CN108331936A - 一种高低温自适应阀座结构及安装有该阀座结构的球阀 - Google Patents

一种高低温自适应阀座结构及安装有该阀座结构的球阀 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高低温自适应阀座结构及安装有该阀座结构的球阀，包括阀体、球体和阀座组件，阀座组件设于阀体与球体之间，阀座组件包括阀座支承圈、变形密封片、弹簧座、弹簧和螺纹座；阀座支承圈和弹簧座设于球体与阀体之间，在弹簧的作用下，阀座支承圈与球体密封配合；阀座支承圈相对于球体的另一端与变形密封片的内径端固接，螺纹座套装在阀座支承圈上，在螺纹座的作用下变形密封片与阀体密封配合。本发明中阀座支承圈与变形密封片内径处为连接为一体，变形密封片在轴向推力的作用下自动变形；在弹簧的作用下将阀座支承圈推向球体，让阀座支承圈自动位移以保证密封面贴向球体球面，让阀座能够忽略温度的变形影响，以适应不同温度。

Description

一种高低温自适应阀座结构及安装有该阀座结构的球阀
技术领域
本发明涉及阀门技术领域，尤其涉及一种高低温自适应阀座结构及安装有该阀座结构的球阀。
背景技术
球阀具有90°快速开关、流阻小等优点，常作为管道中的截断装置。随着煤化工、油品升级、液化天然气等行业的不断发展，除了常温阀门需求外，在高温、低温或高低温变化的工况对阀门提出了更高的要求。
常温球阀阀座结构通常采用非金属的橡胶密封，橡胶体具有较好的弹性，常温下很容易实现密封，但一般橡胶通常不耐高温和低温，高温下容易损坏，低温下将失去弹性而玻璃化从而变得易脆。高温阀门通常采用抗高温的石墨填料密封，但其密封性能对密封表面的要求很高，可靠性较低，且在低温下石墨填料弹性不足，若失去持续的预外载将不能实现密封。低温和超低温球阀通常采用LipSeal唇形密封圈密封，低温对非金属材料的硬化作用将大大提高LipSeal密封的难度，表面要求极高，制造难度大，密封稳定性和可靠性是当今阀门行业的一大难题，且LipSeal的非金属密封夹套也让其不可用于高温工况。
发明内容
本发明旨在提供高低温自适应阀座结构及安装有该阀座结构的球阀，能同时满足高温和低温的工况。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种高低温自适应阀座结构，包括阀体、球体和阀座组件，所述阀座组件设于阀体与球体之间，阀座组件与阀体和球体密封配合，所述阀座组件包括阀座支承圈、变形密封片、弹簧座、弹簧和螺纹座；所述阀座支承圈和弹簧座设于球体与阀体之间，阀座支承圈位于球体与弹簧座之间，弹簧设于弹簧座与阀体之间；在弹簧的作用下，阀座支承圈与球体密封配合；
变形密封片为环形，所述阀座支承圈相对于球体的另一端与变形密封片的内径端固接，所述螺纹座套装在阀座支承圈上，螺纹座的外圆面与阀体螺纹连接，螺纹座的一端顶向变形密封片，在螺纹座的作用下，变形密封片与阀体密封配合。
进一步的，所述螺纹座与变形密封片之间设有止推轴承。
进一步的，所述变形密封片与阀体的密封面处设有密封环，密封环安装在阀体上。
优选地，密封环位于变形密封片外端。
其中，变形密封片与阀座支承圈焊接，或者变形密封片与阀座支承圈一体制造。
其中，球体与阀座支承圈之间为金属密封。
或者，在球体与阀座支承圈之间设置插件形成非金属密封。
进一步的，插件的材质为PEEK或PCTFE或浸金属材料。
进一步的，弹簧座外端设有用于拨动旋转的工艺孔。
一种球阀，除了包括上述高低温自适应阀座结构外，还包括阀杆，所述阀杆与球体连接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明设置可变形的密封片，阀座支承圈与变形密封片内径处为连接为一体结构，变形密封片较薄，可在轴向推力的作用下自动变形；设置弹簧座，将一组弹簧装入弹簧座中，在弹簧的作用下将弹簧座和阀座支承圈推向球体，让阀座支承圈自动位移以保证阀座密封面贴向球体密封面，让阀座能够忽略温度的变形影响，以适应不同温度的变化；
2.变形密封片的外圆处设置为固定密封，由螺纹座将变形密封片与阀体压紧，螺纹座为一体式结构，推力接触面为连续环形接触面，从而保证变形密封片整个外圆均匀地压在阀体和密封环上；
3.本发明减少了阀座与阀体间密封时的泄漏面数量，由两道减少为一道；将阀座与阀体间的密封方式，由单一密封改为复合密封结构，该复合密封结构利用了金属的刚性和非金属的压缩性，使阀座在高温和低温或高低温变化时都能实现极好的密封，解决了常规高温或低温阀座结构可靠性差的问题，同时降低了密封面的加工制造难度。
4.一体式螺纹座与滑动端止推轴承的结构，以便在螺纹座旋紧时降低摩擦、并保护变形密封片不被划伤，通过扳转工装将螺纹座扳紧，从而将变形密封片直接压在复合密封结构上，操作简单，密封可靠。
附图说明
图1是高低温自适应阀座结构为非金属密封时的结构示意图；
图2是高低温自适应阀座结构为金属密封时的结构示意图；
图3是球阀的结构示意图；
图中：1-球体、2-阀座组件、3-插件、4-阀座支承圈、5-变形密封片、6-弹簧座、7-弹簧、8-阀体、9-密封环、10-止推轴承、11-螺纹座、12-阀杆。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
如图1、2所示，本发明公开的高低温自适应阀座结构，包括阀体8、球体1和阀座组件2，阀座组件2设于阀体8与球体1之间，阀座组件2与阀体8和球体1密封配合，阀座组件2与球体1间通过球体密封面和与贴合的阀座密封面实现密封。阀座组件2包括阀座支承圈4、变形密封片5、弹簧座6、弹簧7和螺纹座11；阀座支承圈4和弹簧座6设于球体1与阀体8之间，阀座支承圈4位于球体1与弹簧座6之间。变形密封片5为环形，阀座支承圈4相对于球体1的另一端与变形密封片5的内径端固接，实现了其一体式结构从而避免了泄漏，规避了常规密封圈的泄漏可能性，变形密封片5与阀座支承圈4焊接或一体制造。
螺纹座11套装在阀座支承圈4上，螺纹座11的外圆面与阀体8螺纹连接，螺纹座11的一端顶向变形密封片5，在螺纹座11的作用下，变形密封片5与阀体8密封配合。
如图1、2所示，在变形密封片5和阀体8间设置弹簧座6，弹簧座6中加工弹簧孔，将弹簧7安装到弹簧座的弹簧孔，在弹簧力的作用下弹簧7推动弹簧座6，弹簧座6推动变形密封片5和阀座支承圈4，从而使阀座密封面与球体密封面保持贴合而密封。如图2所示，球体1与阀座支承圈4之间可直径金属密封。或者，如图1所示，在球体1与阀座支承圈4之间设置插件3形成非金属密封，插件3的材料根据使用工况选择PEEK或PCTFE或浸金属材料适应不同的温度范围。
螺纹座11与变形密封片5之间设有止推轴承10。螺纹座11的外端部设置一组工艺孔，用于拨动旋转时受力，通过工装的插销插入其中，拨动旋转螺纹座11向前推进，螺纹座11与变形密封片5不直接接触，中间用止推轴承10起过渡作用，从而避免了螺纹座11与变形密封片5直接接触而划伤。螺纹座11为一个整体的结构，使推力作用在变形密封片5上时能够受力均匀，从而保证变形密封片5与阀体8之间的密封。
变形密封片5与阀体8的密封面处设有密封环9，阀体8上设置一段密封平面，并在密封平面的中央再设置非金属的密封环9。变形密封片5外径处同时与密封环9和阀体8之间设置密封面，在螺纹座11的旋紧下，通过止推轴承10将变形密封片5与阀体8密封平面和密封环9同时压紧，实现紧密的金属及非金属复合密封。变形密封片5的外端为固定密封结构，内径端与阀座支承圈4固接，变形密封片5通过自身的变形实现其随阀座支承圈4沿流道方向上自由浮动。
一种球阀，如图3所示，该球阀除了包括上述高低温自适应阀座结构外，还包括阀杆12，阀杆12与球体1连接。
本发明能同时适用于高温、低温、高低温变化的极端工况，解决常规高温球阀不能用于低温，低温阀门不能用于高温的问题，同时还解决常规高温或低温球阀的阀座密封可靠性不足的问题。
当然，本发明还可有其它多种实施方式，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种高低温自适应阀座结构，包括阀体(8)、球体(1)和阀座组件(2)，所述阀座组件(2)设于阀体(8)与球体(1)之间，阀座组件(2)与阀体(8)和球体(1)密封配合，其特征在于:所述阀座组件(2)包括阀座支承圈(4)、变形密封片(5)、弹簧座(6)、弹簧(7)和螺纹座(11)；所述阀座支承圈(4)和弹簧座(6)设于球体(1)与阀体(8)之间，阀座支承圈(4)位于球体(1)与弹簧座(6)之间，弹簧(7)设于弹簧座(6)与阀体(8)之间；在弹簧(7)的作用下，阀座支承圈(4)与球体(1)密封配合；
变形密封片(5)为环形，所述阀座支承圈(4)相对于球体(1)的另一端与变形密封片(5)的内径端固接，所述螺纹座(11)套装在阀座支承圈(4)上，螺纹座(11)的外圆面与阀体(8)螺纹连接，螺纹座(11)的一端顶向变形密封片(5)，在螺纹座(11)的作用下，变形密封片(5)与阀体(8)密封配合。
2.根据权利要求1所述的高低温自适应阀座结构，其特征在于：所述螺纹座(11)与变形密封片(5)之间设有止推轴承(10)。
3.根据权利要求1或2所述的高低温自适应阀座结构，其特征在于：所述变形密封片(5)与阀体(8)的密封面处设有密封环(9)，密封环(9)安装在阀体(8)上。
4.根据权利要求3所述的高低温自适应阀座结构，其特征在于：密封环(9)位于变形密封片(5)外端。
5.根据权利要求1所述的高低温自适应阀座结构，其特征在于：变形密封片(5)与阀座支承圈(4)焊接，或者变形密封片(5)与阀座支承圈(4)一体制造。
6.根据权利要求1所述的高低温自适应阀座结构，其特征在于：球体(1)与阀座支承圈(4)之间为金属密封。
7.根据权利要求1所述的高低温自适应阀座结构，其特征在于：在球体(1)与阀座支承圈(4)之间设置插件(3)形成非金属密封。
8.根据权利要求7所述的高低温自适应阀座结构，其特征在于：插件(3)的材质为PEEK或PCTFE或浸金属材料。
9.根据权利要求1所述的高低温自适应阀座结构，其特征在于：弹簧座(6)外端设有用于拨动旋转的工艺孔。
10.安装有权利要求1-9中任一项权利要求所述的阀座结构的球阀，其特征在于：还包括阀杆(12)，所述阀杆(12)与球体(1)连接。
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