CN106246952A

CN106246952A - 新型铸钢两片式软密封固定球阀

Info

Publication number: CN106246952A
Application number: CN201610810729.4A
Authority: CN
Inventors: 王顺军
Original assignee: SUZHOU SIP STARD VALVE CO Ltd
Current assignee: SUZHOU SIP STARD VALVE CO Ltd
Priority date: 2016-08-29
Filing date: 2016-09-08
Publication date: 2016-12-21
Anticipated expiration: 2036-09-08
Also published as: CN106246952B

Abstract

本发明涉及一种新型铸钢两片式软密封固定球阀，属于阀门的技术领域。本发明的新型铸钢两片式软密封固定球阀，包括铸钢阀体、铸钢阀盖、阀杆、软阀座和金属阀座，并且在金属阀座与阀体之间设置有阀座弹簧，通过弹簧提供初始预紧密封比压，当遭遇火灾时，软阀座以及金属阀座上的O形圈失效后通过阀座弹簧推动金属阀座与球体贴合，实现金属硬密封作用，避免介质的泄漏。

Description

新型铸钢两片式软密封固定球阀

技术领域

本发明涉及阀门的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种新型铸钢两片式软密封固定球阀。

背景技术

我国的铸钢阀门产业，发展历史悠久，企业众多，但到目前也算不上是铸钢阀门产业的强国，与国外同行相比，我们还有较大的差距。

行业产品配套供应链不集中，高端铸钢阀门研发能力低，铸钢阀门行业制造技术以及工艺水平低等现象仍然存在，由于铸钢阀门行业在国民经济发展中，起到非常重要的作用，可以预见，在未来很长一段时间里，开发高参数和适应各种工况条件的铸钢阀门的市场应用前景更是非常广阔。经过调研发现，市场上存在的基本都是一些低口径磅级的铸钢固定球阀或铸钢浮动球阀，高压力大口径铸钢固定球阀还是相对比较匮乏，而能够适应复杂工况要求且能够防火的高压力大口径铸钢阀门更是比较匮乏。常规的铸钢球阀由于其自身的原因，通常采用蝶形弹簧来提供初始力。但是使用蝶形弹簧会使得阀门的整体力矩提高，并且长时间的使用后蝶形弹簧性能会越来越差，从而进一步提高阀门失效的比率。

发明内容

为了解决现有技术中的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种新型铸钢两片式软密封固定球阀。

为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：

一种新型铸钢两片式软密封固定球阀，包括铸钢阀体、铸钢阀盖和阀杆，所述铸钢阀体和铸钢阀盖通过螺母和螺栓固定连接，所述铸钢阀体内设置有垂直于所述铸钢阀体轴线的球体；其特征在于：所述阀杆包括第一端和第二端，所述阀杆的第一端嵌入所述球体并与所述球体固定连接，所述阀杆的第二端嵌入齿轮箱并通过平键与齿轮箱连接；所述阀杆的第一端和第二端之间的部分从第一端自第二端的方向具有台阶状渐变的直径，所述阀杆套设在所述阀体上端的上轴承上，在所述齿轮箱与所述上轴承之间依次设置有顶法兰和填料，所述填料填充满所述顶法兰与所述上轴承之间的间隙以及所述上轴承与阀杆外壁之间的间隙；所述顶法兰与上轴承之间通过螺钉固定，所述顶法兰与齿轮箱之间通过螺栓和螺母固定；所述球体与阀体之间设置有与球体球面贴合的软阀座，所述软阀座设置在金属阀座上，所述金属阀座与阀体之间设置有阀座弹簧，并且金属阀座与阀体之间通过O形密封圈密封，并且所述金属阀座与球体之间还设置有柔性石墨。

其中，所述填料与阀杆的侧壁相接触的表面上设置有多个O形密封圈，并且在所述顶法兰、阀杆的侧壁以及填料的结合处设置有石墨垫片，所述填料与阀杆的侧壁相接触的表面上还设置有防静电弹簧和防静电小球。

其中，所述阀杆的第一端上设置有防静电弹簧，所述球体的壁上设置有排气阀。

其中，所述球体底部的空腔中还设置有支撑板，所述支撑板通过弹性销固定在阀体上，所述支撑板的内侧设置有下轴承，所述球体的底部套设在所述下轴承内，并且所述球体与所述支撑板之间设置有垫片。

其中，所述填料与上轴承的内壁表面上端相接触处设置有石墨垫片，所述填料与阀杆的台阶状的接触处设置有止推垫片。

与现有技术相比，本发明所述的新型铸钢两片式软密封固定球阀具有以下有益效果：

本发明的新型铸钢两片式软密封固定球阀采用在金属阀座与阀体之间设置阀座弹簧，通过弹簧提供初始预紧密封比压，当遭遇火灾时，软阀座以及金属阀座上的O形圈失效后通过阀座弹簧推动金属阀座与球体贴合，实现金属硬密封作用，避免介质的泄漏。本发明的两片式软密封固定球阀具有以下优点：(1)流体阻力小；(2)密封性能好；(3)拆装简便；(4)使用寿命长；(5)适用于高压力以及恶劣的工况；(6)具有防火、防静电的功能。

附图说明

图1为本发明的新型铸钢两片式软密封固定球阀的结构示意图。

图2为图1中球体与软阀座以及硬阀座配合的放大结构示意图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明所述的新型铸钢两片式软密封固定球阀做进一步的阐述，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。实施例1

如图1所示，本实施例的新型铸钢两片式软密封固定球阀，包括铸钢阀体1、铸钢阀盖12和阀杆23，铸钢阀体1和铸钢阀盖12通过螺母13和螺栓14固定连接。所述铸钢阀体1内设置有垂直于所述铸钢阀体1轴线的球体9。所述球体底部的空腔中设置有支撑板6，支撑板6通过弹性销5固定在阀体1上，支撑板6的内侧设置有下轴承7，所述球体9的底部套设在所述下轴承7内，并且所述球体9与所述支撑板6之间设置有垫片10。铸钢阀盖12与阀体1的连接处通过O型圈11密封连接。所述阀杆23包括第一端和第二端，所述阀杆23的第一端嵌入所述球体9并与所述球体9固定连接，所述阀杆23的第二端嵌入齿轮箱22并通过平键25与齿轮箱22连接；所述阀杆23的第一端和第二端之间的部分从第一端自第二端的方向具有台阶状逐渐变小的直径，所述阀杆23套设在所述阀体9上端的上轴承39上，在所述齿轮箱22与所述上轴承39之间依次设置有顶法兰20和填料18，所述填料18填充满所述顶法兰20与所述上轴承39之间的间隙以及所述上轴承39与阀杆23外壁之间的间隙。所述顶法兰20与上轴承39之间通过螺钉28、29固定，所述顶法兰20与齿轮箱22之间通过螺栓26和螺母27固定。如图2所示，所述球体9与阀体1之间设置有与球体球面贴合的软阀座33，所述软阀座33设置在金属阀座4上，所述金属阀座4与阀体1之间设置有阀座弹簧32，并且金属阀座4与阀体1之间通过O形密封圈3密封，所述金属阀座4与球体9之间还设置有柔性石墨2。所述填料18与阀杆23的侧壁相接触的表面上设置有多个O形密封圈19，并且在所述顶法兰20、阀杆23的侧壁以及填料18的结合处设置有石墨垫片21，所述填料18与阀杆23的侧壁相接触的表面上还设置有防静电弹簧36和防静电小球35。所述填料18与上轴承39的内壁表面上端相接触处设置有石墨垫片30，所述填料18与阀杆23的台阶状的接触处设置有止推垫片31。所述阀杆的第一端上设置有防静电弹簧36。正对着所述球体9的阀体1的底部设置有排污阀8，而所述阀体1的壁上还设置注油阀16、止回阀15和排气阀37。本实施例的固定球阀，通过弹簧提供初始预紧密封比压，当遭遇火灾时，软阀座以及金属阀座上的O形圈失效后通过阀座弹簧推动金属阀座与球体贴合，实现金属硬密封作用，避免介质的泄漏。齿轮箱的力矩转换可以使得本实施例的球阀可以单人轻易操作。具有台阶状渐变直径的阀杆在填料、顶法兰以及齿轮箱的定位以及作用下，使得产品完全符合阀杆防吹出的安全设计要求。通过设置防静电弹簧和防静电小球，可以避免静电打火点燃易燃介质，确保特殊工况整体安全运行。本实施例通过上轴承和下轴承的设计，能够减少阀杆的摩擦力矩，可以保证阀杆长期操作平稳灵活，而且纯扭矩的操作，也可以显著提高阀门的使用寿命。

在本实施例中，采用铸钢的阀体和阀盖，也可以有效的降低企业的生产成本。具体来说，作为示例性地，所述铸钢具有如下组成：0.20～0.52wt％的C、0.30wt％以下的Si、3.8～5.5wt％的Mn、1.05～1.55wt％的Cu、2.8～3.5wt％的Cr、0.05～0.15wt％的Mo、0.05wt％以下的Al、0.03wt％以下的N、0.035wt％以下的P、0.035wt％以下的S、0.01～0.10wt％的V、0.01～0.10wt％的Ti，余量为Fe以及不可避免的杂质；铸造成型后加热至950～1050℃保温1.5～3.0小时，然后水冷至120℃以下，进而形成淬火马氏体的组织结构；之后在630～660℃保温1.0～2.0小时，使得Mn和Cu的析出物的平均粒径为0.10～0.20μm，得到由残余奥氏体和回火马氏体形成的组织结构，并且所述残余奥氏体的面积为2～10％的水平。所述铸钢中通过Mn和Cu的高含量引入，可以平衡以及减少Cr以及Mo的加入量，使得对于具有复杂几何形状的阀体和阀盖也能获得高淬透性和完全硬化，根据ASTM标准(G65方法A)进行耐磨损测试，损耗的体积为30.0～40.0mm³，显示了优异的耐磨性能。

在本实施例中，所述球体以钢棒为原料，经过球化退火、热锻成型和渗碳处理得到。所述钢棒的元素组成为：0.35～0.55wt％的C、0.01wt％以下的Si、2.1～2.5wt％的Mn、0.15～0.90wt％的Al、0.30～1.50wt％的Cr、0.05～0.20wt％的Ti、0.035wt％以下的P、0.035wt％以下的S，余量为Fe以及不可避免的杂质；并且其中，Cr/Al的含量比为1.5～2.0，Cr、Al和Ti的含量满足，1.2wt％≤2.5Al+1.8Ti+1.0Cr≤2.5wt％。其中，所述球化退火是指将钢棒加热到Ac1以上20～30℃，保温3.0～5.0小时，然后随炉缓慢冷却，冷到500℃以下出炉空冷；可得到球状珠光体组织，其中的渗碳体呈球状颗粒，弥散分布在铁素体基体上，从而有利于后续的热锻工艺，热锻工艺示例性地加热温度为1050～1150℃，然后在930～980℃的温度，时间为3.0～5.0小时，碳势为0.8％～1.0％的条件下进行渗碳处理，然后利用淬火油进行淬火(温度为100～150℃)，然后在180～200℃回火处理2.0～3.0小时。本实施例的球体，通过控制钢棒中Al、Ti和Cr的含量以及比例关系能够抑制热处理应变以及晶粒粗大化，而且有利于提高渗碳层深度，可以获得有效渗碳硬化层厚度为350μm，表层硬度为750Hv以上。所述球体不仅表面硬度高，而且转动疲劳性能优异，经过研磨后可以与金属阀座形成可靠的硬密封作用。

对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种新型铸钢两片式软密封固定球阀，包括铸钢阀体、铸钢阀盖和阀杆，所述铸钢阀体和铸钢阀盖通过螺母和螺栓固定连接，所述铸钢阀体内设置有垂直于所述铸钢阀体轴线的球体；其特征在于：所述阀杆包括第一端和第二端，所述阀杆的第一端嵌入所述球体并与所述球体固定连接，所述阀杆的第二端嵌入齿轮箱并通过平键与齿轮箱连接；所述阀杆的第一端和第二端之间的部分从第一端自第二端的方向具有台阶状渐变的直径，所述阀杆套设在所述阀体上端的上轴承上，在所述齿轮箱与所述上轴承之间依次设置有顶法兰和填料，所述填料填充满所述顶法兰与所述上轴承之间的间隙以及所述上轴承与阀杆外壁之间的间隙；所述顶法兰与上轴承之间通过螺钉固定，所述顶法兰与齿轮箱之间通过螺栓和螺母固定；所述球体与阀体之间设置有与球体球面贴合的软阀座，所述软阀座设置在金属阀座上，所述金属阀座与阀体之间设置有阀座弹簧，并且金属阀座与阀体之间通过O形密封圈密封，并且所述金属阀座与球体之间还设置有柔性石墨。

2.根据权利要求1所述的新型铸钢两片式软密封固定球阀，其特征在于：所述填料与阀杆的侧壁相接触的表面上设置有多个O形密封圈，并且在所述顶法兰、阀杆的侧壁以及填料的结合处设置有石墨垫片，所述填料与阀杆的侧壁相接触的表面上还设置有防静电弹簧和防静电小球。

3.根据权利要求1所述的新型铸钢两片式软密封固定球阀，其特征在于：所述阀杆的第一端上设置有防静电弹簧，所述球体的壁上设置有排气阀。

4.根据权利要求1所述的新型铸钢两片式软密封固定球阀，其特征在于：所述球体底部的空腔中还设置有支撑板，所述支撑板通过弹性销固定在阀体上，所述支撑板的内侧设置有下轴承，所述球体的底部套设在所述下轴承内，并且所述球体与所述支撑板之间设置有垫片。

5.根据权利要求1所述的新型铸钢两片式软密封固定球阀，其特征在于：所述填料与上轴承的内壁表面上端相接触处设置有石墨垫片，所述填料与阀杆的台阶状的接触处设置有止推垫片。

6.根据权利要求1所述的新型铸钢两片式软密封固定球阀，其特征在于：所述铸钢具有如下组成：0.20～0.52wt％的C、0.30wt％以下的Si、3.8～5.5wt％的Mn、1.05～1.55wt％的Cu、2.8～3.5wt％的Cr、0.05～0.15wt％的Mo、0.05wt％以下的Al、0.03wt％以下的N、0.035wt％以下的P、0.035wt％以下的S、0.01～0.10wt％的V、0.01～0.10wt％的Ti，余量为Fe以及不可避免的杂质。

7.根据权利要求6所述的新型铸钢两片式软密封固定球阀，其特征在于：铸造成型后加热至950～1050℃保温1.5～3.0小时，然后水冷至120℃以下，形成淬火马氏体的组织结构；之后在630～660℃保温1.0～2.0小时，使得Mn和Cu的析出物的平均粒径为0.10～0.20μm，得到由残余奥氏体和回火马氏体形成的组织结构，所述残余奥氏体的面积为2～10％的水平。

8.根据权利要求1所述的新型铸钢两片式软密封固定球阀，其特征在于：所述球体以钢棒为原料，经过球化退火、热锻成型和渗碳处理得到；所述钢棒的元素组成为：0.35～0.55wt％的C、0.01wt％以下的Si、2.1～2.5wt％的Mn、0.15～0.90wt％的Al、0.30～1.50wt％的Cr、0.05～0.20wt％的Ti、0.035wt％以下的P、0.035wt％以下的S，余量为Fe以及不可避免的杂质；其中，Cr/Al的含量比为1.5～2.0，Cr、Al和Ti的含量满足，1.2wt％≤2.5Al+1.8Ti+1.0Cr≤2.5wt％。

9.根据权利要求8所述的新型铸钢两片式软密封固定球阀，其特征在于：所述球化退火是指将钢棒加热到Ac1以上20～30℃，保温3.0～5.0小时，然后随炉缓慢冷却，冷到500℃以下出炉空冷；热锻工艺的加热温度为1050～1150℃；热锻后在930～980℃的温度，时间为3.0～5.0小时，碳势为0.8％～1.0％的条件下进行渗碳处理，然后利用淬火油进行淬火，最后在180～200℃回火处理2.0～3.0小时。