CN107747633A - 一种可在线拆装顶装球阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可在线拆装顶装球阀，属于阀门技术领域。本发明的可在线拆装顶装球阀，包括阀体、固定于阀体顶部的阀盖、设置于阀体内的球体、两组分别设置于球体两侧的阀座组件以及连接阀体和阀座组件的固定环。本发明满足了用户对在线拆装的具有双活塞效应双向密封功能的顶装球阀功能需要。本发明的双活塞效应的阀座组件采用分离式、功能模块化设计，阀座支承圈主要实现密封、防火功能，阀座环主要实现牵引阀座支承圈做类似活塞往复移动功能以及构建注脂通道的功能，解决了现有一体式阀座可能存在的隐患，导向性好，稳定性好，无偏心，无卡阻，使用寿命长，满足顶装球阀防火、在线注脂要求，更加便于顶装球阀的在线装配或拆卸。

Description

一种可在线拆装顶装球阀

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，具体涉及一种可在线拆装顶装球阀。

背景技术

目前，现有的顶装球阀多为自动泄压、一体式阀座结构，通常包括阀体、阀盖、球体、阀座、阀杆驱动装置。在装配完毕并合格的球阀，螺旋压缩弹簧产生的预紧力确保球体与阀座处于的紧密性贴合密封状态，阀座相对于球体左右两侧成对安装。阀杆将阀杆驱动装置产生的转矩传递给球体，使球体做0-90°的旋转，实现开启或关闭球阀的目的。

当工况强调阀门上下游阀座的隔离(密封)作用：即上游介质不允许向下游泄放时，自动泄压阀座无法实现隔离(密封)要求。基于顶装球阀的结构特点，其内部零部件只能通过阀体、阀盖结合面处通道进行装配或拆卸，为了实现现有一体式阀座的装配或拆卸，该通道尺寸往往会开的比较大，这样就会产生以下隐患：

一、为了最终装配或拆卸球体，阀座在阀体内部需要有较大的行程，由此容易导致一体式阀座在移动时可能会产生翻转或翘转，出现偏心，从而与相邻阀体密封部位产生卡阻现象；二、随着阀座较大行程的移动，阀座上与阀体之间用于密封介质的O型密封圈沿流道轴向移动距离加大，磨损加剧，使用寿命降低；三、螺旋压缩弹簧伸出阀座到阀体之间的长度会大大加长，以满足阀座较大行程的需要，因此在工作时可能会产生弯曲的情况，从而出现卡阻或变形的情况，稳定性较差，会导致预紧力的变小或变大，甚至会影响阀座的移动，若要克服这种情况，就需要加深螺旋压缩弹簧伸入阀座的深度并且采用大刚度螺旋压缩弹簧来提高螺旋压缩弹簧的稳定性，这样又导致阀座尺寸增加。对此，也有在阀体外部开设拆卸孔实现对阀座施加外力，但相应的增加了球阀外漏的可能；还有通过其他的机械方法来实现移动阀座的，而对于较大口径球阀，其阀座尺寸较大、自重较大，螺旋压缩弹簧产生的预紧力较大，在这种情况下，需要产生的外力会比较大，因此，希望采用机械方法产生移动阀座的外力比较困难。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种可在线拆装顶装球阀。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种可在线拆装顶装球阀，包括阀体、固定于阀体顶部的阀盖、设置于阀体内的球体、两组分别设置于球体两侧的阀座组件以及连接阀体和阀座组件的固定环；其中，阀座组件包括与阀体连接的阀座环、设置于阀座环和球体之间的阀座支承圈以及分别安装于阀座支承圈上的阀座和螺旋压缩弹簧，阀座支承圈分别与阀座环和球体配合，并且阀座支承圈通过螺旋压缩弹簧与阀座环连接，阀座设置于阀座支承圈的与球体形状配合的侧面上并且阀座与球体弹性接触；固定环固定于阀体上，固定环具有用于流体进入的第一进压孔，阀体、阀座环和固定环限定出与第一进压孔连通的第一密封腔，阀体具有用于流体进入的第二进压孔，阀体和阀座环限定出与第二进压孔连通的第二密封腔。

本发明的可在线拆装顶装球阀具有双活塞效应、双向密封功能，可在线拆装。本发明的阀座组件按双活塞效应设计，其基本原理是，双活塞效应的阀座组件在上游通道面D1与球体截面D的面积差之间形成将上游阀座推向球体的压力差，使得位于上游管道的阀座组件与球体紧密贴合并密封；双活塞效应的阀座组件在球体截面D与下游通道面D2的面积差之间形成将下游阀座推向球体的压力差，使得位于下游管道的阀座组件与球体紧密贴合并密封。因此，无论球阀在何种状态下，即使无下游管道压力，双活塞效应的阀座组件都能保证阀座紧贴球面达到密封，是双向双密封型。

本发明的阀座支承圈主要用于实现阀体和球体之间的密封和防火功能，本发明的阀座环主要实现牵引阀座支承圈一起共同做类似活塞的往复移动以及当有注脂要求时，在外界与球体之间构建注脂通道。

本发明通过在固定环和阀体上分别设置用于流体进入的第一进压孔和第二进压孔，注入恒定压力流体(气体或液体)，作用于相应密闭空腔：第一密封腔和第二密封腔，实现双活塞效应的阀座组件在阀体内的往复移动，以满足装配或拆卸的要求。

本发明利用设置在球体两侧的阀座组件这种重复的密封设计对流体有双重阻挡作用，每一侧都能承受全压差，并保证若一侧密封失效时，另一侧仍能密封。本发明能确保阀门连续长期运行、安全可靠，完全满足类似工况要求，具有更高的可靠性、密封性和长寿命。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述阀座组件还包括第一密封圈和防火圈，第一密封圈和防火圈均设置于阀座环和阀座支承圈之间，防火圈设置于第一密封圈限定的圆圈内。

本发明在阀座环和阀座支承圈之间设置第一密封圈和防火圈，能够进一步起到密封、防火的作用。本发明的第一密封圈为O形密封圈。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述阀体与阀座环之间设有第二密封圈，阀体与固定环之间设有第三密封圈，固定环与阀座环之间设有第四密封圈，第二密封圈、第三密封圈、第四密封圈、阀体、阀座环和固定环限定出第一密封腔。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述第二密封圈、阀体和阀座环限定出第二密封腔。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述第一进压孔和第二进压孔的延伸方向与设置于阀体上的法兰的通道孔方向保持一致。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述可在线拆装顶装球阀还包括限位块，固定环通过限位块固定于阀体上，阀体和固定环上分别设有与限位块配合的第一限位凹槽和第二限位凹槽。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述可在线拆装顶装球阀还包括定位块，阀座环和固定环通过定位块固定于阀体上，固定环具有与定位块配合的定位通孔，阀体和阀座环分别具有与定位块配合的第一定位凹槽和第二定位凹槽。

本发明通过装入或移出设置在阀体和阀座环之间定位块，实现双活塞效应阀座组件的最终精确定位，满足装配或拆卸的要求。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述可在线拆装顶装球阀还包括放空泄压组件，放空泄压组件安装于阀体或阀盖上，并且放空泄压组件与阀体的内腔连通。

本发明通过安装于阀体或阀盖上的放空泄压组件对阀体内部进行泄压，避免了双活塞效应阀座组件密封结构可能引起的阀体中腔的介质压力异常升高的问题，保证了球阀工作的安全性。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述可在线拆装顶装球阀还包括阀杆和阀杆驱动装置，阀杆的一端穿过阀盖与球体连接，阀杆的另一端与阀杆驱动装置连接。

本发明具有以下有益效果：

本发明满足了用户对在线拆装的具有双活塞效应双向密封功能的顶装球阀功能需要。本发明的双活塞效应的阀座组件采用分离式、功能模块化设计，阀座支承圈主要实现密封、防火功能，阀座环通过专用夹紧工装主要实现牵引阀座支承圈做类似活塞往复移动功能以及构建注脂通道的功能，解决了现有一体式阀座可能存在的隐患。

本发明的阀座支承圈随阀座环一起移动，在移动时，相对于阀座环静止，导向性好，稳定性好，无偏心，无卡阻。本发明的阀座支承圈上密封介质用的第一密封圈只有在工作时才会产生轴向较小往复位移，磨损小，使用寿命长。本发明的螺旋压缩弹簧长度尺寸大大缩短，稳定性强，工作情况平稳。本发明实现了更高的密封可靠性，更长的使用寿命，满足顶装球阀防火、在线注脂要求，更加便于顶装球阀的在线装配或拆卸。

附图说明

图1为本发明实施例的可在线拆装顶装球阀的结构示意图；

图2为本发明实施例的可在线拆装顶装球阀沿A-A的局部剖视图；

图3为图1中Ⅰ处的局部放大图；

图4为图1中Ⅱ处的局部放大图；

图5为本发明实施例的可在线拆装顶装球阀的放空泄压组件的结构示意图；

图6为发明实施例的可在线拆装顶装球阀的局部结构示意图，图中水平箭头表示介质流动方向。

图中：1-可在线拆装顶装球阀；10-阀体；101-第一限位凹槽；102-第一定位凹槽；103-第二进压孔；104-第二密封腔；105-滑动轴承；106-止推轴承；20-阀盖；30-球体；40-阀座组件；401-阀座环；402-阀座支承圈；403-阀座；404-螺旋压缩弹簧；405-第一密封圈；406-防火圈；50-固定环；501-第一进压孔；502-第一密封腔；503-第二密封圈；504-第三密封圈；505-第四密封圈；506-定位通孔；60-限位块；601-第二限位凹槽；70-定位块；701-第二定位凹槽；80-放空泄压组件；81-接头；83-截断阀；84-三通；85-放空阀；86-泄压阀；87-放空泄压管；90-阀杆；901-阀杆驱动装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例

请参照图1和图2，可在线拆装顶装球阀1包括：阀体10、阀盖20、球体30、阀座组件40、固定环50、限位块60、定位块70、放空泄压组件80、阀杆90和阀杆驱动装置901。阀盖20固定于阀体10的顶部。球体30设置于阀体10内。两组阀座组件40分别设置于球体30的两侧。固定环50连接阀体10和阀座组件40。固定环50通过限位块60固定于阀体10上。阀座环401和固定环50通过定位块70固定于阀体10上。放空泄压组件80安装于阀体10或阀盖20上，并且放空泄压组件80与阀体10的内腔连通。阀杆90的一端穿过阀盖20与球体30连接，阀杆90的另一端与阀杆驱动装置901连接。

请参照图2，阀座组件40包括阀座环401、阀座支承圈402、阀座403、螺旋压缩弹簧404、第一密封圈405和防火圈406。阀座环401与阀体10连接。阀座支承圈402设置于阀座环401和球体30之间。阀座403和螺旋压缩弹簧404分别安装于阀座支承圈402上。阀座支承圈402分别与阀座环401和球体30配合，并且阀座支承圈402通过螺旋压缩弹簧404与阀座环401连接。阀座403设置于阀座支承圈402的与球体30形状配合的侧面上并且阀座403与球体30弹性接触。阀座403为截面为三角形的弹性圈，其中一个顶角与球体30弹性接触。第一密封圈405和防火圈406均设置于阀座环401和阀座支承圈402之间。防火圈406设置于第一密封圈405限定的圆圈内。在图2所示出的实施例中，第一密封圈405的数量为2个。

请参照图2和图3，固定环50固定于阀体10上。如图3所示，固定环50具有用于流体进入的第一进压孔501，阀体10、阀座环401和固定环50限定出与第一进压孔501连通的第一密封腔502。为了便于识别，图中第一密封腔502特以填充形式展示，但事实上是空腔。阀体10与阀座环401之间设有第二密封圈503，阀体10与固定环50之间设有第三密封圈504，固定环50与阀座环401之间设有第四密封圈505。第二密封圈503、第三密封圈504、第四密封圈505、阀体10、阀座环401和固定环50限定出第一密封腔502。如图3所示，阀体10具有用于流体进入的第二进压孔103，阀体10和阀座环401限定出与第二进压孔103连通的第二密封腔104。同样，为了便于识别，图中第二密封腔104也以填充形式展示，但事实上是空腔。第二密封圈503、阀体10和阀座环401限定出第二密封腔104。第一进压孔501和第二进压孔103的延伸方向与设置于阀体10上的法兰的通道孔方向保持一致。

请参照图2和图4，限位块60设置于固定环50和阀体10之间。固定环50通过限位块60固定于阀体10上。阀体10和固定环50上分别设有与限位块60配合的第一限位凹槽101和第二限位凹槽601。限位块60设置于第一限位凹槽101和第二限位凹槽601内。

请参照图2和图4，定位块70连接阀座环401、固定环50和阀体10。阀座环401和固定环50通过定位块70固定于阀体10上。固定环50具有与定位块70配合的定位通孔506。阀体10和阀座环401分别具有与定位块70配合的第一定位凹槽102和第二定位凹槽701。定位块70穿过固环上的定位通孔506，其两端分别卡接在第一定位凹槽102和第二定位凹槽701内，从而将阀座环401、固定环50和阀体10三者连接固定。

请参照图5，放空泄压组件80安装于阀体10或阀盖20上，并且放空泄压组件80与阀体10的内腔连通。

如图5所示，放空泄压组件80包括接头81、截断阀83、三通84、放空阀85、泄压阀86、放空泄压管87；放空泄压管87分别与截断阀83及三通84焊接连接，放空阀85、泄压阀86与三通84螺纹连接后与接头81通过焊接连接，最终与阀体10或阀盖20焊接连接后组成放空泄压组件80；

本发明的放空泄压组件80的工作原理是：工作时，截断阀83处于开启状态，放空泄压组件80与阀腔处于连通，预先设定好泄压阀86的泄放压力值，1.1～1.3倍阀腔内介质压力，当达到泄放压力值时，泄压阀86自动开启，通过泄压阀86实现阀腔内介向阀腔外的安全泄放，避免可能出现的顶装球阀壳体爆裂事故的发生；若用户需要，通过放空阀85，可以实现手动泄放阀腔内介质压力；若需清洗阀腔，泄压后可拆下放空阀85，通过此连接口注入流体，可实现清洗。

下面对本发明在线安装和拆卸过程进行说明。

一、安装

首先，将阀座环401与阀座支承圈402通过专用夹紧工装(阀座支承圈与阀座环夹紧工装)暂时连接为一个整体，将限位块60设置于第一限位凹槽101和第二限位凹槽601内，以将固定环50固定在阀体10上。然后，从固定环50上的第一进压孔501注入恒定压力流体(气体或液体)，注入的流体作用于由阀体10、阀座环401、固定环50、第二密封圈503、第三密封圈504和第四密封圈505构成的第一密封腔502,使得阀座环401带动阀座支承圈402一起远离球体30，并到达预订位置。再利用相同的操作及流程，使球体30另一侧的阀座组件40远离球体30，并到达预订位置。

至此，通过上述步骤，两个阀座组件40之间的空间可以保证装入球体30后，沿阀体10与阀盖20连接面通道孔，在阀体10的下阀杆90孔(图未示)及端面依次装入滑动轴承105和止推轴承106后，通过吊装孔将处于开启位置的球体30装入阀体10的下阀杆90孔。然后，分别撤去固定环50上的恒定压力流体(气体或液体)及专用夹紧工装。再在阀体10上的第二进压孔103中注入恒定压力流体(气体或液体)，作用于由阀体10、阀座环401、第二密封圈503构成的第二密封腔104,使得阀座环401带动阀座支承圈402一起靠近球体30，使阀座支承圈上的阀座403与球体30实现紧密贴合密封。然后，撤去阀体10上的恒定压力流体(气体或液体)及专用夹紧工装，将定位块70安装于第一定位凹槽102和第二定位凹槽701内，以将阀座环401和固定环50固定在阀体10上，从而实现阀座组件40的最终定位安装。

最后，依次装入阀杆90、阀盖20、阀杆驱动装置901等零部件，完成顶装球阀的最终装配。

二、拆卸

拆卸时，使球体30处于开启位置，拆除阀杆驱动装置901、阀盖20和阀杆90等零部件后，用专用夹紧工装将阀座环401与阀座支承圈402暂时连接为一个整体。然后，拆除装设于第一定位凹槽102和第二定位凹槽701内的定位块70。从固定环50上的第一进压孔501注入恒定压力流体(气体或液体)作用于第一密封腔502,使得阀座环401带动阀座支承圈402一起远离球体30，并到达预订位置。再利用相同的操作及流程，使球体30另一侧的阀座组件40远离球体30，并到达预订位置。

至此，通过上述步骤，两个阀座组件40之间的空间可以保证移出球体30后，移出球体30、止推轴承106和滑动轴承105后，撤去固定环50上的恒定压力流体(气体或液体)及专用夹紧工装。再在阀体10上的第二进压孔103中注入恒定压力流体(气体或液体)，作用于第二密封腔104,使得阀座环401带动阀座支承圈402一起靠近球体30。到位后，撤去阀体10上的恒定压力流体(气体或液体)及专用夹紧工装，拆除装设于第一限位凹槽101和第二限位凹槽601内的限位块60，依次移出固定环50、阀座支承圈402和阀座环401，从而实现阀座组件40的最终拆卸。利用相同的操作及流程，实现球体30另一侧的阀座组件40的拆卸。最终完成顶装球阀的拆卸。

综上所述，本发明所提供的可在线拆装的具有双活塞效应双向密封功能的顶装球阀，实现双活塞效应双向密封功能，有效延长密封介质用的第一密封圈405的使用寿命，并且使得螺旋压缩弹簧404的工作情况更加稳定，球体30与阀座403的密封性能更好，提高了使用寿命。而且，本发明降低了装配和拆卸难度，满足防火、注脂要求，可实现在线拆装和维修。此外，由安装于阀体10或阀盖20上且与阀体10内部连通的放空泄压组件80，有效地解决了双活塞效应阀座组件40密封结构可能引起的阀体10内部介质压力异常升高后自动泄放的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (9)

1.一种可在线拆装顶装球阀，其特征在于，包括阀体、固定于所述阀体顶部的阀盖、设置于所述阀体内的球体、两组分别设置于所述球体两侧的阀座组件以及连接所述阀体和所述阀座组件的固定环；

其中，所述阀座组件包括与所述阀体连接的阀座环、设置于所述阀座环和所述球体之间的阀座支承圈以及分别安装于所述阀座支承圈上的阀座和螺旋压缩弹簧，所述阀座支承圈分别与所述阀座环和所述球体配合，并且所述阀座支承圈通过所述螺旋压缩弹簧与所述阀座环连接，所述阀座设置于所述阀座支承圈的与所述球体形状配合的侧面上并且所述阀座与所述球体弹性接触；

所述固定环固定于所述阀体上，所述固定环具有用于流体进入的第一进压孔，所述阀体、所述阀座环和所述固定环限定出与所述第一进压孔连通的第一密封腔，所述阀体具有用于流体进入的第二进压孔，所述阀体和所述阀座环限定出与所述第二进压孔连通的第二密封腔。

2.根据权利要求1所述的可在线拆装顶装球阀，其特征在于，所述阀座组件还包括第一密封圈和防火圈，所述第一密封圈和所述防火圈均设置于所述阀座环和所述阀座支承圈之间，所述防火圈设置于所述第一密封圈限定的圆圈内。

3.根据权利要求1所述的可在线拆装顶装球阀，其特征在于，所述阀体与所述阀座环之间设有第二密封圈，所述阀体与所述固定环之间设有第三密封圈，所述固定环与所述阀座环之间设有第四密封圈，所述第二密封圈、所述第三密封圈、所述第四密封圈、所述阀体、所述阀座环和所述固定环限定出所述第一密封腔。

4.根据权利要求3所述的可在线拆装顶装球阀，其特征在于，所述第二密封圈、所述阀体和所述阀座环限定出所述第二密封腔。

5.根据权利要求1所述的可在线拆装顶装球阀，其特征在于，所述第一进压孔和所述第二进压孔的延伸方向与设置于所述阀体上的法兰的通道孔方向保持一致。

6.根据权利要求1-5任一项所述的可在线拆装顶装球阀，其特征在于，所述可在线拆装顶装球阀还包括限位块，所述固定环通过所述限位块固定于所述阀体上，所述阀体和所述固定环上分别设有与所述限位块配合的第一限位凹槽和第二限位凹槽。

7.根据权利要求6所述的可在线拆装顶装球阀，其特征在于，所述可在线拆装顶装球阀还包括定位块，所述阀座环和所述固定环通过所述定位块固定于所述阀体上，所述固定环具有与所述定位块配合的定位通孔，所述阀体和所述阀座环分别具有与所述定位块配合的第一定位凹槽和第二定位凹槽。

8.根据权利要求1所述的可在线拆装顶装球阀，其特征在于，所述可在线拆装顶装球阀还包括放空泄压组件，所述放空泄压组件安装于所述阀体或所述阀盖上，并且所述放空泄压组件与所述阀体的内腔连通。

9.根据权利要求1所述的可在线拆装顶装球阀，其特征在于，所述可在线拆装顶装球阀还包括阀杆和阀杆驱动装置，所述阀杆的一端穿过所述阀盖与所述球体连接，所述阀杆的另一端与所述阀杆驱动装置连接。