CN106763862A - 双球体单向金属密封球阀 - Google Patents

双球体单向金属密封球阀 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双球体单向金属密封球阀；属于阀门技术领域；其技术要点包括阀体，在阀体上沿轴向的两端分别设有介质入口和介质出口，其中所述介质入口对应的阀体内沿轴向设有安装盲孔，在安装盲孔内由内至外分别设有第一阀球和第二阀球，在第一阀球外壁与安装盲孔之间设有第一阀座模组，在第二阀球外壁与安装盲孔之间设有第二阀座模组，所述第一阀座模组由夹设在第一阀球外壁的第一固定阀座和第一活动阀座组成，第一固定阀座与安装盲孔过盈密封连接；所述第二阀座模组由夹设在第二阀球外壁的第二固定阀座和第二活动阀座组成，第二固定阀座与安装盲孔过盈密封连接；本发明旨在提供一种结构紧凑、工作稳定且使用寿命长的双球体单向金属密封球阀；用于介质流的控制。

Description

双球体单向金属密封球阀
技术领域
本发明涉及一种球阀，更具体地说，尤其涉及一种双球体单向金属密封球阀。
背景技术
现有的高温高压介质恶劣工况使用下的金属硬密封球阀，故障频率较高，寿命短，容易出现内漏、外漏、卡涩等故障。通常高温高压介质恶劣工况使用下的金属硬密封在线运行时间最多为半年左右，甚至两三个月就出现故障，直接影响用户的安全经济性。
高温高压介质恶劣工况使用下的金属硬密封球阀存在的缺点：
1)球体、阀座密封涂层容易受介质冲蚀损坏，出现严重内漏、寿命短
现有的金属硬密封球阀设计了一套球体和阀座密封，球体和阀座密封涂层出现损坏就会出现内漏。球体和阀座涂层的寿命除受涂层工艺和质量影响外，介质对涂层冲蚀损坏是金属硬密封球阀寿命短的主要原因。
球阀在开启瞬间，由于上下游相对压差较大，流通间隙较小，流速较快，此时介质会对球阀密封副涂层产生强烈的冲刷，随着球阀开关频率不断增加，冲刷增加，介质会对密封面涂层产生剥落与腐蚀，最终使球阀严重内漏。
2)阀体与阀盖密封处出现外漏
通常金属硬密封球阀阀体与阀盖通过螺栓压紧密封垫来起到密封，但在高温高压恶劣工况下使用时，介质温度、压力交替变化，会导致阀体与阀盖密封处出现外漏。
3)金属硬密封球阀出现卡涩
高温金属硬密封球阀阀座与阀体之间的密封通常采用柔性石墨，在高温工况下，柔性石墨、球体、阀座等材料会产生体积膨胀，尤其是柔性石墨，受热后膨胀量大。如果结构设计没有考虑材料在高温下的膨胀补偿，球阀会出现卡涩而不能动作。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种结构紧凑、工作稳定且使用寿命长的双球体单向金属密封球阀。
本发明的技术方案是这样实现的：一种双球体单向金属密封球阀，包括阀体，在阀体上沿轴向的两端分别设有介质入口和介质出口，其中所述介质入口对应的阀体内沿轴向设有安装盲孔，在安装盲孔内由内至外分别设有第一阀球和第二阀球，在第一阀球外壁与安装盲孔之间设有第一阀座模组，在第二阀球外壁与安装盲孔之间设有第二阀座模组，所述第一阀座模组由夹设在第一阀球外壁的第一固定阀座和第一活动阀座组成，第一固定阀座与安装盲孔过盈密封连接；所述第二阀座模组由夹设在第二阀球外壁的第二固定阀座和第二活动阀座组成，第二固定阀座与安装盲孔过盈密封连接；在第一、二阀座模组之间的安装盲孔内设有第一耐高温弹性体，第一活动阀座在第一耐高温弹性体的弹性形变下与第一阀球紧密贴合；在第二活动阀座外侧设有环形定位模组，在环形定位模组与第二活动阀座之间设有第二耐高温弹性体，第二活动阀座在第二耐高温弹性体的弹性形变下与第二阀球紧密贴合；在安装盲孔内底部、第一固定阀座、第一活动阀座、第二固定阀座及第二活动阀座上分别设有与第一阀球和第二阀球相适应的介质流道，介质流道两端分别导通介质入口和介质出口。
上述的双球体单向金属密封球阀中，在初始状态下，第二耐高温弹性体的预紧力大于第一耐高温弹性体的预紧力。
上述的双球体单向金属密封球阀中，当流通在阀体内的介质温度位于最高值时，第一活动阀座外径和第二活动阀座外径与对应位置的安装盲孔内径小0.5-30丝。
上述的双球体单向金属密封球阀中，所述第一阀座模组的最大外径小于第二阀座模组的最大外径；在安装盲孔内一体成型有与第一阀座模组相对应的环形凸台，第一固定阀座与环形凸台过盈密封连接；在环形凸台上设有与第一阀球相对的让位槽。
上述的双球体单向金属密封球阀中，靠近安装盲孔内底部的环形凸台一端内壁上一体成型有限位凸环，在第一固定阀座上设有与限位凸环相对应的第一环形缺口，限位凸环与第一环形缺口过盈密封连接。
上述的双球体单向金属密封球阀中，所述第二固定阀座与环形凸台相对的一端设有与环形凸台内径相适应的第二环形缺口，第二环形缺口与环形凸台过盈密封连接。
上述的双球体单向金属密封球阀中，所述环形定位模组由叠加设置的环形压块及弹性挡圈组成；在安装盲孔内设有与弹性挡圈相适应的环形定位凹槽，所述环形压块在第二耐高温弹性体和弹性挡圈之间。
上述的双球体单向金属密封球阀中，所述环形压块的内孔为喇叭孔，喇叭孔位于弹性挡圈一端的开口外径大于位于第二耐高温弹性体一端的开口外径。
上述的双球体单向金属密封球阀中，所述第一阀球和第二阀球对应的阀体上分别设有通孔，在各通孔内均穿设有阀杆，阀杆下端与对应的第一阀球或第二阀球固定连接，两个阀杆自由端与外部联动机构连接联动；在阀杆对应的通孔内壁上设有环形缺口，环形缺口与对应的阀杆配合形成环形填料槽，在环形填料槽内由下至上依序层叠设置有垫圈、填料层和填料压环，所述填料压环位于环形填料槽开口部，在填料压环上端的阀杆外围设有填料压盖，填料压盖通过螺栓与阀体连接。
上述的双球体单向金属密封球阀中，所述阀杆外围的阀体上设有安装支架，在安装支架上设有与各阀杆一一对应的安装通孔，阀杆依序穿过安装通孔、阀体上的通孔与对应的第一阀球或第二阀球固定连接；在阀杆上部与安装支架之间设有阀杆防飞结构。
上述的双球体单向金属密封球阀中，所述阀杆防飞结构由设置在阀杆上部近端部的限位环和套设在限位环上侧的阀杆外围的防飞环组成；所述限位环的外径小于安装通孔的内径，所述防飞环的外径大于安装通孔的内径，在安装通孔下端开口部设有与防飞环相适应的环形定位台阶。
本发明采用上述结构后，与现有技术相比，具有下述的优点：
(1)设计两级串联球体金属密封，两个阀球在同步开关过程中，实现两级节流，降低高速介质对球阀密封副涂层的冲蚀，延长球阀的使用寿命。
(2)当流通在阀体内的介质温度位于最高值时，设计第一活动阀座外径和第二活动阀座外径与对应位置的安装盲孔内径小0.5-30丝，这种结构，可以使第一、二活动阀座在任何情况下均可以保证与阀体之间的相对活动，从而使第一、二活动阀座和对应的第一、二固定阀座可以在对应的耐高温弹性体作用下紧贴对应的阀球，保证阀球的转动时的灵活及密封时的有效性。
(3)本发明采用一体式阀体，无法兰、密封件连接方式，能避免高温高压介质外漏；且跟法兰螺栓连接阀体相比较，减小了阀体的体积和制造成本。
(4)第一固定阀座和第二固定阀座跟阀体为过盈密封连接，保证在高温运行时第一、二固定阀座与阀体之间严密不漏，工作更稳定，寿命更长。
(5)防飞环与安装支架的设计，可以避免阀杆因阀体内压高而飞出。
(6)本发明中的第一、二耐高温弹性体优选采用碟簧，碟簧能吸收阀座、阀球高温热膨胀，防止卡涩。
(7)第二固定阀座与第一耐高温弹性体配合，不仅为第一活动阀座提供预紧力，使第一活动阀座紧贴第一阀球，而且通过第一活动阀座与第一阀球的传递，也可以为第一固定阀座提供预紧力，使第一固定阀座与阀体接触更为稳定、稳固。
附图说明
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中A处的局部放大示意图；
图3是图1中B处的局部放大示意图；
图4是图1中C处的局部放大示意图。
图中：阀体1、介质入口1a、介质出口1b、安装盲孔2、环形凸台2a、让位槽2b、限位凸环2c、第一阀球3、第二阀球4、第一固定阀座5、第一环形缺口5a、第一活动阀座6、第二固定阀座7、第二环形缺口7a、第二活动阀座8、第一耐高温弹性体9、环形定位模组10、环形压块10a、弹性挡圈10b、第二耐高温弹性体11、介质流道12、阀杆13、垫圈14、填料层15、填料压环16、填料压盖17、安装支架18、安装通孔18a、环形定位台阶18b、限位环19、防飞环20。
具体实施方式
参阅图1至图4所示，本发明的一种双球体单向金属密封球阀，包括阀体1，在阀体1上沿轴向的两端分别设有介质入口1a和介质出口1b，在介质入口1a对应的阀体1内沿轴向设有安装盲孔2，在安装盲孔2内由内至外分别设有第一阀球3和第二阀球4，在第一阀球3外壁与安装盲孔2之间设有第一阀座模组，在第二阀球4外壁与安装盲孔2之间设有第二阀座模组，所述第一阀座模组由夹设在第一阀球3外壁的第一固定阀座5和第一活动阀座6组成，第一固定阀座5与安装盲孔2过盈密封连接；所述第二阀座模组由夹设在第二阀球4外壁的第二固定阀座7和第二活动阀座8组成，第二固定阀座7与安装盲孔2过盈密封连接；当流通在阀体1内的介质温度位于最高值时，第一活动阀座6外径和第二活动阀座8外径与对应位置的安装盲孔2内径小0.5-30丝。这样，可避免第一活动阀座6和第二活动阀座8受热膨胀后与阀体卡紧而出现阀球转动不畅的问题。
在初始状态下，第二耐高温弹性体11的预紧力大于第一耐高温弹性体9的预紧力。这种结构，第二耐高温弹性体11对第二固定阀座7所施加的预紧力，会大于第一耐高温弹性体9对第二固定阀座7所施加的推力，使第二固定阀座7与阀体的连接稳定性得到保障，从而使第一耐高温弹性体可以稳定地对第一阀座模组施加预紧力，从而保证阀体内第一、二固定阀座与阀体的过盈密封连接更加稳固。
在第一、二阀座模组之间的安装盲孔2内设有第一耐高温弹性体9，第一活动阀座6在第一耐高温弹性体9的弹性形变下与第一阀球3紧密贴合；在第二活动阀座8外侧设有环形定位模组10，在环形定位模组10与第二活动阀座8之间设有第二耐高温弹性体11，第二活动阀座8在第二耐高温弹性体11的弹性形变下与第二阀球4紧密贴合。第一、二耐高温弹性体在初始状态对对应的第一活动阀座和第二活动阀座所提供的预紧力，根据
在本实施例中，所述环形定位模组10由叠加设置的环形压块10a及弹性挡圈10b组成；在安装盲孔2内设有与弹性挡圈10b相适应的环形定位凹槽，所述环形压块10a在第二耐高温弹性体11和弹性挡圈10b之间。优选地，所述环形压块10a的内孔为喇叭孔，喇叭孔位于弹性挡圈10b一端的开口外径大于位于第二耐高温弹性体11一端的开口外径。在本实施例中，弹性挡圈优选为螺旋挡圈。
在安装盲孔2内底部、第一固定阀座5、第一活动阀座6、第二固定阀座7及第二活动阀座8上分别设有与第一阀球3和第二阀球4相适应的介质流道12，介质流道12两端分别导通介质入口1a和介质出口1b。在本实施例中，第一、二耐高温弹性体均优选采用碟簧。碟簧不仅可以为活动阀座提供张紧力，还可以在高温介质流过时，为受热膨胀的第一、二阀座模组提供提供沿轴向的位移空间，使球阀在高温介质流过时，还可以顺畅地工作。
进一步地，为使球阀在较简单、紧凑的结构下，使球阀具有较好的密封性，且使用顺畅。在本实施例中，设计第一阀座模组的最大外径小于第二阀座模组的最大外径；在安装盲孔2内一体成型有与第一阀座模组相对应的环形凸台2a，第一固定阀座5与环形凸台2a过盈密封连接，通过环形凸台，使得第一固定阀座与阀体之间可以具有更好的密封性及稳定性；在环形凸台2a上设有与第一阀球3相对的让位槽2b。同时，在靠近安装盲孔2内底部的环形凸台2a一端内壁上一体成型有限位凸环2c，在第一固定阀座5上设有与限位凸环2c相对应的第一环形缺口5a，限位凸环2c与第一环形缺口5a过盈密封连接。在第二固定阀座7与环形凸台2a相对的一端设有与环形凸台2a内径相适应的第二环形缺口7a，第二环形缺口7a与环形凸台2a过盈密封连接，这种结构，巧妙利用环形凸台与安装盲孔形成的台阶，使第二固定阀座具有更好的密封性。
同时，在第一阀球3和第二阀球4对应的阀体1上分别设有通孔，在各通孔内均穿设有阀杆13，阀杆13下端与对应的第一阀球3或第二阀球4固定连接，两个阀杆13自由端与外部联动机构连接联动；在阀杆13对应的通孔内壁上设有环形缺口，环形缺口与对应的阀杆13配合形成环形填料槽，在环形填料槽内由下至上依序层叠设置有垫圈14、填料层15和填料压环16，所述填料压环16位于环形填料槽开口部，在填料压环16上端的阀杆13外围设有填料压盖17，填料压盖17通过螺栓与阀体连接。
进一步地，在阀杆13外围的阀体1上设有安装支架18，在安装支架18上设有与各阀杆13一一对应的安装通孔18a，阀杆13依序穿过安装通孔18a、阀体1上的通孔与对应的第一阀球3或第二阀球4固定连接；在阀杆13上部与安装支架18之间设有阀杆防飞结构。在本实施例中，所述阀杆防飞结构由设置在阀杆13上部近端部的限位环19和套设在限位环19上侧的阀杆13外围的防飞环20组成；所述限位环19的外径小于安装通孔18a的内径，所述防飞环20的外径大于安装通孔18a的内径，在安装通孔18a下端开口部设有与防飞环20相适应的环形定位台阶18b。防飞环的设计，可以防止阀杆因阀体内压力过大而飞出。
使用时，将本发明的球阀，焊接在两段输送管路之间，然后将两个阀杆连接外部联动机构，使两个阀杆同时开启和关闭即可。
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (10)

1.一种双球体单向金属密封球阀，包括阀体(1)，在阀体(1)上沿轴向的两端分别设有介质入口(1a)和介质出口(1b)，其特征在于，所述介质入口(1a)对应的阀体(1)内沿轴向设有安装盲孔(2)，在安装盲孔(2)内由内至外分别设有第一阀球(3)和第二阀球(4)，在第一阀球(3)外壁与安装盲孔(2)之间设有第一阀座模组，在第二阀球(4)外壁与安装盲孔(2)之间设有第二阀座模组，所述第一阀座模组由夹设在第一阀球(3)外壁的第一固定阀座(5)和第一活动阀座(6)组成，第一固定阀座(5)与安装盲孔(2)过盈密封连接；所述第二阀座模组由夹设在第二阀球(4)外壁的第二固定阀座(7)和第二活动阀座(8)组成，第二固定阀座(7)与安装盲孔(2)过盈密封连接；在第一、二阀座模组之间的安装盲孔(2)内设有第一耐高温弹性体(9)，第一活动阀座(6)在第一耐高温弹性体(9)的弹性形变下与第一阀球(3)紧密贴合；在第二活动阀座(8)外侧设有环形定位模组(10)，在环形定位模组(10)与第二活动阀座(8)之间设有第二耐高温弹性体(11)，第二活动阀座(8)在第二耐高温弹性体(11)的弹性形变下与第二阀球(4)紧密贴合；在安装盲孔(2)内底部、第一固定阀座(5)、第一活动阀座(6)、第二固定阀座(7)及第二活动阀座(8)上分别设有与第一阀球(3)和第二阀球(4)相适应的介质流道(12)，介质流道(12)两端分别导通介质入口(1a)和介质出口(1b)。
2.根据权利要求1所述的双球体单向金属密封球阀，其特征在于，在初始状态下，第二耐高温弹性体(11)的预紧力大于第一耐高温弹性体(9)的预紧力。
3.根据权利要求1所述的双球体单向金属密封球阀，其特征在于，当流通在阀体(1)内的介质温度位于最高值时，第一活动阀座(6)外径和第二活动阀座(8)外径与对应位置的安装盲孔(2)内径小0.5-30丝。
4.根据权利要求1所述的双球体单向金属密封球阀，其特征在于，所述第一阀座模组的最大外径小于第二阀座模组的最大外径；在安装盲孔(2)内一体成型有与第一阀座模组相对应的环形凸台(2a)，第一固定阀座(5)与环形凸台(2a)过盈密封连接；在环形凸台(2a)上设有与第一阀球(3)相对的让位槽(2b)。
5.根据权利要求4所述的双球体单向金属密封球阀，其特征在于，靠近安装盲孔(2)内底部的环形凸台(2a)一端内壁上一体成型有限位凸环(2c)，在第一固定阀座(5)上设有与限位凸环(2c)相对应的第一环形缺口(5a)，限位凸环(2c)与第一环形缺口(5a)过盈密封连接。
6.根据权利要求4所述的双球体单向金属密封球阀，其特征在于，所述第二固定阀座(7)与环形凸台(2a)相对的一端设有与环形凸台(2a)内径相适应的第二环形缺口(7a)，第二环形缺口(7a)与环形凸台(2a)过盈密封连接。
7.根据权利要求1所述的双球体单向金属密封球阀，其特征在于，所述环形定位模组(10)由叠加设置的环形压块(10a)及弹性挡圈(10b)组成；在安装盲孔(2)内设有与弹性挡圈(10b)相适应的环形定位凹槽，所述环形压块(10a)在第二耐高温弹性体(11)和弹性挡圈(10b)之间。
8.根据权利要求1所述的双球体单向金属密封球阀，其特征在于，所述第一阀球(3)和第二阀球(4)对应的阀体(1)上分别设有通孔，在各通孔内均穿设有阀杆(13)，阀杆(13)下端与对应的第一阀球(3)或第二阀球(4)固定连接，两个阀杆(13)自由端与外部联动机构连接联动；在阀杆(13)对应的通孔内壁上设有环形缺口，环形缺口与对应的阀杆(13)配合形成环形填料槽，在环形填料槽内由下至上依序层叠设置有垫圈(14)、填料层(15)和填料压环(16)，所述填料压环(16)位于环形填料槽开口部，在填料压环(16)上端的阀杆(13)外围设有填料压盖(17)，填料压盖(17)通过螺栓与阀体连接。
9.根据权利要求8所述的双球体单向金属密封球阀，其特征在于，所述阀杆(13)外围的阀体(1)上设有安装支架(18)，在安装支架(18)上设有与各阀杆(13)一一对应的安装通孔(18a)，阀杆(13)依序穿过安装通孔(18a)、阀体(1)上的通孔与对应的第一阀球(3)或第二阀球(4)固定连接；在阀杆(13)上部与安装支架(18)之间设有阀杆防飞结构。
10.根据权利要求9所述的双球体单向金属密封球阀，其特征在于，所述阀杆防飞结构由设置在阀杆(13)上部近端部的限位环(19)和套设在限位环(19)上侧的阀杆(13)外围的防飞环(20)组成；所述限位环(19)的外径小于安装通孔(18a)的内径，所述防飞环(20)的外径大于安装通孔(18a)的内径，在安装通孔(18a)下端开口部设有与防飞环(20)相适应的环形定位台阶(18b)。
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