CN106481833A - 一种高温闸阀硬密封结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高温闸阀硬密封结构，属于炼油化工行业高温闸阀密封结构技术领域。该硬密封结构包括：阀座、导轨、上阀杆、下阀杆、第一阀板、第二阀板以及楔形块；第一阀板与第二阀板相对设置并且与导轨连接；第一阀板与第二阀板相对的表面上分别设置有斜面，斜面对合形成楔形空间；第一阀板与第二阀板相背的表面分别与阀座表面贴合形成密封副；上阀杆的一端与第一阀板及第二阀板连接，另一端与驱动系统连接；楔形块的表面与楔形空间的表面相配合；下阀杆的一端与所述楔形块的下端连接，另一端与驱动系统连接。该高温闸阀硬密封结构密封性能良好，能够满足公称直径为1.5米以上的高温闸阀的密封要求，密封效果持久。

Description

一种高温闸阀硬密封结构
技术领域
本发明涉及炼油化工行业高温闸阀密封结构技术领域，特别涉及一种高温闸阀硬密封结构。
背景技术
高温闸阀是炼油化工装置上常用的配套控制阀门，应用于高温工况。高温闸阀属于切断型阀门，在正常工作时阀板完全开启，出现故障时快速关闭。因此，高温闸阀需要具有优异的密封性能，才能保证事故或紧急停车状态下与高温闸阀连通的设备或高温管线不受损坏。
目前常用的高温闸阀有高温平板闸阀和电动高温闸阀两种。其中，高温平板闸阀的密封结构如图1所示。高温平板闸阀的密封结构为双面软密封结构，阀板位于两个阀体9a之间，阀体9a与阀板4a之间通过石墨密封圈1a密封，阀板4a与石墨密封圈1a在一定比压下形成密封副，密封比压可通过调节阀体9a之间的连接螺栓上的垫片厚度来调节。电动高温闸阀的密封结构如图2所示。高温电动闸阀采用单面硬密封和蒸汽辅助密封相结合的密封形式，阀板4a和阀座2a的密封面采用了堆焊硬质合金3a的表面处理工艺，并对密封面进行精加工，保证密封面的装配间隙。在阀板4a和阀座2a密封面上均设有环形槽，在阀门关闭时两环形槽对应闭合组成密封腔5a，阀座2a上设有多个均布的并且与环形槽相通的蒸汽注入孔6a，将一定压力的蒸汽从注入孔通入环形槽，使蒸汽在密封腔5a内形成阻尼环。上述两种高温闸阀密封对于口径较小的高温闸阀具有较好的密封效果，但是当高温闸阀口径较大时(例如公称直径大于1.5米时)，上述密封结构的密封效果会下降，主要是由于：
1、当高温闸阀口径较大时，受结构和设备加工能力的限制，阀板和阀座密封面的平面度和平行度难以保证，密封面加工误差较大，容易造成泄漏；
2、当密封结构长期处于高温环境中时，阀板和阀座等密封面变形量较大，导致密封面间隙变化较大，容易出现介质泄漏。
3、对于软密封结构来说，当阀门口径较大时，密封圈的冷态装拆变得困难，密封预压力和预压量难以控制。并且当阀门长期高温运行时，密封面和密封圈容易变形，导致密封圈上的石墨被烟气冲蚀形成空腔，造成密封面间间隙扩大，使密封失效。
综上，在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：当高温闸阀的口径较大时，现有的高温闸阀密封结构不能起到良好的密封效果。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供一种当高温闸阀的口径较大时，仍然具有良好密封效果的高温闸阀硬密封结构。
具体而言，包括以下的技术方案：
一种高温闸阀硬密封结构，该硬密封结构包括：阀座、导轨、上阀杆、下阀杆、第一阀板、第二阀板以及楔形块；所述第一阀板与第二阀板相对设置并且与导轨连接；所述第一阀板与第二阀板相对的表面上分别设置有斜面，所述斜面对合形成楔形空间；所述第一阀板与第二阀板相背的表面分别与阀座表面贴合形成密封副；所述上阀杆的一端与所述第一阀板及第二阀板连接，另一端与驱动系统连接，用于带动所述第一阀板及第二阀板沿所述导轨移动；所述楔形块的表面与所述楔形空间的表面相配合；所述下阀杆的一端与所述楔形块的下端连接，另一端与驱动系统连接，用于带动所述楔形块移动。
进一步地，所述楔形块包括第一楔形块以及第二楔形块，所述第一楔形块以及第二楔形块上分别设置有半球形凹槽，所述第一楔形块以及第二楔形块对合形成球形空间，所述球形空间内设置有调整球。
进一步地，所述硬密封结构还包括箱体，所述箱体位于所述楔形空间的下方，所述下阀杆穿过所述箱体。
进一步地，所述第一阀板与第二阀板相对的表面上还分别设置有半T型槽，所述第一阀板与第二阀板对合形成T型槽，所述上阀杆通过所述T型槽与所述第一阀板与第二阀板连接。
进一步地，所述第一楔形块以及第二楔形块上还分别设置有半T型槽，所述第一楔形块以及第二楔形块对合形成T型槽，所述下阀杆通过所述T型槽与所述第一楔形块以及第二楔形块连接。
进一步地，所述第一楔形块以及第二楔形块通过螺栓固定。
进一步地，所述第一阀板与第二阀板的形状为球壳，所述第一阀板与第二阀板外凸的表面为相对的表面。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果：
1、本发明实施例提供的高温闸阀硬密封结构中，当阀门处于关闭状态时，楔形块紧贴第一阀板和第二阀板对合形成的楔形空间的表面，上阀杆、下阀杆分别从上、下两个方向共同作用于第一阀板和第二阀板相对的表面，产生足够的强制楔紧力，使第一阀板和第二阀板相背的表面分别向两侧压紧并与阀座表面紧密贴合。强制压紧力使所形成的密封副的表面产生适当的微量变形以自动适应并补偿密封副间隙的变化，实现双面强制硬密封，能够克服大口径高温闸阀密封副表面加工误差引起的间隙不一致性和非均匀性。本发明实施例提供的高温闸阀硬密封结构密封性能良好，能够满足公称直径为1.5米以上的高温闸阀密封等级ANSI CALSSⅥ级的要求。
2、由于本发明实施例提供的高温闸阀硬密封结构中上阀杆、下阀杆分别从上、下两个方向将楔紧力共同作用于楔形空间，因此对大口径高温闸阀的双面强制硬密封效果持久。
3、本发明实施例提供的高温闸阀硬密封结构中在楔形空间下方还设置有箱体，当阀门处于全开状态时，可以将楔形块放置在箱体内部，以减少阀门正常开启状态下流通介质对楔形块的冲蚀磨损。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为现有的高温平板闸阀密封结构示意图；
图2为现有的电动高温闸阀密封结构示意图；
图3为本发明实施例提供的高温闸阀硬密封结构示意图；
图4为本发明实施例提供的高温闸阀硬密封结构中第一阀板及第二阀板的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的高温闸阀硬密封结构中楔形块的结构示意图。
图中附图标记分别表示：
1、导轨；2、阀座；3、上阀杆；4、第一阀板；5、第二阀板；
6、楔形块；601、第一楔形块；602、第二楔形块；
7、调整球；8、下阀杆；9、阀体；10、箱体；
11、楔形空间；12、球形空间；13、螺栓；
1a、现有高温闸阀密封结构中的密封圈；
2a、现有高温闸阀密封结构中的阀座；
3a、现有高温闸阀密封结构中的硬质合金；
4a、现有高温闸阀密封结构中的阀板；
5a、现有高温闸阀密封结构中的密封腔；
6a、现有高温闸阀密封结构中的蒸汽注入孔；
9a、现有高温闸阀密封结构中的阀体。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供一种高温闸阀硬密封结构，参见图3并结合图4，该硬密封结构包括：阀座2、导轨1、上阀杆3、下阀杆8、第一阀板4、第二阀板5以及楔形块6；
所述第一阀板4与第二阀板5相对设置并且与导轨1连接；所述第一阀板4与第二阀板5相对的表面上分别设置有斜面，所述斜面对合形成楔形空间11；所述第一阀板4与第二阀板5相背的表面分别与阀座2表面贴合形成密封副；
所述上阀杆3的一端与所述第一阀板4及第二阀板5连接，另一端与驱动系统连接，用于带动所述第一阀板4及第二阀板5沿所述导轨1移动；
所述楔形块6的表面与所述楔形空间11的表面相配合；
所述下阀杆8的一端所述楔形块6的下端连接，另一端与驱动系统连接，用于带动所述楔形块6移动。
本发明实施例提供的高温闸阀硬密封结构的工作原理为：阀座2固定在阀体9上。正常工作时，第一阀板4和第二阀板5处于全开位置，保持介质流道畅通。在发生事故需要关闭阀门时，上阀杆3在驱动系统的控制下按照预先设定的行程向下运动，从而带动与其连接的第一阀板4和第二阀板5沿导轨1向下运动至全关位置。下阀杆8在驱动系统的控制下向上运动从而带动楔形块6向上运动至第一阀板4和第二阀板5形成的楔形空间11中，与楔形空间配合楔紧，产生较大的强制楔紧力，从而压紧第一阀板4和第二阀板5，同时使密封副表面产生适当的微变形量，以自动适应并补偿密封副之间间隙的变化，达到强制密封的效果。当阀门需要打开时，首先在驱动系统控制下阀杆8向下运动从而带动楔形块6下行，撤销作用在第一阀板4和第二阀板5密封面上的压紧力，然后驱动系统控制上阀杆3带动第一阀板4和第二阀板5上行至全开位置，使阀门打开。
本发明实施例提供的高温闸阀硬密封结构中上阀杆3和下阀杆8分别从上、下两个方向将楔形块6的楔紧力共同作用于楔形空间11，双面强制硬密封，能够克服大口径高温闸阀密封副表面加工误差引起的间隙不一致性和非均匀性。本发明实施例提供的高温闸阀硬密封结构能够满足公称直径为1.5米以上的高温闸阀密封等级ANSI CALSSⅥ级的要求，且密封效果安全、持久。
在上述的硬密封结构中，可以通过设置调整球7来自动调整楔形块6的表面与楔形空间11表面的贴合度，使第一阀板4和第二阀板5受力更加均匀。具体为：楔形块6由第一楔形块601和第二楔形块602对合形成。第一楔形块601以及第二楔形块602上分别设置有半球形凹槽，第一楔形块601以及第二楔形块602对合后在楔形块6中部形成球形空间12(参见图5)，将调整球7设置在上述球形空间12内部，调整球7的大小要与球形空间12的大小相配合。第一楔形块601和第二楔块602可以通过螺栓13固定，从而将调整球7固定。如图5所示，第一楔形块601和第二楔形块602上设置有通孔，螺栓13穿过通孔拧紧螺母使第一楔形块601和第二楔形块602固定。
在上述的硬密封结构中，可以在楔形空间11的下方设置箱体10，下阀杆8穿过箱体10，当阀门处于全开状态时，将楔形块6放置在箱体10内部，减少阀门正常开启状态下流通介质对楔形快的冲蚀磨损。箱体10可以设置在阀体9上。
在上述的硬密封结构中，上阀杆3与第一阀板4及第二阀板5的连接方式本发明实施例不作特殊限定，本领域常规技术手段均可，只要能使上阀杆3带动第一阀板4及第二阀板5沿导轨1移动即可。本发明实施例中采用T型槽来连接上阀杆3与第一阀板4及第二阀板5。可以在第一阀板4与第二阀板5相对的表面上还分别设置有半T型槽，当第一阀板4与第二阀板5对合后形成一个完整的T型槽，上阀杆3与第一阀板4及第二阀板5连接的一端加工T型接头，将T型接头嵌入T型槽从而使上阀杆3与第一阀板4及第二阀板5连接。
同样地，下阀杆8与楔形块6的连接方式本发明实施例也不作特殊限定，本领域常规技术手段均可，只要能使下阀杆8带动楔形块6移动即可。可以在第一楔形块601以及第二楔形块602上分别设置半T型槽，当第一楔形块601以及第二楔形块602对合后形成一个完整的T型槽，下阀杆8与第一楔形块601及第二楔形块602连接的一端加工T型接头，将T型接头嵌入T型槽从而使下阀杆8与第一楔形块601及第二楔形块602连接。
在上述的硬密封结构中，为了提高第一阀板4和第二阀板5的抗压能力，可以将第一阀板4和第二阀板5的形状设计为球壳形并将球壳外凸的表面作为第一阀板4与第二阀板5相对的表面。还可以在球壳内凹的表面设置肋板等加强结构，进一步提高第一阀板4和第二阀板5的抗压能力，使该硬密封结构密封效果能够长久保持。
在上述的硬密封结构中，阀座2与第一阀板4和第二阀板5的密封面可以采用堆焊硬质合金的表面处理工艺，并对上述密封面进行精加工，以保证密封面间的装配间隙。
在上述的硬密封结构中，用于控制上阀杆3和下阀杆8运动的驱动系统的具体形式没有严格的限定，本领域常用的驱动系统均可，例如可以为双油缸分离式电液控制系统。
在上述的硬密封结构中，导轨1的具体形式以及第一阀板4、第二阀板5与导轨1的连接方式没有特殊限定，本领域常规技术手段均可。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高温闸阀硬密封结构，其特征在于，所述硬密封结构包括：阀座(2)、导轨(1)、上阀杆(3)、下阀杆(8)、第一阀板(4)、第二阀板(5)以及楔形块(6)；
所述第一阀板(4)与第二阀板(5)相对设置并且与导轨(1)连接；所述第一阀板(4)与第二阀板(5)相对的表面上分别设置有斜面，所述斜面对合形成楔形空间(11)；所述第一阀板(4)与第二阀板(5)相背的表面分别与阀座(2)表面贴合形成密封副；
所述上阀杆(3)的一端与所述第一阀板(4)及第二阀板(5)连接，另一端与驱动系统连接，用于带动所述第一阀板(4)及第二阀板(5)沿所述导轨(1)移动；
所述楔形块(6)的表面与所述楔形空间(11)的表面相配合；
所述下阀杆(8)的一端与所述楔形块(6)的下端连接，另一端与驱动系统连接，用于带动所述楔形块(6)移动。
2.根据权利要求1所述的硬密封结构，其特征在于，所述楔形块(6)包括第一楔形块(601)以及第二楔形块(602)，所述第一楔形块(601)以及第二楔形块(602)上分别设置有半球形凹槽，所述第一楔形块(601)以及第二楔形块(602)对合形成球形空间(12)，所述球形空间(12)内设置有调整球(7)。
3.根据权利要求1所述的硬密封结构，其特征在于，所述硬密封结构还包括箱体(10)，所述箱体(10)位于所述楔形空间(11)的下方，所述下阀杆(8)穿过所述箱体(10)。
4.根据权利要求1所述的硬密封结构，其特征在于，所述第一阀板(4)与第二阀板(5)相对的表面上还分别设置有半T型槽，所述第一阀板(4)与第二阀板(5)对合形成T型槽，所述上阀杆(3)通过所述T型槽与所述第一阀板(4)与第二阀板(5)连接。
5.根据权利要求2所述的硬密封结构，其特征在于，所述第一楔形块(601)以及第二楔形块(602)上还分别设置有半T型槽，所述第一楔形块(601)以及第二楔形块(602)对合形成T型槽，所述下阀杆(8)通过所述T型槽与所述第一楔形块(601)以及第二楔形块(602)连接。
6.根据权利要求2所述的硬密封结构，其特征在于，所述第一楔形块(601)以及第二楔形块(602)通过螺栓(13)固定。
7.根据权利要求1所述的硬密封结构，其特征在于，所述第一阀板(4)与第二阀板(5)的形状为球壳，所述第一阀板(4)与第二阀板(5)外凸的表面为相对的表面。
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