CN104315173B - 一种双段密封闸阀 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种双段密封闸阀，该闸阀包括阀体、阀盖、闸板和开关体，阀体为圆柱形体，阀体包括上游阀体、阀体中腔、闸阀槽和下游阀体，阀体中腔和所述下游阀体间设有闸阀槽，上游阀体和下游阀体间设置与阀体轴向垂直的闸板及密封装置；密封装置包括设于阀体中腔内壁凹槽内的内径相等且外径沿所述上游至下游方向递增的圆筒形阀座支撑圈及沿上游至下游方向依次设于阀座支撑圈与阀体中腔凹槽间隙的前盖、填料圈、弹簧支撑座、弹簧和后盖；开关体设于所述闸板一端同所述阀体轴向垂直。该闸阀在闸阀槽异常升压的情况下，可快速自上游管道排放压力，实现安全保护。
Description
技术领域
本发明涉及一种阀门，具体涉及一种双段密封闸阀。
背景技术
调节和截流装置使用的闸阀广泛用于自来水、污水、建筑、石油、化工、食品、医药、轻纺、电力、船舶、冶金、能源系统等管线上。
闸阀的启闭件是闸板，闸板与流体两者的运动方向相互垂直，而闸阀只能作全开和全关，闸阀关闭时，密封面可以只借助介质压力达到密封，即只靠介质压力将闸板的密封面压向另一侧的阀座来保证密封面的密封，这就是自密封。为保证密封面的密封性，大部分闸阀采用强制密封，即在阀门关闭时，用外力将闸板强行压向阀座来提高密封性。
现有的闸阀一般采用双闸板阀座刚性密封或单闸板阀座弹性密封等同时与上下两边阀座密封，对用于输送带渣浆颗粒等有杂质工况管线的闸阀，水洗后诸如石头、木块、水泥、铁屑、杂物等淤积于阀体腔凹槽内，此种情况时闸板关闭不能到位，无法形成密封，阀门起不到开关的作用，有时甚至会划伤闸板与阀座的密封面，甚而卡住，造成泄漏，而维修密封面又相当困难。
传统闸阀处于关闭状态，闸板槽内介质有时会异常升压，有些介质会在温度升高时异常升压，因此时的闸板处于槽密封状态，压力不能排放，当压力高于阀体所能承受的压力范围，就会产生爆裂或爆炸。
现有闸阀只能实现密封的单一功能，不能在异常升压的情况下排放压力实现安全保护，如果现有闸阀在异常升压工况下使用，就会出现安全隐患。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种双段密封闸阀，该闸阀闸板底面为斜面，实现两段关闭，防止流体或气体中的固体颗粒在启闭过程划伤阀座和闸板造成泄漏，或固体颗粒造成的启闭过程卡死，且该闸阀在闸板槽异常升压的情况下，快速排放闸板槽内压力至阀体中腔，实现安全保护。
为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：
一种双段密封闸阀，闸阀包括阀体、阀盖、闸板和开关体，阀体为圆柱形体，阀体包括上游阀体、阀体中腔、闸阀槽和下游阀体，上游阀体和下游阀体间设置与阀体轴向垂直的闸板及密封装置；密封装置包括设于阀体中腔内壁凹槽内的内径相等且外径沿上游至下游方向递增的圆筒形阀座支撑圈及沿上游至下游方向依次设于阀座支撑圈与阀体中腔凹槽间隙的前盖、填料圈、弹簧支撑座、弹簧和后盖；开关体设于所述闸板一端同所述阀体轴向垂直。
阀盖与阀体通过螺栓固件连接。
阀盖与阀体也可通过焊接连接。
进一步的，闸板沿径向的底面设为斜面，闸板近上游端长度大于近下游端长度。
进一步的，上游阀体和阀体中腔为直径相等的圆柱形管件组成，阀体中腔直径大于上游阀体直径，其间设有过渡斜肩。
进一步的，阀座支撑圈内径与上游阀体内径相等，其外径为阶梯递增，阀座支撑圈外壁设有两个阶梯，其近闸板端阶梯与后盖轴向间隙设有圆筒形填料圈Ⅰ，近闸板端阶梯轴向面与阀体中腔内壁贴合，径向面与填料圈Ⅰ贴合。
进一步的，后盖为两端分别设有与阀座支撑圈近弹簧端阶梯相匹配的凹槽和与弹簧匹配的盲孔的圆筒形，凹槽径向面与阶梯径向面间留有空隙，凹槽轴向面与阶梯轴向面贴合，后盖与填料圈Ⅰ贴合面与径向面成锐角。填料圈Ⅰ与后盖的贴合面与径向面成20～60度角。
进一步的，前盖为两端分别设有凹槽和凸台的圆筒形，凸台和所述阀座支撑圈间隙设有圆筒形填料圈Ⅱ，凸台和所述阀体中腔间隙设有圆筒形填料圈Ⅲ。
进一步的，弹簧支撑座为两端分别设有与弹簧匹配的盲孔和与前盖的凸台相匹配的环形槽的圆筒形，环形槽与所述凸台轴向留有空隙。
进一步的，阀座支撑圈近闸板径向面设有上游阀座，闸阀槽近下游端径向内壁设有下游阀座，阀座为喷涂或喷焊工艺制得，阀座设有与闸板贴合的密封面。
进一步的，闸板槽设有与所述闸板底面斜面平行的斜肩，闸板底面斜面与所述斜肩间留有空隙。
上游流体给密封装置压力，流体压力使密封装置的阀座与闸板贴合，给闸板推力使其与下游阀座贴合密封，双边密封可靠，实现自动补偿。
弹簧为螺形簧，多个弹簧围绕支撑圈均匀地分布着。
根据阀体材质的承压能力，选择弹簧，阀体的密封承压能力强，则弹簧产生的推力较大，当阀体闸阀槽内压力产生的对阀座支撑圈的推力大于弹簧的推力时，闸板与上游阀座不紧贴密闭，通过阀体中腔泄压，形成安全排放。泄压至阀体闸阀槽内压力产生的对阀座支撑圈的推力小于额定范围时，密封装置回位。
后盖凹槽径向面与阶梯径向面间留有空隙和弹簧支撑座环形槽和前盖凸台间留有空隙给弹簧活动的空间。
进一步的，闸板上下游两端面分别设有圆形凹槽，圆形凹槽外依次为环形的密封面和挫面。
挫面可为网状、条纹状和环线状。
圆形凹槽沿闸板轴向两侧等宽度设有两个平行于闸板轴向的滑行轨道。
在阀座为软密封时，可以采取传统的整面平板结构。有些工况为加强闸板的密封效果，降低整体平面的摩擦力，在闸板的圆形凹槽外的环形密封面外设置挫面。
圆形凹槽直径小于流体通道的直径，流体中的杂质会沉积于凹槽内。
闸板形成两段式的密封结构，闸板滑动上游挫面先与上游阀座接触，挫净阀座上的颗粒状杂质，防止流体或气体中的固体颗粒在启闭过程划伤阀座和闸板造成泄漏，或固体颗粒造成的启闭过程卡死，闸板继续滑动至上游阀座与闸板的上游密封接触，挫面降低摩擦力并提高了密封面的受力，闸板上游密封面与上游阀座贴合，形成上游密封，下游阀座和下游密封面未贴合，下游未密封。积料在闸板往下挤压的同时，被闸板槽的压力及闸板的挤压带出大部分，少量积料并不影响第二段密封的进行，可以避免由于闸板槽积料过多，卡住闸板，影响闸板往下部位置关闭。
两道密封都是有效可靠的，且在每次打开时，流体会把每次积在闸板槽的积料再次冲除，为更加可靠冲除闸板槽积料，可在闸板旁设置旁通管和旁通控制阀，旁通管始于上游其底部至阀体闸板槽底部。第一段密封后，第二段密封还处于打开状态，打开旁通控制阀对阀体闸板槽进行冲洗排除积料，闸板的底部不会被积料顶住，闸板继续滑动进行第二段密封，同时关闭旁通控制阀，形成更可靠的双段式密封。
在闸板开启前，可先打开旁通阀，平衡进出口的压差从而减少开启力。
开关体包括闸板上端连接的与其纵向同轴的阀杆。阀杆与闸板固定连接。阀杆穿过开关体外部支架的中间空腔。
闸板随阀杆作直线运动，阀杆上设有手轮，将手轮和阀杆旋转运动变为直线运动，也就是将操作转矩变为操作推力，转动手轮，通过手轮与阀杆的螺纹的进、退，提升或下降与阀杆连接的阀板，达到开启和关闭的作用。
进一步的，阀体、阀盖、闸板、阀杆、弹簧支撑圈、阀座支撑圈、前盖和后盖材质为铸铁、铸造碳钢、锻钢、不锈钢或低温钢中的一种。
进一步的，阀座材质为不锈钢、合金、塑料、橡胶或热塑性树脂中的一种。
进一步的，填料圈材质为石墨或乙烯中的一种。
进一步的，阀体为按质量百分比计的下述成分材料制成的：碳≤0.05％、硅≤0.8％、磷≤0.02％、锰≤0.9％、硫≤0.01％、铬13.5％～15.5％、镍3.0％～5.0％、铜2.5％～4.0％、铌0.15％～0.4％、钒0.05％～0.15％、氮0.01％～0.04％，余量为铁和不可避免的杂质。
进一步的，闸板和阀座表面表面预镀Ni-P层后化学镀Ni-P-TiO2。
化学镀选用不同粒度的纳米TiO2颗粒。
化学镀步骤包括净化处理、预镀Ni-P层和化学复合镀，将经预镀Ni-P层的部件浸入添加了稳定剂和表面活性剂的镀液中进行表面活化；化学复合镀包括在75℃～95℃温度下，添加有经表面改性后预混合的不同粒度的TiO2纳米颗粒的镀液中化学复合镀30～40分钟形成Ni-P-TiO2镀层；再于室温下干燥。稳定剂为浓度为1～4mg/L的硫脲或硼酸。化学复合镀采用磁力间歇搅拌。
Ni-P-TiO2镀层是由纳米级颗粒构成的微米级团聚体组成的微-纳米复合结构或分层结构，与荷叶表面的微观结构非常类似。生物表面的微-纳非光滑结构是其优良的表面润湿特性的重要原因之一。
进一步的，阀体内壁有防腐防锈涂料涂层，涂料为氟碳涂料，氟碳涂料包括FEVE树脂(其固体氟含量≥25％)、钛白粉、炭黑、纳米CaCO3、溶剂和固化剂，按质量百分比计，氟碳涂料中还含有2～3％的氟素表面活性剂。溶剂为二甲苯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯或二乙二醇乙醚醋酸酯中的一种或多种。氟素表面活性剂为ZONYI88氟素表面活性剂。
闸阀的闸板和阀座先预镀Ni-P层后化学镀Ni-P-TiO2，表面光滑，提高了阀座表面的耐磨性，且选用不同粒度的纳米TiO2颗粒，与基体表面形成仿生结构，具有自洁净功能，带有镀层的阀座和闸板与阀体中通过的气体或液体中的微粒的粘附力小，从而实现自洁净，防止划伤闸板和阀座表面，造成密封泄露。
上游阀体和下游阀体可采用螺栓、法兰、焊接、卡套等形式与管道或压力容器连接。
开关装置可以为手动控制，也可以为气动、电动、液动或带其它执行机构的控制单元。
与最接近的现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明的闸阀流动阻力小，阀体内部介质通道是直通的，介质成直线流动，流动阻力小。
2.本发明的闸阀启闭时较省力，启闭操作简单，闸阀的启闭件是闸板，开闭过程中闸板的运动方向与流体方向相垂直。
3.本发明的闸阀高度大，闸板启闭行程较大，启闭时间长，有效避免水锤现象的产生。
4.本发明的闸阀形体简单,结构紧凑，维修方便，结构长度(阀体两连接端面之间的距离)短，制造工艺性好，适用范围广。
5.本发明的闸阀在闸板槽异常升压的情况下，快速排放中腔压力至上游，实现安全保护。
6.本发明的闸阀能实现自动补偿，上游流体给密封装置压力，流体压力使密封装置的阀座与闸板贴合，给闸板推力使其与下游阀座贴合密封，双边密封可靠。
7.本发明的闸阀选用的不锈钢耐腐蚀，强度高，且阀体内壁涂有防腐涂料涂层，该涂层耐溶剂、耐酸碱性及耐化学腐蚀性，且具有抗污染性能和自清洁性能。
8.本发明的闸阀的闸板和阀座先预镀Ni-P层后化学镀Ni-P-TiO2，表面光滑，提高了阀座表面的耐磨性，且选用不同粒度的纳米TiO2颗粒，与闸板和阀座表面形成仿生结构，具有自洁净功能，带有镀层的阀座和闸板与阀体中通过的气体或液体中的微粒的粘附力小，从而实现自洁净，防止划伤闸板和阀座表面造成密封泄露。
9.本发明的闸阀具有可靠的防火功能，当管道内发生燃烧时，两个阀座如若为软密封阀座都会被烧损，金属弹簧会把阀座支撑圈推向闸板，又推动闸板向另一端阀体，闸板和另一端阀体贴紧，防火结构起到可靠的密封作用，起到完全可靠的防火功能。
10.本发明中的闸阀所选用配件均为国标零件，采购方便，加工方便，操作方便，实用性强，安全可靠。
11.本发明中的闸阀在闸板的圆形凹槽外的环形密封面外设置挫面，闸板沿径向的底面设为斜面，闸板近入口端长度大于近出口端长度，闸板滑动上游挫面先与上游阀座接触，挫净阀座上的颗粒状杂质，防止流体或气体中的固体颗粒在启闭过程划伤阀座和闸板造成泄漏，或固体颗粒造成的启闭过程卡死，且斜面形成双段密封，上游阀座和上游密封面先密封，积料在闸板往下挤压的同时，被闸板槽压力及闸板的挤压带出大部分，少量积料并不影响第二段密封的进行，可以避免由于闸板槽积料过多，卡住闸板，影响闸板往下部位置关闭。
附图说明
图1是闸阀剖面示意图；
图2是图1A处放大图；
图3是闸阀示意图；
图4是闸板局部示意图；
图5是闸板示意图；
其中，1-阀体，2-阀盖，3-闸板，4-阀杆，5-手轮，6-填料，
7-支架，8-上游阀座，9-阀座支撑圈，10-填料圈Ⅰ，11-后盖，12-弹簧，
13-弹簧支撑圈，14-填料圈Ⅱ，15-填料圈Ⅲ，16-前盖，
17-下游阀座，18-上游密封面；19-上游挫面；20-下游密封面；
21-下游挫面；22-滑行轨道；23-上侧旁通管，24-旁通阀，
25-手柄，26-下侧旁通管。
具体实施方式
下面结合实例对本发明进行详细的说明。
实施例1：
一种双段密封闸阀，闸阀包括阀体、阀盖、闸板和开关体，阀体为圆柱形体，阀体包括上游阀体、阀体中腔、闸阀槽和下游阀体，上游阀体和下游阀体间设置与阀体轴向垂直的闸板及密封装置；密封装置包括设于阀体中腔内壁凹槽内的内径相等且外径沿上游至下游方向递增的圆筒形阀座支撑圈及沿上游至下游方向依次设于阀座支撑圈与阀体中腔凹槽间隙的前盖、填料圈、弹簧支撑座、弹簧和后盖；开关体设于所述闸板一端同所述阀体轴向垂直。
阀盖与阀体通过螺栓固件连接。
闸板沿径向的底面设为斜面，闸板近上游端长度大于近下游端长度。
上游阀体和阀体中腔为直径相等的圆柱形管件组成，阀体中腔直径大于上游阀体直径，其间设有过渡斜肩。
阀座支撑圈内径与上游阀体内径相等，其外径为阶梯递增，阀座支撑圈外壁设有两个阶梯，其近闸板端阶梯与后盖轴向间隙设有圆筒形填料圈Ⅰ，近闸板端阶梯轴向面与阀体中腔内壁贴合，径向面与填料圈Ⅰ贴合。
后盖为两端分别设有与阀座支撑圈近弹簧端阶梯相匹配的凹槽和与弹簧匹配的盲孔的圆筒形，凹槽径向面与阶梯径向面间留有空隙，凹槽轴向面与阶梯轴向面贴合，后盖与填料圈Ⅰ贴合面与径向面成锐角。填料圈Ⅰ与后盖的贴合面与径向面成20度角。
前盖为两端分别设有凹槽和凸台的圆筒形，凸台和所述阀座支撑圈间隙设有圆筒形填料圈Ⅱ，凸台和所述阀体中腔间隙设有圆筒形填料圈Ⅲ。
弹簧支撑座为两端分别设有与弹簧匹配的盲孔和与前盖的凸台相匹配的环形槽的圆筒形，环形槽与所述凸台轴向留有空隙。
阀座支撑圈近闸板径向面设有上游阀座，闸阀槽近下游端径向内壁设有下游阀座，阀座为喷涂或喷焊工艺制得，阀座设有与闸板贴合的密封面。
闸板槽设有与所述闸板底面斜面平行的斜肩，闸板底面斜面与所述斜肩间留有空隙。
上游流体给密封装置压力，流体压力使密封装置的阀座与闸板贴合，给闸板推力使其与下游阀座贴合密封，双边密封可靠，实现自动补偿。
弹簧为螺形簧，多个弹簧围绕支撑圈均匀地分布着。
根据阀体材质的承压能力，选择弹簧，阀体的密封承压能力强，则弹簧产生的推力较大，当阀体闸阀槽内压力产生的对阀座支撑圈的推力大于弹簧的推力时，闸板与上游阀座不紧贴密闭，通过阀体中腔泄压，形成安全排放。泄压至阀体闸阀槽内压力产生的对阀座支撑圈的推力小于额定范围时，密封装置回位。
后盖凹槽径向面与阶梯径向面间留有空隙和弹簧支撑座环形槽和前盖凸台间留有空隙给弹簧活动的空间。
闸板上下游两端面分别设有圆形凹槽，圆形凹槽外依次为环形的密封面和挫面。
挫面可为网状。
圆形凹槽沿闸板轴向两侧等宽度设有两个平行于闸板轴向的滑行轨道。
在阀座为软密封时，可以采取传统的整面平板结构。有些工况为加强闸板的密封效果，降低整体平面的摩擦力，在闸板的圆形凹槽外的环形密封面外设置挫面。
圆形凹槽直径小于流体通道的直径，流体中的杂质会沉积于凹槽内。
闸板形成两段式的密封结构，闸板滑动上游挫面先与上游阀座接触，挫净阀座上的颗粒状杂质，防止流体或气体中的固体颗粒在启闭过程划伤阀座和闸板造成泄漏，或固体颗粒造成的启闭过程卡死，闸板继续滑动至上游阀座与闸板的上游密封接触，挫面降低摩擦力并提高了密封面的受力，闸板上游密封面与上游阀座贴合，形成上游密封，下游阀座和下游密封面未贴合，下游未密封。积料在闸板往下挤压的同时，被闸板槽的压力及闸板的挤压带出大部分，少量积料并不影响第二段密封的进行，可以避免由于闸板槽积料过多，卡住闸板，影响闸板往下部位置关闭。
两道密封都是有效可靠的，且在每次打开时，流体会把每次积在闸板槽的积料再次冲除，为更加可靠冲除闸板槽积料，可在闸板旁设置旁通管和旁通控制阀，旁通管始于上游其底部至阀体闸板槽底部。第一段密封后，第二段密封还处于打开状态，打开旁通控制阀对阀体闸板槽进行冲洗排除积料，闸板的底部不会被积料顶住，闸板继续滑动进行第二段密封，同时关闭旁通控制阀，形成更可靠的双段式密封。
在闸板开启前，可先打开旁通阀，平衡进出口的压差从而减少开启力。
开关体包括闸板上端连接的与其纵向同轴的阀杆。阀杆与闸板固定连接。阀杆穿过开关体外部支架的中间空腔。
闸板随阀杆作直线运动，阀杆上设有手轮，将手轮和阀杆旋转运动变为直线运动，也就是将操作转矩变为操作推力，转动手轮，通过手轮与阀杆的螺纹的进、退，提升或下降与阀杆连接的阀板，达到开启和关闭的作用。
阀体、阀盖、闸板、阀杆、弹簧支撑圈、阀座支撑圈、前盖和后盖材质为铸铁。
阀座材质为不锈钢。
填料圈材质为石墨。
闸板和阀座表面表面预镀Ni-P层后化学镀Ni-P-TiO2。
化学镀选用不同粒度的纳米TiO2颗粒。
化学镀步骤包括净化处理、预镀Ni-P层和化学复合镀，将经预镀Ni-P层的部件浸入添加了稳定剂和表面活性剂的镀液中进行表面活化；化学复合镀包括在75℃温度下，添加有经表面改性后预混合的不同粒度的TiO2纳米颗粒的镀液中化学复合镀30分钟形成Ni-P-TiO2镀层；再于室温下干燥。稳定剂为浓度为1mg/L的硫脲或硼酸。化学复合镀采用磁力间歇搅拌。
Ni-P-TiO2镀层是由纳米级颗粒构成的微米级团聚体组成的微-纳米复合结构或分层结构，与荷叶表面的微观结构非常类似。生物表面的微-纳非光滑结构是其优良的表面润湿特性的重要原因之一。
阀体内壁有防腐防锈涂料涂层，涂料为氟碳涂料，氟碳涂料包括FEVE树脂(其固体氟含量≥25％)、钛白粉、炭黑、纳米CaCO3、溶剂和固化剂，按质量百分比计，氟碳涂料中还含有2％的氟素表面活性剂。溶剂为二甲苯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯和二乙二醇乙醚醋酸酯。氟素表面活性剂为ZONYI88氟素表面活性剂。
闸阀的闸板和阀座先预镀Ni-P层后化学镀Ni-P-TiO2，表面光滑，提高了阀座表面的耐磨性，且选用不同粒度的纳米TiO2颗粒，与基体表面形成仿生结构，具有自洁净功能，带有镀层的阀座和闸板与阀体中通过的气体或液体中的微粒的粘附力小，从而实现自洁净，防止划伤闸板和阀座表面，造成密封泄露。
上游阀体和下游阀体可采用螺栓与管道或压力容器连接。
开关装置为手动控制。
实施例2：
一种双段密封闸阀，闸阀包括阀体、阀盖、闸板和开关体，阀体为圆柱形体，阀体包括上游阀体、阀体中腔、闸阀槽和下游阀体，上游阀体和下游阀体间设置与阀体轴向垂直的闸板及密封装置；密封装置包括设于阀体中腔内壁凹槽内的内径相等且外径沿上游至下游方向递增的圆筒形阀座支撑圈及沿上游至下游方向依次设于阀座支撑圈与阀体中腔凹槽间隙的前盖、填料圈、弹簧支撑座、弹簧和后盖；开关体设于所述闸板一端同所述阀体轴向垂直。
阀盖与阀体也可通过焊接连接。
闸板沿径向的底面设为斜面，闸板近上游端长度大于近下游端长度。
上游阀体和阀体中腔为直径相等的圆柱形管件组成，阀体中腔直径大于上游阀体直径，其间设有过渡斜肩。
阀座支撑圈内径与上游阀体内径相等，其外径为阶梯递增，阀座支撑圈外壁设有两个阶梯，其近闸板端阶梯与后盖轴向间隙设有圆筒形填料圈Ⅰ，近闸板端阶梯轴向面与阀体中腔内壁贴合，径向面与填料圈Ⅰ贴合。
后盖为两端分别设有与阀座支撑圈近弹簧端阶梯相匹配的凹槽和与弹簧匹配的盲孔的圆筒形，凹槽径向面与阶梯径向面间留有空隙，凹槽轴向面与阶梯轴向面贴合，后盖与填料圈Ⅰ贴合面与径向面成锐角。填料圈Ⅰ与后盖的贴合面与径向面成30度角。
前盖为两端分别设有凹槽和凸台的圆筒形，凸台和所述阀座支撑圈间隙设有圆筒形填料圈Ⅱ，凸台和所述阀体中腔间隙设有圆筒形填料圈Ⅲ。
弹簧支撑座为两端分别设有与弹簧匹配的盲孔和与前盖的凸台相匹配的环形槽的圆筒形，环形槽与所述凸台轴向留有空隙。
阀座支撑圈近闸板径向面设有上游阀座，闸阀槽近下游端径向内壁设有下游阀座，阀座为喷涂工艺制得，阀座设有与闸板贴合的密封面。
闸板槽设有与所述闸板底面斜面平行的斜肩，闸板底面斜面与所述斜肩间留有空隙。
上游流体给密封装置压力，流体压力使密封装置的阀座与闸板贴合，给闸板推力使其与下游阀座贴合密封，双边密封可靠，实现自动补偿。
弹簧为螺形簧，多个弹簧围绕支撑圈均匀地分布着。
根据阀体材质的承压能力，选择弹簧，阀体的密封承压能力强，则弹簧产生的推力较大，当阀体闸阀槽内压力产生的对阀座支撑圈的推力大于弹簧的推力时，闸板与上游阀座不紧贴密闭，通过阀体中腔泄压，形成安全排放。泄压至阀体闸阀槽内压力产生的对阀座支撑圈的推力小于额定范围时，密封装置回位。
后盖凹槽径向面与阶梯径向面间留有空隙和弹簧支撑座环形槽和前盖凸台间留有空隙给弹簧活动的空间。
闸板上下游两端面分别设有圆形凹槽，圆形凹槽外依次为环形的密封面和挫面。
挫面可为条纹状。
圆形凹槽沿闸板轴向两侧等宽度设有两个平行于闸板轴向的滑行轨道。
在阀座为软密封时，可以采取传统的整面平板结构。有些工况为加强闸板的密封效果，降低整体平面的摩擦力，在闸板的圆形凹槽外的环形密封面外设置挫面。
圆形凹槽直径小于流体通道的直径，流体中的杂质会沉积于凹槽内。
闸板形成两段式的密封结构，闸板滑动上游挫面先与上游阀座接触，挫净阀座上的颗粒状杂质，防止流体或气体中的固体颗粒在启闭过程划伤阀座和闸板造成泄漏，或固体颗粒造成的启闭过程卡死，闸板继续滑动至上游阀座与闸板的上游密封接触，挫面降低摩擦力并提高了密封面的受力，闸板上游密封面与上游阀座贴合，形成上游密封，下游阀座和下游密封面未贴合，下游未密封。积料在闸板往下挤压的同时，被闸板槽的压力及闸板的挤压带出大部分，少量积料并不影响第二段密封的进行，可以避免由于闸板槽积料过多，卡住闸板，影响闸板往下部位置关闭。
两道密封都是有效可靠的，且在每次打开时，流体会把每次积在闸板槽的积料再次冲除，为更加可靠冲除闸板槽积料，可在闸板旁设置旁通管和旁通控制阀，旁通管始于上游其底部至阀体闸板槽底部。第一段密封后，第二段密封还处于打开状态，打开旁通控制阀对阀体闸板槽进行冲洗排除积料，闸板的底部不会被积料顶住，闸板继续滑动进行第二段密封，同时关闭旁通控制阀，形成更可靠的双段式密封。
在闸板开启前，可先打开旁通阀，平衡进出口的压差从而减少开启力。
开关体包括闸板上端连接的与其纵向同轴的阀杆。阀杆与闸板固定连接。阀杆穿过开关体外部支架的中间空腔。
闸板随阀杆作直线运动，阀杆上设有手轮，将手轮和阀杆旋转运动变为直线运动，也就是将操作转矩变为操作推力，转动手轮，通过手轮与阀杆的螺纹的进、退，提升或下降与阀杆连接的阀板，达到开启和关闭的作用。
阀体、阀盖、闸板、阀杆、弹簧支撑圈、阀座支撑圈、前盖和后盖材质为铸造碳钢。
阀座材质为合金。
填料圈材质为乙烯。
闸板和阀座表面表面预镀Ni-P层后化学镀Ni-P-TiO2。
化学镀选用不同粒度的纳米TiO2颗粒。
化学镀步骤包括净化处理、预镀Ni-P层和化学复合镀，将经预镀Ni-P层的部件浸入添加了稳定剂和表面活性剂的镀液中进行表面活化；化学复合镀包括在95℃温度下，添加有经表面改性后预混合的不同粒度的TiO2纳米颗粒的镀液中化学复合镀40分钟形成Ni-P-TiO2镀层；再于室温下干燥。稳定剂为浓度为4mg/L的硫脲或硼酸。化学复合镀采用磁力间歇搅拌。
Ni-P-TiO2镀层是由纳米级颗粒构成的微米级团聚体组成的微-纳米复合结构或分层结构，与荷叶表面的微观结构非常类似。生物表面的微-纳非光滑结构是其优良的表面润湿特性的重要原因之一。
阀体内壁有防腐防锈涂料涂层，涂料为氟碳涂料，氟碳涂料包括FEVE树脂(其固体氟含量≥25％)、钛白粉、炭黑、纳米CaCO3、溶剂和固化剂，按质量百分比计，氟碳涂料中还含有3％的氟素表面活性剂。溶剂为二甲苯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯。氟素表面活性剂为ZONYI88氟素表面活性剂。
闸阀的闸板和阀座先预镀Ni-P层后化学镀Ni-P-TiO2，表面光滑，提高了阀座表面的耐磨性，且选用不同粒度的纳米TiO2颗粒，与基体表面形成仿生结构，具有自洁净功能，带有镀层的阀座和闸板与阀体中通过的气体或液体中的微粒的粘附力小，从而实现自洁净，防止划伤闸板和阀座表面，造成密封泄露。
上游阀体和下游阀体可采用法兰与管道或压力容器连接。
开关装置为气动控制。
实施例3：
一种双段密封闸阀，闸阀包括阀体、阀盖、闸板和开关体，阀体为圆柱形体，阀体包括上游阀体、阀体中腔、闸阀槽和下游阀体，上游阀体和下游阀体间设置与阀体轴向垂直的闸板及密封装置；密封装置包括设于阀体中腔内壁凹槽内的内径相等且外径沿上游至下游方向递增的圆筒形阀座支撑圈及沿上游至下游方向依次设于阀座支撑圈与阀体中腔凹槽间隙的前盖、填料圈、弹簧支撑座、弹簧和后盖；开关体设于所述闸板一端同所述阀体轴向垂直。
阀盖与阀体也可通过螺栓连接。
闸板沿径向的底面设为斜面，闸板近上游端长度大于近下游端长度。
上游阀体和阀体中腔为直径相等的圆柱形管件组成，阀体中腔直径大于上游阀体直径，其间设有过渡斜肩。
阀座支撑圈内径与上游阀体内径相等，其外径为阶梯递增，阀座支撑圈外壁设有两个阶梯，其近闸板端阶梯与后盖轴向间隙设有圆筒形填料圈Ⅰ，近闸板端阶梯轴向面与阀体中腔内壁贴合，径向面与填料圈Ⅰ贴合。
后盖为两端分别设有与阀座支撑圈近弹簧端阶梯相匹配的凹槽和与弹簧匹配的盲孔的圆筒形，凹槽径向面与阶梯径向面间留有空隙，凹槽轴向面与阶梯轴向面贴合，后盖与填料圈Ⅰ贴合面与径向面成锐角。填料圈Ⅰ与后盖的贴合面与径向面成60度角。
前盖为两端分别设有凹槽和凸台的圆筒形，凸台和所述阀座支撑圈间隙设有圆筒形填料圈Ⅱ，凸台和所述阀体中腔间隙设有圆筒形填料圈Ⅲ。
弹簧支撑座为两端分别设有与弹簧匹配的盲孔和与前盖的凸台相匹配的环形槽的圆筒形，环形槽与所述凸台轴向留有空隙。
阀座支撑圈近闸板径向面设有上游阀座，闸阀槽近下游端径向内壁设有下游阀座，阀座为喷涂工艺制得，阀座设有与闸板贴合的密封面。
闸板槽设有与所述闸板底面斜面平行的斜肩，闸板底面斜面与所述斜肩间留有空隙。
上游流体给密封装置压力，流体压力使密封装置的阀座与闸板贴合，给闸板推力使其与下游阀座贴合密封，双边密封可靠，实现自动补偿。
弹簧为螺形簧，多个弹簧围绕支撑圈均匀地分布着。
根据阀体材质的承压能力，选择弹簧，阀体的密封承压能力强，则弹簧产生的推力较大，当阀体闸阀槽内压力产生的对阀座支撑圈的推力大于弹簧的推力时，闸板与上游阀座不紧贴密闭，通过阀体中腔泄压，形成安全排放。泄压至阀体闸阀槽内压力产生的对阀座支撑圈的推力小于额定范围时，密封装置回位。
后盖凹槽径向面与阶梯径向面间留有空隙和弹簧支撑座环形槽和前盖凸台间留有空隙给弹簧活动的空间。
闸板上下游两端面分别设有圆形凹槽，圆形凹槽外依次为环形的密封面和挫面。
挫面可为环线状。
圆形凹槽沿闸板轴向两侧等宽度设有两个平行于闸板轴向的滑行轨道。
在阀座为软密封时，可以采取传统的整面平板结构。有些工况为加强闸板的密封效果，降低整体平面的摩擦力，在闸板的圆形凹槽外的环形密封面外设置挫面。
圆形凹槽直径小于流体通道的直径，流体中的杂质会沉积于凹槽内。
闸板形成两段式的密封结构，闸板滑动上游挫面先与上游阀座接触，挫净阀座上的颗粒状杂质，防止流体或气体中的固体颗粒在启闭过程划伤阀座和闸板造成泄漏，或固体颗粒造成的启闭过程卡死，闸板继续滑动至上游阀座与闸板的上游密封接触，挫面降低摩擦力并提高了密封面的受力，闸板上游密封面与上游阀座贴合，形成上游密封，下游阀座和下游密封面未贴合，下游未密封。积料在闸板往下挤压的同时，被闸板槽的压力及闸板的挤压带出大部分，少量积料并不影响第二段密封的进行，可以避免由于闸板槽积料过多，卡住闸板，影响闸板往下部位置关闭。
两道密封都是有效可靠的，且在每次打开时，流体会把每次积在闸板槽的积料再次冲除，为更加可靠冲除闸板槽积料，可在闸板旁设置旁通管和旁通控制阀，旁通管始于上游其底部至阀体闸板槽底部。第一段密封后，第二段密封还处于打开状态，打开旁通控制阀对阀体闸板槽进行冲洗排除积料，闸板的底部不会被积料顶住，闸板继续滑动进行第二段密封，同时关闭旁通控制阀，形成更可靠的双段式密封。
在闸板开启前，可先打开旁通阀，平衡进出口的压差从而减少开启力。
开关体包括闸板上端连接的与其纵向同轴的阀杆。阀杆与闸板固定连接。阀杆穿过开关体外部支架的中间空腔。
闸板随阀杆作直线运动，阀杆上设有手轮，将手轮和阀杆旋转运动变为直线运动，也就是将操作转矩变为操作推力，转动手轮，通过手轮与阀杆的螺纹的进、退，提升或下降与阀杆连接的阀板，达到开启和关闭的作用。
阀体、阀盖、闸板、阀杆、弹簧支撑圈、阀座支撑圈、前盖和后盖材质铸铁。
阀体为按质量百分比计的含下述成分的材料制成：碳0.03％、硅0.65％、磷≤0.02％、锰0.45％、硫0.002％、铬14.5％、镍4.7％、铜2.74％、铌0.38％、钒0.05％、氮0.018％，余量为铁和不可避免的杂质。
阀座材质为塑料。
填料圈材质为乙烯。
闸板和阀座表面表面预镀Ni-P层后化学镀Ni-P-TiO2。
化学镀选用不同粒度的纳米TiO2颗粒。
化学镀步骤包括净化处理、预镀Ni-P层和化学复合镀，将经预镀Ni-P层的部件浸入添加了稳定剂和表面活性剂的镀液中进行表面活化；化学复合镀包括在95℃温度下，添加有经表面改性后预混合的不同粒度的TiO2纳米颗粒的镀液中化学复合镀40分钟形成Ni-P-TiO2镀层；再于室温下干燥。稳定剂为浓度为4mg/L的硫脲或硼酸。化学复合镀采用磁力间歇搅拌。
Ni-P-TiO2镀层是由纳米级颗粒构成的微米级团聚体组成的微-纳米复合结构或分层结构，与荷叶表面的微观结构非常类似。生物表面的微-纳非光滑结构是其优良的表面润湿特性的重要原因之一。
阀体内壁有防腐防锈涂料涂层，涂料为氟碳涂料，氟碳涂料包括FEVE树脂(其固体氟含量≥25％)、钛白粉、炭黑、纳米CaCO3、溶剂和固化剂，按质量百分比计，氟碳涂料中还含有3％的氟素表面活性剂。溶剂为二甲苯、醋酸丁酯。氟素表面活性剂为ZONYI88氟素表面活性剂。
闸阀的闸板和阀座先预镀Ni-P层后化学镀Ni-P-TiO2，表面光滑，提高了阀座表面的耐磨性，且选用不同粒度的纳米TiO2颗粒，与基体表面形成仿生结构，具有自洁净功能，带有镀层的阀座和闸板与阀体中通过的气体或液体中的微粒的粘附力小，从而实现自洁净，防止划伤闸板和阀座表面，造成密封泄露。
上游阀体和下游阀体可采用卡套与管道或压力容器连接。
开关装置为气动控制。
实施例4：
一种双段密封闸阀，闸阀包括阀体、阀盖、闸板和开关体，阀体为圆柱形体，阀体包括上游阀体、阀体中腔、闸阀槽和下游阀体，上游阀体和下游阀体间设置与阀体轴向垂直的闸板及密封装置；密封装置包括设于阀体中腔内壁凹槽内的内径相等且外径沿上游至下游方向递增的圆筒形阀座支撑圈及沿上游至下游方向依次设于阀座支撑圈与阀体中腔凹槽间隙的前盖、填料圈、弹簧支撑座、弹簧和后盖；开关体设于所述闸板一端同所述阀体轴向垂直。
阀盖与阀体通过螺栓固件连接。
闸板沿径向的底面设为斜面，闸板近上游端长度大于近下游端长度。
上游阀体和阀体中腔为直径相等的圆柱形管件组成，阀体中腔直径大于上游阀体直径，其间设有过渡斜肩。
阀座支撑圈内径与上游阀体内径相等，其外径为阶梯递增，阀座支撑圈外壁设有两个阶梯，其近闸板端阶梯与后盖轴向间隙设有圆筒形填料圈Ⅰ，近闸板端阶梯轴向面与阀体中腔内壁贴合，径向面与填料圈Ⅰ贴合。
后盖为两端分别设有与阀座支撑圈近弹簧端阶梯相匹配的凹槽和与弹簧匹配的盲孔的圆筒形，凹槽径向面与阶梯径向面间留有空隙，凹槽轴向面与阶梯轴向面贴合，后盖与填料圈Ⅰ贴合面与径向面成锐角。填料圈Ⅰ与后盖的贴合面与径向面成20度角。
前盖为两端分别设有凹槽和凸台的圆筒形，凸台和所述阀座支撑圈间隙设有圆筒形填料圈Ⅱ，凸台和所述阀体中腔间隙设有圆筒形填料圈Ⅲ。
弹簧支撑座为两端分别设有与弹簧匹配的盲孔和与前盖的凸台相匹配的环形槽的圆筒形，环形槽与所述凸台轴向留有空隙。
阀座支撑圈近闸板径向面设有上游阀座，闸阀槽近下游端径向内壁设有下游阀座，阀座为喷涂或喷焊工艺制得，阀座设有与闸板贴合的密封面。
闸板槽设有与所述闸板底面斜面平行的斜肩，闸板底面斜面与所述斜肩间留有空隙。
上游流体给密封装置压力，流体压力使密封装置的阀座与闸板贴合，给闸板推力使其与下游阀座贴合密封，双边密封可靠，实现自动补偿。
弹簧为螺形簧，多个弹簧围绕支撑圈均匀地分布着。
根据阀体材质的承压能力，选择弹簧，阀体的密封承压能力强，则弹簧产生的推力较大，当阀体闸阀槽内压力产生的对阀座支撑圈的推力大于弹簧的推力时，闸板与上游阀座不紧贴密闭，通过阀体中腔泄压，形成安全排放。泄压至阀体闸阀槽内压力产生的对阀座支撑圈的推力小于额定范围时，密封装置回位。
后盖凹槽径向面与阶梯径向面间留有空隙和弹簧支撑座环形槽和前盖凸台间留有空隙给弹簧活动的空间。
闸板上下游两端面分别设有圆形凹槽，圆形凹槽外依次为环形的密封面和挫面。
挫面可为网状。
圆形凹槽沿闸板轴向两侧等宽度设有两个平行于闸板轴向的滑行轨道。
在阀座为软密封时，可以采取传统的整面平板结构。有些工况为加强闸板的密封效果，降低整体平面的摩擦力，在闸板的圆形凹槽外的环形密封面外设置挫面。
圆形凹槽直径小于流体通道的直径，流体中的杂质会沉积于凹槽内。
闸板形成两段式的密封结构，闸板滑动上游挫面先与上游阀座接触，挫净阀座上的颗粒状杂质，防止流体或气体中的固体颗粒在启闭过程划伤阀座和闸板造成泄漏，或固体颗粒造成的启闭过程卡死，闸板继续滑动至上游阀座与闸板的上游密封接触，挫面降低摩擦力并提高了密封面的受力，闸板上游密封面与上游阀座贴合，形成上游密封，下游阀座和下游密封面未贴合，下游未密封。积料在闸板往下挤压的同时，被闸板槽的压力及闸板的挤压带出大部分，少量积料并不影响第二段密封的进行，可以避免由于闸板槽积料过多，卡住闸板，影响闸板往下部位置关闭。
两道密封都是有效可靠的，且在每次打开时，流体会把每次积在闸板槽的积料再次冲除，为更加可靠冲除闸板槽积料，可在闸板旁设置旁通管和旁通控制阀，旁通管始于上游其底部至阀体闸板槽底部。第一段密封后，第二段密封还处于打开状态，打开旁通控制阀对阀体闸板槽进行冲洗排除积料，闸板的底部不会被积料顶住，闸板继续滑动进行第二段密封，同时关闭旁通控制阀，形成更可靠的双段式密封。
在闸板开启前，可先打开旁通阀，平衡进出口的压差从而减少开启力。
开关体包括闸板上端连接的与其纵向同轴的阀杆。阀杆与闸板固定连接。阀杆穿过开关体外部支架的中间空腔。
闸板随阀杆作直线运动，阀杆上设有手轮，将手轮和阀杆旋转运动变为直线运动，也就是将操作转矩变为操作推力，转动手轮，通过手轮与阀杆的螺纹的进、退，提升或下降与阀杆连接的阀板，达到开启和关闭的作用。
阀盖、闸板、阀杆、弹簧支撑圈、阀座支撑圈、前盖和后盖材质低温钢。
阀体为按质量百分比计的含下述成分的材料制成：0.05％、硅0.62％、磷0.02％、锰0.5％、硫≤0.002％、铬14.91％、镍4.86％、铜3.57％、铌0.37％、钒0.07％、氮0.015％，余量为铁和不可避免的杂质。
阀座材质为不锈钢。
填料圈材质为石墨。
闸板和阀座表面表面预镀Ni-P层后化学镀Ni-P-TiO2。
化学镀选用不同粒度的纳米TiO2颗粒。
化学镀步骤包括净化处理、预镀Ni-P层和化学复合镀，将经预镀Ni-P层的部件浸入添加了稳定剂和表面活性剂的镀液中进行表面活化；化学复合镀包括在75℃温度下，添加有经表面改性后预混合的不同粒度的TiO2纳米颗粒的镀液中化学复合镀30分钟形成Ni-P-TiO2镀层；再于室温下干燥。稳定剂为浓度为1mg/L的硫脲或硼酸。化学复合镀采用磁力间歇搅拌。
Ni-P-TiO2镀层是由纳米级颗粒构成的微米级团聚体组成的微-纳米复合结构或分层结构，与荷叶表面的微观结构非常类似。生物表面的微-纳非光滑结构是其优良的表面润湿特性的重要原因之一。
阀体内壁有防腐防锈涂料涂层，涂料为氟碳涂料，氟碳涂料包括FEVE树脂(其固体氟含量≥25％)、钛白粉、炭黑、纳米CaCO3、溶剂和固化剂，按质量百分比计，氟碳涂料中还含有2％的氟素表面活性剂。溶剂为二甲苯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯和二乙二醇乙醚醋酸酯。氟素表面活性剂为ZONYI88氟素表面活性剂。
闸阀的闸板和阀座先预镀Ni-P层后化学镀Ni-P-TiO2，表面光滑，提高了阀座表面的耐磨性，且选用不同粒度的纳米TiO2颗粒，与基体表面形成仿生结构，具有自洁净功能，带有镀层的阀座和闸板与阀体中通过的气体或液体中的微粒的粘附力小，从而实现自洁净，防止划伤闸板和阀座表面，造成密封泄露。
上游阀体和下游阀体可采用螺栓与管道或压力容器连接。
开关装置为手动控制。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种双段密封闸阀，所述闸阀包括阀体、阀盖、闸板和开关体，其特征在于：所述阀体为圆柱形体，阀体包括上游阀体、阀体中腔、闸阀槽和下游阀体，所述上游阀体和下游阀体间设置与所述阀体轴向垂直的所述闸板及密封装置；所述密封装置包括设于所述阀体中腔内壁凹槽内的内径相等且外径沿所述上游至下游方向递增的圆筒形阀座支撑圈及沿所述上游至下游方向依次设于阀座支撑圈与阀体中腔凹槽间隙的前盖、填料圈、弹簧支撑座、弹簧和后盖；所述开关体设于所述闸板一端同所述阀体轴向垂直；
所述闸板沿径向的底面设为斜面，所述闸板近上游端长度大于近下游端长度；
所述上游阀体和阀体中腔分别为直径相等的圆柱形管件组成，所述阀体中腔直径大于所述上游阀体直径，阀体中腔与上游阀体之间设有过渡斜肩；
所述闸板槽设有与所述闸板底面斜面平行的斜肩，所述闸板底面斜面与所述斜肩间留有空隙；
所述闸板上下游两端面分别设有圆形凹槽，所述圆形凹槽外依次为环形的密封面和挫面；
开关体包括闸板上端连接的与其纵向同轴的阀杆，阀杆与闸板固定连接，阀杆穿过开关外部支架的中间空腔；
阀体为按质量百分比计的下述成分材料制成的：碳≤0.05％、硅≤0.8％、磷≤0.02％、锰≤0.9％、硫≤0.01％、铬13.5％～15.5％、镍3.0％～5.0％、铜2.5％～4.0％、铌0.15％～0.4％、钒0.05％～0.15％、氮0.01％～0.04％，余量为铁和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的一种双段密封闸阀，其特征在于：所述阀座支撑圈内径与上游阀体内径相等，所述阀座支撑圈外径为阶梯递增，阀座支撑圈外壁设有两个阶梯，其近闸板端阶梯与后盖轴向间隙设有圆筒形填料圈Ⅰ，所述近闸板端阶梯的轴向面与阀体中腔内壁贴合，所述近闸板端阶梯的径向面与填料圈Ⅰ贴合。
3.如权利要求1所述的一种双段密封闸阀，其特征在于：所述后盖为两端分别设有与阀座支撑圈近弹簧端阶梯相匹配的凹槽和与弹簧匹配的盲孔的圆筒形，所述凹槽径向面与所述阶梯径向面间留有空隙，所述凹槽轴向面与所述阶梯轴向面贴合，所述后盖与填料圈Ⅰ的贴合面与所述凹槽的径向面成锐角。
4.如权利要求1所述的一种双段密封闸阀，其特征在于：所述前盖为两端分别设有凹槽和凸台的圆筒形，所述凸台和所述阀座支撑圈间隙设有圆筒形填料圈Ⅱ，所述凸台和所述阀体中腔间隙设有圆筒形填料圈Ⅲ。
5.如权利要求1所述的一种双段密封闸阀，其特征在于：所述弹簧支撑座为两端分别设有与弹簧匹配的盲孔和与所述前盖的凸台相匹配的环形槽的圆筒形，所述环形槽与所述凸台轴向留有空隙。
6.如权利要求1所述的一种双段密封闸阀，其特征在于：所述阀座支撑圈近闸板径向面设有上游阀座，所述闸阀槽近下游端径向内壁设有下游阀座，所述阀座为喷涂或喷焊工艺制得，所述阀座设有与闸板贴合的密封面。
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