CN110145633A - 一种波纹管密封球阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种波纹管密封球阀，包括主阀体，主阀体与副阀体连接，主阀体与副阀体内设有球体，阀杆的一端穿过主阀体，球体采用第一波纹管组件密封，所述第一波纹管组件包括第一波纹管，第一波纹管的一端和阀座连接，另一端和支座连接，主阀体和阀杆之间通过第二波纹管组件密封，第二波纹管组件包括第二波纹管，第二波纹管一端与波纹管座连接，另一端与填料函连接。本发明的球阀能启闭轻松，并具备波纹管密封结构，能够长周期的确保阀门在低温和高温状况下，不因为密封件的变形而产生泄漏，安全可靠，既环保又安全。

Description

一种波纹管密封球阀

技术领域

本发明属于阀门结构技术领域，具体地，涉及一种波纹管密封球阀。

背景技术

在石油、化工，LNG，煤化工等行业或其他系统中，经常发生由于阀门在低温和高温状态密封件的变形，产生阀门阀座、填料的泄露，特别是填料的泄漏，直接导致有毒有害或易燃易爆介质进入大气中，很容易引起安全事故的发生及环境污染。造成工艺管线的异常停车和不安全因素。为了保证阀门的长周期运行，确保系统减少停车与更换，降低操作人员现场的劳动强度，杜绝阀门泄漏给企业带来的安全隐患和环境污染等损失，从而设计和生产的一种全波纹管密封球阀。

专利申请号为 CN201610112678.8的中国发明专利公开一种波纹管球阀，包括阀体、阀座、球体、阀杆，其特征是：阀杆上自下至上依次装第一波纹管组件、第二波纹管组件；所述第一波纹管组件包括上、下环，上、下环之间设置第一波纹管，上、下环内孔设置装配用的槽，且上环上的槽与一个穿透阀杆的随动销套接，下环与阀杆的上台阶面角焊接；所述第二波纹管组件包括上、下环，上、下环之间设置第二波纹管，上环通过紧固件与设置在第一、第二波纹管组件外周的衬套连接，并通过第二密封垫实现静密封，下环上周向对称设有防转销，防转销与衬套内腔上部的轴向槽套接，以限位第二波纹管组件的角运动；衬套的上台阶底面与阀体上口的止口平面之间，装有第一密封垫片；第二波纹管组件上方设置套装在阀杆上、与阀体固定连接的盖板，但是该专利在使用时仍然存在泄漏的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种波纹管密封球阀，能启闭轻松，并具备波纹管密封结构，能够长周期的确保阀门在低温和高温状况下，不因为密封件的变形而产生泄漏，安全可靠，既环保又安全，其结构新颖，易于生产和制造，启闭轻松，使用寿命长。

一种波纹管密封球阀，包括主阀体，主阀体与副阀体连接，主阀体与副阀体内设有球体，阀杆的一端穿过主阀体，球体采用第一波纹管组件密封，所述第一波纹管组件包括第一波纹管，第一波纹管的一端和阀座连接，另一端和支座连接，主阀体和阀杆之间通过第二波纹管组件密封，第二波纹管组件包括第二波纹管，第二波纹管一端与波纹管座连接，另一端与填料函连接。第一波纹管和第二波纹管顾名思义，均呈波浪形结构设置。波纹管长度与阀门规格大小有关，在此不做限制。

优选的是，所述主阀体与副阀体通过螺栓连接。

上述任一方案优选的是，所述球体和或阀座上堆焊或喷焊有硬质合金，并加工形成密封面。

上述任一方案优选的是，所述第一波纹管与阀座、支座固定连接为一体。阀座是由整体锻造经精加工而成。

上述任一方案优选的是，所述第一波纹管一端与阀座焊接，另一端与支座焊接为一体。

上述任一方案优选的是，所述第一波纹管组件的两端分别和主阀体、副阀体焊接。

上述任一方案优选的是，所述支座与主阀体、副阀体焊接固定。

上述任一方案优选的是，所述第二波纹管一端与波纹管座焊接，另一端与填料函焊接。

上述任一方案优选的是，所述第一波纹管组件的两端分别与阀杆、主阀体焊接。

上述任一方案优选的是，所述波纹管座与阀杆焊接为一体。

上述任一方案优选的是，所述填料函是与主阀体焊接为一体。

上述任一方案优选的是，所述填料函里面设有填料。

上述任一方案优选的是，所述阀座和支座内圈部位设有一挡圈。

上述任一方案优选的是，所述阀座和支座内径设有定位止口和导向位置。

上述任一方案优选的是，所述挡圈安装在阀座和支座之间的定位止口和导向位置之间。

上述任一方案优选的是，所述阀座上设有一带斜度的焊接接口。焊接坡口与第一波纹管一端焊接在一起。阀座中部有定位止口。

上述任一方案优选的是，所述支座内径设有一焊接坡口，支座上设有一带斜度的焊接接口。具体的，支座上一端设有焊接坡口，中部有定位止口。焊接坡口一端与第一波纹管另一端焊接在一起。另一端与副阀体焊连接在一起。

上述任一方案优选的是，所述支座的通孔内安装有弹性部件，弹性部件的一端接触阀座的下平面，另一端与阀体、副阀体的内径平面接触相抵。

上述任一方案优选的是，所述弹性部件为弹簧。

上述任一方案优选的是，所述球体一侧设有传动齿轮，阀杆下端设有相互对应的齿条，通过传动齿轮、齿条的配合实现阀门启闭。

上述任一方案优选的是，所述球体一端带有一轴，轴上设有与传动齿轮相连的键槽。

上述任一方案优选的是，所述阀杆的一端设有与传动齿轮相配合的直齿或斜齿，另一端设有与阀杆螺母配合的梯形螺纹。

上述任一方案优选的是，所述阀杆螺母安装在支撑座内，阀杆螺母与支撑座接触面设有轴承，阀杆螺母上端设有螺母压圈。

上述任一方案优选的是，安装传动齿轮的主阀体腔体端面设有大端盖，另一侧设有侧端盖。

上述任一方案优选的是，所述阀杆下端设有下端盖。大端盖、下端盖、侧端盖是由型钢或锻件精加工而成。

上述任一方案优选的是，所述阀杆上设有开位限位圈和关位限位平面。

上述任一方案优选的是，所述主阀体与球体长轴位置设有主衬套，另一端设有副衬套。

上述任一方案优选的是，阀杆下端套设有下衬套，主衬套、副衬套、下衬套是由型钢精加工而成。

上述任一方案优选的是，所述阀杆为升降阀杆。

上述任一方案优选的是，所述升降阀杆上设有波纹管、波纹管座和填料函，波纹管和波纹管座之间第二波纹管。

上述任一方案优选的是，所述升降阀杆下端设有齿条，齿条与连接在球体转轴上的传动齿轮配合，形成齿轮传动副，通过带齿条的阀杆升降运动带动传动齿轮主动，从而带动球体做旋转运动，实现阀门启闭。传动齿轮是由锻件精加工而成。

本发明所提供的波纹管密封结构球阀，阀座采用波纹管、支座焊接，支座与副阀体焊接的结构。既保证阀座在弹簧和介质压力下有一定的浮动量，又能保证与传统密封圈结构存在泄漏的隐患不同，彻底阻断了介质的泄露途径。另一方面，由于取消了密封圈，从而也减少了需要压紧密封圈产生变形的预紧力，因此只需要提供作用在球体上的密封预紧力就可以了，所以阀门在使用时开关比普通的球阀更省力。在阀杆的密封处采用填料波纹管密封，杜绝了工况介质通过填料位置的泄漏，彻底解决了阀门的外漏问题。这种结构的球阀，既能保留球阀的畅通性，同时又解决了球阀填料部位的泄漏，真真正正的实现了球阀的无泄漏问题，对于工艺管线的有毒、有害介质阀门的选用提供了可靠阀门的选择性，实用性强，使用范围广。

本发明具有以下优势：

1、球阀的流通能力不受影响，密封性能大大提高；

2、传统球阀填料处泄漏问题从根本上上得到解决；

3、该结构产品可用于多种工况，既能用于高温状况，也能用于低温状况的工况环境；

4、该结构产品还可以适当降低主阀体和副阀体的机械加工难度，降低制造成本。

附图说明

图1是本发明波纹管密封球阀一优选实施例的整体结构剖视图；

图2是图1的一局部结构示意图；

图3是图2的一局部结构示意图；

图4是图2的另一局部结构示意图；

图5是图4的一局部结构示意图；

图6是图1的另一局部结构示意图；

图7是图6的一局部结构示意图；

图8是本发明波纹管密封球阀一优选实施例的另一整体结构剖视图。

1、阀体，2、副阀体，3、球体，4、阀座，5、阀杆，6、波纹管，7、支座，8、挡圈，9、弹簧，10、波纹管，11、波纹管座，12、填料函，13、填料，14、填料压套，15、填料压板，16、支撑座，17、阀杆螺母，18、螺母压圈，19、轴承，20、开位限位圈，21、关位限位圈，22、立柱，23、大端盖，24、下端盖，25、侧端盖，26、主衬套，27、副衬套，28、下衬套，29、传动齿轮，30、锁紧螺母，31、手轮31。

具体实施方式

为了更好地理解本发明的内容，下面结合具体实施例和附图进行进一步的说明。

实施例1

本实施例提供一种波纹管密封球阀，如图1-图8所示，由主阀体1，副阀体2，球体3，阀座4，阀杆5，传动齿轮29，第一波纹管6，支座7，挡圈8，弹簧9，第二波纹管10，波纹管座11，填料函12，填料13，填料压套14，填料压板15，支撑座16，阀杆螺母17，螺母压圈18，轴承19，开位限位圈20，关位限位圈21，立柱22，大端盖23，下端盖24，侧端盖25，主衬套26，副衬套27，下衬套28，锁紧螺母30，手轮31构成。

主阀体1与副阀体2连接，主阀体1与副阀体2内设有球体3，阀杆5的一端穿过主阀体1，球体3采用第一波纹管组件密封，所述第一波纹管组件包括第一波纹管6，第一波纹管6的一端和阀座4连接，另一端和支座7连接，主阀体1和阀杆5之间通过第二波纹管组件密封，第二波纹管组件包括第二波纹管10，第二波纹管10一端与波纹管座11连接，另一端与填料函12连接。

本发明进一步优化的技术方案是，所述主阀体1与副阀体2通过螺栓连接。

本发明进一步优化的技术方案是，所述球体3和或阀座4上堆焊或喷焊有硬质合金，并加工形成密封面。球体3和阀座4的密封面是堆焊或喷焊硬质合金经精加工而成。

本发明进一步优化的技术方案是，所述第一波纹管6与阀座4、支座7固定连接为一体。阀座4是由整体锻造经精加工而成。支座7是由型钢或锻件经精加工而成。第一波纹管6是由型钢经压制而成。阀体1是铸造经精加工而成。副阀体2是铸造经精加工而成。

本发明进一步优化的技术方案是，所述第一波纹管6一端与阀座4焊接，另一端与支座7焊接为一体。

本发明进一步优化的技术方案是，所述第一波纹管组件的两端分别和主阀体1、副阀体2焊接。

本发明进一步优化的技术方案是，所述支座7与主阀体1、副阀体2焊接固定。

本发明进一步优化的技术方案是，所述第二波纹管10一端与波纹管座11焊接，另一端与填料函12焊接。第二波纹管10是由型钢经压制而成。

本发明进一步优化的技术方案是，所述第一波纹管组件的两端分别与阀杆5、主阀体1焊接。阀杆5是由型钢精加共而成。

本发明进一步优化的技术方案是，所述波纹管座11与阀杆5焊接为一体。波纹管座11是由型钢压制而成。

本发明进一步优化的技术方案是，所述填料函12是与主阀体1焊接为一体。填料函12是经型钢精加工而成。

本发明进一步优化的技术方案是，所述填料函12里面设有填料13。

本发明进一步优化的技术方案是，所述阀座4和支座7内圈部位设有一挡圈8。

本发明进一步优化的技术方案是，所述阀座4和支座7内径设有定位止口和导向位置。如图2和图3所示。

本发明进一步优化的技术方案是，所述挡圈8安装在阀座4和支座7之间的定位止口和导向位置之间。挡圈8是由型钢经精加工而成。

本发明进一步优化的技术方案是，所述阀座4上设有一带斜度的焊接接口。焊接坡口与第一波纹管6一端焊接在一起。阀座4中部有定位止口。

本发明进一步优化的技术方案是，所述支座7内径设有一焊接坡口，支座7上设有一带斜度的焊接接口。具体的，支座7上一端设有焊接坡口，中部有定位止口。焊接坡口一端与第一波纹管6另一端焊接在一起。另一端与副阀体2焊连接在一起。

本发明进一步优化的技术方案是，所述支座7的通孔内安装有弹性部件9，弹性部件的一端接触阀座4的下平面，另一端与阀体1、副阀体2的内径平面接触相抵。

本发明进一步优化的技术方案是，所述弹性部件为弹簧9。弹簧9是型钢经绕制加工而成。弹簧9的功能是为阀座4提供一个密封预紧力，使阀座4紧密的贴合在球体3上。有利于阀门的密封。

本发明进一步优化的技术方案是，所述球体3一侧设有传动齿轮29，阀杆5下端设有相互对应的齿条，通过传动齿轮29、齿条的配合实现阀门启闭。

本发明进一步优化的技术方案是，所述球体3一端带有一轴，轴上设有与传动齿轮29相连的键槽。

本发明进一步优化的技术方案是，所述阀杆5的一端设有与传动齿轮29相配合的直齿或斜齿，另一端设有与阀杆螺母17配合的梯形螺纹。

本发明进一步优化的技术方案是，所述阀杆螺母17安装在支撑座16内，阀杆螺母17与支撑座16接触面设有轴承19，阀杆螺母17上端设有螺母压圈18。

本发明进一步优化的技术方案是，安装传动齿轮29的主阀体1腔体端面设有大端盖23，另一侧设有侧端盖25。

本发明进一步优化的技术方案是，所述阀杆5下端设有下端盖24。大端盖23、下端盖24、侧端盖25是由型钢或锻件精加工而成。

本发明进一步优化的技术方案是，所述阀杆5上设有开位限位圈20。当开位限位圈20的上端面与支座16的下端面接触时，阀门处于全开位置。关位限位圈设置在下阀杆5下端面，当阀杆下部端面接触到下端盖24上平面时，阀门处于全关状态。

本发明进一步优化的技术方案是，所述主阀体1与球体3长轴位置设有主衬套26，另一端设有副衬套27。

本发明进一步优化的技术方案是，阀杆5下端套设有下衬套28，主衬套26、副衬套27、下衬套28是由型钢精加工而成。

本发明进一步优化的技术方案是，所述阀杆5为升降阀杆升降阀杆上设有波纹管11、波纹管座12和填料函13，波纹管11和波纹管座12之间第二波纹管10。

本发明进一步优化的技术方案是，所述升降阀杆下端设有齿条，齿条与连接在球体3转轴上的传动齿轮29配合，形成齿轮传动副，通过带齿条的阀杆5升降运动带动传动齿轮29主动，从而带动球体3做旋转运动，实现阀门启闭。传动齿轮29是由锻件精加工而成。

本发明的波纹管密封球阀结构图2所示，由主阀体1，阀杆5，第二波纹管10，波纹管座11，填料函12构成波纹管填料密封。第二波纹管10一端与波纹管座11一端焊接在一起。波纹管座11的另一端与阀杆5焊接在一起。第二波纹管10的另一端与填料函的一端焊接在一起。填料函12的另一端与主阀体1焊接在起。形成一个密封组件，确保介质不能通过波纹管内腔和波纹管外径的通道泄漏。确保达到该阀门的零泄漏，清洁、环保、安全的使用。

本申请操作时，阀杆螺母17组装在支撑座16内，阀杆螺母17上安装有轴承19，并通过螺母压圈18固定在支撑座16上。转动手轮31，带动阀杆螺母17转动，阀杆螺母17带动阀杆5实现升降，通过阀杆5的升降带动球阀的开启或关闭。目前球阀的启闭多采用阀杆旋转带动球体旋转90°实现。本申请则是通过升降式的升降来实现球阀的启闭。

本申请的阀门内部密封部位是这样实现的：球体3和阀座4上面堆焊或喷焊有硬质合金，阀座4与第一波纹管6的一端焊接在一起，支座7与第一波纹管6的另一端焊接在一起，三个零件形成一个焊接部件，阻断了介质通过波纹管内壁进入到体腔的通道。焊接时，阀座4和支座7中部加装挡圈8，挡圈8的设置是为了防止介质中的颗粒物或渣滓进入到波纹管腔体，造成波纹管异常损坏。最后，焊接好的部件通过支座7内圈与副阀体2的内径焊接在一起，形成两个完全隔离的空间，阻断了介质通过支座与阀体之间的通道，彻底阻断介质的泄漏通道。阀座4的另一端与球体3形成动密封，实现阀门的启闭。介质完全不能通过球体3与阀座4形成的密封副以外的任意部位产生泄露，从而解决了过去传统球阀阀座外径采用非金属密封圈密封难以承受低温或高温变形带来的泄露。

本申请的阀门填料密封部位是这样实现密封的：第二波纹管10的一端与波纹管座11焊接在一起，彻底阻断介质通过阀杆外径泄漏的通道，波纹管座11与阀杆5焊接在一起，填料函的一端与第二波纹管10的另一端焊接在一起，填料函12的另一端与主阀体1焊接在一起。彻底阻断介质通过填料函外径泄漏的通道，这样，介质通过阀杆5内径部位的泄漏被堵断了。介质通过填料函12的泄漏通道也被堵断了，介质完全不能进入到填料函的中腔，实现了填料部位的介质无泄漏，做到清洁、安全、环保。

实施例2

和实施例1相似，不同的是，阀座4、第一波纹管6、支座7、挡圈8经焊接后成为组件，然后该组件再焊接在副阀体2上，形成一个更大的部件。阀座4、支座7外径与副阀体2间隙配合，确保阀座4在副阀体2内孔中能够自由的轴向浮动。当介质进入到副阀体2流道时，由于第一波纹管6与阀座4、支座7焊接在一起，支座7又与副阀体2焊接在一起，介质不能通过这几个零件进入阀门中腔，从而确保介质不会由于阀座密封圈问题而产生泄露的状况。阀门也不需要因为要压紧阀座密封圈而需要预紧力，阀座只承受介质作用在阀座内圈部分产生的介质推力和弹簧提供的预紧力，所产生的推力作用在球体3上，形成密封力，促使球体3和阀座4之间的密封。同样，由于减少了装配预紧力，所以阀门开关也较轻便、省力。

Claims (10)

1.一种波纹管密封球阀，包括主阀体（1），主阀体（1）与副阀体（2）连接，主阀体（1）与副阀体（2）内设有球体（3），阀杆（5）的一端穿过主阀体（1），其特征在于，所述球体（3）采用第一波纹管组件密封，所述第一波纹管组件包括第一波纹管（6），第一波纹管（6）的一端和阀座（4）连接，另一端和支座（7）连接，主阀体（1）和阀杆（5）之间通过第二波纹管组件密封，第二波纹管组件包括第二波纹管（10），第二波纹管（10）一端与波纹管座（11）连接，另一端与填料函（12）连接。

2.根据权利要求1所述的波纹管密封球阀，其特征在于，所述第一波纹管组件的两端分别和主阀体（1）、副阀体（2）焊接。

3.根据权利要求1所述的波纹管密封球阀，其特征在于，所述第二波纹管（10）一端与波纹管座（11）焊接，另一端与填料函（12）焊接。

4.根据权利要求1所述的波纹管密封球阀，其特征在于，所述阀座（4）和支座（7）内圈部位设有一挡圈（8）。

5.根据权利要求1所述的波纹管密封球阀，其特征在于，所述支座（7）的通孔内安装有弹性部件（9），弹性部件（9）的一端接触阀座（4）的下平面，另一端与阀体（1）、副阀体（2）的内径平面接触相抵。

6.根据权利要求1所述的波纹管密封球阀，其特征在于，所述球体（3）一侧设有传动齿轮（29），阀杆（5）下端设有相互对应的齿条，通过传动齿轮（29）、齿条的配合实现阀门启闭。

7.根据权利要求6所述的波纹管密封球阀，其特征在于，所述球体（3）一端带有一轴，轴上设有与传动齿轮（29）相连的键槽。

8.根据权利要求6所述的波纹管密封球阀，其特征在于，所述阀杆（5）的一端设有与传动齿轮（29）相配合的直齿或斜齿，另一端设有与阀杆螺母（17）配合的梯形螺纹。

9.根据权利要求8所述的波纹管密封球阀，其特征在于，所述阀杆（5）为升降阀杆。

10.根据权利要求9所述的波纹管密封球阀，其特征在于，所述升降阀杆下端设有齿条，齿条与连接在球体（3）转轴上的传动齿轮（29）配合，形成齿轮传动副，通过带动齿条的阀杆（5）升降运动带动传动齿轮（29）主动，从而带动球体（3）做旋转运动，实现阀门启闭。