CN107191616B - 一种超高压金属密封球阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超高压金属密封球阀，包括阀体、阀盖、阀体帽、球体以及阀杆，所述阀体的进出口通道内分别设有阀座，所述阀座与所述球体金属密封配合，所述阀座与所述阀体之间通过以下结构密封：所述阀座的远离所述球体的一端端面与所述阀体之间设有蝶形弹簧，所述阀座的外周面与所述阀体之间设有阀座密封环，且所述阀座密封环的远离所述球体的一端端面与所述阀体之间设有密封环座，所述阀座密封环通过与所述阀体阶梯配合的密封环压圈压紧，所述密封环压圈通过四合环和弹性销固定。
Description
技术领域
本发明涉及球阀领域，具体地说涉及一种超高压金属密封球阀。
背景技术
金属密封球阀一般由阀体、阀座、球体、阀杆组成，阀体的进出口通道内分别设有阀座，阀座制有金属密封面与球体金属配合密封，阀座与阀体之间轴向设有弹簧，使阀座可以在阀体径向浮动，可实现阀座密封的同时防止高温工况阀座与球体胀死。
现有金属密封球阀的阀座径向外表面与阀体之间设有石墨密封圈，实现阀座与阀体之间的密封。其主要缺点是：阀座与阀体之间的石墨密封圈是靠蝶形弹簧施与负载来压缩达到密封的，蝶形弹簧施与的面压是远不足达到密封要求的。所以阀座密封环不能完全达到密封，需要在装配时涂油脂辅助密封；如进一步增大弹簧预紧力来达到更好的密封，则会增加阀座与球的摩擦扭矩。另外，因密封环尺寸和密度有差异，压缩后的尺寸也会有差异，这样弹簧可能过压缩或压缩不足，导致阀门可能在使用一段时间后密封环出现松弛，从而导致密封失效。这样的结构在阀门装配时需每台阀门单独调整，大大降低了阀门的装配速度，同时造成阀门的密封性能不稳定。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单，组装方便，密封性能更稳定可靠的超高压金属密封球阀。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种超高压金属密封球阀，包括阀体、阀盖、球体以及阀杆，所述阀体的进出口通道内分别设有阀座，所述阀座与所述球体金属密封配合，所述阀座与所述阀体之间通过以下结构密封：
所述阀座的远离所述球体的一端端面与所述阀体之间设有蝶形弹簧，所述阀座的外周面与所述阀体之间设有阀座密封环，且所述阀座密封环的远离所述球体的一端端面与所述阀体之间设有密封环座，所述阀座密封环通过与所述阀体阶梯配合的密封环压圈压紧，所述密封环压圈通过四合环和弹性销固定。
进一步地，所述阀座密封环的横截面呈菱形，所述密封环座的横截面呈直角梯形，所述密封环座的斜腰侧与所述阀座密封环配合，所述密封环座的上底侧和直腰侧与所述阀体配合。
进一步地，还包括阀体帽，所述阀体与所述阀体帽之间通过以下结构密封：所述阀体帽上设有突出的定位环，所述阀体上开有凹陷的定位环槽，所述定位环伸入所述定位环槽内，所述阀体套设在所述阀体帽内，所述阀体的外周面与所述阀体帽之间设有阀体帽密封环。
进一步地，所述阀体帽密封环的外周面由第一锥面和第二锥面组成，且所述第一锥面和第二锥面的横截面整体呈向外突出的V形，所述第一锥面与所述阀体配合，所述第二锥面与所述阀体帽配合。
进一步地，所述阀体帽密封环采用金属材料制成，且表面镀有金材料。
进一步地，所述球体的上下两侧分别通过上轴承和下轴承与两个轴承架一一对应连接，所述轴承架连接在所述阀体上，所述阀杆穿过所述阀盖与所述球体连接。
进一步地，所述阀杆通过多个插销与所述球体连接。
本发明的有益效果体现在：
本发明结构简单，组装方便，使用阀座密封环来密封阀座与阀体，并使用密封环座、密封环压圈、四合环、以及弹性销对阀座密封环进行限位调节，其中的密封环座不仅起到保护阀座密封环的作用，还能够令装配可控，方便调整阀座密封环的压缩量，而且可以缩短阀座密封环的宽度，防止阀体、阀座受到过大的摩擦力而影响球阀的使用，本发明不靠弹簧来提供密封环的面压，而是由阀座密封环、密封环座、密封环压圈、四合环的配合来单独提供面压，这样可以按密封需求提供足够的面压来达到完全密封，弹簧只用来提供阀座对球体的初始面压，使得弹簧的计算选型更加准确，金属球阀的密封性能更稳定可靠。
附图说明
图1是本发明一实施例的结构示意图。
图2是本发明一实施例的爆炸结构示意图。
图3是A处放大图。
图4是本发明一实施例中阀体与阀体帽的密封结构示意图。
图5是本发明一实施例中阀杆与球体的连接结构示意图。
附图中各部件的标记为：1阀体、2阀盖、3阀体帽、4球体、5阀杆、6阀座、71蝶形弹簧、72阀座密封环、73密封环座、74密封环压圈、75四合环、76弹性销、81定位环、82定位环槽、83阀体帽密封环、831第一锥面、832第二锥面、91上轴承、92下轴承、93轴承架、94插销。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
参见图1、图2和图3。
本发明超高压金属密封球阀，包括阀体1、阀盖2、阀体帽3、球体4以及阀杆5，所述阀体1的进出口通道内分别设有阀座6，所述阀座6与所述球体4金属密封配合，所述阀座6与所述阀体1之间通过以下结构密封：
所述阀座6的远离所述球体4的一端端面与所述阀体1之间设有蝶形弹簧71，所述阀座6的外周面与所述阀体1之间设有阀座密封环72，且所述阀座密封环72的远离所述球体4的一端端面与所述阀体1之间设有密封环座73，所述阀座密封环72通过与所述阀体1阶梯配合的密封环压圈74压紧，所述密封环压圈74通过四合环75和弹性销76固定。
本发明结构简单，组装方便，使用阀座密封环来密封阀座与阀体，并使用密封环座、密封环压圈、四合环、以及弹性销对阀座密封环进行限位调节，其中的密封环座不仅起到保护阀座密封环的作用，还能够令装配可控，方便调整阀座密封环的压缩量，而且可以缩短阀座密封环的宽度，防止阀体、阀座受到过大的摩擦力而影响球阀的使用，本发明不靠弹簧来提供密封环的面压，而是由阀座密封环、密封环座、密封环压圈、四合环的配合来单独提供面压，这样可以按密封需求提供足够的面压来达到完全密封，弹簧只用来提供阀座对球体的初始面压，使得弹簧的计算选型更加准确，金属球阀的密封性能更稳定可靠。
在一实施例中，所述阀座密封环72的横截面呈菱形，所述密封环座73的横截面呈直角梯形，所述密封环座73的斜腰侧与所述阀座密封环72配合，所述密封环座73的上底侧和直腰侧与所述阀体1配合。
现有密封环的横截面一般呈梯形，压缩后密封环两侧压缩量较大，密封环中间处压缩量较小，导致无法获得相对准确的密封系数，无法计算，这样装配过程中需要通过改变密封环压圈的尺寸来修正密封环压缩量，给装配带来了非常大的工作量，严重降低了生产效率，而本发明采用的横截面呈菱形的阀座密封环更容易压缩，且有效减小了压缩后加载到阀座外圆上的摩擦力，通过计算和反复试验验证，可以得出菱形密封环的摩擦系数。
在一实施例中，参见1、图2和图4，所述阀体1与所述阀体帽3之间通过以下结构密封：所述阀体帽3上设有突出的定位环81，所述阀体1上开有凹陷的定位环槽82，所述定位环81伸入所述定位环槽82内，所述阀体1套设在所述阀体帽3内，所述阀体1的外周面与所述阀体帽3之间设有阀体帽密封环83。定位环和定位环槽的配合起到定位的作用，提高阀体与阀体帽之间契合度，通过阀体帽密封环实现阀体和阀体帽间的密封。
在一实施例中，所述阀体帽密封环83采用金属材料制成，且表面镀有金材料。常见的阀门常使用金属缠绕式垫圈作为密封垫圈使用，但在高温和极高的压力下，缠绕式垫圈有失效的风险，垫圈一定失效，外漏的介质在高压的作用下以极高的速度喷射出来，相当于子弹，危险性极高。在高温高压下，本发明选用纯金属阀体帽密封环，能够确保垫圈没有失效风险。金属零件的加工都有公差带，多个金属零件组合使用时，会由于公差原因产生间隙，在极高的压差下，任何细小的间隙都会产生强烈震动；消除由于公差引起的间隙的简单办法是单配全部的阀内件，但是生产效率极低；本发明通过在阀体帽密封环表面镀金，镀金层硬度较低，可以压缩变形，在保证密封的情况下，可以有效的消除金属零件的公差间隙，而且镀金后可以有效的防锈，方便检修时阀门拆卸。
在一实施例中，所述阀体帽密封环83的外周面由第一锥面831和第二锥面832组成，且所述第一锥面831和第二锥面832的横截面整体呈向外突出的V形，所述第一锥面831与所述阀体1配合，所述第二锥面832与所述阀体帽3配合。采用这种设计，使得阀体帽密封环更容易实现密封。
在一实施例中，参见图1、图2和图5，所述球体4的上下两侧分别通过上轴承91和下轴承92与两个轴承架93一一对应连接，所述轴承架93连接在所述阀体1上，所述阀杆5穿过所述阀盖2与所述球体4连接。这样设计，通过轴承架对球体进行限位，更加安全可靠，能有效提高本发明的使用寿命。
在一实施例中，所述阀杆5通过多个插销94与所述球体4连接。这种方式，结构简单，容易实施。
在本发明的优选实施例中，所述轴承架93为一个具有通孔的框型结构，阀体1夹住轴承架93对轴承架定位，然后轴承架9对球体4限位。
应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明，并不用于限制本发明，本领域技术人员可根据它做出各种修改或变化，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 (4)
1.一种超高压金属密封球阀，包括阀体、阀盖、球体以及阀杆，所述阀体的进出口通道内分别设有阀座，所述阀座与所述球体金属密封配合，其特征在于，所述阀座与所述阀体之间通过以下结构密封：
所述阀座的远离所述球体的一端端面与所述阀体之间设有蝶形弹簧，所述阀座的外周面与所述阀体之间设有阀座密封环，且所述阀座密封环的远离所述球体的一端端面与所述阀体之间设有密封环座，所述阀座密封环通过与所述阀体阶梯配合的密封环压圈压紧，所述密封环压圈通过四合环和弹性销固定；还包括阀体帽，所述阀体与所述阀体帽之间通过以下结构密封：所述阀体帽上设有突出的定位环，所述阀体上开有凹陷的定位环槽，所述定位环伸入所述定位环槽内，所述阀体套设在所述阀体帽内，所述阀体的外周面与所述阀体帽之间设有阀体帽密封环；所述阀体帽密封环采用金属材料制成，且表面镀有金材料；所述阀座密封环的横截面呈菱形，所述密封环座的横截面呈直角梯形，所述密封环座的斜腰侧与所述阀座密封环配合，所述密封环座的上底侧和直腰侧与所述阀体配合。
2. 根据权利要求1所述的一种超高压金属密封球阀，其特征在于：所述阀体帽密封环的外周 面由第一锥面和第二锥面组成，且所述第一锥面和第二锥面的横截面整体呈向外突出的V 形，所述第一锥面与所述阀体配合，所述第二锥面与所述阀体帽配合。
3. 根据权利要求1所述的一种超高压金属密封球阀，其特征在于：所述球体的上下两侧 分别通过上轴承和下轴承与两个轴承架一一对应连接，所述轴承架连接在所述阀体上，所述阀杆穿过所述阀盖与所述球体连接。
4.根据权利要求3所述的一种超高压金属密封球阀，其特征在于：所述阀杆通过多个插销与所述球体连接。
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