封圈(3)突出而抵靠在所述密封圈(3)轴向一侧的第一突出部(41)，以及设置在所述阀体(1)上抵靠在所述密封圈(3)轴向另一侧的第二突出部(13)，所述第一突出部(41)、所述阀体(1)以及所述固定部(20)形成所述第一容纳空间(11)。
3.根据权利要求1所述的一种上装球阀的阀座，其特征在于：所述第二容纳空间(12)为设置在所述阀体(1)上的缺口，所述阀座本体(2)与所述球体(8)密封时，所述缺口至所述固定部(20)的间隙不小于所述固定部(20)的轴向移动长度。
4.根据权利要求1所述的一种上装球阀的阀座，其特征在于：所述档环(6)靠近所述球体(8)一侧的端面上设有若干个用于旋动所述档环(6)的拆卸槽(61)，所述拆卸槽(61)沿所述档环(6)的外边沿设置。
5.根据权利要求1所述的一种上装球阀的阀座，其特征在于：所述座体与所述固定部(20)相接触的侧壁之间设置有第一防火石墨圈(91)；所述弹簧座(4)与所述阀体(1)相接触的侧壁之间设置有第二防火石墨圈(92)。
6.根据权利要求1所述的一种上装球阀的阀座，其特征在于：所述弹性件(5)为波形弹簧。
7.根据权利要求1所述的一种上装球阀的阀座，其特征在于：所述弹性件(5)为圆柱弹簧。
8.根据权利要求7所述的一种上装球阀的阀座，其特征在于：所述弹簧座(4)上设置有用于对所述圆柱弹簧的端部定位的定位槽(40)。
9.一种上装式球阀，包括阀体(1)，安装在所述阀体(1)内的球体(8)，所述球体(8)和所述阀体(1)之间形成安装空间，所述安装空间内安装有阀座，所述阀座与所述球体(8)密封连接，其特征在于：所述阀座为权利要求1-8中任一项所述的阀座。
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