CN104373603A - 具有上、下密封结构及泄压装置的暗杆式超低温截止阀 - Google Patents

Abstract

具有上、下密封结构及泄压装置的暗杆式超低温截止阀，包括阀体、阀盖、长颈管、阀杆和手轮，阀体左端和右端分别设有进连接口和出连接口，阀体上端面与阀盖下端面通过法兰螺栓连接，阀盖上端与长颈管下端固定连接，阀杆下端垂直穿过长颈管和阀盖伸入到阀体内，手轮设在阀杆上端，所述阀杆下端设有下密封结构，长颈管上端与阀杆之间设有上密封结构，长颈管侧部设有与长颈管内部连通的泄压装置；阀盖内部设有具有内螺纹的连接套，阀杆穿设在连接套内并与连接套螺纹连接。本发明设计合理，结构简单，密封性好，安全可靠性大大增加，大大满足了低温介质的工况条件，延长了低温截止阀的使用寿命。

Description

具有上、下密封结构及泄压装置的暗杆式超低温截止阀

技术领域

本发明属于阀门生产制造技术领域，尤其涉及一种具有上、下密封结构及泄压装置的暗杆式超低温截止阀。

背景技术

常规截止阀的阀杆有暗杆和明杆两种结构形式，明杆结构的阀杆螺母在阀门上部，阀杆细长比大于暗杆结构，细长比越大，阀杆轴向受力状况越差，阀杆容易弯曲，致使阀瓣不易密封。明杆结构的优点是在阀杆和阀盖下部可设计成简单的上密封结构。暗杆结构的阀杆螺纹镶嵌在阀盖内部，优点是传力螺纹到端部距离较小，阀杆受力较好，不易弯曲，阀瓣容易密封。缺点是在阀杆与阀盖之间设置上密封结构困难。

拓展到超低温介质应用领域的超低温截止阀，阀盖必须用长颈管进行加高，加高的目的是为保证上部的填料处温度≥0℃，避免填料接触到超低温介质后变硬失效，造成低温介质泄漏。同时为避免填料长时间接触低温介质，应设置上密封结构，隔断低温介质。综上所述，常规截止阀的阀杆结构型式的缺点更加明显，归纳为以下几种缺陷：

1、明杆结构的阀杆细长比过大，关闭力矩过大，阀杆极易弯曲，阀瓣不易密封。

2、明杆结构的阀杆在旋转上升终端上密封关闭，密封副既有轴向压力，又有密封副相对滑动摩擦力，密封面极易损坏引起泄漏。

3、阀杆上密封关闭时，在阀盖、长颈管、填料函之间形成了一个封闭空间，当阀盖长颈裸露部分接触外部环境，吸收热量后，低温介质汽化体积膨胀，造成阀盖颈部密闭空间压力升高，会导致阀盖变形，发生危险事故。

4、暗杆结构的超低温截止阀，没有可靠的具有强制作用的上密封结构，上部填料长时间接触超低温介质后，会变硬变脆失效，造成低温介质泄漏。

总之，应针对以上问题亟需对超低温截止阀上密封结构进行设计，提高低温截止阀的使用寿命，满足低温介质的工况条件。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种密封可靠、安全性高、使用寿命长的具有上、下密封结构及泄压装置的暗杆式超低温截止阀。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：具有上、下密封结构及泄压装置的暗杆式超低温截止阀，包括阀体、阀盖、长颈管、阀杆和手轮，阀体左端和右端分别设有进连接口和出连接口，阀体上端面与阀盖下端面通过法兰螺栓连接，阀盖上端与长颈管下端固定连接，阀杆下端垂直穿过长颈管和阀盖伸入到阀体内，手轮设在阀杆上端，所述阀杆下端设有下密封结构，长颈管上端与阀杆之间设有上密封结构，长颈管侧部设有与长颈管内部连通的泄压装置；阀盖内部设有具有内螺纹的连接套，阀杆穿设在连接套内并与连接套螺纹连接；

所述下密封结构包括阀瓣，阀瓣上端面设有连接槽，阀杆下端插设在连接槽内，阀杆下端外圆开设有一道环形槽，环形槽内设有外径大于阀杆外径的对开圆环，阀瓣上端面设有伸入到连接槽内压紧对开圆环的阀瓣压盖，阀瓣上端面圆周边沿设有上挡环，上挡环与阀瓣压盖之间形成的环形槽内设有上密封圈，上密封圈内圈表面和阀瓣压盖上端外圆均呈上大下小的圆锥形结构，阀瓣压盖上端外圆与上密封圈内圈顶压配合，阀盖下端面设有与上密封圈上表面密封配合的上圆环凸缘；阀体内设有具有上倾斜段、中水平段和下倾斜段的支撑板，支撑板的中水平段设有通孔和位于通孔上边沿的下圆环凸缘，阀瓣下表面中央和下表面圆周边沿分别设有螺柱和下挡环，螺柱上套有压板，螺柱上螺纹连接有用于压紧压板下表面的紧固螺母，下挡环与压板之间设有下密封圈，下密封圈内圈表面和压板外圈表面均呈下大上小的圆锥形结构，压板外圈与下密封圈内圈顶压配合，下密封圈下表面与下圆环凸缘上下对应并在关闭状态下密封配合。

所述上密封结构包括套设在长颈管外的筒体，筒体上端面高于长颈管上端面，筒体内壁设有与长颈管上端面接触的圆环块，筒体与阀杆之间形成的环形腔中设有组合式锥形填料和活塞式填料压套，活塞式填料压套的外壁设有与筒体内壁密封配合的外O型圈，活塞式填料压套的内壁设有与阀杆外壁密封配合的内O型圈，筒体上部外圆周螺纹连接有填料压帽和锁紧螺母，填料压帽顶部下表面与活塞式填料压套压紧配合，锁紧螺母与填料压帽下端面压紧配合。

所述组合式锥形填料自上而下设有两组，每组组合式锥形填料均包括内孔呈上大下小圆锥形结构的下填料套和外圆呈上小下大圆锥形结构的上填料套，上填料套外圆与下填料套内孔接触压紧配合。

所述泄压装置设在筒体外表面并与圆环块位于同一高度，圆环块上设有与泄压装置连通的气孔。

采用上述技术方案，阀体外型为橄榄球型，阀体的进连接口和出连接口为在一条直线上的直通型结构，阀杆与阀盖之间为承插焊连接。长颈管的长度符合使填料处温度≥0℃的要求，长颈管的壁厚符合计算压力要求。阀盖与阀体为法兰螺栓连接，阀盖与阀体之间增设弹簧垫圈补偿阀体部件在操作期间的热收缩。阀杆为暗杆结构的旋转升降杆，与阀杆螺纹连接的连接套镶嵌在阀盖内部，阀杆的受力螺纹部分到阀杆下端部距离较小，关闭力矩相对较小。在阀杆上端与长颈管之间设置上密封结构，可选用较小的阀杆直径。

阀瓣以阀杆为轴可360°转动，且阀瓣压盖和阀杆之间有0.5mm左右的间隙，使阀瓣可小幅摆动，且阀瓣不脱落，用以满足阀瓣密封必须的自由度。阀瓣上端面和下端面均镶嵌有由三氟氯乙烯（PCTFE）材料制成的上密封圈和下密封圈,可在-200℃的低温介质中长期使用，上密封圈用带有锥形外圆的阀瓣压盖压紧在阀瓣上端面，阀瓣压盖用紧定螺钉固定在阀瓣上，防止松动。阀瓣上端面外圆经滚压成的上挡环，防止上密封圈脱落，形成动上密封副。在阀盖下部有一圈上圆环凸缘经加工成圆弧静上密封副。阀杆旋转带动阀瓣上升，使静动密封副结合，通过手轮施加力矩，形成可靠上密封结构。

组合式锥形填料选用耐低温性优良的三氟氯乙烯(PCTFE)特制而成，为自紧密封结构。下填料套具有上大下小的内锥面，上填料套具有上大下小的外锥面，上填料套和下填料套的外圆与筒体内壁接合，填料套和下填料套的内圆与阀杆外壁接合。当旋下填料压帽时，上填料套和下填料套的锥面紧密接触，形成密封，下填料套外圆向外变形，压紧筒体内壁，形成外密封；上填料套内圆向内变形，压紧阀杆外圆，形成内密封。填料压帽预紧后，当颈部的压力升高时，下填料套有上升的趋势，压紧上填料套，分别向有利于密封的方向变形，形成自紧密封，压力越高，密封性能越好。

为保证阀杆的密封效果，填料压套内壁和外壁分别开槽，分别装入硅橡胶制成的内O型圈和外O型圈，对阀杆和筒体形成辅助密封。内O型圈和外O型圈可在-60℃环境中长期使用，如填料损坏，出现轻微泄漏，活塞式填料压套可保护低温介质不致外泄，避免造成事故。

在筒体下部，加工NPT管螺纹，安装泄压装置，泄压装置为现有常规构件，具体构造不再赘述，泄压装置按要求调试到规定的排泄压力，一般情况下，泄压装置的开启压力小于等于低温阀的公称压力的90%。上密封结构关闭，组合式锥形填料压紧时，在阀盖、长颈管、组合式锥形填料之间形成了一个封闭空间，阀盖裸露部分接触外部环境，吸收热量汽化，内腔的低温介质经热传导汽化，体积膨胀，致使压力升高。当内部压力达到泄压装置的开启压力时，泄压装置开启，高压气体排放到低压容器管路或对空排放，压力回落到开启压力的85%时，泄压装置关闭，保护阀门不致发生危险事故。

综上所述，本发明设计合理，结构简单，密封性好，安全可靠性大大增加，大大满足了低温介质的工况条件，延长了低温截止阀的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A处的放大图；

图3是图1中B处的放大图。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本发明的具有上、下密封结构及泄压装置的暗杆式超低温截止阀，包括阀体1，阀盖2、长颈管5、阀杆6和手轮7，阀体1左端和右端分别设有进连接口3和出连接口4，阀体1上端面与阀盖2下端面通过法兰螺栓连接，阀盖2上端与长颈管5下端固定连接，阀杆6下端垂直穿过长颈管5和阀盖2伸入到阀体1内，手轮7设在阀杆6上端，所述阀杆6下端设有下密封结构，长颈管5上端与阀杆6之间设有上密封结构，长颈管5侧部设有与长颈管5内部连通的泄压装置8；阀盖2内部设有具有内螺纹的连接套9，阀杆6穿设在连接套9内并与连接套9螺纹连接。

下密封结构包括阀瓣10，阀瓣10上端面设有连接槽，阀杆6下端插设在连接槽内，阀杆6下端外圆开设有一道环形槽，环形槽内设有外径大于阀杆6外径的对开圆环11，阀瓣10上端面设有伸入到连接槽内压紧对开圆环11的阀瓣压盖12，阀瓣10上端面圆周边沿设有上挡环13，上挡环13与阀瓣压盖12之间形成的环形槽内设有上密封圈14，上密封圈14内圈表面和阀瓣压盖12上端外圆均呈上大下小的圆锥形结构，阀瓣压盖12上端外圆与上密封圈14内圈顶压配合，阀盖2下端面设有与上密封圈14上表面密封配合的上圆环凸缘15；阀体1内设有具有上倾斜段、中水平段和下倾斜段的支撑板16，支撑板16的中水平段设有通孔17和位于通孔17上边沿的下圆环凸缘18，阀瓣10下表面中央和下表面圆周边沿分别设有螺柱19和下挡环20，螺柱19上套有压板21，螺柱19上螺纹连接有用于压紧压板21下表面的紧固螺母22，下挡环20与压板21之间设有下密封圈23，下密封圈23内圈表面和压板21外圈表面均呈下大上小的圆锥形结构，压板21外圈与下密封圈23内圈顶压配合，下密封圈23下表面与下圆环凸缘18上下对应并在关闭状态下密封配合。

上密封结构包括套设在长颈管5外的筒体24，筒体24上端面高于长颈管5上端面，筒体24内壁设有与长颈管5上端面接触的圆环块25，筒体24与阀杆6之间形成的环形腔中设有组合式锥形填料26和活塞式填料压套27，活塞式填料压套27的外壁设有与筒体24内壁密封配合的外O型圈28，活塞式填料压套27的内壁设有与阀杆6外壁密封配合的内O型圈29，筒体24上部外圆周螺纹连接有填料压帽30和锁紧螺母31，填料压帽30顶部下表面与活塞式填料压套27压紧配合，锁紧螺母31与填料压帽30下端面压紧配合。

组合式锥形填料26自上而下设有两组，每组组合式锥形填料26均包括内孔呈上大下小圆锥形结构的下填料套32和外圆呈上小下大圆锥形结构的上填料套33，上填料套33外圆与下填料套32内孔接触压紧配合。

泄压装置8设在筒体24外表面并与圆环块25位于同一高度，圆环块25上设有与泄压装置8连通的气孔34。由于增加了径向连接厚度，这样可便于泄压装置8的安装。

阀体1外型为橄榄球型，阀体1的进连接口3和出连接口4为在一条直线上的直通型结构，阀杆6与阀盖2之间为承插焊连接。长颈管5的长度符合使填料处温度≥0℃的要求，长颈管5的壁厚符合计算压力要求。阀盖2与阀体1为法兰螺栓连接，阀盖2与阀体1之间增设弹簧垫圈补偿阀体1部件在操作期间的热收缩。阀杆6为暗杆结构的旋转升降杆，与阀杆6螺纹连接的连接套9镶嵌在阀盖2内部，阀杆6的受力螺纹部分到阀杆6下端部距离较小，关闭力矩相对较小。在阀杆6上端与长颈管5之间设置上密封结构，可选用较小的阀杆6直径。

阀瓣10以阀杆6为轴可360°转动，且阀瓣压盖12和阀杆6之间有0.5mm左右的间隙，使阀瓣10可小幅摆动，且阀瓣10不脱落，用以满足阀瓣10密封必须的自由度。阀瓣10上端面和下端面均镶嵌有由三氟氯乙烯（PCTFE）材料制成的上密封圈14和下密封圈23,可在-200℃的低温介质中长期使用，上密封圈14用带有锥形外圆的阀瓣压盖12压紧在阀瓣10上端面，阀瓣压盖12用紧定螺钉固定在阀瓣10上，防止松动。阀瓣10上端面外圆经滚压成的上挡环13，防止上密封圈14脱落，形成动上密封副。在阀盖2下部有一圈上圆环凸缘15经加工成圆弧静上密封副。阀杆6旋转带动阀瓣10上升，使静动密封副结合，通过手轮7施加力矩，形成可靠上密封结构。

组合式锥形填料26选用耐低温性优良的三氟氯乙烯(PCTFE)特制而成，为自紧密封结构。下填料套32具有上大下小的内锥面，上填料套33具有上大下小的外锥面，上填料套33和下填料套32的外圆与筒体24内壁接合，填料套和下填料套32的内圆与阀杆6外壁接合。当旋下填料压帽30时，上填料套33和下填料套32的锥面紧密接触，形成密封，下填料套32外圆向外变形，压紧筒体24内壁，形成外密封；上填料套33内圆向内变形，压紧阀杆6外圆，形成内密封。填料压帽30预紧后，当颈部的压力升高时，下填料套32有上升的趋势，压紧上填料套33，分别向有利于密封的方向变形，形成自紧密封，压力越高，密封性能越好。

为保证阀杆6的密封效果，填料压套内壁和外壁分别开槽，分别装入硅橡胶制成的内O型圈29和外O型圈28，对阀杆6和筒体24形成辅助密封。内O型圈29和外O型圈28可在-60℃环境中长期使用，如填料损坏，出现轻微泄漏，活塞式填料压套27可保护低温介质不致外泄，避免造成事故。

在筒体24下部，加工NPT管螺纹，安装泄压装置8，泄压装置8为现有常规构件，具体构造不再赘述，泄压装置8按要求调试到规定的排泄压力，一般情况下，泄压装置8的开启压力小于等于低温阀的公称压力的90%。上密封结构关闭，组合式锥形填料26压紧时，在阀盖2、长颈管5、组合式锥形填料26之间形成了一个封闭空间，阀盖2裸露部分接触外部环境，吸收热量汽化，内腔的低温介质经热传导汽化，体积膨胀，致使压力升高。当内部压力达到泄压装置8的开启压力时，泄压装置8开启，高压气体排放到低压容器管路或对空排放，压力回落到开启压力的85%时，泄压装置8关闭，保护阀门不致发生危险事故。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.具有上、下密封结构及泄压装置的暗杆式超低温截止阀，包括阀体、阀盖、长颈管、阀杆和手轮，阀体左端和右端分别设有进连接口和出连接口，阀体上端面与阀盖下端面通过法兰螺栓连接，阀盖上端与长颈管下端固定连接，阀杆下端垂直穿过长颈管和阀盖伸入到阀体内，手轮设在阀杆上端，其特征在于：所述阀杆下端设有下密封结构，长颈管上端与阀杆之间设有上密封结构，长颈管侧部设有与长颈管内部连通的泄压装置；阀盖内部设有具有内螺纹的连接套，阀杆穿设在连接套内并与连接套螺纹连接；

所述下密封结构包括阀瓣，阀瓣上端面设有连接槽，阀杆下端插设在连接槽内，阀杆下端外圆开设有一道环形槽，环形槽内设有外径大于阀杆外径的对开圆环，阀瓣上端面设有伸入到连接槽内压紧对开圆环的阀瓣压盖，阀瓣上端面圆周边沿设有上挡环，上挡环与阀瓣压盖之间形成的环形槽内设有上密封圈，上密封圈内圈表面和阀瓣压盖上端外圆均呈上大下小的圆锥形结构，阀瓣压盖上端外圆与上密封圈内圈顶压配合，阀盖下端面设有与上密封圈上表面密封配合的上圆环凸缘；阀体内设有具有上倾斜段、中水平段和下倾斜段的支撑板，支撑板的中水平段设有通孔和位于通孔上边沿的下圆环凸缘，阀瓣下表面中央和下表面圆周边沿分别设有螺柱和下挡环，螺柱上套有压板，螺柱上螺纹连接有用于压紧压板下表面的紧固螺母，下挡环与压板之间设有下密封圈，下密封圈内圈表面和压板外圈表面均呈下大上小的圆锥形结构，压板外圈与下密封圈内圈顶压配合，下密封圈下表面与下圆环凸缘上下对应并在关闭状态下密封配合。

2.根据权利要求1所述的具有上、下密封结构及泄压装置的暗杆式超低温截止阀，其特征在于：所述上密封结构包括套设在长颈管外的筒体，筒体上端面高于长颈管上端面，筒体内壁设有与长颈管上端面接触的圆环块，筒体与阀杆之间形成的环形腔中设有组合式锥形填料和活塞式填料压套，活塞式填料压套的外壁设有与筒体内壁密封配合的外O型圈，活塞式填料压套的内壁设有与阀杆外壁密封配合的内O型圈，筒体上部外圆周螺纹连接有填料压帽和锁紧螺母，填料压帽顶部下表面与活塞式填料压套压紧配合，锁紧螺母与填料压帽下端面压紧配合。

3.根据权利要求2所述的具有上、下密封结构及泄压装置的暗杆式超低温截止阀，其特征在于：所述组合式锥形填料自上而下设有两组，每组组合式锥形填料均包括内孔呈上大下小圆锥形结构的下填料套和外圆呈上小下大圆锥形结构的上填料套，上填料套外圆与下填料套内孔接触压紧配合。

4.根据权利要求2或3所述的具有上、下密封结构及泄压装置的暗杆式超低温截止阀，其特征在于：所述泄压装置设在筒体外表面并与圆环块位于同一高度，圆环块上设有与泄压装置连通的气孔。