CN109237069A - 一种超低温固定球阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超低温固定球阀，包括上游连接体、上游阀座、阀体、球体、下游阀座和下游连接体；其特征在于，还包括阀座密封圈、压环、压簧、阀杆、阀盖和固定轴；所述阀座密封圈密封在球体与上游阀座及下游阀座的贴合面处，所述压簧设于上游连接体与上游阀座之间以及下游连接体与下游阀座之间；所述上游阀座外壁设有唇形密封圈和石墨线，上游阀座介质出口处设于防火唇；所述下游阀座设有双向的唇形密封圈；所述球体设有定位槽，所述阀盖固定连接阀体，所述阀杆穿设在阀盖的腔体内，阀杆底部伸入到定位槽内，所述固定轴固定连接阀体，所述阀盖下端设有通孔和开口轴承。本发明超低温固定球阀具有密封性能好、防火、防静电、安全可靠。

Description

一种超低温固定球阀

技术领域

本发明涉及球阀领域,尤其涉及一种超低温固定球阀。

背景技术

低温阀门，特别是超低温阀门，其工作温度极低。乙烯，液化天然气装置，天然气LPG LNG储罐，接受基地及卫星站，空分设备，石油化工尾气分离设备，液氧、液氮、液氩、二氧化碳低温贮槽及槽车、变压吸附制氧等装置上需要大量的超低温阀门。输送的液态低温介质如乙烯、液氧、液氢、液化天然气、液化石油产品等，不但易燃易爆，而且在升温时要气化，气化时，体积膨胀数百倍，因而产生极高的压力，并作用于阀门的内部，从而引起阀门的阀体破裂，甚至造成事故。而且常温的固定球阀结构已无法满足低温下工况的要求，且缺少防火性能。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明提供一种超低温固定球阀，其能够用于超低温工况，具有防火功能，使用寿命长、密封性能好、防静电、防异常升压、使用安全可靠。

为了达到上述技术效果，本发明采用的技术方案是：

一种超低温固定球阀，包括上游连接体、上游阀座、阀体、球体、下游阀座和下游连接体；所述上游连接体、阀体和下游连接体按介质流向依次固定且密封连接，所述上游阀座、球体和下游阀座按介质流向依次密封连接，且球体位于阀体的内腔中心，上游阀座和下游阀座对应封装在上游连接体与阀体及阀体与下游连接体之间；其特征在于，还包括阀座密封圈、压环、压簧、阀杆、阀盖和固定轴；所述阀座密封圈密封连接在球体与上游阀座及球体与下游阀座的贴合面处，阀座密封圈由耐低温材料制成，并设有外翻边，阀座密封圈通过压在其外翻边上的压环两次夹紧锁固在相应的上游阀座或下游阀座上，所述压簧设于上游连接体与上游阀座之间以及下游连接体与下游阀座之间，且设有变形量；所述上游阀座外壁在与上游连接体贴合处设有一单向的唇形密封圈和一石墨线，单向的所述唇形密封圈设于石墨线的上游，上游阀座的介质出口处设于防火唇；所述下游阀座外壁在与上游连接体贴合处设有双向的唇形密封圈；所述球体的上下端均设有定位槽，所述阀盖螺纹固定连接在阀体上方，所述阀杆穿设在阀盖的腔体内，阀杆底部穿过阀体伸入到球体上端的定位槽内，所述固定轴螺纹固定连接在阀体下方，固定轴头部穿过阀体伸入到球体下端的定位槽内，所述阀盖的下端设有通孔和开口轴承，通孔位于开口轴承上方，阀盖的颈部腔体通过阀盖下端的通孔及开口轴承与阀体的腔体连通。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的超低温固定球阀能应用于超低温工况，并且具有使用寿命长、密封性能好、防火、防异常升压、使用安全可靠的特点。

本发明进一步改进如下：

进一步地，所述上游连接体与阀体之间以及下游连接体与阀体之间均通过两级台阶双重密封，且靠近球阀的台阶处通过唇型密封圈密封，远离球阀的台阶处通过石墨缠绕垫片密封，所述石墨缠绕垫片为金属石墨缠绕垫片。

进一步地，所述阀盖与阀体之间以及固定轴与阀体之间均通过两级台阶设置双重密封，且靠近球阀的台阶处通过唇型密封圈密封，远离球阀的台阶处通过石墨缠绕垫片密封。

进一步地，所述阀盖为长颈阀盖；

进一步地，所述阀盖的颈部缠绕有保冷材料。

进一步地，所述阀盖上端腔体入口处设有台阶，所述阀盖与阀杆通过台阶上的密封结构密封连接；所述密封结构包括自上向下依次设置的填料环、石墨填料和唇形密封圈，所述填料环的上表面高出阀盖上表面。

进一步地，所述阀杆上套设有压板，所述压板抵接填料环上表面，压板两端通过螺柱螺母或锁紧螺栓锁固在阀盖上。

进一步地，所述锁紧螺栓在压板上方套设有碟簧。

进一步地，所述阀杆的底部设有弹簧槽，所述弹簧槽内设有导电弹簧，所述导电弹簧两端分别抵接阀杆与球体。

进一步地，所述阀体上设有用于阀门试验的阀体孔，所述阀体孔处塞有螺塞，所述螺塞前端设有石墨缠绕垫片。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，加以详细说明。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的Ⅰ部位放大视图。

图3为图1的Ⅱ部位放大视图。

图4为图1的Ⅲ部位放大视图。

图5为图1的Ⅳ部位放大视图。

图6为本发明右视局部剖视图。

图中各标号和对应的名称为：1-阀体；2-上游连接体；3-下游连接体；4-球体；5-上游阀座；6-下游阀座；7-阀座密封圈；8-压环；9-内六角螺钉；10-阀杆；11-压簧；12-唇形密封圈；13-唇形密封圈；14-石墨线；15-防火唇；16-阀盖；17-固定轴；18-压板；19-填料环；20-螺柱；21-螺母；22-碟簧；23-石墨填料；24-唇形密封圈；25-唇形密封圈；26-金属石墨缠绕垫片；27-通孔；28-开口轴承；29-导电弹簧；30-阀体孔；31-螺塞；32-石墨缠绕垫片。

具体实施方式

如图1至图6所示，本发明的超低温固定球阀包括：上游连接体2、上游阀座5、阀体1、球体4、下游阀座6、下游连接体3、阀座密封圈7、压环8、压簧11、阀杆10、阀盖16和固定轴17。上游连接体2、阀体1和下游连接体3按介质流向依次固定且密封连接，上游阀座5、球体4和下游阀座6按介质流向依次密封连接，且球体4位于阀体1的内腔中心，上游阀座5和下游阀座6对应封装在上游连接体2与阀体1及阀体1与下游连接体3之间。阀座密封圈7密封连接在球体4与上游阀座5及球体4与下游阀座6的贴合面处，阀座密封圈7由耐低温材料制成，并设有外翻边，阀座密封圈7通过压在其外翻边上的压环8利用内六角螺钉9两次夹紧锁固在相应的上游阀座5或下游阀座6上(其中两次夹紧锁固指一次为常温下夹紧锁固，之后深冷处理后再次锁紧)，压簧11设于上游连接体2与上游阀座5之间以及下游连接体3与下游阀座6之间，且设有变形量。上游阀座5外壁在与上游连接体2贴合处设有一单向的唇形密封圈12和一石墨线14，单向的唇形密封圈12设于石墨线14的上游，上游阀座5的介质出口处设于防火唇15。下游阀座6外壁在与上游连接体2贴合处设有双向的唇形密封圈13。球体4的上下端均设有定位槽，阀盖16螺纹固定连接在阀体1上方，阀杆10穿设在阀盖16的腔体内，阀杆10底部穿过阀体1伸入到球体4上端的定位槽内，固定轴17螺纹固定连接在阀体1下方，固定轴17头部穿过阀体1伸入到球体4下端的定位槽内，阀盖16的下端设有通孔27和开口轴承28，通孔27位于开口轴承28上方，阀盖16的颈部腔体通过阀盖16下端的通孔27及开口轴承28与阀体1的腔体连通。上游连接体2与阀体1、下游连接体3与阀体1、阀盖16与阀体1以及固定轴17与阀体1之间均通过两级台阶双重密封，且靠近球阀的台阶处通过唇型密封圈25密封，远离球阀的台阶处通过金属石墨缠绕垫片26密封。阀盖16采用长颈结构，阀盖16的颈部缠绕有保冷材料，阀盖16上端腔体入口处设有台阶，阀盖16与阀杆10通过台阶上的密封结构密封连接。该密封结构包括自上向下依次设置的填料环19、石墨填料23和唇形密封圈24，填料环19的上表面高出阀盖16上表面。阀杆10上套设有压板18，压板18抵接填料环19上表面，压板18两端通过螺柱20螺母21锁固在阀盖16上。锁紧螺栓在压板18上方套设有碟簧22。阀杆10的底部设有弹簧槽，弹簧槽内设有导电弹簧29，导电弹簧29两端分别抵接阀杆10与球体4。如图6所示，阀体1上设有用于阀门试验的阀体孔30，阀体孔30处塞有螺塞31，螺塞31前端设有石墨缠绕垫片32密封。

本发明工作原理：球体4依靠阀杆10的下端与固定轴17支撑并可以绕阀杆10与固定轴17的轴线旋转，上游阀座5与下游阀座6分别位于球体4的两侧。球体4和上游阀座5、下游阀座6间的密封是通过阀座密封圈7实现的，阀座密封圈7是由耐低温材料制成，通过拧紧内六角螺钉9将阀座密封圈7夹在压环8与上游阀座5或下游阀座6之间，然后深冷处理，重新拧紧内六角螺钉9和夹紧阀座密封圈7，这样做的益处是减小阀座密封圈7在低温时的变形量。上游连接体2与上游阀座5之间、下游连接体3与下游阀座6之间设置有压簧11，在装配后使压簧11有一定的变形量，在压簧11弹力及介质压力的作用下使阀座密封圈7紧紧地贴在球体4上，从而保证了实现了球体4与上游阀座5、下游阀座6之间密封。上游阀座5与下游阀座6上分别设置有一个单向密封的唇形密封圈12和一个双向密封的唇形密封圈13，这是为了保持上游阀座5对进口端介质的密封，当介质进入到中腔后，需要保持下游阀座6对中腔内介质的密封，同时下游阀座6要保持对出口端高压力介质的密封。上游阀座5上装有石墨线14，而且设计有防火唇15，一旦失火，单向的唇形密封圈12被烧掉，因为石墨线14有耐高温特性，上游阀座5与上游连接体2仍然能密封，这样上游阀座5上的防火唇15在压簧11弹力及介质力的作用下又靠向球体4，形成了上游阀座5与球体4的金属密封副，所以失火状态下上游连接体2、上游阀座5、球体4三者之间仍然能密封。

阀盖16采用长颈结构，其目的在于保护石墨填料23和唇形密封圈24，长颈结构还便于缠绕保冷材料，防止冷能损失。阀盖16与阀杆10采用石墨填料23和唇形密封圈24结构，石墨填料23通过填料环19与压板18用螺柱20螺母21及碟簧22压紧。在低温情况下石墨填料23的弹性逐渐消失，用碟簧22的变形量补偿石墨填料23弹性的不足，而且阀盖16的长颈结构使得石墨填料23与低温区距离较远，从而提高了石墨填料23的密封效果。使用唇形密封圈24也加强阀盖16与阀杆10的密封效果，而石墨填料23也有防火作用。

阀体1与阀盖16、固定轴17采用唇形密封圈25和石墨缠绕垫26双重密封结构，阀体1与上游连接体2、下游连接体3采用唇形密封圈25和石墨缠绕垫26双重密封结构，都是为了提高阀门的密封可靠性，而且石墨缠绕垫26也有防火效果。

阀盖16的下端开有一个小的通孔27，阀盖16长颈部分的腔体通过阀盖16下端的通孔27、开口轴承28与阀体1的腔体连通，这样当阀盖16长颈部分的腔体与阀体1中腔出现异常升压时，由于上游阀座5具有自泄压的特征，过高的压力就会通过上游阀座5排向介质进口的一侧，从而防止了阀体1内腔和阀盖16内腔的异常升压的发生，保证了阀门操作者的安全。

阀杆10的底部有开孔并放置导电弹簧29，使球体4与阀杆10之间始终能保持电的连续性，球体4与阀座密封圈7摩擦产生静电，而静电是有害的，通过导电弹簧29、石墨填料23将球体4上的静电导出去，提高了阀门的使用安全。

阀体1上设置有阀体孔30，并用螺塞31和石墨缠绕垫32密封，这是便于阀门试验。待阀门试验合格后，将螺塞31与阀体1的接合处焊接，最大限度地减小阀门的泄漏点。

本发明不局限于上述具体的实施方式，对于本领域的普通技术人员来说从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超低温固定球阀，包括上游连接体、上游阀座、阀体、球体、下游阀座和下游连接体；所述上游连接体、阀体和下游连接体按介质流向依次固定且密封连接，所述上游阀座、球体和下游阀座按介质流向依次密封连接，且球体位于阀体的内腔中心，上游阀座和下游阀座对应封装在上游连接体与阀体及阀体与下游连接体之间；其特征在于，还包括阀座密封圈、压环、压簧、阀杆、阀盖和固定轴；所述阀座密封圈密封连接在球体与上游阀座及球体与下游阀座的贴合面处，阀座密封圈由耐低温材料制成，并设有外翻边，阀座密封圈通过压在其外翻边上的压环两次夹紧锁固在相应的上游阀座或下游阀座上，所述压簧设于上游连接体与上游阀座之间以及下游连接体与下游阀座之间，且设有变形量；所述上游阀座外壁在与上游连接体贴合处设有一单向的唇形密封圈和一石墨线，单向的所述唇形密封圈设于石墨线的上游，上游阀座的介质出口处设于防火唇；所述下游阀座外壁在与上游连接体贴合处设有双向的唇形密封圈；所述球体的上下端均设有定位槽，所述阀盖螺纹固定连接在阀体上方，所述阀杆穿设在阀盖的腔体内，阀杆底部穿过阀体伸入到球体上端的定位槽内，所述固定轴螺纹固定连接在阀体下方，固定轴头部穿过阀体伸入到球体下端的定位槽内，所述阀盖的下端设有通孔和开口轴承，通孔位于开口轴承上方，阀盖的颈部腔体通过阀盖下端的通孔及开口轴承与阀体的腔体连通。

2.如权利要求1所述的一种超低温固定球阀，其特征在于，所述上游连接体与阀体之间以及下游连接体与阀体之间均通过两级台阶双重密封，且靠近球阀的台阶处通过唇型密封圈密封，远离球阀的台阶处通过石墨缠绕垫片密封，所述石墨缠绕垫片为金属石墨缠绕垫片。

3.如权利要求1所述的一种超低温固定球阀，其特征在于，所述阀盖与阀体之间以及固定轴与阀体之间均通过两级台阶设置双重密封，且靠近球阀的台阶处通过唇型密封圈密封，远离球阀的台阶处通过石墨缠绕垫片密封。

4.如权利要求1所述的一种超低温固定球阀，其特征在于，所述阀盖为长颈阀盖。

5.如权利要求4所述的一种超低温固定球阀，其特征在于，所述阀盖的颈部缠绕有保冷材料。

6.如权利要求1所述的一种超低温固定球阀，其特征在于，所述阀盖上端腔体入口处设有台阶，所述阀盖与阀杆通过台阶上的密封结构密封连接；所述密封结构包括自上向下依次设置的填料环、石墨填料和唇形密封圈，所述填料环的上表面高出阀盖上表面。

7.如权利要求6所述的一种超低温固定球阀，其特征在于，所述阀杆上套设有压板，所述压板抵接填料环上表面，压板两端通过螺柱螺母或锁紧螺栓锁固在阀盖上。

8.如权利要求7所述的一种超低温固定球阀，其特征在于，所述锁紧螺栓在压板上方套设有碟簧。

9.如权利要求7或8任一项所述的一种超低温固定球阀，其特征在于，所述阀杆的底部设有弹簧槽，所述弹簧槽内设有导电弹簧，所述导电弹簧两端分别抵接阀杆与球体。

10.如权利要求1所述的一种超低温固定球阀，其特征在于，所述阀体上设有用于阀门试验的阀体孔，所述阀体孔处塞有螺塞，所述螺塞前端设有石墨缠绕垫片。