CN105318033A - 一体化无垢金属密封阀座结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阀门，尤其是涉及一体化无垢金属密封阀座结构。该一体化无垢金属密封阀座结构，包括设置在阀体内的阀座、与阀座配合的阀球，所述的阀座包括阀圈和与阀圈一体相连的固定圈，固定圈断面呈台阶状，阀圈外侧套设有张紧圈，张紧圈断面呈“L”形，张紧圈与台阶状的固定圈相配合，张紧圈与固定圈之间设置有顶紧圈，张紧圈与阀体之间围绕阀座的轴线分布有若干个预紧弹簧，预紧弹簧顶紧张紧圈，张紧圈顶紧顶紧圈，顶紧圈顶紧固定圈。本发明具有能够对阀座和阀体之间密封、减小阀座与阀体之间的缝隙、防止颗粒进入阀座与阀体之间的缝隙内、避免阀座卡死、降低扭矩、保证阀座与阀球的密封性等有益效果。

Description

一体化无垢金属密封阀座结构

技术领域

本发明涉及一种阀门，尤其是涉及一体化无垢金属密封阀座结构。

背景技术

由于球阀具有流体阻力小、操作方便、启闭迅速、密封性好和可靠性高等特点,在石油化工、长输管线及城市供暖等行业得到了广泛地应用。阀座材料采用聚四氟乙烯的称为软密封球阀,其使用温度不超过120℃。而阀座材料采用金属制作的称为硬密封球阀,其使用温度高于150℃。近年来为了满足各工况的需要,国内外球阀生产企业通过优化金属密封球阀结构,使其启闭扭矩明显降低,使用寿命大大延长,操作及密封性能显著提高。

但是传统的金属密封球阀，对于含悬浮颗粒介质工况时，首先，其阀座垫和阀座完全是显性分离，从而在两者之间形成第一道缝隙，另外阀座垫与阀体之间没有防尘密封圈设计，故而形成第二道缝隙，当阀门长期处于此工况时，含有的悬浮颗粒介质就进入到这两道缝隙内并沉积下来，导致弹簧失去弹性、阀座由浮动活塞变成固定不动的死阀座，最终使得阀门泄露、扭矩加大、进而球体抱死无法开关；其次，阀座及阀座垫与阀体之间的径向配合面容易产生锈蚀现象，这同样也使得阀门泄露或无法开关。

发明内容

本发明主要是针对上述问题，提供一种能够对阀座和阀体之间密封、减小阀座与阀体之间的缝隙、防止颗粒进入阀座与阀体之间的缝隙内、避免阀座卡死、降低扭矩、保证阀座与阀球的密封性的一体化无垢金属密封阀座结构。

本发明的目的主要是通过下述方案得以实现的：一种一体化无垢金属密封阀座结构，包括设置在阀体内的阀座、与阀座配合的阀球，所述的阀座包括阀圈和与阀圈一体相连的固定圈，固定圈断面呈台阶状，阀圈外侧套设有张紧圈，张紧圈断面呈“L”形，张紧圈与台阶状的固定圈相配合，张紧圈与固定圈之间设置有顶紧圈，张紧圈与阀体之间围绕阀座的轴线分布有若干个预紧弹簧，预紧弹簧顶紧张紧圈，张紧圈顶紧顶紧圈，顶紧圈顶紧固定圈。阀球在阀腔内部旋转，当阀球上的通孔与进入端和排出端连通时，实现阀门开启，当阀球上的通孔与进入端和排出端错开时，实现阀门的关闭。阀座包括阀圈和固定圈，阀圈和固定圈一体成型，固定圈断面呈台阶状，即阀座整体呈三级台阶面。阀圈外侧套设有张紧圈，张紧圈断面呈“L”形，张紧圈与台阶状的固定圈相配合，即张紧圈能够在台阶状的固定圈上轴向滑动。在张紧圈与台阶状的固定圈之间设置顶紧圈，张紧圈与阀体之间围绕阀座的轴线分布有若干个预紧弹簧，预紧弹簧对张紧圈施加预紧力，张紧圈将预紧力传递到顶紧圈，顶紧圈顶紧固定圈，进而传递给整个阀座。此时，预紧弹簧顶紧张紧圈，张紧圈顶紧顶紧圈，顶紧圈顶紧阀座，使阀座朝向阀球方向顶紧，保证密封面贴合的更加紧密，提高阀座与阀球之间的密封性。阀座为金属阀座，即阀座与阀球为硬密封结构，利用阀座与阀球之间的高精度密封，阀座将预紧弹簧、张紧圈、顶紧圈包围在阀座与阀体之间，避免颗粒进入阀座与阀体之间的间隙处造成阀座卡死，进而减小扭矩。当阀球轴向小角度倾斜时，阀球对阀座局部压力减小，此时，顶紧弹簧的预紧力推动张紧圈和顶紧圈，进而推动阀座朝向阀球方向小角度倾斜，使阀座完全贴合阀球。阀座与阀体为活动连接，当阀球轴向旋转时，顶紧弹簧能够对阀圈和固定圈缓冲，进而抵抗介质对阀球的压力，使阀球旋转所需的力矩减小，便于阀球旋转，便于阀门的开启和关闭。

作为优选，所述的固定圈靠近顶紧圈的一端为导向斜面，顶紧圈靠近固定圈的一端为与导向斜面配合的顶紧斜面，顶紧圈的另一端为三角形的敞口部，张紧圈靠近顶紧圈的一端为三角形的张紧部，张紧部与敞口部抵接。固定圈靠近顶紧圈的一端为导向斜面，顶紧块的一端为与导向斜面相配合的顶紧斜面，顶紧斜面与导向斜面接触，由于顶紧弹簧的预紧力方向为水平方向，导向斜面和顶紧斜面能够将水平方向的预紧力分解和导向，分解出来的分力能够使定位圈受力方向向轴线方向集中，进一步增大阀球密封圈与阀球的贴合程度。顶紧块的另一端为三角形的敞口部，张紧块的一端为三角形的张紧部，张紧部与敞口部抵接，三角形的张紧部将水平方向的预紧力传递到顶紧块的敞口部处，张紧部能够对敞口部张紧，保证预紧力传递均匀和平稳。

作为优选，所述的导向斜面与水平方向夹角为45°-75°，顶紧斜面与水平面夹角小于导向斜面与水平方向夹角。导向斜面与水平方向夹角为45°-75°，而且顶紧斜面与水平面夹角小于导向斜面与水平方向夹角，即顶紧斜面与导向斜面的接触位置较高，不仅能够对导向斜面顶紧，而且能够分解出朝向轴线方向挤压的压力。

作为优选，所述的三角形的敞口部的夹角为80°-100°，三角形的张紧部的夹角大于的敞口部的夹角且角度之差为5°-15°。三角形的敞口部的夹角为80°-100°，即敞口部的夹角接近直角，受力均匀稳定。三角形的张紧部的夹角大于三角形的敞口部的夹角，即张紧部与敞口部为线接触，接触面积小，力在传递过程中，由接触处对水平方向的预紧力分解，增大张紧部对敞口部的张紧效果。角度之差为5°-15°，增强力传递的平稳性。

作为优选，所述的阀座与阀体的接触面之间设置有密封焊片，阀座与密封焊片的接触面上设置有密封圈。阀座与阀体的接触面之间设置有密封焊片，密封焊片是在阀体上堆焊而成的不锈钢表面，密封焊片能够有效地避免阀体表面锈蚀。阀座与密封焊片的接触面上设置有密封圈，密封圈为防尘密封圈或者O型密封圈，密封圈不仅能够增大阀座与阀体之间的密封性，而且能够起到过滤作用，避免颗粒进入阀座与阀体之间的间隙，防止造成张紧圈、顶紧圈和预紧弹簧等部件处堆积颗粒。

作为优选，所述的阀座靠近阀球的端面上设置有卡槽，卡槽内嵌设有刮刀，刮刀的断面呈“T”形，刮刀两侧与密封面之间夹角为直角。在阀座靠近阀球的端面上设置有卡槽，在卡槽内外设有刮刀，刮刀为硬质合金层，合金层的刮刀的断面呈“T”形，即刮刀两侧面与密封面之间夹角为直角，当刮刀的密封面与阀球表面接触时，相对于现有技术中的梯形密封条来说，刮刀两侧面与密封面之间不易碾压颗粒，刮刀两个侧面不易将颗粒碾压入密封面与阀球之间，当阀球旋转时，刮刀的密封面能够将阀球表面残存的颗粒刮掉。

因此，本发明的一体化无垢金属密封阀座结构具备下述优点：在张紧圈与台阶状的固定圈之间设置顶紧圈，张紧圈与阀体之间围绕阀座的轴线分布有若干个预紧弹簧，预紧弹簧对张紧圈施加预紧力，张紧圈将预紧力传递到顶紧圈，顶紧圈顶紧固定圈，进而传递给整个阀座。此时，预紧弹簧顶紧张紧圈，张紧圈顶紧顶紧圈，顶紧圈顶紧阀座，使阀座朝向阀球方向顶紧，保证密封面贴合的更加紧密，提高阀座与阀球之间的密封性。阀座为金属阀座，即阀座与阀球为硬密封结构，利用阀座与阀球之间的高精度密封，阀座将预紧弹簧、张紧圈、顶紧圈包围在阀座与阀体之间，避免颗粒进入阀座与阀体之间的间隙处造成阀座卡死，进而减小扭矩。当阀球轴向小角度倾斜时，阀球对阀座局部压力减小，此时，顶紧弹簧的预紧力推动张紧圈和顶紧圈，进而推动阀座朝向阀球方向小角度倾斜，使阀座完全贴合阀球。阀座与阀体为活动连接，当阀球轴向旋转时，顶紧弹簧能够对阀圈和固定圈缓冲，进而抵抗介质对阀球的压力，使阀球旋转所需的力矩减小，便于阀球旋转，便于阀门的开启和关闭。

附图说明

附图1是本发明的一种结构示意图；

附图2是本发明中阀座的断面示意图；

附图3是本发明中张紧圈的断面示意图；

附图4是本发明中顶紧圈的断面示意图；

附图5是附图1中A处局部放大图。

图示说明：1-阀体，2-阀座，21-阀圈，22-固定圈，221-导向斜面，3-阀球，4-预紧弹簧，5-张紧圈，51-张紧部，6-顶紧圈，61-顶紧斜面，62-敞口部，7-密封焊片，8-刮刀，9-密封圈，β-刮刀两侧面与密封面之间夹角。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：如图1所示，一种一体化无垢金属密封阀座结构，包括设置在阀体1内的阀座2、与阀座配合的阀球3。如图2所示，阀座包括阀圈21和与阀圈一体相连的固定圈22，固定圈断面呈台阶状。阀圈外侧套设有张紧圈5，如图3所示，张紧圈断面呈“L”形，张紧圈与台阶状的固定圈相配合，张紧圈与固定圈之间设置有顶紧圈6，固定圈靠近顶紧圈的一端为导向斜面221，顶紧圈靠近固定圈的一端为与导向斜面配合的顶紧斜面61。如图4所示，顶紧圈的另一端为三角形的敞口部62，张紧圈靠近顶紧圈的一端为三角形的张紧部51，张紧部与敞口部抵接。张紧圈与阀体之间围绕阀座的轴线分布有若干个预紧弹簧4，预紧弹簧顶紧张紧圈，张紧圈顶紧顶紧圈，顶紧圈顶紧固定圈。导向斜面与水平方向夹角为63°，顶紧斜面与水平面夹角小于导向斜面与水平方向夹角，即顶紧斜面与水平面夹角为60°。三角形的敞口部的夹角为90°，三角形的张紧部的夹角大于的敞口部的夹角且角度之差为10°，即张紧部的夹角为100°。阀座与阀体的接触面之间设置有密封焊片7，阀座与密封焊片的接触面上设置有密封圈9，密封圈为防尘密封圈或者O型密封圈。如图5所示，阀座靠近球体的一端为刮刀结构，即阀座靠近阀球的端面上设置有卡槽，卡槽内嵌设有刮刀8，刮刀8为合金层，刮刀的断面呈“T”形，刮刀两侧与密封面之间夹角β为直角。

阀球在阀腔内部旋转，当阀球上的通孔与进入端和排出端连通时，实现阀门开启，当阀球上的通孔与进入端和排出端错开时，实现阀门的关闭。阀座包括阀圈和固定圈，阀圈和固定圈一体成型，固定圈断面呈台阶状，即阀座整体呈三级台阶面。阀圈外侧套设有张紧圈，张紧圈断面呈“L”形，张紧圈与台阶状的固定圈相配合，即张紧圈能够在台阶状的固定圈上轴向滑动。在张紧圈与台阶状的固定圈之间设置顶紧圈，张紧圈与阀体之间围绕阀座的轴线分布有若干个预紧弹簧，预紧弹簧对张紧圈施加预紧力，张紧圈将预紧力传递到顶紧圈，顶紧圈顶紧固定圈，进而传递给整个阀座。此时，预紧弹簧顶紧张紧圈，张紧圈顶紧顶紧圈，顶紧圈顶紧阀座，使阀座朝向阀球方向顶紧，保证密封面贴合的更加紧密，提高阀座与阀球之间的密封性。阀座为金属阀座，即阀座与阀球为硬密封结构，利用阀座与阀球之间的高精度密封，阀座将预紧弹簧、张紧圈、顶紧圈包围在阀座与阀体之间，避免颗粒进入阀座与阀体之间的间隙处造成阀座卡死，进而减小扭矩。当阀球轴向小角度倾斜时，阀球对阀座局部压力减小，此时，顶紧弹簧的预紧力推动张紧圈和顶紧圈，进而推动阀座朝向阀球方向小角度倾斜，使阀座完全贴合阀球。阀座与阀体为活动连接，当阀球轴向旋转时，顶紧弹簧能够对阀圈和固定圈缓冲，进而抵抗介质对阀球的压力，使阀球旋转所需的力矩减小，便于阀球旋转，便于阀门的开启和关闭。固定圈靠近顶紧圈的一端为导向斜面，顶紧块的一端为与导向斜面相配合的顶紧斜面，顶紧斜面与导向斜面接触，由于顶紧弹簧的预紧力方向为水平方向，导向斜面和顶紧斜面能够将水平方向的预紧力分解和导向，分解出来的分力能够使定位圈受力方向向轴线方向集中，进一步增大阀球密封圈与阀球的贴合程度。顶紧块的另一端为三角形的敞口部，张紧块的一端为三角形的张紧部，张紧部与敞口部抵接，三角形的张紧部将水平方向的预紧力传递到顶紧块的敞口部处，张紧部能够对敞口部张紧，保证预紧力传递均匀和平稳。导向斜面与水平方向夹角为63°，而且顶紧斜面与水平面夹角小于导向斜面与水平方向夹角，即顶紧斜面与导向斜面的接触位置较高，不仅能够对导向斜面顶紧，而且能够分解出朝向轴线方向挤压的压力。三角形的敞口部的夹角为90°，即敞口部的夹角接近直角，受力均匀稳定。三角形的张紧部的夹角大于三角形的敞口部的夹角，即张紧部与敞口部为线接触，接触面积小，力在传递过程中，由接触处对水平方向的预紧力分解，增大张紧部对敞口部的张紧效果。角度之差为10°，增强力传递的平稳性。阀座与阀体的接触面之间设置有密封焊片，密封焊片是在阀体上堆焊而成的不锈钢表面，密封焊片能够有效地避免阀体表面锈蚀。阀座与密封焊片的接触面上设置有密封圈，密封圈为防尘密封圈或者O型密封圈，密封圈不仅能够增大阀座与阀体之间的密封性，而且能够起到过滤作用，避免颗粒进入阀座与阀体之间的间隙，防止造成张紧圈、顶紧圈和预紧弹簧等部件处堆积颗粒。在阀座靠近阀球的端面上设置有卡槽，在卡槽内外设有刮刀，刮刀为硬质合金层，合金层的刮刀的断面呈“T”形，即刮刀两侧面与密封面之间夹角为直角，当刮刀的密封面与阀球表面接触时，相对于现有技术中的梯形密封条来说，刮刀两侧面与密封面之间不易碾压颗粒，刮刀两个侧面不易将颗粒碾压入密封面与阀球之间，当阀球旋转时，刮刀的密封面能够将阀球表面残存的颗粒刮掉。

应理解，该实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种一体化无垢金属密封阀座结构，包括设置在阀体内的阀座、与阀座配合的阀球，其特征在于，所述的阀座包括阀圈和与阀圈一体相连的固定圈，固定圈断面呈台阶状，阀圈外侧套设有张紧圈，张紧圈断面呈“L”形，张紧圈与台阶状的固定圈相配合，张紧圈与固定圈之间设置有顶紧圈，张紧圈与阀体之间围绕阀座的轴线分布有若干个预紧弹簧，预紧弹簧顶紧张紧圈，张紧圈顶紧顶紧圈，顶紧圈顶紧固定圈。

2.根据权利要求1所述的一体化无垢金属密封阀座结构，其特征在于，所述的固定圈靠近顶紧圈的一端为导向斜面，顶紧圈靠近固定圈的一端为与导向斜面配合的顶紧斜面，顶紧圈的另一端为三角形的敞口部，张紧圈靠近顶紧圈的一端为三角形的张紧部，张紧部与敞口部抵接。

3.根据权利要求2所述的一体化无垢金属密封阀座结构，其特征在于，所述的导向斜面与水平方向夹角为45°-75°，顶紧斜面与水平面夹角小于导向斜面与水平方向夹角。

4.根据权利要求2所述的一体化无垢金属密封阀座结构，其特征在于，所述的三角形的敞口部的夹角为80°-100°，三角形的张紧部的夹角大于的敞口部的夹角且角度之差为5°-15°。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一体化无垢金属密封阀座结构，其特征在于，所述的阀座与阀体的接触面之间设置有密封焊片，阀座与密封焊片的接触面上设置有密封圈。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的一体化无垢金属密封阀座结构，其特征在于，所述的阀座靠近阀球的端面上设置有卡槽，卡槽内嵌设有刮刀，刮刀的断面呈“T”形，刮刀两侧与密封面之间夹角为直角。