CN108547963B - 一种用于管线球阀的子母密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于管线球阀的子母密封装置，包括阀体、位于所述阀体内部的球体、母浮动阀座、数个母浮动阀座推力弹簧、母浮动阀座第一密封圈和母浮动阀座第二密封圈以及位于所述母浮动阀座内部的子浮动阀座；所述母浮动阀座推力弹簧的一端抵靠所述阀体、另一端抵靠所述母浮动阀座；所述母浮动阀座第一密封圈位于所述母浮动阀座的内部，位于与所述球体的球面接触的位置；所述圆筒状母浮动阀座第二密封圈位于所述阀体和所述母浮动阀座之间；所述子浮动阀座位于所述母浮动阀座的内侧。本发明采用两个分别独立的浮动软密封阀座，子浮动密封阀座寄置在母浮动密封阀座中，是一种子母组合型软密封结构，各自独立完成两重密封功能，密封更可靠。

Description

一种用于管线球阀的子母密封装置
技术领域
本发明属于球阀的密封阀座技术领域，具体涉及一种用于管线球阀的子母密封装置。
背景技术
天然气输送中的管线球阀是采用组合密封结构的阀座。这种阀座仍处于发展、改进之中。这是因为管线中不可避免地存在焊渣、沙拉、铁锈、木屑等固体颗粒。密封阀座的设计既不能单一地采用软密封结构，无法避免固体颗粒对软密封阀座的磨损和擦伤；又不能采用金属硬密封结构，达不到密封要求，处于两难境地，是管线球阀发展中的核心技术和世界性难题。
上一世纪五十年代，美国Cameron公司首创的管线球阀是采用一种组合密封结构：尼龙或PTFE材料作为密封材料的主密封，当发生微小泄露时，将密封脂注入到尼龙密封周围，密封脂跟随泄露介质的流动来堵塞尼龙密封圈擦伤的表面，阻止介质的通过，是一种临时性的，又不是十分可靠的应急措施。
尔后，意大利Grove公司推出另一种组合密封结构：采用金属对金属的初级密封和次级橡胶弹性材料的软密封，以期达到密封要求。这种所谓金属对金属的初级密封，实际上密封面之间仍保留0.2-0.4mm的间隙，以防止对球体表面擦伤，因此，实际上只能阻止大颗粒固体颗粒进入下一级软密封。一旦微小固体颗粒磨损或擦伤橡胶时，同样将密封脂的注入在一个开式的缝隙内，来堵塞被擦伤的橡胶表面，阻止介质的通过，也是一种不十分可靠的临时性应急措施。
在这一基本结构的基础上，加拿大Velan，德国Schuck，意大利Nuovo Pignone，意大利Valvitalia和意大利Gasket都采用类似结构，未有实质性的变化。
如图1所示为上述意大利公司Gasket推出的一种组合密封结构的部分剖面示意图。该组合密封结构包括阀体11、位于所述阀体11内部的球体17、浮动阀座15、数个浮动阀座推力弹簧14、浮动阀座第一密封圈16和浮动阀座第二密封圈13；所述浮动阀座推力弹簧14的一端抵靠所述阀体11、另一端抵靠所述浮动阀座15，用于将所述浮动阀座15抵靠在所述球体17上；所述浮动阀座第一密封圈16位于所述浮动阀座15的内部，位于与所述球体17的球面接触的位置；所述浮动阀座第二密封圈13位于所述阀体11和所述浮动阀座15之间。该组合密封结构还包括密封脂注入通道12；所述密封脂注入通道12包括穿过所述阀体11的数条径向通道和与所述数条径向通道连通的数条轴向通道，所述数条轴向通道的另一端通向所述球体17。装配后在弹簧14作用下，获得阀座15与球体17之间的初始密封，在工况下，介质进入直径ΦE环形面积，在介质力的作用下推动阀座15，使密封圈16与球体17的球面紧密接触而保持密封。阀座15与球体17的球面之间有0.2-0.4mm的间隙，可以阻止大颗粒固体通过，来保护密封圈16，当发生泄漏时，将密封脂通过通道12注射到球体17的表面，以获得临时性密封，这是一种现行的传统的密封结构，存在所述的密封圈16被固体颗粒擦伤引起泄露的可能。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种用于管线球阀的子母密封装置，包括两个分别独立的圆筒状浮动软密封阀座(Floating Seats)，圆筒状子浮动密封阀座寄置在圆筒状母浮动密封阀座中，是一种子母组合型软密封结构。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种用于管线球阀的子母密封装置，包括阀体、位于所述阀体内部的球体、圆筒状母浮动阀座、圆筒状母浮动阀座推力弹簧、圆筒状母浮动阀座第一密封圈和圆筒状母浮动阀座第二密封圈以及位于所述母浮动阀座内部的圆筒状子浮动阀座；所述母浮动阀座推力弹簧位于所述阀体内部的一圈凹槽内，其一端抵靠所述阀体、另一端抵靠所述母浮动阀座，用于将所述母浮动阀座抵靠在所述球体上；所述母浮动阀座第一密封圈位于所述母浮动阀座的内部，位于与所述球体的球面接触的位置；所述母浮动阀座第二密封圈位于所述阀体和所述母浮动阀座之间；所述子浮动阀座位于所述母浮动阀座的内侧，位于与所述球体相接触的位置。
根据本发明的优选实施例，还包括圆筒状子浮动阀座推力弹簧、圆筒状子浮动阀座第一密封圈和圆筒状子浮动阀座第二密封圈；所述子浮动阀座推力弹簧的一端抵靠所述母浮动阀座、另一端抵靠所述子浮动阀座，用于将子浮动阀座抵靠在所述球体上；所述子浮动阀座第一密封圈和子浮动阀座第二密封圈位于所述子浮动阀座的内部，所述子浮动阀座第一密封圈位于与所述母浮动阀座接触的位置，所述子浮动阀座第二密封圈位于与所述球体的球面接触的位置。
根据本发明的优选实施例，还包括密封脂注入通道；所述密封脂注入通道包括穿过所述阀体的数条径向通道和与所述数条径向通道连通的数条轴向通道，所述数条轴向通道的另一端通向所述球体。
根据本发明的优选实施例，在所述子浮动阀座第二密封圈、母浮动阀座第一密封圈以及母浮动阀座与球体之间是一个全封闭的密封脂注入腔体。
根据本发明的优选实施例，还包括嵌件；所述嵌件位于所述子浮动阀座内部，位于与所述球体和管线接触的位置，且位于所述子浮动阀座第二密封圈的内侧，用于支撑所述子浮动阀座第二密封圈。
根据本发明的优选实施例，所述嵌件采用在所述子浮动阀座翻边滚压的结构，或采用筒状嵌入式结构。
根据本发明的优选实施例，所述子浮动阀座第二密封圈的材质是橡胶、PTFE或其它高分子材料。
根据本发明的优选实施例，所述子浮动阀座第二密封圈的截面形状为三角形、圆形或筒状。
根据本发明的优选实施例，还包括压板和螺钉；所述压板和螺钉位于所述母浮动阀座的一端，所述压板固定在所述母浮动阀座上，所述螺钉的一端固定在所述压板的内部，另一端伸向所述母浮动阀座。
与现有技术相比，本发明的一种用于管线球阀的子母密封装置具有如下有益效果：本发明的一种用于管线球阀的子母密封装置，采用两个分别独立的圆筒状浮动软密封阀座，圆筒状子浮动密封阀座寄置在圆筒状母浮动密封阀座中，是一种子母组合型软密封结构，各自独立完成两重密封功能，密封更可靠。同时，提供的密封剂注射通道是一个全密封的腔体，密封剂的压力高于管线介质压力，是一个隔绝的介质密封原理。
附图说明
图1为本发明背景技术中提到的现有的管线球阀的密封结构的部分剖面示意图。
图2为本发明涉及的一种用于管线球阀的子母密封装置的部分剖面示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例和附图，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。
如图2所示，本发明的一种用于管线球阀的子母密封装置，包括阀体21、位于所述阀体21内部的球体29、圆筒状母浮动阀座25、圆筒状母浮动阀座推力弹簧24、圆筒状母浮动阀座第一密封圈26和圆筒状母浮动阀座第二密封圈23以及位于所述母浮动阀座25内部的圆筒状子浮动阀座214；所述母浮动阀座推力弹簧24位于所述阀体21内部的一圈凹槽内，其一端抵靠所述阀体21、另一端抵靠所述母浮动阀座25，用于将所述母浮动阀座25抵靠在所述球体29上；所述母浮动阀座第一密封圈26位于所述母浮动阀座25的内部，位于与所述球体29的球面接触的位置；所述母浮动阀座第二密封圈23位于所述阀体21和所述母浮动阀座25之间；所述子浮动阀座214位于所述母浮动阀座25的内侧，位于与所述球体29相接触的位置。
本发明的一种用于管线球阀的子母密封装置，还包括圆筒状子浮动阀座推力弹簧210、圆筒状子浮动阀座第一密封圈211和圆筒状子浮动阀座第二密封圈213；所述子浮动阀座推力弹簧210的一端抵靠所述母浮动阀座25、另一端抵靠所述子浮动阀座214，用于将子浮动阀座214抵靠在所述球体29上；所述子浮动阀座第一密封圈211和子浮动阀座第二密封圈213位于所述子浮动阀座214的内部，所述子浮动阀座第一密封圈211位于与所述母浮动阀座25接触的位置，所述子浮动阀座第二密封圈213位于与所述球体29的球面接触的位置。优选地，所述子浮动阀座第二密封圈213的材质是橡胶、PTFE或其它高分子材料；所述子浮动阀座第二密封圈213的截面形状为三角形、圆形或筒状。
本发明的一种用于管线球阀的子母密封装置，还包括密封脂注入通道22；所述密封脂注入通道22包括穿过所述阀体21的数条径向通道和与所述数条径向通道连通的数条轴向通道，所述数条轴向通道的另一端通向所述球体29。在所述子浮动阀座第二密封圈213、母浮动阀座第一密封圈26以及母浮动阀座25与球体29之间是一个全封闭的密封脂注入腔体。
本发明的一种用于管线球阀的子母密封装置，还包括嵌件212；所述嵌件212位于所述子浮动阀座214内部，位于与所述球体29相接触的位置，且位于所述子浮动阀座第二密封圈213的内侧，用于支撑所述子浮动阀座第二密封圈213。优选地，所述嵌件212亦可采用圆筒状子浮动阀座214翻边滚压的结构，或采用筒状嵌入式结构。
本发明的一种用于管线球阀的子母密封装置，还包括压板27和螺钉28；所述压板27和螺钉28位于所述母浮动阀座25的一端，所述压板27固定在所述母浮动阀座25上，所述螺钉28的一端固定在所述压板27的内部，另一端伸向所述母浮动阀座25。
图2中，阀门装配后，母浮动阀座推力弹簧24推动母浮动阀座25，使母浮动阀座第一密封圈26与球体29的球面紧密贴合，提供一个母浮动阀座的初始密封应力。子浮动阀座推力弹簧210推动子浮动阀座214，使子浮动阀座第二密封圈213与球体29的球面紧密贴合，提供一个子浮动阀座的初始密封应力。
ΦD是阀体的流道，当介质进入流道后进入到ΦE的环形空间，推动母浮动阀座25，使母浮动阀座第一密封圈26与球体29的球面紧密接触，获得初级密封；同时，介质进入ΦC的环形空间，推动子浮动阀座214，使子浮动阀座第二密封圈213与球体29的球面紧密贴合，获得初级密封。子浮动阀座214与母浮动阀座25之间通过子浮动阀座第一密封圈211来密封。子浮动阀座第二密封圈213可用软密封材料橡胶、PTFE或其它高分子材料制造，它兼具密封功能和清扫系统固体颗粒的双重作用，从而保证次级密封不被损坏，是一种兼具密封和清扫双重功能密封结构。
在长期开关过程中，最先引起泄露的地方是子浮动阀座214的子浮动阀座第二密封圈213，其表面发生擦伤而会引起微量泄露，此时，介质通过注脂孔通道进入ΦF的环形空间，母浮动阀座第二密封圈23的压力增大，进而推动母浮动阀座25，使介质作用在母浮动阀座25上的作用力增大，从而提高母浮动阀座密封的可靠性和必须的密封应力。进一步地，长期的开关过程可能会有固体颗粒飞入密封腔体形成二级密封的母浮动阀座第一密封圈26的擦伤而导致二级密封的母浮动阀座的泄露，此时可将高压力的密封脂通过密封脂注入通道22注射到球体29的球面，形成一个高压液体腔，完全隔绝气体的泄露，提供一个可靠的紧急密封措施。因此，本发明提供的是一个初级子浮动阀座软密封、次级母浮动阀座软密封以及紧急状态下注脂密封的三重组合密封装置。
与现有技术相比，本发明的一种用于管线球阀的子母密封装置具有如下有益效果：本发明的一种用于管线球阀的子母密封装置，采用两个分别独立的圆筒状浮动软密封阀座，圆筒状子浮动密封阀座寄置在圆筒状母浮动密封阀座中，是一种子母组合型软密封结构，各自独立完成两重密封功能，密封更可靠。同时，提供的密封剂注射通道是一个全密封的腔体，密封剂的压力高于管线介质压力，是一个隔绝的介质密封原理。在长期使用中，金属固体颗粒有可能同时擦伤圆筒状子密封座中的密封圈和圆筒状母密封阀座的密封圈，即使是这种可能性极少，此时也可以采用紧急密封脂的注射，提供一个全封闭的高压环境来阻塞泄露点，满足管线球阀气泡级密封的要求。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (6)

1.一种用于管线球阀的子母密封装置，其特征在于，包括阀体(21)、位于所述阀体(21)内部的球体(29)、圆筒状母浮动阀座(25)、圆筒状母浮动阀座推力弹簧(24)、圆筒状母浮动阀座第一密封圈(26)和圆筒状母浮动阀座第二密封圈(23)以及位于所述母浮动阀座(25)内部的圆筒状子浮动阀座(214)；所述母浮动阀座推力弹簧(24)位于所述阀体(21)内部的一圈凹槽内，其一端抵靠所述阀体(21)、另一端抵靠所述母浮动阀座(25)，用于将所述母浮动阀座(25)抵靠在所述球体(29)上；所述母浮动阀座第一密封圈(26)位于所述母浮动阀座(25)的内部，位于与所述球体(29)的球面接触的位置；所述母浮动阀座第二密封圈(23)位于所述阀体(21)和所述母浮动阀座(25)之间；所述子浮动阀座(214)位于所述母浮动阀座(25)的内侧，位于与所述球体(29)相接触的位置；
还包括圆筒状子浮动阀座推力弹簧(210)、圆筒状子浮动阀座第一密封圈(211)和圆筒状子浮动阀座第二密封圈(213)；所述子浮动阀座推力弹簧(210)的一端抵靠所述母浮动阀座(25)、另一端抵靠所述子浮动阀座(214)，用于将子浮动阀座(214)抵靠在所述球体(29)上；所述子浮动阀座第一密封圈(211)和子浮动阀座第二密封圈(213)位于所述子浮动阀座(214)的内部，所述子浮动阀座第一密封圈(211)位于与所述母浮动阀座(25)接触的位置，所述子浮动阀座第二密封圈(213)位于与所述球体(29)的球面接触的位置；
还包括密封脂注入通道(22)；所述密封脂注入通道(22)包括穿过所述阀体(21)的数条径向通道和与所述数条径向通道连通的数条轴向通道，所述数条轴向通道的另一端通向所述球体(29)；
在所述子浮动阀座第二密封圈(213)、母浮动阀座第一密封圈(26)以及母浮动阀座(25)与球体(29)之间是一个全封闭的密封脂注入腔体。
2.根据权利要求1所述的用于管线球阀的子母密封装置，其特征在于，还包括嵌件(212)；所述嵌件(212)位于所述子浮动阀座(214)内部，位于与所述球体(29)相接触的位置，且位于所述子浮动阀座第二密封圈(213)的下方，用于支撑所述子浮动阀座第二密封圈(213)。
3.根据权利要求2所述的用于管线球阀的子母密封装置，其特征在于，所述嵌件(212)采用在所述子浮动阀座(214)翻边滚压的结构，或采用筒状嵌入式结构。
4.根据权利要求1所述的用于管线球阀的子母密封装置，其特征在于，所述子浮动阀座第二密封圈(213)的材质是橡胶、PTFE或其它高分子材料。
5.根据权利要求1所述的用于管线球阀的子母密封装置，其特征在于，所述子浮动阀座第二密封圈(213)的截面形状为三角形、圆形或筒状。
6.根据权利要求1所述的用于管线球阀的子母密封装置，其特征在于，还包括压板(27)和螺钉(28)；所述压板(27)和螺钉(28)位于所述母浮动阀座(25)的一端，所述压板(27)固定在所述母浮动阀座(25)上，所述螺钉(28)的一端固定在所述压板(27)的内部，另一端伸向所述母浮动阀座(25)。
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