CN104180030A - 一种高压零泄漏线密封止回阀 - Google Patents

一种高压零泄漏线密封止回阀 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高压零泄漏线密封止回阀，阀芯包括阀芯导向杆和阀芯座，在阀芯导向杆端部和阀芯座端部之间形成的梯形槽中安装有O型密封圈；所述阀芯设置在后阀体内，在前阀体内设置有弹簧，前阀体和后阀体采用螺纹连接；阀芯导向杆端部、阀芯座端部和后阀体端部均具有锥形密封面。本发明的积极效果是：采用异形夹角锥形端部金属与金属硬质线密封和O型圈软质密封双质线密封技术及阀芯导向回座运动技术，密封等级高、安全、可靠、效果好；顶开阀芯时阀门两端压差小，阀门开启时背压小，减小开启顶开压力，减少泵及管路设计压力，节省投资，保证了管路的安全。

Description

一种高压零泄漏线密封止回阀
技术领域
本发明属于油气集输领域，尤其是涉及井口及集输管道药剂加注工艺系统中的高压零泄漏线密封止回阀。
背景技术
止回阀是一种能防止管道系统流体倒流的管道阀门，在天然气集输领域井口及集输管道工艺系统中使用，止回阀是为了阻止流体倒流，确保工艺系统安全。特别是在井口及集输管道药剂加注系统中，当加注工艺要求停止药剂加注时，加注泵停止工作，加注管道压力下降，此时设置在加注管道末端的止回阀起到阻止由井口或集输工艺管道高压天然气串入加注管道及后方工艺设备(如泵、过滤器、低压储罐)内而引起的爆炸及其它安全事故。
目前，井口及集输管道药剂加注系统上常用的止回阀主要有两种，一种是金属对金属硬质线密封止回阀，另一种是金属与氟塑料垫片软质面密封止回阀。金属与金属硬质线密封需要较大的预紧力，而止回阀弹簧给出的预紧力有限，再加上金属与金属线密封副加工粗糙度要求相当高，此外金属与金属线密封要求输送介质的清洁度也非常高，而井口天然气杂质较多，特别是固体杂质不可避免，这就造成了金属对金属线密封损坏，阀门泄漏，影响系统安全。金属与四氟垫片软质面密封可以在有限的预紧力下实现零泄漏，但是它要求密封面有足够的宽度来承受介质轴向压力，特别是井口及集输管道的压力较高，一般井口压力为几十兆帕，集输管道为十几兆帕，在如此高压下，由于密封面宽度而增加的背压非常高，由于加注系统管道直径较小(一般是DN15)，此时背压往往是加注系统正常工作压力的1.5～2倍。迫使加注系统提高设计压力，选择压力更高的泵和阀门，对于超高压井口甚至无法选到加注泵，因此为了提高加注系统安全性，降低成本，迫切需要研究一种新型止回阀。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种高压零泄漏线密封止回阀。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高压零泄漏线密封止回阀，包括前阀体、阀芯和后阀体，所述阀芯包括阀芯导向杆和阀芯座，在阀芯导向杆端部和阀芯座端部之间形成的梯形槽中安装有O型密封圈；所述阀芯设置在后阀体内，在前阀体内设置有弹簧，前阀体和后阀体采用螺纹连接；阀芯导向杆端部、阀芯座端部和后阀体端部均具有锥形密封面。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：本发明采用异形夹角锥形端部金属与金属硬质线密封和O型圈软质密封双质线密封技术及阀芯导向回座运动技术，密封等级高、安全、可靠、效果好；顶开阀芯时阀门两端压差小，阀门开启时背压小，减小开启顶开压力，减少泵及管路设计压力，节省投资，保证了管路的安全。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是高压零泄漏线密封止回阀的结构示意图；
图2是高压零泄漏线密封止回阀阀芯3的结构示意图；
图3高压零泄漏线密封止回阀后阀体5的结构示意图；
图4是图1的A放大图；
图5是图4的B放大图；
图6是图2的C-C剖视图；
图7是O型密封圈6及梯形槽的结构示意图。
具体实施方式
一种高压零泄漏线密封止回阀，如图1至图7所示，包括：前阀体1、弹簧2、阀芯3、金属垫圈4、后阀体5、O型密封圈6、O型垫圈7、阀芯导向杆8、阀芯座9、橡胶垫圈10、垫圈11、六角头螺栓12、弹簧垫圈13、后阀体的锥形密封面14、导向移动轨道孔15、密封线16、后阀体孔17、阀芯座的锥形密封面18和梯形槽19等，其中：
阀芯3的结构如图2所示，由阀芯导向杆8、阀芯座9、橡胶垫圈10、垫圈11、六角头螺栓12、弹簧垫圈13等组成。阀门关闭时，由于弹簧2的作用，弹簧推动阀芯3在后阀体孔17上的导向移动轨道孔15和阀芯导向杆8上的十字形导向移动轨道的准确定位下，向后阀体5的锥形密封面14移动，直到阀芯导向杆8端部锥形密封面顶部的密封线16与后阀体5的锥形密封面14接触，在弹簧2的推力和止回阀关闭后阀前介质20的压力作用下，形成金属与金属硬质线密封。如图5所示，以阀芯导向杆8端部锥形密封面顶部的密封线16为顶点，阀芯导向杆8端部锥形密封面及阀芯座9的锥形密封面18与后阀体5锥形密封面之间的夹角均为2°，这一结构既能保证以阀芯导向杆8端部锥形密封面顶部的密封线16形成线密封，又能让阀前液相流体20经阀芯座锥形密封端面18和后阀体5锥形密封端面之间的缝隙，进入O型密封圈6的后部，在高压的推动下，O型密封圈6变形，堵塞在密封线16上的因加工粗糙度产生的细微缝隙上，形成双质密封。
本发明的安装方式如下：首先组合阀芯3，将如图7所示O型密封圈6安装在由阀芯导向杆8端部和阀芯座9端部形成的梯形槽19中，梯形槽19底面与后阀体5锥形密封面14平行，两个侧面与O型密封圈6相切且与后阀体5锥形密封面之间的夹角为60°，梯形槽的高度为O型密封圈6直径85％，O型密封圈6凸出梯形槽高度为O形圈直径的15％，O型密封圈6凸出部分经装配压缩后形成O型密封圈6的预紧密封，承压后形成双质密封。梯形槽结构既实现了O形密封圈6的预紧密封，又能起到O型密封圈6的定位作用，防止阀门开启后O型密封圈6跑出去。弹簧垫圈13、橡胶垫圈10、垫圈11、O形密封圈6、阀芯座9和阀芯导向杆8由六角头螺栓12连接在一起，放入后阀体5内，然后把弹簧2放入前阀体1内，后阀体5和前阀体1采用螺纹连接，后阀体5和前阀体1采用O型垫圈7和金属垫圈4密封，将前阀体和后阀体与两个连接管道对焊连接，完成止回阀的安装。
首先是本发明阀芯密封线与十字形导向移动轨道同轴且为同一加工装夹位，其加工精度能得到保证。同样后阀体上的导向移动轨道孔与锥形密封面也同轴，且在同一加工装夹位上，其加工精度也能得到保证，这样阀芯在关闭过程中其线密封位置得到精确定位，阀芯的密封线就能准确座落到前阀体锥形密封面上，实现硬密封。此外，阀芯的锥形结构角度分别在线密封点处与后阀体锥形密封面存在一个角度差，这就实现了阀芯的线密封处与后阀体锥形密封面形成了线密封。
前阀体和后阀体螺纹表面化学镀镍磷合金，以缓解前后阀体及与此相连接的螺纹接头由于材料硬度差过小，引起粘扣带来的麻烦；阀芯导向杆密封处端部需堆焊钴基硬质合金，以增加阀芯导向杆锥形密封面与后阀体锥形密封面之间的硬度差，更好的实现金属与金属线密封，并延长密封副的使用寿命。

Claims (10)

1.一种高压零泄漏线密封止回阀，包括前阀体、阀芯和后阀体，其特征在于：所述阀芯包括阀芯导向杆和阀芯座，在阀芯导向杆端部和阀芯座端部之间形成的梯形槽中安装有O型密封圈；所述阀芯设置在后阀体内，在前阀体内设置有弹簧，前阀体和后阀体采用螺纹连接；阀芯导向杆端部、阀芯座端部和后阀体端部均具有锥形密封面。
2.根据权利要求1所述的一种高压零泄漏线密封止回阀，其特征在于：所述梯形槽的底面与后阀体的锥形密封面平行，梯形槽的两个侧面与O型密封圈相切且与后阀体的锥形密封面之间的夹角为60°，梯形槽的高度为O型密封圈直径的85％。
3.根据权利要求1所述的一种高压零泄漏线密封止回阀，其特征在于：在所述后阀体上设置有导向移动轨道孔。
4.根据权利要求3所述的一种高压零泄漏线密封止回阀，其特征在于：后阀体上的导向移动轨道孔与锥形密封面同轴，且在同一加工装夹位上。
5.根据权利要求1所述的一种高压零泄漏线密封止回阀，其特征在于：在所述阀芯导向杆上设置有十字形导向移动轨道。
6.根据权利要求5所述的一种高压零泄漏线密封止回阀，其特征在于：阀芯导向杆锥形密封面顶部的密封线与十字形导向移动轨道同轴且为同一加工装夹位。
7.根据权利要求1所述的一种高压零泄漏线密封止回阀，其特征在于：所述阀芯导向杆端部的锥形密封面和阀芯座的锥形密封面与后阀体的锥形密封面之间的夹角均为2°。
8.根据权利要求1所述的一种高压零泄漏线密封止回阀，其特征在于：所述后阀体和前阀体采用O型垫圈和金属垫圈密封。
9.根据权利要求1所述的一种高压零泄漏线密封止回阀，其特征在于：在所述阀芯座上依次设置有橡胶垫圈、垫圈和弹簧垫圈。
10.根据权利要求9所述的一种高压零泄漏线密封止回阀，其特征在于：所述弹簧垫圈、橡胶垫圈、垫圈、O形密封圈、阀芯座和阀芯导向杆通过六角头螺栓连接在一起。
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