CN112460281A - 一种超低温顶装球阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及阀门领域，其具体地公开了一种超低温顶装球阀，包括阀体以及置于阀体的阀腔中并通过安装在阀体流道中的阀座组件与阀体密封配合的球体，其特征在于：在所述阀座组件通过防转套筒与阀体连接，所述防转套筒的一端与阀座组件的尾部卡槽插接，其另一端为与阀体连接为一体，且阀座组件和防转套筒基于插接部位在周向上挡止配合。本发明所设计的超低温顶装球阀，其扩展了阀门的应用工况，保证阀门在超低温工况下的TSO严密性要求；同时，其创新设计的阀座防转结构，能有效地减小阀座组件的尺寸，并提高装配以及后期维护的便利性。

Description

一种超低温顶装球阀
技术领域
本发明涉及球阀领域，具体涉及一种超低温顶装球阀。
背景技术
国内液化天然气行业发展速度非常快，从20世纪初至今，天然气消费比例从2％以上增长至6％以上，仍无法满足环境保护的需要，未来我国液化天然气产业需求将持续上涨。在液化天然气项目中，需要用到超低温球阀用作液化天然气系统的开启或关闭设备。
在液化天然气项目中，阀门设计和制造的重点和难点是如何在高压、深冷的工况下，保持较低的逸散性。且越来越多的场合都规定液化天然气阀门必须满足TSO严密性的工况要求。市场上常见的低温阀门从结构、材料、工艺等方面很难满足此超低温、低的逸散性工况的需要，并且受使用寿命的影响，经常需要生产装置停车检修更换，严重影响生产的正常运行。迫切需要阀门从结构设计、材料选择等方面创新，开发出高品质的阀门来满足此恶劣工况的需要，更要保证性能可靠、使用寿命长。
目前市场上超低温顶装球阀有以下技术问题：
1、考虑工况的TSO严密性的工况要求，采用螺柱螺母将阀盖固定在阀体上，同时阀盖与阀体结合部采用金属缠绕、阀盖与阀杆密封采用石墨+O形圈；这种结构中，如果遇到螺柱螺母松动，阀盖与阀体结合部将会出现泄漏的风险；另外，阀杆处的石墨填料，由于阀杆的旋转运动，会出现填料松动、O型圈的磨损，从而导致阀杆与阀盖之间的密封失效，这时阀杆与阀盖密封配合处容易出现泄漏；
2、现有的球阀中，为了提升阀杆填料处TSO严密性，在各个填料压盖螺钉上均装有预紧小碟簧，由于每个小碟簧的弹性不一致，且小碟簧安装在填料压盖周向的不同位置，当其中一个或者部分小碟簧单边失效，而其余小碟簧弹性依旧良好的情况下，填料压盖承受的来自小碟簧的压紧力不均匀，从而导致填料压盖对填料的压紧作用将不均匀，继而降低了阀杆处填料的密封效果；
3、市场上比较成熟的超低温顶装球阀中，其阀座结构常为“弹簧座+锁紧螺母+阀座组件”结构，通过旋转锁紧螺母来调节阀座组件与球阀的距离及基于弹簧座所获得的预紧力。而为了使阀座组件不与锁紧螺母等其他外部部件一起转动，阀座组件尾部通常会设计成圆柱销防转结构：多个圆柱销的一端插入阀座中，圆柱销的另一端均插入阀体或者与阀体固定连接的防转环上。
这种阀座结构中，由于需要设计用于插装圆柱销的圆柱销孔，所以阀座组件的尾部需设计的比较宽，从而导致整个阀座组件尺寸增大，与之配合的球体和阀体随之一起增大，增加了原材料以及加工时间，不利于产品成本控制。同时，在阀门装配时，需要阀座组件尾部的销孔和阀体上装配好的销一一对应，即每个销需要与每个销孔同轴，而由于加工精度等原因，导致对应起来难度很大，影响装配效率；同时，阀门在运行过程中，现有的圆柱销防转结构中，当流道里的杂质进入圆柱销周围时，圆柱销会基于杂质与销孔过盈配合，导致阀座组件被卡住，致使后续阀门拆卸时，会因杂质将圆柱销与销孔卡紧而无法将阀座组件拆卸下来，不利于阀门的拆卸，增加了后期维护的难度和维护成本。
发明内容
本发明的目的在于：提供了一种超低温顶装球阀，解决了上述多个技术问题。本发明所设计的超低温顶装球阀，其扩展了阀门的应用工况，保证阀门在超低温工况下的TSO严密性要求；同时，其创新设计的阀座防转结构，能有效地减小阀座组件的尺寸，并提高装配以及后期维护的便利性。
本发明采用的技术方案如下：
一种超低温顶装球阀，包括阀体以及置于阀体的阀腔中并通过安装在阀体流道中的阀座组件与阀体密封配合的球体，在所述阀座组件通过防转套筒与阀体连接，所述防转套筒的一端与阀座组件的尾部卡槽插接，其另一端为与阀体连接为一体，且阀座组件和防转套筒基于插接部位在周向上挡止配合。
进一步地，在所述阀座组件的尾部设置有多个卡槽A，所述卡槽A的一端与阀座组件的尾部端面连通，其两侧分别与阀座组件的内、外圆周面连通，阀座组件的尾部上位于相邻两个卡槽A之间的部位为插接端；
在所述防转套筒的外圆周面上设置有多个卡槽B，所述卡槽B上靠近阀座组件的一端与防转套筒的端面连通，所述插接端分别各插入一个卡槽B中，且插接端的两侧分别与卡槽B的两侧槽壁贴合。
进一步地，在所述阀座组件内孔靠近尾部的一端设置有承口，所述防转套筒上靠近阀座组件的一端的内圈侧外凸成插口，所述插口插入承口中，且插口的外圆周面与承口的内圆周面贴合。
进一步地，在所述阀座组件的外圈上螺纹套接有锁紧螺母，在所述锁紧螺母上靠近防转套筒的一端贴合放置有套设在阀座组件外圈上的弹簧座，在所述弹簧座远离锁紧螺母的一端设置有多个弹簧安装孔，在弹簧安装孔中均安装有预紧弹簧，所述预紧弹簧上远离锁紧螺母的一端外伸出弹簧安装孔并与阀腔壁抵接。
进一步地，所述球阀的阀杆与球体连接，球阀的阀盖套设在阀杆上，阀盖的底部通过阀体密封组件与阀体密封连接，阀盖和阀杆之间的远离球体的上侧设置有杆体密封组件，所述杆体密封组件包括多个紧固件A以及从上往下依次套设在阀杆上且经由紧固件A轴向压紧在阀盖上与阀杆配合的内孔的台阶上的填料压盖、碟簧、填料压环、填料、隔环和弹簧蓄能圈A，所述填料压环的底端、填料、隔环和弹簧蓄能圈A均位于阀盖上与阀杆配合的内孔中，在所述隔环的内、外圆周面上分别嵌设有内O型圈和外O型圈，所述内O型圈的内圈与阀杆贴合，所述外O型圈的外圈与阀盖上的内孔贴合。
进一步地，所述填料包括从上往下依次套设在阀杆上的上填料、中填料以及下填料，所述上填料的上端面以及下填料的下端面均为垂直于阀杆轴线的平面，所述上填料的下端面，下填料的上端面以及中填料的上、下端面均为锥面，且锥面上端均为小径端。
进一步地，所述上填料的上端面以及下填料的下端面的锥度均大于中填料的上、下端面的锥度。
进一步地，所述阀盖底部的中心部位外凸后插入阀腔中，在所述阀杆的底部设置有泄压通道，所述泄压通道的一端向下延伸并与球体上的流体通道连通，其另一端穿出阀杆侧壁后贯穿阀盖外凸部位的一侧后与阀腔连通。
进一步地，阀体流道中上游流道和所述阀座组件的外圆周面通过弹簧蓄能圈与上游流道单向密封配合，所述弹簧蓄能圈包括环形的螺旋弹簧以及套设在螺旋弹簧上的C型套，所述C型套的开口朝向上游，其内、外圈分别与阀座组件以及上游流道贴合。
进一步地，在所述阀座组件上且位于弹簧蓄能圈的上游侧套设有环体，所述环体的内、外圈分别与阀座组件以及上游流道贴合，其靠近弹簧蓄能圈的一侧外凸成限位环，所述限位环远离环体的一侧插入C型套的开口中。
由于采用了本技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明一种超低温顶装球阀，装配成本低：现有的圆柱销防转结构需在阀座组件上设计销孔，为了成形出销孔，因此阀座组件的径向尺寸需要做大才能满足钻销孔的要求；而本发明中，阀座组件的尾部和防转套筒之间设计成卡槽插接结构，从而无需在阀座组件上钻销孔，这样阀座组件上不需要给成型销孔预留材料尺寸，因此阀座组件尾部可以做的更小，从而使整个阀座组件做小，对应地，与之配合的球体和阀体也会一起做小，从而降低阀门材料成本而不影响质量，并减小阀门整体体积，便于其安装、运输，扩大了其适用的安装环境；例如，本发明中，阀座组件的厚度尺寸为L厚度，而现有技术中，为了成形销孔，则其厚度至少需要加上销孔的直径D销孔，即有销孔的阀座组件的厚度为L厚度+D销孔，同时考虑到成形孔的部位强度减小，因此实际上设计出的需要成形销孔的阀座组件的厚度要大于L厚度+D销孔，即尺寸D1会设计得较大；由此可见，在同样地强度下，本发明的阀座组件厚度至少比现有技术的阀座组件厚度少一个销孔直径；
2.本发明一种超低温顶装球阀，阀门装配更容易：现有的圆柱销防转结构中，将圆柱销对准销孔的时候，一个销孔与一个圆柱销对准为一个对准限定，而实际装配时为多个销孔与多个圆柱销配合，将销孔和圆柱销一一对准时，不仅对准限定多，且由于销孔和圆柱销的配合间隙很小，需要将圆柱销与销孔基本同轴对准，进一步地增加了装配时对孔的困难度，增加了装配的复杂性，导致装配效率很低；而本发明中，不仅取消了圆柱销来限位，而直接采用阀座组件和防转套筒之间插接来进行转动限位，消除了销孔和圆柱销同轴对准的装配要求，同时由于是卡槽插接，因此阀座组件和防转套筒之间的插接配合的间隙可以做很大，而配合间隙越大，则装配更容易；
3.本发明一种超低温顶装球阀，加工成本低：阀座组件和防转套筒之间的卡槽插接，无需钻孔，继而不涉及圆度、同轴度等与圆相关的尺寸精度要求，极大地降低了尺寸加工要求，从而降低了加工成本；本发明所设计的卡槽插接结构可以采用刨床或者铣床加工出来，加工效率高、成形方便；
4.本发明一种超低温顶装球阀，能防止阀座组件卡死：现有的圆柱销防转结构中，当流道里的杂质进入圆柱销周围时，圆柱销会基于杂质与销孔过盈配合，导致阀座组件被卡住，致使后续阀门拆卸时，会因杂质将圆柱销与销孔卡紧而无法将阀座组件拆卸下来。而本发明中，通过插口将防转的卡槽插接结构与流道隔离，继而使卡槽插接结构位于与流道隔绝的空间里，这样流道里的杂质无法进入卡槽插接结构中，从而使卡槽插接结构中不积蓄杂质或者不积蓄大量杂质，继而使其不会受到流道中杂质的影响的而卡死，能在后续的阀门拆卸时，阀座组件不会被杂质卡死在防转套筒上，从而能顺利地将阀座组件拆卸下来，保证了阀门后期的可维护性，提升了阀门后期维护的便利性；
5.本发明一种超低温顶装球阀，通过从上往下依次设置多层密封用的结构，既能提升阀杆与阀杆之间配合结构的密封性，又能除了保证常温下的密封，还能用于低温、超低温环境下的密封以及突发火灾事故的密封，能提升天然气管路系统中的安全性，减少事故所带来的损失以及伤害；
6.本发明一种超低温顶装球阀，填料位于阀杆与阀盖配合部位的端口处，其不仅基于本身密封性能对阀杆和阀盖进行密封，还能基于本身防火、耐高温性能，给位于其下方的内O型圈、外O型圈以及弹簧蓄能圈A提供一个防止其受高温影响的密封环境，从而能在外部高温环境下，延长内O型圈、外O型圈以及弹簧蓄能圈A处于高效密封性的时间，延迟球阀因密封失效而泄露的情况出现，给生产现场预留事故处理时间，减小密封失效带来的安全隐患；
7.本发明一种超低温顶装球阀，上填料、中填料以及下填料之间依次锥面接触，从而将轴向挤压力通过锥面分解一部分作用到填料与阀杆之间的配合部位，并基于反作用力，作用填料与阀体之间的配合部位上，继而增大了填料处的密封性，提升了本发明的密封效果；
8.本发明一种超低温顶装球阀，由于上填料的上端面以及下填料的下端面的锥度均大于中填料的上、下端面的锥度，从而使上填料挤压中填料的中心部位、下填料挤压中间填料的外圆周部位，继而对中间填料施加一个扭矩，使其横向拉长，继而使中间填料更加紧密地贴合在阀杆和阀体上，进一步地增加了密封性；
9.本发明一种超低温顶装球阀，阀体与阀盖结合部采用弹簧蓄能圈与八角垫组合，弹簧蓄能圈能够很好的抵抗热胀冷缩及良好的低温冷脆性，在低温及常温下起到优异的密封效果，八角垫材质和阀体、阀盖一致，并同时做深冷处理，他们之间的热胀冷缩将保持一致，使其密封性能不会受温度变化的影响，密封效果最佳；同时，八角垫位于阀体与阀盖配合部位的外端处，其不仅基于本身密封性能对阀体和阀盖进行密封，还能基于本身防火、耐高温性能，给位于其内侧的弹簧蓄能圈B提供一个防止其受高温影响的密封环境，从而能在外部高温环境下，延长弹簧蓄能圈B处于高效密封性的时间，延迟球阀因密封失效而泄露的情况出现，给生产现场预留事故处理时间，减小密封失效带来的安全隐患；
10.本发明一种超低温顶装球阀，当球体安装腔中的低温介质升温气化、球体安装腔内部压力急剧升高后，当其压强大于球阀流体通道中的介质压强时，球体安装腔中的高压介质经过泄压通道向流体通道中压力较小的环境进行泄压，从而降低了球体安装腔中压力，防止球会因为球体安装腔超压而发生危险；
11.本发明一种超低温顶装球阀，当上游中的压力介质流入上游流道和阀座组件的外圆周面之间时，介质从C型套的开口流入C型套中，从而使C型套的内、外圈更加紧密地与阀座组件以及上游流道贴合，继而进一步地提升弹簧蓄能圈周围的密封性，流道中的介质无法通过弹簧蓄能圈进入到球体安装腔中；阀门在关闭状态下，当阀腔压力大于上游流道压力到一定程度时，中腔压力推动阀座组件，压缩预紧弹簧；压力从阀座组件与球体密封处快速排出。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，本说明书附图中的各个部件的比例关系不代表实际选材设计时的比例关系，其仅仅为结构或者位置的示意图，其中：
图1是本发明的结构示意图；
图2是阀体内腔一侧的结构示意图；
图3是阀座组件和防转套筒配合示意图；
图4是阀座组件的结构示意图；
图5是图4的右视图；
图6是防转套筒的结构示意图；
图7是图6的右视图；
图8是杆体密封组件的结构示意图；
图9是填料的结构示意图；
图10是阀体密封组件的结构示意图；
图11是泄压通道的结构示意图；
图12是弹簧蓄能圈的安装位置示意图。
附图中标号说明：
1-阀座组件，2-防转套筒，3-卡槽A，4-插接端，5-卡槽B，6-承口，7-插口，8-锁紧螺母，9-弹簧座，10-弹簧安装孔，11-预紧弹簧，12-施力孔，13-密封圈安装槽，14-密封圈，15-阀腔，16-阀体，17-球体，18-阀杆，19-阀体流道，20-阀盖，21-台阶，22-填料压盖，23-碟簧，24-填料压环；
25-填料，2501-上填料，2502-中填料，2503-下填料；
26-隔环，27-弹簧蓄能圈A，28-内O型圈，29-外O型圈，30-泄压通道；
31-流体通道，3101第一通道，3102-第二通道，3103-第三通道，3104-第四通道；
32-弹簧蓄能圈，3201-螺旋弹簧，3202-C型套；
33-环体，34-限位环，35-螺纹孔，36-通孔，37-定位端面，38-八角垫，39-上环形槽，40-下环形槽，41-配合轴体，42-上台阶，43-下台阶，44-弹簧蓄能圈，45-螺柱，46-螺母，47-弹簧，48-顶紧球，49-下轴体，50-定位套。
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，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
下面结合图1至图12对本发明作详细说明。
实施例1
如图1～图12所示，本发明一种超低温顶装球阀，包括阀体16以及置于阀体16的阀腔15中并通过安装在阀体流道19中的阀座组件1与阀体16密封配合的球体17，在所述阀座组件1通过防转套筒2与阀体16连接，所述防转套筒2的一端与阀座组件1的尾部卡槽插接，其另一端为与阀体连接为一体，且阀座组件1和防转套筒2基于插接部位在周向上挡止配合。
本发明所设计的阀座组件的防转结构与市场上常见的基于圆柱销的阀座组件防转结构相比，本发明具备如下特点：
(1)、本发明所设计的结构成本更低：现有的圆柱销防转结构需在阀座组件上设计销孔，为了成形出销孔，因此阀座组件的径向尺寸需要做大才能满足钻销孔的要求；而本发明中，阀座组件的尾部和防转套筒之间设计成卡槽插接结构，从而无需在阀座组件上钻销孔，这样阀座组件上不需要给成型销孔预留材料尺寸，因此阀座组件尾部可以做的更小，从而使整个阀座组件做小，对应地，与之配合的球体和阀体也会一起做小，从而降低阀门材料成本而不影响质量，并减小阀门整体体积，便于其安装、运输，扩大了其适用的安装环境；例如，本发明中，阀座组件的厚度尺寸为L厚度，而现有技术中，为了成形销孔，则其厚度至少需要加上销孔的直径D销孔，即有销孔的阀座组件的厚度为L厚度+D销孔，同时考虑到成形孔的部位强度减小，因此实际上设计出的需要成形销孔的阀座组件的厚度要大于L厚度+D销孔，即图4中尺寸D1会设计得较大；由此可见，在同样地强度下，本发明的阀座组件厚度至少比现有技术的阀座组件厚度少一个销孔直径；
(2)、本发明所设计的结构中阀门装配更容易：现有的圆柱销防转结构中，将圆柱销对准销孔的时候，一个销孔与一个圆柱销对准为一个对准限定，而实际装配时为多个销孔与多个圆柱销配合，将销孔和圆柱销一一对准时，不仅对准限定多，且由于销孔和圆柱销的配合间隙很小，需要将圆柱销与销孔基本同轴对准，进一步地增加了装配时对孔的困难度，增加了装配的复杂性，导致装配效率很低；而本发明中，不仅取消了圆柱销来限位，而直接采用阀座组件1和防转套筒2之间插接来进行转动限位，消除了销孔和圆柱销同轴对准的装配要求，同时由于是卡槽插接，因此阀座组件1和防转套筒2之间的插接配合的间隙可以做很大，而配合间隙越大，则装配更容易；
(3)、本发明所设计的结构加工成本低：阀座组件1和防转套筒2之间的卡槽插接，无需钻孔，继而不涉及圆度、同轴度等与圆相关的尺寸精度要求，极大地降低了尺寸加工要求，从而降低了加工成本；本发明所设计的卡槽插接结构可以采用刨床或者铣床加工出来，加工效率高、成形方便。
实施例2
本实施例是关于实施例1中的防转套筒2与阀座组件1的卡槽插接做出说明。
防转套筒2与阀座组件1的卡槽插接第一种实施说明如下：
如图2～图6所示，本发明中，在所述阀座组件1的尾部设置有多个卡槽A3，所述卡槽A3的一端与阀座组件1的尾部端面连通，其两侧分别与阀座组件1的内、外圆周面连通，阀座组件1的尾部上位于相邻两个卡槽A3之间的部位为插接端4；
在所述防转套筒2的外圆周面上设置有多个卡槽B5，所述卡槽B5上靠近阀座组件1的一端与防转套筒2的端面连通，所述插接端4分别各插入一个卡槽B5中，且插接端4的两侧分别与卡槽B5的两侧槽壁贴合。
优选地，所述插接端4上与卡槽B5贴合的侧面均在阀座组件1的轴线处相交。
进一步地，在所述阀座组件1内孔靠近尾部的一端设置有承口6，所述防转套筒2上靠近阀座组件1的一端的内圈侧外凸成插口7，所述插口7插入承口6中，且插口7的外圆周面与承口6的内圆周面贴合。
现有的圆柱销防转结构中，当流道里的杂质进入圆柱销周围时，圆柱销会基于杂质与销孔过盈配合，导致阀座组件被卡住，致使后续阀门拆卸时，会因杂质将圆柱销与销孔卡紧而无法将阀座组件拆卸下来。而本发明中，通过插口7将防转的卡槽插接结构与流道隔离，继而使卡槽插接结构位于与流道隔绝的空间里，这样流道里的杂质无法进入卡槽插接结构中，从而使卡槽插接结构中不积蓄杂质或者不积蓄大量杂质，继而使其不会受到流道中杂质的影响的而卡死，能在后续的阀门拆卸时，阀座组件不会被杂质卡死在防转套筒上，从而能顺利地将阀座组件拆卸下来，保证了阀门后期的可维护性，提升了阀门后期维护的便利性。
防转套筒2与阀座组件1的卡槽插接做出第二种实施说明。
防转套筒的一端外凸成插口，阀座组件内孔的一端设置有与插口配合的承口，在承口的圆周面上设置有滑槽，所述滑槽平行于阀座组件的轴线，其上靠近防转套筒2的一端与阀座组件的端面连通，在插口的外圆周面上设置有与滑槽配合的插条。这样，通过插条与滑槽配合，从而限制阀座组件相对防转套筒的转动，保证了其在周向上的同步性。
而为了有效地防止杂质进入滑槽和插条之间，优选地在承口远离防转套筒2的一端设置有环形槽，插口的端部外凸成与环形槽配合的阻隔环，阻隔环插入环形槽中与之配合，插口的端部与承口远离防转套筒2的一端贴合。这样，阻隔环与环形槽之间形成一种“迷宫”阻隔，能有效地减少甚至杜绝杂质从阻隔环与环形槽之间形成的迷宫阻隔进入滑槽和插条之间，防止滑槽和插条互相卡死，保证了后期能顺利地将阀座组件拆卸下来。
实施例3
本实施例是在上述实施例的基础上，对阀座组件与阀体之间的顶紧结构做出说明。
如图2和图3所示，本发明中，在所述阀座组件1的外圈上螺纹套接有锁紧螺母8，在所述锁紧螺母8上靠近防转套筒2的一端贴合放置有套设在阀座组件1外圈上的弹簧座9，在所述弹簧座9远离锁紧螺母8的一端设置有多个弹簧安装孔10，在弹簧安装孔10中均安装有预紧弹簧11，所述预紧弹簧11上远离锁紧螺母8的一端外伸出弹簧安装孔10并与阀腔壁抵接。
预紧弹簧11上远离阀体的一端抵紧在弹簧座9上，而弹簧座9又抵在锁紧螺母8上，从而基于锁紧螺母8将阀座组件抵紧在与之配合的球体上，继而提升阀座组件与球体的密封配合性。
进一步地，所述锁紧螺母8远离防转套筒2的一端设置有多个施力孔12。
当阀座组件直径尺寸较大时，转动锁紧螺母8不便，此时可以在施力孔12中插入施力杆，通过转动施力杆来转动锁紧螺母8，继而将其安装在阀座组件上，或者将其从阀座组件上拆卸下来。
阀门在关闭状态下，当阀腔压力大于上游流道压力到一定程度时，中腔压力推动阀座组件，压缩预紧弹簧；压力从阀座组件与球体密封处快速排出(阀门开启状态下本功能不起作用，因为中腔和流道是联通的，压力恒定，中腔是指阀体上与球体配合的腔体，即球体安装腔)。
实施例4
关于阀座组件与球体之间的配合具体如下：
如图2所示，在所述阀座组件1上远离防转套筒2的一端设置有环形密封圈安装槽13，在密封圈安装槽13中安装有密封圈14。
进一步地，所述密封圈14为矩形密封圈，其远离密封圈安装槽13槽底的一侧且靠近阀座组件1轴线的一端的直角内凹成球形曲面，所述球形曲面的球心位于阀座组件1轴线上，且其距离阀座组件1轴线的距离随着靠近防转套筒2逐渐减小。
使用时，球形曲面与球体贴合，如图6所示。
实施例5
本发明装配前，先将防转套筒2按预定位置点焊在阀体内部，并打磨焊点至光滑。
接着阀座组件1套上弹簧蓄能圈等部件，将其装入阀体内部的座孔内，装配时需对阀座组件尾部的插接端4分别各插入一个防转套筒卡槽B5中。
实施例7
关于阀杆18与球体17之间的配合具体如下：
如图1所示，所述球阀的阀杆18与球体17连接，球阀的阀盖20套设在阀杆18上，阀盖20的底部通过阀体密封组件与阀体16密封连接，阀盖20和阀杆18之间的远离球体17的上侧设置有杆体密封组件，如图8所示，所述杆体密封组件包括多个紧固件A以及从上往下依次套设在阀杆18上且经由紧固件A轴向压紧在阀盖20上与阀杆18配合的内孔的台阶21上的填料压盖22、碟簧23、填料压环24、填料25、隔环26和弹簧蓄能圈A27，所述填料压环24的底端、填料25、隔环26和弹簧蓄能圈A27均位于阀盖20上与阀杆18配合的内孔中，在所述隔环26的内、外圆周面上分别嵌设有内O型圈28和外O型圈29，所述内O型圈28的内圈与阀杆18贴合，所述外O型圈29的外圈与阀盖20上的内孔贴合。
在阀杆和阀盖处，通过从上往下依次设置多层密封用的结构，既能提升阀杆与阀杆之间配合结构的密封性，又能除了保证常温下的密封，还能用于低温、超低温环境下的密封以及突发火灾事故的密封，能提升天然气管路系统中的安全性，减少事故所带来的损失以及伤害。
同时，填料位于阀杆与阀盖配合部位的端口处，其不仅基于本身密封性能对阀杆和阀盖进行密封，还能基于本身防火、耐高温性能，给位于其下方的内O型圈、外O型圈以及弹簧蓄能圈A提供一个防止其受高温影响的密封环境，从而能在外部高温环境下，延长内O型圈、外O型圈以及弹簧蓄能圈A处于高效密封性的时间，延迟球阀因密封失效而泄露的情况出现，给生产现场预留事故处理时间，减小密封失效带来的安全隐患。
由于隔环9硬度大，其卡紧在阀体上，导致后期拆卸时不变，因此在所述隔环的顶面上设置有多个螺纹孔35，这样后期拆卸时，先通过螺杆与螺纹孔35配合，然后上体螺杆即可将隔环从阀体上拆卸下来。
关于填料25的具体结构如图8所示，所述填料25包括从上往下依次套设在阀杆18上的上填料2501、中填料2502以及下填料2503，所述上填料2501的上端面以及下填料2503的下端面均为垂直于阀杆18轴线的平面，所述上填料2501的下端面，下填料2503的上端面以及中填料2502的上、下端面均为锥面，且锥面上端均为小径端。
进一步地，所述上填料2501的上端面以及下填料2503的下端面的锥度均大于中填料2502的上、下端面的锥度。
上填料的上端面以及下填料的下端面均为垂直于阀杆轴线的平面，从而使上填料与填料压环平面接触、下填料与隔环平面接触，继而增大其之间接触面，有效地减少了接触应力，避免了材料疲劳，保证了密封结构的使用寿命。
同时，上填料、中填料以及下填料之间依次锥面接触，从而将轴向挤压力通过锥面分解一部分作用到填料与阀杆之间的配合部位，并基于反作用力，作用填料与阀体之间的配合部位上，继而增大了填料处的密封性，提升了本发明的密封效果。
进一步地，所述上填料的上端面以及下填料的下端面的锥度均大于中填料的上、下端面的锥度。
进一步地，所述中填料有多个。
由于上填料的上端面以及下填料的下端面的锥度均大于中填料的上、下端面的锥度，从而使上填料挤压中填料的中心部位、下填料挤压中填料的外圆周部位，继而对中间填料施加一个扭矩，使其横向拉长，继而使中间填料更加紧密地贴合在阀杆和阀体上，进一步地增加了密封性。
关于碟簧23的设置具体如下：
在所述碟簧23上设置有多个通孔36，所述通孔36分别各与一个紧固件A配合。碟簧与紧固件配合，便于通过紧固件对碟簧进行定位，从而提高其与阀杆的同轴度，能有效地保证阀杆周围的压紧力均匀，提升密封效果。
进一步地，所述碟簧有两个，且其大径端的外圆周彼此接触，其小径端彼此相对，且位于下方的碟簧的小径端抵接在填料压环上。
碟簧彼此相对设置，从而能增大阀杆处的预紧力和轴向挤压力，增大本发明后期阀杆密封组件处的轴向尺寸补偿，保证填料和密封圈的密封性能持续有效。
进一步地，所述填料压环顶面上以及填料压盖的底面上且均位于碟簧内孔的部位外凸成定位端面37，填料压环上的所述定位端面37插入位于下方的碟簧的内孔中，填料压盖上的所述定位端面37插入位于上方的碟簧的内孔中。
定位端面37的设置以对于碟簧的内圈进行定位限制，进一步地提升其与阀杆的同轴度，从而能有效地保证阀杆周围的压紧力均匀，提升密封效果。
实施例8
阀盖与阀体之间的密封连接具体如下：
如图10所示，本发明中，所述阀盖20通过阀体密封组件与阀体16密封连接，所述阀体密封组件包括紧固件B以及轴线均与阀杆18的轴线重合的八角垫38和弹簧蓄能圈B44，所述阀盖20与阀体16之间彼此相对端面的外圈上分别设置有上环形槽39和下环型槽40，所述八角垫38的上、下两端分别插入上环形槽39和下环型槽40中；
所述阀盖上与阀体相对端面的中心部位外凸成配合轴体41并插入阀体的内孔中，在配合轴体外圆周面上设置有上台阶42，在阀体上与上台阶42相对的部位设置有下台阶43，所述上台阶和下台阶围成环空，所述弹簧蓄能圈B44安装在环空中，其内、外圈分别与上台阶和下台阶贴合。
阀体与阀盖结合部采用弹簧蓄能圈与八角垫组合，弹簧蓄能圈能够很好的抵抗热胀冷缩及良好的低温冷脆性，在低温及常温下起到优异的密封效果，八角垫材质和阀体、阀盖一致，并同时做深冷处理，他们之间的热胀冷缩将保持一致，使其密封性能不会受温度变化的影响，密封效果最佳。
弹簧蓄能圈B为超低温以及常温时的密封；八角垫除了常温密封，还能在火灾高温时进行密封。这样，八角垫位于阀体与阀盖配合部位的外端处，其不仅基于本身密封性能对阀体和阀盖进行密封，还能基于本身防火、耐高温性能，给位于其内侧的弹簧蓄能圈B提供一个防止其受高温影响的密封环境，从而能在外部高温环境下，延长弹簧蓄能圈B处于高效密封性的时间，延迟球阀因密封失效而泄露的情况出现，给生产现场预留事故处理时间，减小密封失效带来的安全隐患。
所述紧固件A和紧固件B均为螺柱45和螺母46的组合，紧固件A中，所述螺柱的底端依次活动贯穿填料压盖、碟簧后与阀盖的外翻沿螺纹连接，所述螺母位于填料压盖上方，其与螺柱螺纹连接，其底部抵接在填料压盖上；
紧固件B中，所述螺柱的底端贯穿阀盖的外圆周端部后与阀体螺纹连接，所述螺母与螺柱螺纹连接，其底端与阀盖上表面抵接。
实施例9
本实施例是关于本发明的泄压做出说明。
在球阀的启闭过程中，阀体流道通过球体上的通道与阀体上阀腔上用于安装球体的球体安装腔连通，此时位于阀体流道中的流体进入到球体安装腔中；而在后续作业中，当球阀处于与阀体流道连通时，球体安装腔为一个密闭空间，其一侧由于阀座组件的密封作用，与阀体上的流道互相隔绝，其另一侧由于阀杆与阀盖底部之间的密封圈等的作用，其与阀杆之间的配合间隙也互相隔绝。而距离流道越远的低温流体温度越高，越容易气化；而低温液体气化后，会使得球体安装腔的压力急剧上升，如无泄压功能，则球阀会因为球体安装腔超压而发生危险。因此需要对球体安装腔进行泄压，具体泄压结构如下所述：
所述阀盖20底部的中心部位外凸后插入阀腔15中，在所述阀杆18的底部设置有泄压通道30，所述泄压通道30的一端向下延伸并与球体17上的流体通道31连通，其另一端穿出阀杆18侧壁后贯穿阀盖20外凸部位的一侧后与阀腔15连通。
当球阀处于与阀体流道连通时，球体安装腔为一个密闭空间，其一侧由于阀座组件的密封作用，与阀体上的流道互相隔绝，其另一侧由于阀杆与阀盖底部之间的密封圈等的作用，其与阀杆之间的配合间隙也互相隔绝；而当球体安装腔中的低温介质升温气化、球体安装腔内部压力急剧升高后，当其压强大于球阀流体通道中的介质压强时，球体安装腔中的高压介质经过泄压通道向流体通道中压力较小的环境进行泄压，从而降低了球体安装腔中压力，防止球会因为球体安装腔超压而发生危险。
如图11所示，所述泄压通道30包括依次连通的位于阀盖外凸部位一侧的第一通道3101、位于阀杆径向上的第二通道3102、位于阀杆轴向上的第三通道3103以及位于球体上的第四通道3104，所述第一通道3101的一端和第二通道3102一端通过阀杆和阀盖之间的配合间隙互相连通，第一通道3101的另一端与球体安装腔连通，所述第四通道3104上远离第三通道3103的一端与球体上的流体通道连通。
关于本发明的泄压结构，进一步地如下所述：
如图12所示，阀体流道19中上游流道和所述阀座组件1的外圆周面通过弹簧蓄能圈32与上游流道单向密封配合，所述弹簧蓄能圈32包括环形的螺旋弹簧3201以及套设在螺旋弹簧3201上的C型套3202，所述C型套3202的开口朝向上游，其内、外圈分别与阀座组件1以及上游流道贴合。
当上游中的压力介质流入上游流道和阀座组件的外圆周面之间时，介质从C型套的开口流入C型套中，从而使C型套的内、外圈更加紧密地与阀座组件以及上游流道贴合，继而进一步地提升弹簧蓄能圈周围的密封性，流道中的介质无法通过弹簧蓄能圈进入到球体安装腔中；而当阀门在关闭状态下，球体安装腔中的介质压力升高时，球体安装腔中的压力大于上游流道压力到一定程度时，中腔压力推动阀座组件，压缩预紧弹簧；压力从阀座组件与球体密封处快速排出。
本发明中，由螺旋弹簧以及C型套组成的密封结构，流道中压力越大，C型套内外侧的贴合力更大、此部位的密封性越好。
在所述阀座组件1上且位于弹簧蓄能圈32的上游侧套设有环体33，所述环体33的内、外圈分别与阀座组件1以及上游流道贴合，其靠近弹簧蓄能圈32的一侧外凸成限位环34，所述限位环34远离环体33的一侧插入C型套3202的开口中。限位环的设置以使C型套的开口始终处于开口状态，防止其受压形变后失去单向密封性。
实施例10
关于本发明的防静电结构如下：
在所述阀杆18与阀盖20之间以及阀杆18与球体17之间均设置有防静电组件，所述防静电组件包括依次连接的弹簧47和顶紧球48；
阀杆与阀盖之间：所述弹簧插装在阀杆上，所述顶紧球的一侧位于阀杆中，其另一端与阀盖的内孔壁抵接；
阀杆与球体之间：阀杆的底端插入球体中，所述弹簧插装在阀杆上，所述顶紧球的一侧位于阀杆中，其另一端与球体抵接。
当球阀用于控制具有可燃性介质时，需要及时排除静电。因此介质和球体之间摩擦所产生的静电经由阀杆、阀盖、球阀安装架导出，保证了球阀工作的稳定性。
实施例11
所述球体17的底端外凸成与阀杆18同轴的下轴体49，在所述下轴体49上套设有定位套50，所述定位套50的底端为封闭端，并插入阀体16中。下轴体和阀杆对球体进行径向定位，从而有效地防止阀杆因介质进入而转动卡死的情况出现，同时下轴体和球体一体结构，保证了传动强度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超低温顶装球阀，包括阀体(16)以及置于阀体(16)的阀腔(15)中并通过安装在阀体流道(19)中的阀座组件(1)与阀体(16)密封配合的球体(17)，其特征在于：在所述阀座组件(1)通过防转套筒(2)与阀体(16)连接，所述防转套筒(2)的一端与阀座组件(1)的尾部卡槽插接，其另一端为与阀体连接为一体，且阀座组件(1)和防转套筒(2)基于插接部位在周向上挡止配合。
2.根据权利要求1所述的一种超低温顶装球阀，其特征在于：在所述阀座组件(1)的尾部设置有多个卡槽A(3)，所述卡槽A(3)的一端与阀座组件(1)的尾部端面连通，其两侧分别与阀座组件(1)的内、外圆周面连通，阀座组件(1)的尾部上位于相邻两个卡槽A(3)之间的部位为插接端(4)；
在所述防转套筒(2)的外圆周面上设置有多个卡槽B(5)，所述卡槽B(5)上靠近阀座组件(1)的一端与防转套筒(2)的端面连通，所述插接端(4)分别各插入一个卡槽B(5)中，且插接端(4)的两侧分别与卡槽B(5)的两侧槽壁贴合。
3.根据权利要求2所述的一种超低温顶装球阀，其特征在于：在所述阀座组件(1)内孔靠近尾部的一端设置有承口(6)，所述防转套筒(2)上靠近阀座组件(1)的一端的内圈侧外凸成插口(7)，所述插口(7)插入承口(6)中，且插口(7)的外圆周面与承口(6)的内圆周面贴合。
4.根据权利要求1所述的一种超低温顶装球阀，其特征在于：在所述阀座组件(1)的外圈上螺纹套接有锁紧螺母(8)，在所述锁紧螺母(8)上靠近防转套筒(2)的一端贴合放置有套设在阀座组件(1)外圈上的弹簧座(9)，在所述弹簧座(9)远离锁紧螺母(8)的一端设置有多个弹簧安装孔(10)，在弹簧安装孔(10)中均安装有预紧弹簧(11)，所述预紧弹簧(11)上远离锁紧螺母(8)的一端外伸出弹簧安装孔(10)并与阀腔壁抵接。
5.根据权利要求1所述的一种超低温顶装球阀，其特征在于：所述球阀的阀杆(18)与球体(17)连接，球阀的阀盖(20)套设在阀杆(18)上，阀盖(20)的底部通过阀体密封组件与阀体(16)密封连接，阀盖(20)和阀杆(18)之间的远离球体(17)的上侧设置有杆体密封组件，所述杆体密封组件包括多个紧固件A以及从上往下依次套设在阀杆(18)上且经由紧固件A轴向压紧在阀盖(20)上与阀杆(18)配合的内孔的台阶(21)上的填料压盖(22)、碟簧(23)、填料压环(24)、填料(25)、隔环(26)和弹簧蓄能圈A(27)，所述填料压环(24)的底端、填料(25)、隔环(26)和弹簧蓄能圈A(27)均位于阀盖(20)上与阀杆(18)配合的内孔中，在所述隔环(26)的内、外圆周面上分别嵌设有内O型圈(28)和外O型圈(29)，所述内O型圈(28)的内圈与阀杆(18)贴合，所述外O型圈(29)的外圈与阀盖(20)上的内孔贴合。
6.根据权利要求5所述的一种超低温顶装球阀，其特征在于：所述填料(25)包括从上往下依次套设在阀杆(18)上的上填料(2501)、中填料(2502)以及下填料(2503)，所述上填料(2501)的上端面以及下填料(2503)的下端面均为垂直于阀杆(18)轴线的平面，所述上填料(2501)的下端面，下填料(2503)的上端面以及中填料(2502)的上、下端面均为锥面，且锥面上端均为小径端。
7.根据权利要求6所述的一种超低温顶装球阀，其特征在于：所述上填料(2501)的上端面以及下填料(2503)的下端面的锥度均大于中填料(2502)的上、下端面的锥度。
8.根据权利要求5所述的一种超低温顶装球阀，其特征在于：所述阀盖(20)底部的中心部位外凸后插入阀腔(15)中，在所述阀杆(18)的底部设置有泄压通道(30)，所述泄压通道(30)的一端向下延伸并与球体(17)上的流体通道(31)连通，其另一端穿出阀杆(18)侧壁后贯穿阀盖(20)外凸部位的一侧后与阀腔(15)连通。
9.根据权利要求1所述的一种超低温顶装球阀，其特征在于：阀体流道(19)中上游流道和所述阀座组件(1)的外圆周面通过弹簧蓄能圈(32)与上游流道单向密封配合，所述弹簧蓄能圈(32)包括环形的螺旋弹簧(3201)以及套设在螺旋弹簧(3201)上的C型套(3202)，所述C型套(3202)的开口朝向上游，其内、外圈分别与阀座组件(1)以及上游流道贴合。
10.根据权利要求9所述的一种超低温顶装球阀，其特征在于：在所述阀座组件(1)上且位于弹簧蓄能圈(32)的上游侧套设有环体(33)，所述环体(33)的内、外圈分别与阀座组件(1)以及上游流道贴合，其靠近弹簧蓄能圈(32)的一侧外凸成限位环(34)，所述限位环(34)远离环体(33)的一侧插入C型套(3202)的开口中。
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