CN105952924A - 阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀，包括阀盖、阀体、支撑轴、球体、端盖、阀座、可充气式柔性密封圈、阀杆、填料函、填料、压盖；阀座的内圈密封球面与球体之间表面贴合形成第一道密封结构；位于环形开口处充气后的可充气式柔性密封圈与球体表面贴合形成第二道密封结构。上述阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀，其通过对可充气式柔性密封圈的充气控制，进而实现第二道密封结构的构建和消除；其大幅减少了球体转动导致的阀座与球体的密封面磨损，同时又保证了使阀座密封面始终能与球面完全贴合，保证了密封效果。

Description

阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀

技术领域

本发明涉及球阀技术领域，尤其是涉及一种阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀。

背景技术

众所周知，目前国内外，固定球球阀一般采用浮动阀座形式的密封结构，即球(阀芯)固定，阀座浮动，阀座依靠放置于端面的的弹簧产生的弹力和介质的压力共同将阀座紧紧的推向球体而建立密封比压。

一般来讲，阀门设计制造者希望尽可能的减小或者完全消除阀座密封面与球体外表面的间隙，从而达到减少阀门的泄漏风险的目的。

目前来讲，阀座与球体的密封结构主要有3种结构类型，即：

1、硬碰硬的密封结构类型：(即阀座与球体密封面均为硬金属结构，两者之间实现硬质结构与硬质结构之间的密封)。

2、软碰硬的密封结构类型：(即阀座为软质结构(即软性材料)，然而球体为硬金属结构，两者之间实现软质结构与硬质结构之间的密封)。

3、软加硬碰硬的密封结构类型：(即阀座为硬金属加软材料组成，然而球体为硬金属，两者之间实现软硬质结构与硬质结构之间的密封)。

通常情况下，阀门在开启和关闭过程中，球体转动，始终贴紧在一起的阀座密封面和球面在弹簧力和介质压力作用下产生磨损；在经过或长或短的时间后，当磨损达到一定程度后，阀门就会泄漏，最终因泄漏超标而导致阀门失效。

但是，很显然上述3种主要的密封结构类型，阀座与球体的密封面都会因阀门球体转动而磨损，因此安装有传统的上述3种密封结构类型的球阀都存在易磨损，易泄漏的技术缺陷。

因此，如何减少球体转动导致的阀座与球体的密封面磨损、如何补偿阀座密封面的磨损、如何使阀座密封面始终能与球面完全贴合，这是球阀设计制造一直在努力解决的问题。

发明内容

本发明提供一种阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀，用以解决上述技术问题。

本发明为解决上述问题所采用的技术方案是：

本发明提供了一种阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀，包括阀盖、阀体、支撑轴、球体、端盖、阀座、可充气式柔性密封圈、阀杆、填料函、填料、压盖；

其中，在所述阀体中设置有球体；在所述阀体的两侧各设置有一个阀盖；两个所述阀盖上分别设有流体介质进口和流体介质出口；

位于所述球体的两侧对称设置有两个所述阀座，所述阀座活动套设于阀盖对应的内孔中；所述阀座的端面上设置碟簧；

所述阀座的大端上设置有环形槽，所述环形槽内嵌入设置有可充气式柔性密封圈；所述端盖设置于所述阀座的大端，所述端盖与所述阀座螺纹配合；所述可充气式柔性密封圈固定设置在所述阀座和所述端盖之间的空腔中，且所述端盖与所述阀座形成的空腔靠近所述球体处设置有环形开口；

所述阀座的内圈密封球面与所述球体之间表面贴合形成第一道密封结构；

位于环形开口处充气后的所述可充气式柔性密封圈与所述球体表面贴合形成第二道密封结构。

优选的，作为一种可实施方案；所述阀座上还设置有气嘴安装孔；所述气嘴安装孔内套设有气嘴。

优选的，作为一种可实施方案；所述气嘴的一端与充气管路连通，所述气嘴的另一端与所述可充气式柔性密封圈连通。

优选的，作为一种可实施方案；所述可充气式柔性密封圈的形状具体为环形形状。

优选的，作为一种可实施方案；所述可充气式柔性密封圈具体为两个(即每台阀门安装两个可充气式柔性密封圈)。

优选的，作为一种可实施方案；所述可充气式柔性密封圈具体为丁腈橡胶结构件、氟橡胶结构件。

优选的，作为一种可实施方案；所述可充气式柔性密封圈具体为三元乙丙橡胶结构件。

优选的，作为一种可实施方案；预压紧的所述碟簧用于提供所述阀座对所述球体的预紧力。

优选的，作为一种可实施方案；所述阀座的外圆柱面设置有橡胶密封圈安装槽；所述橡胶密封圈安装槽中镶嵌设置有O型橡胶密封圈；所述O型橡胶密封圈与所述阀体构成密封结构。

优选的，作为一种可实施方案；所述O型橡胶密封圈具体为丁腈橡胶密封圈、氟橡胶密封圈、硅橡胶密封圈或聚四氟乙烯密封圈。

与现有技术相比，本发明实施例的优点在于：

本发明提供的一种阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀，主要由阀盖、阀体、支撑轴、球体、端盖、阀座、可充气式柔性密封圈、阀杆、填料函、填料、压盖等结构组成；

其中，所述阀座的大端上设置有环形槽，所述环形槽内嵌入设置有可充气式柔性密封圈；所述端盖设置于所述阀座的大端，所述端盖与所述阀座螺纹配合；所述可充气式柔性密封圈固定设置在所述阀座和所述端盖之间的空腔中，且所述端盖与所述阀座形成的空腔靠近所述球体处设置有环形开口；

所述阀座的内圈密封球面与所述球体之间表面贴合形成第一道密封结构；位于环形开口处充气后的所述可充气式柔性密封圈与所述球体表面贴合形成第二道密封结构。

分析上述结构可知：本发明提供的阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀其具有两道密封结构：即第一道密封结构，是阀座与球体形成的；即第二道密封结构，是可充气式柔性密封圈与球体形成的；阀座的内圈密封球面与球体形成第一道密封结构，在球体转动过程中，始终与球体保持接触。在可充气式柔性密封圈加压后，可充气式柔性密封圈局部从上述环形开口膨胀挤出，并压向球体形成密封带(即第二道密封结构)。

在具体操作过程中，阀座中的可充气式柔性密封圈在转动时，由于其内部没有充气加压，不会从环形开口挤出与球体接触，因此此时不会有磨损情况；当阀门关闭到位，可充气式柔性密封圈加压充气，使其局部从此环形开口膨胀挤出，并压向球体形成第二道密封。

很显然，本发明实施例提供的阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀，其通过对可充气式柔性密封圈的充气控制，进而实现第二道密封结构的构建和消除；球体转动时，充气式柔性密封圈与球体不接触，没有磨损，而阀座的内圈密封球面始终与球面完全贴合，保证了密封效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀的整体剖视结构示意图；

图2为图1中阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀的局部放大结构示意图；

附图标记：

阀盖1；

阀体2；

支撑轴3；

球体4；

端盖5；

阀座6；

可充气式柔性密封圈7；

阀杆8；

填料函9；

填料10；

压盖11；

气嘴12；

O型橡胶密封圈13；

碟簧14；

环形槽15；

环形开口16；

气嘴安装孔17；

第一道密封结构A；

第二道密封结构B。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

参见图1，本发明实施例提供的一种阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀，包括阀盖1、阀体2、支撑轴3、球体4、端盖5、阀座6、可充气式柔性密封圈7、阀杆8、填料函9、填料10、压盖11；

其中，在所述阀体2中设置有球体4；在所述阀体2的两侧各设置有一个阀盖1；两个所述阀盖1上分别设有流体介质进口和流体介质出口；

位于所述球体4的两侧对称设置有两个所述阀座6，所述阀座6活动套设于阀盖1对应的内孔中；所述阀座6的端面上设置碟簧；预压紧的所述碟簧用于提供所述阀座6对所述球体4的预紧力；

所述阀座6的大端上设置有环形槽15，所述环形槽15内嵌入设置有可充气式柔性密封圈7；所述端盖5设置于所述阀座6的大端，所述端盖5与所述阀座6螺纹配合；所述可充气式柔性密封圈7固定设置在所述阀座6和所述端盖5之间的空腔中；且所述端盖5与所述阀座6形成的空腔靠近所述球体4处设置有环形开口16(即端盖5设置于阀座6的大端，以螺纹与阀座6配合旋紧，将可充气式柔性密封圈7固定在阀座6和端盖5共同形成的空腔中，端盖5与阀座6靠球体端留有一个环形开口16)；

所述阀座6与所述球体4之间表面贴合形成的第一道密封结构(即阀座6的内圈密封球面与球体4形成第一道密封，在球体4转动过程中，始终与球体4保持接触，在转动过程中刮除附着在球体4表面上的杂质)；

位于环形开口16处充气后的所述可充气式柔性密封圈7与所述球体4表面贴合形成的第二道密封结构。(即所述可充气式柔性密封圈7从此环形开口16膨胀挤出，并压向球体形成第二道密封结构)。

分析上述阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀的主要结构可知：其主要由阀盖1、阀体2、支撑轴3、球体4、端盖5、阀座6、可充气式柔性密封圈7、阀杆8、填料函9、填料10、压盖11等结构组成；

分析上述结构可知：本发明提供的阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀其具有两道密封结构：即第一道密封结构A，是阀座6与球体4形成的；即第二道密封结构B，是可充气式柔性密封圈7与球体4形成的；阀座6的内圈密封球面与球体4形成第一道密封结构A，在球体转动过程中，该第一道密封结构A始终与球体保持接触。在可充气式柔性密封圈加压后，可充气式柔性密封圈7局部从上述环形开口16膨胀挤出，并压向球体形成密封带(即第二道密封结构B)，该第二道密封结构B只有在充气后才能实现密封作用，在放气后则密封作用消除。

本发明实施例提供的阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀，其具有两种工作状态：

一种工作状态是：在阀座6中的可充气式柔性密封圈7在转动时，不充气加压，不会从环形开口挤出与球体4接触，因此也不会产生磨损(即第二道密封此时不存在)；

另一种工作状态是：当阀门关闭到位，可充气式柔性密封圈7加压充气，使其局部从此环形开口膨胀挤出，并压向球体4，形成第二道密封结构。

很显然，本发明实施例提供的阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀，其通过对可充气式柔性密封圈的充气控制，进而实现第二道密封结构的构建和消除；球体转动时，充气式柔性密封圈与球体不接触，没有磨损，而阀座的内圈密封球面始终与球面完全贴合，保证了密封效果。

下面对本发明实施例提供的阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀的具体结构以及具体技术效果做一下详细说明：

优选的，作为一种可实施方案；所述阀座6上还设置有气嘴安装孔17；所述气嘴安装孔17内套设有气嘴12。

优选的，作为一种可实施方案；所述气嘴12的一端与充气管路连通，所述气嘴的另一端与所述可充气式柔性密封圈7连通。

优选的，作为一种可实施方案；所述可充气式柔性密封圈7的形状具体为环形形状。

优选的，作为一种可实施方案；所述可充气式柔性密封圈7具体为两个。

需要说明的是，球阀为双座结构，即球体的两侧对称设置有两个阀座6；两个所述可充气式柔性密封圈7分别对应设置在每个所述阀座6与所述端盖5形成的空腔内。

优选的，作为一种可实施方案；所述可充气式柔性密封圈7具体为丁腈橡胶结构件、氟橡胶结构件。

优选的，作为一种可实施方案；所述可充气式柔性密封圈7具体为三元乙丙橡胶结构件。

需要说明的是，上述可充气式柔性密封圈被充气后可以形成紧密的第二道密封结构；而且该密封结构可以实施充气密封也可以在放气后解除密封结构；因此可充气式柔性密封圈其应当优选选择使用容易充气、柔性结构且具有一定耐磨性能的结构件，例如丁腈橡胶结构件、氟橡胶结构件或是三元乙丙橡胶等结构件；丁腈橡胶常常使用于卡汽车、摩托车、自行车、人力车轮胎的内胎。该丁基胶内胎产品：指用丁基橡胶,丁基再生橡胶为主要原材料，加入填充剂、助剂、防老化剂等辅料，按一定比例配方，经混炼、密炼、出型、硫化定型后加工成各种型号的车用内胎产品；该材质结构特别适合于本发明实施例提供的可充气式柔性密封圈使用。因此，上述可充气式柔性密封圈材质可以选择车用内胎、充气橡胶圈等多种产品的材质，但并不局限车用内胎的材质。

优选的，作为一种可实施方案；所述阀座6端面处设置有碟簧14。

需要说明的是，所述碟簧用于提供所述阀座6对所述球体4的预紧力。

优选的，作为一种可实施方案；所述阀座6的外圆柱面设置有橡胶密封圈安装槽；所述橡胶密封圈安装槽中镶嵌设置有O型橡胶密封圈13；所述O型橡胶密封圈13与所述阀体2构成密封结构。

需要说明的是，上述的O型橡胶密封圈13镶嵌此橡胶密封圈安装槽中，进而与阀体2构成密封(注意此为再一种密封结构)；

优选的，作为一种可实施方案；所述O型橡胶密封圈13具体可为丁腈橡胶密封圈、氟橡胶密封圈、硅橡胶密封圈或聚四氟乙烯密封圈等。

需要说明的是，O型橡胶密封圈位于橡胶密封圈安装槽中镶嵌安装；该O型橡胶密封圈13与阀体2构成可以形成紧密的密封结构，进而实现一定密封作用。该O型橡胶密封圈可以选择使用多种材质的密封圈，例如：丁腈橡胶密封圈、氟橡胶密封圈、硅橡胶密封圈、聚四氟乙烯密封圈、氯丁橡胶密封圈、丁腈橡胶、密封圈等等多种；

一、硅橡胶密封圈：硅橡胶密封圈，具有突出的耐高低温性能，在-70℃-+260℃的温度范围内保持良好的使用弹性，并有耐臭氧、耐天候老化等优点，宜作热机械中的密封圈。因无任何毒性可制作绝热、绝缘制品及医用橡胶制品。产品可满足耐油、耐蒸汽，医用、食用全透明，高强度，阻燃、导电硅橡胶等。

二、丁腈橡胶密封圈：丁腈橡胶、密封圈，具有耐高温性，可在-30℃-+250℃环境中使用，耐强氧化剂、耐油、耐酸碱。通常用于高温，高真空及高压环境中，适宜于油类环境。由于具有各种优异的性能，丁腈橡胶广泛的用于石油、化工、航空、航天等部门。丁腈橡胶、密封圈，可耐燃料油，耐高温，氟利昂，耐过热水，蒸汽和极好的耐化学腐蚀性。

三、聚四氟乙烯密封圈：聚四氟乙烯密封圈具有耐高温、抗腐蚀性，且产品耐磨、屈挠性能好，既便在高温下与浓酸、碱或强氧化剂也不发生作用，它已被广泛地应用作为密封材料，适用于管道、法兰、反应釜、阀门及容器上的密封装置。

很显然，本发明实施例提供的阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀主要具有如下方面的技术优势：

1、本发明实施例提供的阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀，提高了阀门密封等级，可达到零泄漏；安装在阀座中充气柔性密封圈在压力作用下压向球体，充气柔性密封圈是柔性材质，在压力作用下其微小变形能填补球体的表面的微观不平度，完全消除充气柔性密封圈与球体之间的间隙，达到零密封。

2、本发明实施例提供的阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀，其具有双密封结构；阀座内圈仍然保留硬密封的功能，其球形密封带与球体构成第一道密封，第一道密封将固体介质封住，液体和气体介质由充气柔性密封圈封住，构成双密封结构。其避免了密封结构的硬性磨损的同时，也保证了球阀的密封性能。

3、本发明实施例提供的阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀，充气柔性密封圈无磨损；阀门在转动时，充气柔性密封圈不充气，处于收缩状态，充气柔性密封圈不与球面接触，不会产生磨损，使用寿命长。

4、本发明实施例提供的阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀，安装方便、整体性能强，且结构设计合理巧妙。

综上所述，本发明实施例提供的阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀，具有诸多方面的技术优势，保证了球阀的技术要求和质量要求。因此其必将带来良好的社会效益、市场前景和经济效益。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀，其特征在于，包括阀盖、阀体、支撑轴、球体、端盖、阀座、可充气式柔性密封圈、阀杆、填料函、填料、压盖；

其中，在所述阀体中设置有球体；在所述阀体的两侧各设置有一个阀盖；两个所述阀盖上分别设有流体介质进口和流体介质出口；

位于所述球体的两侧对称设置有两个所述阀座，所述阀座活动套设于阀盖对应的内孔中；所述阀座的端面上设置碟簧；

所述阀座的大端上设置有环形槽，所述环形槽内嵌入设置有可充气式柔性密封圈；所述端盖设置于所述阀座的大端，所述端盖与所述阀座螺纹配合；所述可充气式柔性密封圈固定设置在所述阀座和所述端盖之间的空腔中，且所述端盖与所述阀座形成的空腔靠近所述球体处设置有环形开口；

所述阀座的内圈密封球面与所述球体之间表面贴合形成第一道密封结构；位于环形开口处充气后的所述可充气式柔性密封圈与所述球体表面贴合形成第二道密封结构。

2.根据权利要求1所述的阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀，其特征在于，

所述阀座上还设置有气嘴安装孔；所述气嘴安装孔内套设有气嘴。

3.根据权利要求2所述的阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀，其特征在于，

所述气嘴的一端与充气管路连通，所述气嘴的另一端与所述可充气式柔性密封圈连通。

4.根据权利要求1所述的阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀，其特征在于，

所述可充气式柔性密封圈的形状具体为环形形状。

5.根据权利要求4所述的阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀，其特征在于，

所述可充气式柔性密封圈具体为两个。

6.根据权利要求5所述的阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀，其特征在于，

所述可充气式柔性密封圈具体为丁腈橡胶结构件、氟橡胶结构件。

7.根据权利要求5所述的阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀，其特征在于，

所述可充气式柔性密封圈具体为三元乙丙橡胶结构件。

8.根据权利要求1所述的阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀，其特征在于，

预压紧的所述碟簧用于提供所述阀座对所述球体的预紧力。

9.根据权利要求1所述的阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀，其特征在于，

所述阀座的外圆柱面设置有橡胶密封圈安装槽；所述橡胶密封圈安装槽中镶嵌设置有O型橡胶密封圈；所述O型橡胶密封圈与所述阀体构成密封结构。

10.根据权利要求9所述的阀座内置高压可充气式柔性密封圈密封球阀，其特征在于，

所述O型橡胶密封圈具体为丁腈橡胶密封圈、氟橡胶密封圈、硅橡胶密封圈或聚四氟乙烯密封圈。