CN110762244A - 海工高性能挠性滑动复合密封座 - Google Patents

海工高性能挠性滑动复合密封座 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种海工高性能挠性滑动复合密封座，其包含：支撑座，主体为环形结构；阀座，设置在所述支撑座的第一侧，与阀球的球体接触实现密封；唇形复合密封圈，设置在所述支撑座的第二侧，与阀体接触实现密封；所述唇形复合密封圈进一步包含：唇式密封圈，设有开口；弹簧圈，通过所述开口设置到所述唇式密封圈内；限位环，对所述开口封闭，并与所述弹簧圈相结合形成弹性蓄能结构。本发明的海工高性能挠性滑动复合密封座为超低温球阀核心部件，在低温工况下具有自动补偿密封，低扭矩长寿命，防火和超压自动排放功能。

Description

海工高性能挠性滑动复合密封座
技术领域
本发明涉及海工超低温球阀领域，特别涉及一种海工高性能挠性滑动复合密封座。
背景技术
海洋工程设备及高技术船舶的不断开发，满足我国船舶海洋工程领域的海工超低温球阀得到应用。一般低温球阀，存在密封不严、寿命低、可靠性差、扭矩大，不能在线维护等问题，需要开发能够在线维修维护、零泄漏、低扭矩、长寿命、高可靠性的高性能超低温球阀。
发明内容
本发明的目的是提供一种海工高性能挠性滑动复合密封座，在低温工况下具有自动补偿密封，低扭矩长寿命，防火和超压自动排放功能。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种海工高性能挠性滑动复合密封座，其包含：
环形的支撑座；
阀座，设置在所述支撑座的第一侧，与阀球的球体接触实现密封；
唇形复合密封圈，设置在所述支撑座的第二侧，与阀体接触实现密封；
所述唇形复合密封圈进一步包含：
唇式密封圈，设有开口；
弹簧圈，通过所述开口设置到所述唇式密封圈内；
限位环，对所述开口封闭，并与所述弹簧圈相结合形成弹性蓄能结构。
可选地，所述唇形复合密封圈安装时处于压缩状态，强制密封紧贴在阀体和支撑座上。
可选地，所述阀座滚压在支撑座第一侧的第一凹槽内；
所述唇形复合密封圈镶嵌在支撑座第二侧的第二凹槽内。
可选地，所述阀座第一侧形成有螺旋线密封结构，与支撑座接触实现密封；所述阀座第二侧为球形密封面，与球体接触实现密封。
可选地，所述阀座采用PCTFE材料；
所述弹簧圈采用镍基合金材质；
所述限位环采用奥氏体不锈钢；
所述唇式密封圈采用PCTFE材料。
可选地，所述海工高性能挠性滑动复合密封座第一侧的密封面，与第二侧的密封面有面积差。
可选地，所述阀体的腔体中介质温度变化压力升高超过工作压力的设定倍数时，利用所述海工高性能挠性滑动复合密封座(10)第一侧的密封面与第二侧的密封面的面积差，在介质压力作用下脱开球体和阀座的密封，使介质自动排入介质管道，实现异常升压时的泄压；设定倍数是1.3倍。
可选地，所述支撑座的第一侧开设有第三凹槽并镶嵌金属丝石墨环。
可选地，所述阀球，采用球体的中心线和流体直流孔的中心线不同心的偏心结构；所述阀球设有偏心直流孔，其进口和出口确定的平面相对球体中心线有斜度；
所述阀体设置有对称的双斜面作为密封面，所述阀体的斜面斜度与阀球的斜度相对应；所述阀体的双斜面处，分别设置有所述海工高性能挠性滑动复合密封座。
可选地，所述阀球的偏心直流孔处，进口和出口确定的平面相对球体中心线的斜度为3°；所述阀体的斜面斜度为3°。
本发明的海工高性能挠性滑动复合密封座，其优点在于：
采用的密封阀座在超低温工况下收缩量微小；密封阀座滚压在支撑座上，阀座底部加工密封水线，和支撑圈接触实现可靠密封，密封阀座球形密封面和球体实现可靠密封。
采用包含弹簧圈、限位环和唇式密封圈的唇形复合密封圈；唇式密封圈起密封作用；弹簧圈和限位环组合弹性好，具有卓绝的低温和磨损补偿能力，低扭矩，长寿命。海工高性能挠性滑动复合密封座可以沿阀体的密封斜面向下滑动，实施密封补偿。
支撑圈优选地设置凹槽镶嵌金属丝石墨环，具有可靠防火功能。
阀体腔体中的介质温度变化压力升高超过1.3倍工作压力时，利用海工高性能挠性滑动复合密封座前后两个密封面的面积差，在介质压力作用下脱开球体和阀座密封，介质自动排入介质管道，具有异常升压泄压功能。
附图说明
图1是海工斜面偏心超低温球阀的整体结构示意图；
图2是海工高性能挠性滑动复合密封座的正视图；
图3是海工高性能挠性滑动复合密封座上部分结构的侧剖面示意图；
图4是唇形复合密封环的侧剖面示意图；
图5是支撑座与密封阀座的侧剖面示意图；
图6是带防火结构的支撑座与密封阀座的侧剖面示意图；
图7是海工斜面偏心一体球的示意图；
图8是阀体的示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述海工高性能挠性滑动复合密封座10，作为超低温球阀核心部件，与阀体、阀球配合设置。该超低温球阀是一种截断阀，可以满足液氧、液氮、LNG(液化天然气)、LPG(液化石油气)等低温、深冷介质进行管道运输的特殊工况。优选的示例中，超低温球阀的阀球使用海工斜面偏心一体球30，阀体20为双密封斜面结构。
配合参见图1、图7、图8所示，海工斜面偏心一体球30的球体，采用偏心结构，即球体的中心线和流体直流孔的中心线不同心，如符号31处所示；海工斜面偏心一体球30设置有偏心直流孔32，其进口和出口确定的平面相对球体中心线有斜度，示例的斜度为3°；海工斜面偏心一体球30的上端、下端，设置有与球体一体化的上轴33、下轴34，上轴33和下轴34设有异常高压排放孔35。下轴34与阀体20底部孔连接，上轴33与定位套40连接一起装入阀盖50，装配简单、精度高、密封可靠、寿命长、无附加扭矩并降低操作扭矩。阀杆穿设在阀盖50中，阀杆下端与海工斜面偏心一体球30上轴33连接；阀杆上端与手柄70连接，阀杆上部与阀盖50之间还设有填料60，通过填料压盖压紧。所述海工斜面偏心一体球30为顶部装入式结构，从阀体20顶部的开口装入，阀体20无需从管道拆除，方便在线拆装大修，提高系统运营效率。所述阀体20设置有对称的双斜面作为密封面21，示例的斜度为3°，与海工斜面偏心一体球30相适配。阀体20的双斜面处分别设置本发明所述的海工高性能挠性滑动复合密封座10。
如图2～图5所示，本发明所述的海工高性能挠性滑动复合密封座10，包含：支撑座11、阀座12、唇形(LIP-SEAL)复合密封圈13。其中，支撑座11主体为环形结构，中间开设的流通口，与海工斜面偏心一体球30的偏心直流孔32、阀体20的介质管道相连通；阀座12滚压在支撑座11的第一侧，唇形复合密封圈13镶嵌在支撑座11的第二侧；本文所指的第一侧是靠近球体的一侧，第二侧是靠近阀体20的一侧。
所述阀座12，采用低温性能好的PCTFE材料，在超低温工况下收缩量微小；阀座12底部加工密封水线(如螺旋线密封结构)，和支撑座11接触实现可靠密封；阀座12第二侧的球形密封面，对球体实现可靠密封。低温工况下，阀座12的低温变形和球体变形相近，密封可靠、零泄漏、低扭矩、长寿命，开关可达100000次以上。
如图4所示，所述唇形复合密封圈13，进一步包含唇式密封圈131、弹簧圈132、限位环133；弹簧圈132通过唇式密封圈131的开口设置到唇式密封圈131内；限位环133封闭开口，对弹簧圈132具有保护作用，防止弹簧圈132变形过大，并防止其脱出；弹簧圈132采用镍基合金材质，限位环133选用奥氏体不锈钢；弹簧圈132和限位环133相结合的弹性蓄能结构，弹性好，具有超强补偿能力；唇式密封圈131为PCTFE材料的密封元件，起密封作用。
所述唇形复合密封圈13安装时(如唇式密封圈131和/或弹簧圈132)处于压缩状态，强制密封紧贴在阀体20和支撑座11上。通过唇形复合密封圈13，在阀座12低温收缩和磨损时，可以自动补偿；在因温度变化而产生的尺寸改变时，也可以补偿阀座12与球体之间的密封力，同时保证与阀体20可靠密封；在低温工况下，所述唇形复合密封圈13依靠介质压力可实现完全密封。
在因温度变化而产生的尺寸改变时，海工高性能挠性滑动复合密封座10可以沿阀体20的3°密封斜面上下滑动，补偿阀座12与球体之间的密封力，保证可靠密封。
当阀门开启后，阀球内部流道及阀球与阀体20之间的腔体内会有残留的介质(如液化天然气)。阀门关闭后，由于无介质流通，阀门温度升高，会使得残留的液化天然气气化膨胀，导致阀体20体腔内压力异常并迅速升高，这种异常升高会使阀门爆炸酿成事故，具有一定的危险性。对此，本发明的海工高性能挠性滑动复合密封座10，在阀体20中腔体的介质温度变化压力升高超过1.3倍工作压力时，可以利用海工高性能挠性滑动复合密封座10第一侧、第二侧的两个密封面的面积差，在介质压力作用下可以脱开球体和阀座12密封，使介质自动排入介质管道，实现异常升压时的泄压功能。
示例地，还可以在海工高性能挠性滑动复合密封座10的支撑座11设置防火结构：如图6所示，在支撑座11的第一侧另外开设凹槽并镶嵌金属丝石墨环14(本例为316不锈钢丝石墨环)，实现可靠防火功能。
综上所述，本发明的海工高性能挠性滑动复合密封座，在低温工况下密封可靠，具有自动补偿密封、低扭矩、长寿命，同时具有防火和超压自动排放功能。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种海工高性能挠性滑动复合密封座，其特征在于，包含：
环形的支撑座(11)；
阀座(12)，设置在所述支撑座(11)的第一侧，与阀球的球体接触实现密封；
唇形复合密封圈(13)，设置在所述支撑座(11)的第二侧，与阀体(20)接触实现密封；
所述唇形复合密封圈(13)进一步包含：
唇式密封圈(131)，设有开口；
弹簧圈(132)，通过所述开口设置到所述唇式密封圈(131)内；
限位环(133)，对所述开口封闭，并与所述弹簧圈(132)相结合形成弹性蓄能结构。
2.如权利要求1所述海工高性能挠性滑动复合密封座，其特征在于，所述唇形复合密封圈(13)安装时处于压缩状态，强制密封紧贴在阀体(20)和支撑座(11)上。
3.如权利要求1或2所述海工高性能挠性滑动复合密封座，其特征在于，所述阀座(12)滚压在支撑座(11)第一侧的第一凹槽内；
所述唇形复合密封圈(13)镶嵌在支撑座(11)第二侧的第二凹槽内。
4.如权利要求1所述海工高性能挠性滑动复合密封座，其特征在于，所述阀座(12)第一侧形成有螺旋线密封结构，与支撑座(11)接触实现密封；所述阀座(12)第二侧为球形密封面，与球体接触实现密封。
5.如权利要求1所述海工高性能挠性滑动复合密封座，其特征在于，所述阀座(12)采用PCTFE材料；
所述弹簧圈(132)采用镍基合金材质；
所述限位环(133)采用奥氏体不锈钢；
所述唇式密封圈(131)采用PCTFE材料。
6.如权利要求1所述海工高性能挠性滑动复合密封座，其特征在于，所述海工高性能挠性滑动复合密封座(10)第一侧的密封面，与第二侧的密封面有面积差。
7.如权利要求6所述海工高性能挠性滑动复合密封座，其特征在于，所述阀体(20)的腔体中介质温度变化压力升高超过工作压力的设定倍数时，利用所述海工高性能挠性滑动复合密封座(10)第一侧的密封面与第二侧的密封面的面积差，在介质压力作用下脱开球体和阀座(12)的密封，使介质自动排入介质管道，实现异常升压时的泄压；设定倍数是1.3倍。
8.如权利要求1所述海工高性能挠性滑动复合密封座，其特征在于，所述支撑座(11)的第一侧开设有第三凹槽并镶嵌金属丝石墨环(14)。
9.如权利要求1所述海工高性能挠性滑动复合密封座，其特征在于，所述阀球，采用球体的中心线和流体直流孔的中心线不同心的偏心结构；所述阀球设有偏心直流孔(32)，其进口和出口确定的平面相对球体中心线有斜度；
所述阀体(20)设置有对称的双斜面作为密封面，所述阀体(20)的斜面斜度与阀球的斜度相对应；所述阀体(20)的双斜面处，分别设置有所述海工高性能挠性滑动复合密封座(10)。
10.如权利要求1所述海工高性能挠性滑动复合密封座，其特征在于，所述阀球的偏心直流孔(32)处，进口和出口确定的平面相对球体中心线的斜度为3°；所述阀体(20)的斜面斜度为3°。
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