CN105697808B - 一种新型波纹管密封球阀 - Google Patents

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Abstract

一种新型波纹管密封球阀，在阀体的轴向两侧分别设置有阀座组件A和阀座组件B，阀座组件A和阀座组件B均包括阀座本体，阀座本体上设置有与球体形成密封副的密封圈，在阀座本体的外圈分段套装有两个波纹管，分别是波纹管Ⅰ和波纹管Ⅱ，两个波纹管分别焊接在保持架的两侧，波纹管Ⅰ的另一端与阀座本体外圈的阶梯面焊接，波纹管Ⅱ的另一端与阀座挡圈焊接，阀座组件A的波纹管Ⅰ和波纹管Ⅱ的内径均大于密封圈的内径；阀座组件B的波纹管Ⅰ的内径小于密封圈的内径，波纹管Ⅱ的内径大于密封圈的内径。本发明的有益效果是：可以应用于苛刻工况，且至少一侧阀座的可实现双向密封功能。

Description

一种新型波纹管密封球阀
所属技术领域
本发明涉及一种球阀，特别涉及一种利用波纹管密封的球阀。
背景技术
目前，球阀已经广泛应用于管道系统中，当球阀输送易挥发的危险液体介质时，由于温度的升高常会导致阀体中腔积压，此时中腔需要泄压。
现有的球阀阀座有三种形式，分别是1）双阀座均为单向密封（DDB）形式，即：中腔介质压力升高时，可以通过双侧阀座排放到上下游管道中，进行中腔泄压；2）双阀座双向密封（DIB-1）形式，即：中腔介质压力升高时，两侧阀座与球体仍能实现密封，阻止介质从两侧阀座处排放，这时，通常采用在球体上设置泄压装置的形式对中腔进行泄压；3）一侧阀座单向密封，一侧阀座双向密封（DIB-2）形式，即：中腔介质压力升高时，介质可从一侧阀座处排放，另一侧阀座仍可实现密封。
当上游或下游管道系统中设备需要维修、维护时或者上下游管道中进行流量计校准的情况，会要求管道中的球阀阀座采用上述阀座中的第二和第三种形式，从而保证上下游管道中至少有一侧的管道是无介质进行排放的。而现有技术的球阀中通常采用橡胶弹性密封元件来实现这一功能的，但是橡胶密封元件不耐高温、不耐低温，只能在常温状态下实现，无法在高低温工况下使用。
故亟待解决的问题是，设计一种在苛刻工况下可以使用并且可以保证上下游管道中至少有一侧的管道是无介质进行排放的球阀。
发明内容
为了克服现有球阀的上述缺点，本发明提供一种可以应用于苛刻工况，且至少一侧阀座的可实现双向密封功能的球阀。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种新型波纹管密封球阀，包括阀体，阀体内腔中设置球体，阀体内还设置有与球体联动并从阀体上方伸出的阀杆,阀杆通过阀盖进行支撑和限位，在球体的轴向两侧分别设置有阀座组件A和阀座组件B，
阀座组件A和阀座组件B均包括阀座本体，阀座本体上设置有与球体形成密封副的密封圈，在阀座本体的外圈分段套装有两个波纹管，分别是波纹管Ⅰ和波纹管Ⅱ，两个波纹管分别焊接在保持架的两侧，波纹管Ⅰ的另一端与阀座本体外圈的阶梯面焊接，波纹管Ⅱ的另一端与阀座挡圈焊接，阀座挡圈位于阀座本体的尾部并与阀座本体固定连接，阀座挡圈与阀体之间还设置有弹簧预紧机构；
阀座组件A的波纹管Ⅰ和波纹管Ⅱ的内径均大于密封圈的内径；阀座组件B的波纹管Ⅰ的内径小于密封圈的内径，波纹管Ⅱ的内径大于密封圈的内径；
安装时，首先在阀体内装入弹簧预紧机构，随后装入焊接完成的阀座本体，使得保持架的一侧端面与阀体的阶梯面抵接，且两者之间通过密封件密封，最后装入压板，压板将保持架与阀体压紧。
进一步的方案，保持架与阀座本体之间设置有防转机构。
进一步的方案，防转机构为防转销。
进一步的方案，防转机构为防转键。
进一步的方案，保持架与阀体之间设置有防转销。
进一步的方案，压板与阀体之间通过螺纹连接。
另一种技术方案，在球体的轴向两侧均设置有阀座组件B。
再有一种技术方案，在球体的轴向两侧均设置有阀座组件A。
本发明的有益效果是：
（1）阀座组件B的波纹管Ⅰ的内径小于密封圈的内径，波纹管Ⅱ的内径大于密封圈的内径，使得阀门在中腔积压或者下游压力高于中腔压力的工况下，阀座都能形成一定的圆环面积差，该面积差的存在，导致阀座在介质力的作用下挤压球体，从而实现阀座的双向密封；
（2）阀座组件A的波纹管Ⅰ和波纹管Ⅱ的内径均大于密封圈的内径，使得阀门在中腔积压工况下，由于面积差的存在，使得阀座在介质力作用下能够远离球体，实现中腔自动泄压，在当上游压力高于中腔时，面积差的存在，导致阀座在介质力的作用下挤压球体，从而实现密封；
（3）阀座本体、两个波纹管和保持架形成一个无泄漏点的封闭空间，使得波纹管只受到外压作用，提高了波纹管抗失稳能力，延长了使用寿命；
（4）阀座组件采用组装式一体结构，使得波纹管与保持架的焊接和无损检测可在阀体外进行，增加了焊接和无损检测的可操作性；
（5）在阀座本体和保持架之间采用销或键连接，用于防止在阀门工作或装配过程中波纹管被扭转失效，延长了波纹管的使用寿命。
附图说明
图1是实施例的结构示意图；
图2是图1中A处放大图；
图3是图1中B处放大图。
图中：1. 阀杆； 2. 阀盖； 3. 阀体；4. 阀座组件A；5. 阀座组件B；6. 球体；7.阀座本体；8. 波纹管Ⅰ；9. 波纹管Ⅱ；10. 保持架；11. 阀座挡圈；12. 弹簧；13. 弹簧座；14. 压板；15. 防转键；16. 防转销；17. 密封圈。
具体实施方式
如图1、2、3所示，一种新型波纹管密封球阀，包括阀体3，阀体3内腔中设置球体6，阀体3内还设置有与球体6联动并从阀体3上方伸出的阀杆1,阀杆1通过阀盖2进行支撑和限位，在球体6的轴向两侧分别设置有阀座组件A4和阀座组件B5，
阀座组件A4和阀座组件B5均包括阀座本体7，阀座本体7上设置有与球体6形成密封副的密封圈17，在阀座本体7的外圈分段套装有两个波纹管，分别是波纹管Ⅰ8和波纹管Ⅱ9，两个波纹管分别焊接在保持架10的两侧，波纹管Ⅰ8的另一端与阀座本体7外圈的阶梯面焊接，波纹管Ⅱ9的另一端与阀座挡圈11焊接，阀座挡圈11位于阀座本体7的尾部并与阀座本体7固定连接，阀座挡圈11与阀体3之间还设置有弹簧预紧机构，本实施例中弹簧预紧机构为弹簧12以及弹簧座13；
阀座组件A4的波纹管Ⅰ8和波纹管Ⅱ9的内径均大于密封圈17的内径；阀座组件B5的波纹管Ⅰ8的内径小于密封圈17的内径，波纹管Ⅱ9的内径大于密封圈17的内径；假设密封圈17的内径d1，波纹管Ⅰ8的内径d2, 波纹管Ⅱ9的内径d3，则阀座组件A4中d2>d1,d3>d1；阀座组件B5中d2<d1,d3>d1；
安装时，首先在阀体3内装入弹簧12以及弹簧座13，随后装入焊接完成的阀座本体7，此时的阀座本体7上已经将波纹管Ⅰ8、波纹管Ⅱ9、保持架10以及阀座挡圈11均焊为一体了，这样安装时即可将保持架10的一侧端面与阀体3的阶梯面抵接，且两者之间通过密封件密封，即可完成阀座本体7的安装，最后装入压板14，压板14将保持架10与阀体3压紧。
在此基础上，为了防止波纹管相对于阀座本体产生相对旋转，在保持架10与阀座本体7之间设置有防转机构，如防转销或者防转键，本实施例中，由于阀座组件B5的波纹管Ⅰ8的内径小于波纹管Ⅱ9的内径，故保持架采用L形，如此可以填充波纹管Ⅱ9与阀座本体7之间的空间，为了方便起见，在保持架10与阀座挡圈11之间设置防转销16即可防止波纹管Ⅰ8和波纹管Ⅱ9相对于阀座本体7的相对旋转。而本实施例，阀座组件A4中通过在保持架10与阀座本体7之间设置防转键15来防止波纹管Ⅰ8和波纹管Ⅱ9相对于阀座本体7的相对旋转。
在此基础上，压板14与阀体3之间通过螺纹连接，使得阀座组件拆卸方便，且可实现波纹管组件在阀体外焊接，然后进行整体安装，解决了球阀内部空间小，波纹管焊接困难的问题。
本实施例中的球阀采用的是球体轴向两侧，上游侧设置阀座组件A4，下游侧设置阀座组件B5的形式。
对于阀座组件A4来说，当中腔压力小于上游压力时，因为波纹管Ⅱ9的内径d3大于密封圈内径d1，会产生一个d3减d1的圆环型面积差，在介质力的作用下将阀座组件A4推向球体6，从而实现密封；当中腔压力大于上游压力时，因为波纹管Ⅰ8的内径d2大于密封圈17内径d1，会产生一个d2减d1的圆环型面积差，在介质力的作用下将阀座组件A4推离球体6，实现中腔泄压。综上，阀座组件A4只能实现单向密封。
对于阀座组件B5来说，当中腔压力小于上游压力时，由于波纹管Ⅱ9的内径d3大于密封圈内径d1，会产生一个d3减d1的圆环型面积差，在介质力的作用下将阀座组件B5推向球体6从而实现密封，阻止中腔介质从下游侧泄压；当中腔压力大于上游压力时，由于波纹管Ⅰ8的内径d2小于密封圈内径d1，会产生一个d2减d1的圆环型面积差，在介质力的作用下将阀座组件B5推向球体6从而实现密封，同样阻止中腔介质从下游侧泄压。综上，阀座组件B5可以实现双向密封。
如此，由于波纹管可用于苛刻工况，故本实施例中的球阀在苛刻工况下可以使用并且可以保证下游管道中无介质进行排放。
另一种技术方案，在球体的轴向两侧均设置有阀座组件B5，由于阀座组件B5可实现双向密封，故该技术方案可以保证上下游管道中均无介质排放。
再有一种技术方案，在球体的轴向两侧均设置有阀座组件A4，该结构允许中腔从上下游处进行泄压，但是相对于橡胶阀座来说，波纹管的阀座可以使用在苛刻工况下，相对于普通的波纹管阀座，阀组组件A4的结构，拆卸方便，且可实现波纹管组件在阀体外焊接，然后进行整体安装，解决了球阀内部空间小，波纹管焊接困难的问题。

Claims (8)

1.一种新型波纹管密封球阀，包括阀体，阀体内腔中设置球体，所述阀体内还设置有与球体联动并从阀体上方伸出的阀杆,阀杆通过阀盖进行支撑和限位，在所述球体的轴向两侧分别设置有阀座组件A和阀座组件B，其特征在于：
所述阀座组件A和阀座组件B均包括阀座本体，阀座本体上设置有与球体形成密封副的密封圈，在阀座本体的外圈分段套装有两个波纹管，分别是波纹管Ⅰ和波纹管Ⅱ，两个波纹管分别焊接在保持架的两侧，波纹管Ⅰ的另一端与阀座本体外圈的阶梯面焊接，波纹管Ⅱ的另一端与阀座挡圈焊接，所述阀座挡圈位于阀座本体的尾部并与阀座本体固定连接，所述阀座挡圈与阀体之间还设置有弹簧预紧机构；
所述阀座组件A的波纹管Ⅰ和波纹管Ⅱ的内径均大于所述密封圈的内径；所述阀座组件B的波纹管Ⅰ的内径小于所述密封圈的内径，波纹管Ⅱ的内径大于所述密封圈的内径；
安装时，首先在阀体内装入弹簧预紧机构，随后装入焊接完成的阀座本体，使得所述保持架的一侧端面与阀体的阶梯面抵接，且两者之间通过密封件密封，最后装入压板，所述压板将所述保持架与阀体压紧。
2.如权利要求1所述的新型波纹管密封球阀，其特征在于：所述保持架与阀座本体之间设置有防转机构。
3.如权利要求2所述的新型波纹管密封球阀，其特征在于：所述防转机构为防转销。
4.如权利要求2所述的新型波纹管密封球阀，其特征在于：所述防转机构为防转键。
5.如权利要求1所述的新型波纹管密封球阀，其特征在于：所述保持架与阀体之间设置有防转销。
6.如权利要求1所述的新型波纹管密封球阀，其特征在于：所述压板与阀体之间通过螺纹连接。
7.如权利要求1-6中任一项所述的新型波纹管密封球阀，其特征在于：在所述球体的轴向两侧均设置有阀座组件B。
8.如权利要求1-6中任一项所述的新型波纹管密封球阀，其特征在于：球体在所述球体的轴向两侧均设置有阀座组件A。
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