CN104179995A - 一种阀门密封结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阀门密封结构，具有液体流通的入口和出口，其中，所述阀门内设有密封装置，所述密封装置包括套筒(3)、设在所述套筒(3)内的阀芯组件和固定在所述套筒(3)底部的阀座(2)，所述阀芯组件由阀芯(1)和固定在所述阀芯(1)上的阀杆组成，与套筒(3)接触的阀芯(1)上设有安装密封圈(4)的环形凸台，所述密封圈(4)套设在所述凸台上，且所述密封圈(4)的内径面紧密接触所述凸台的外围，所述密封圈(4)边缘形成向下凹陷的沟槽，所述沟槽外缘弧形界面重合所述套筒(3)内界面，所述阀芯(1)底部界面与阀座(2)内部界面接触。本案提供的阀门具有双重密封效果，而且在高温条件仍具有优良的密封效果。

Description

一种阀门密封结构
技术领域
本发明涉及一种阀门的密封装置，特别涉及一种具有双重密封效果的阀门密封结构。
背景技术
阀门是在流体系统中用来控制流体的方向、压力、流量的装置。阀门是使配管和设备内的介质(液体、气体、粉末)流动或停止并能控制其流量的装置，用来改变通路断面和介质流动方向，具有导流、截止、节流、止回、分流或溢流卸压等功能，而阀门在控制流量时的密封性能必须达到很高的高度才能满足其功能，所以阀门的密封件必须达到一定要求，大多的阀门都是密封结构损坏或者密封不足造成阀门不能正常使用。
控制阀的阀门部分由阀的内件和阀体组成，阀的内件包括阀芯、阀杆、填料函和上阀盖等，其中填料组件用于对阀杆的密封，用于弹性方法防止工艺介质通过往复式或转动式运动而在阀杆表面产生泄露。但是现有技术中通常阀杆处的密封一般设有自压式硬密封结构(也称上密封，是金属对金属的密封)，即通过设在阀杆上的密封座与阀盖内壁之间的金属密封面对金属密封面的密封结构，以便更好地保护阀杆密封填料，通常将密封填料作为第一层密封结构，将自压式硬密封结构作为第二层密封结构。密封填料通常采用为单层PTFE V形环填料和石墨填料组合，单层PTFE V形环填料使用条件在压力≤2.07MPa、温度在-18～93℃之间时能提供良好的密封性能并只有最低的运行摩擦力，但是单层PTFE V形环填料在大于100℃时不能提供良好的密封性。使用温度具有局限性，不适合用于高温阀门。
基于以上所述，如何改善阀门的密封效果，而且在高温条件下阀门仍具有优良的密封效果等问题，成为本领域技术人员亟需解决的重要技术问题。
发明内容
本发明提供了一种阀门密封结构，该密封结构是通过阀芯底部与阀座内部界面的第一层金属与金属之间的密封结构和套筒与阀芯之间连接部位的第二层密封结构来达到双重的密封效果，而且该密封结构在高温条件下仍具有优良密封效果。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种阀门密封结构，具有液体流通的入口和出口，其中，所述阀门内设有密封装置，所述密封装置包括套筒3、设在所述套筒3内的阀芯组件和固定在所述套筒3底部的阀座2，所述阀芯组件由阀芯1和固定在所述阀芯1上的阀杆组成，与所述套筒3接触的所述阀芯1上设有安装密封圈4的环形凸台，所述密封圈4套设在所述凸台上，且所述密封圈4的内径面紧密接触所述凸台的外围，所述密封圈4边缘形成向下凹陷的沟槽，所述沟槽外缘弧形界面重合所述套筒3内界面，所述阀芯1底部界面与所述阀座2内部界面接触。
优选地是，所述的阀门密封结构，其中，所述凸台的外径等于所述密封圈4的内径。
优选地是，所述的阀门密封结构，其中，所述凸台底部的水平面上设有环形凹槽，所述环形凹槽内装有密封垫5。
优选地是，所述的阀门密封结构，其中，所述密封垫5装入所述环形凹槽内，所述密封圈4套设在所述凸台上，且与所述密封垫5所在的水平界面紧密接触，所述密封圈4上设有锁紧件，所述锁紧件将所述密封圈4与所述密封垫5固定在所述阀芯1与所述套筒3的接触部位。
优选地是，所述的阀门密封结构，其中，与所述沟槽重合的所述套筒3内界面处呈倾斜形状，所述沟槽外缘弧形界面与所述套筒3的倾斜形内界面接触。
优选地是，所述的阀门密封结构，其中，所述阀杆穿过所述密封装置顶部与驱动机构连接，所述驱动机构带动所述阀芯1上下移动。
优选地是，所述的阀门密封结构，其中，所述密封圈4的材料为1mmInconel 718。
优选地是，所述的阀门密封结构，其中，所述密封圈4表面镀一层厚度不小于0.02mm的金。
本案提供的阀门设置两层密封结构，第一层密封结构为阀芯1底部与阀座2内部界面接触而形成的金属面与金属面之间的密封结构，第二层密封结构是由安装在套筒3与阀芯1连接部位的密封圈4、锁紧件、密封垫5及密封圈4与套筒3的金属面之间的密封结构组成。
本发明提供的一种阀门密封结构，其有益效果包括：1)该密封圈具有双重密封效果，增强了阀门内密封装置的密封性能；2)密封圈在高温下具有较强的抗拉强度、疲劳强度、抗蠕变强度、断裂强度和耐腐蚀性能，而且密封圈耐高温性能非常强，在1000℃时具有高抗氧化性，在低温下具有稳定的化学性能和良好的焊接性能，适宜应用于各种高要求的场合；3)制备密封圈的生产工艺简单，且容易加工。
附图说明
图1为本发明所述的阀门密封结构示意图；
图2为本发明所述的密封圈结构图；
图3为本发明所述的阀门密封原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示，本发明提供了一种阀门密封结构，具有液体流通的入口和出口，其中，所述阀门内设有密封装置，所述密封装置包括套筒3、设在所述套筒3内的阀芯组件和固定在所述套筒3底部的阀座2，所述阀芯组件由阀芯1和固定在所述阀芯1上的阀杆组成，与所述套筒3接触的所述阀芯1上设有安装密封圈4的环形凸台，所述凸台的外径等于所述密封圈4的内径，所述密封圈4套设在所述凸台上，且所述密封圈4的内径面紧密接触所述凸台的外围，所述凸台底部的水平面上设有环形凹槽，所述环形凹槽内装有密封垫5，所述密封垫5装入所述环形凹槽内，所述密封圈4再套设在所述凸台上，且与所述密封垫5所在的水平界面紧密接触，所述密封圈4上设有锁紧件，所述锁紧件将所述密封圈4与所述密封垫5固定在所述阀芯1与所述套筒3的接触部位，所述密封圈4边缘形成向下凹陷的沟槽，所述沟槽外缘弧形界面重合所述套筒3内界面，所述套筒3内界面处呈倾斜形状，所述沟槽外缘弧形界面与倾斜形套筒3内界面接触，所述阀芯1底部界面与所述阀座2内部界面接触；所述阀杆穿过所述密封腔顶部与驱动机构连接，所述驱动机构带动所述阀芯1上下移动。
本案提供的阀门密封结构的工作原理：在驱动机构驱动阀杆时，阀芯1收到阀杆推力作用向下运动，当阀芯1到达阀座2时，阀芯1底部与阀座2内部界面接触而形成的金属面与金属面合并仍然受到阀杆的推动，产生了第一道预紧密封，与此同时固定在阀芯1上的密封圈4由于套筒3内倾斜密封面的阻挡，密封圈4产生了一定的变形量，密封圈4产生了抗变形力和介质不平衡力，当抗变形力和介质不平衡力的合力大于所述密封力时，产生了密封圈4与套筒密封倾斜面之间的第二道预紧密封。为防止介质从另一侧泄露，在安装密封圈4的凸台水平界面上设有安装密封垫5的环形凹槽，与密封圈4一起被锁紧件固定在阀芯1上。
本案制备密封圈4的原材料选用Inconel718合金，所述Inconel718合金的各组分按重量计：镍：50～55；铬：17～21；铁：0～0.08；碳：0～0.35；锰：0～0.35；硅：2.8～3.3；钼：0.2～0.3；铜：0.7～1.0；钴：0～0.8；铝：0～1.15；钛：4.75～5.5；铌：0.002～0.006；硼：0～0.015；磷：0～0.01。
Inconel718合金具有以下特性：1)易加工性；2)在700℃时具有高的抗拉强度、疲劳强度、抗蠕变强度和断裂强度；3)在1000℃时具有高抗氧化性；4)在低温下具有稳定的化学性能；4)良好的焊接性能；由于Inconel718合金具有耐高温性能和在高温下具有优良的化学性能，因此可广泛应用于各种高要求的场合。在密封圈表面镀一层厚度不小于0.02mm的金，金硬度低，与其它金属接触具有较好的咬合性，增强了阀门内密封装置的密封效果，而且金耐高温，因此在高温等条件下仍具有较好的密封性能。
本案中安装在阀门内密封圈的制备方法，通过以下工艺步骤：
步骤1、将平面度为0.02～0.08mm的Inconel 718板料采用激光切割方式冲压成型为圈形；
步骤2、制作以步骤1得到的圈形胚料的内孔为定位基准的冲床模具，将圈形胚料放入模具中，然后冲压成型；
步骤3、制作以步骤2得到的成型胚料下圆弧面为定位基准的磨床工装，将成型胚料装入磨床工装中，然后精磨内孔；
步骤4、在步骤3得到的密封圈的表面镀上一层厚度不小于0.02mm金。
尽管本发明的实施方案己公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种阀门密封结构，具有液体流通的入口和出口，其特征在于，所述阀门内设有密封装置，所述密封装置包括套筒(3)、设在所述套筒(3)内的阀芯组件和固定在所述套筒(3)底部的阀座(2)，所述阀芯组件由阀芯(1)和固定在所述阀芯(1)上的阀杆组成，与所述套筒(3)接触的所述阀芯(1)上设有安装密封圈(4)的环形凸台，所述密封圈(4)套设在所述凸台上，且所述密封圈(4)的内径面紧密接触所述凸台的外围，所述密封圈(4)边缘形成向下凹陷的沟槽，所述沟槽外缘弧形界面重合所述套筒(3)内界面，所述阀芯(1)底部界面与所述阀座(2)内部界面接触。
2.如权利要求1所述的阀门密封结构，其特征在于，所述凸台的外径等于所述密封圈(4)的内径。
3.如权利要求1所述的阀门密封结构，其特征在于，所述凸台底部的水平面上设有环形凹槽，所述环形凹槽内装有密封垫(5)。
4.如权利要求1～3所述的阀门密封结构，其特征在于，所述密封垫(5)装入所述环形凹槽内，所述密封圈(4)套设在所述凸台上，且与所述密封垫(5)所在的水平界面紧密接触，所述密封圈(4)上设有锁紧件，所述锁紧件将所述密封圈(4)与所述密封垫(5)固定在所述阀芯(1)与所述套筒(3)的接触部位。
5.如权利要求1所述的阀门密封结构，其特征在于，与所述沟槽重合的所述套筒(3)内界面处呈倾斜形状，所述沟槽外缘弧形界面与所述套筒(3)的倾斜形内界面接触。
6.如权利要求1所述的阀门密封结构，其特征在于，所述阀杆穿过所述密封装置顶部与驱动机构连接，所述驱动机构带动所述阀芯(1)上下移动。
7.如权利要求1所述的阀门密封结构，其特征在于，所述密封圈(4)的材料为1mm Inconel 718。
8.如权利要求7所述的阀门密封结构，其特征在于，所述密封圈(4)表面镀一层厚度不小于0.02mm的金。
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