CN113389910A - 一种可更换阀套密封的低操作力矩旋塞阀及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可更换阀套密封的低操作力矩旋塞阀及其开关工作方法，包括阀体、阀盖、阀杆、操作装置。通过设计可更换阀套，以解决阀在长期使用后因磨损带来的密封性降低问题，确保塞体和阀体之间的密封比压，实现密封件的互换性。另外，还通过设计阀杆与操作装置之间的油腔可变来降低塞体在启闭过程中的操作力矩，降低塞体与阀体之间阀套的磨损。本发明不仅提高了阀的使用寿命，降低了用阀成本，而且其低操作力矩的特性使得在极端情况下，能快速对阀进行启闭操作，降低事故的发生率。

Description

一种可更换阀套密封的低操作力矩旋塞阀及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种旋塞阀，特别涉及一种可更换阀套密封的低操作力矩旋塞阀及其工作方法。
背景技术
旋塞阀是关闭件或柱塞形的旋转阀，通过旋转90度使阀塞上的通道口与阀体上的通道口相通或分开，实现开启或关闭的一种阀门。它的阀塞的形状可成圆柱形或圆锥形，通道成梯形。
现有衬套旋塞阀在应用于海水淡化、石油化工行业时，为了满足更大的市场需求，所投项目的产能成倍的增加，需要旋塞阀既要能承受高压或超高压的公称压力，又需具备良好的密封性、快速操作性和便利的维护性要求。
但是，传统衬套旋塞阀因设计结构的局限，无法解决高压下操作力矩过大、手动密封力补偿困难、衬套使用寿命短和长期使用操作力矩不稳定等问题，其经长期使用后，各因素带来的磨损严重影响阀的密封性能，还会因磨损后固体颗粒物的存在影响阀塞体的关闭操作力矩，快速操作性能降低将直接导致事故的频发，为此，急待进一步的改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种可更换阀套密封的低操作力矩旋塞阀及其工作方法，这种旋塞阀在长期使用后可更换密封阀套，保证塞体与阀体之间的密封性，同时通过设计可变油腔体降低操作力矩，以解决现有技术中因长期使用存在的密封性和快速操作性降低的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种可更换阀套密封的低操作力矩旋塞阀，包括阀体、阀盖、阀杆、操作装置。所述阀体内部设置有与进入端和排出端相连通的阀腔，所述阀杆于阀腔内的一端设置有塞体，塞体内设有通道，所述塞体远离阀杆的一端横截面积小于靠近阀杆一端的横截面积，所述阀杆远离塞体的一端穿过阀盖键连接有可驱动阀杆进行转动的传动套，所述阀盖与阀杆间隙配合，所述传动套内设于所述操作装置，所述操作装置固定在阀盖上，所述阀盖固定在阀体上，所述塞体与阀体之间设置有衬套座和衬套，所述塞体远离阀杆的端面中心设有圆形槽，所述阀体底部设有从阀体外穿至圆形槽的固定轴，所述固定轴与所述圆形槽间隙配合并通过螺栓固定在阀体底部。
本发明的旋塞阀在使用时，通过旋转90度使塞体上的通道与阀体上的进入端和排出端相通或分开，实现阀的开启或关闭。
本发明的进一步设置为：所述衬套座抵扣在塞体所在位置的阀体上，所述O型圈嵌在衬套座内抵接在阀体内壁形成密封，所述衬套抵嵌在衬套座上，所述衬套外露面与塞体抵接密封。
当所述衬套在阀长期使用破损后，可将衬套从所述的衬套座上取下替换，也可将所述衬套座和衬套取下替换，相比于现有衬套和衬套座与阀体是一体的旋塞阀，本发明维护方便、成本极低。
本发明的进一步设置为：所述阀盖内部设有油路，所述油路远离阀杆的一端设有止回阀和注油器，所述阀杆的内部设有T形油路，T形油路由径向油路和轴向油路构成，所述径向油路的左油口与阀盖上的油路相抵接，径向油路所在的阀杆外圆周面扣有上O型圈和下O型圈，所述上O型圈和下O型圈外露面与阀盖相抵接。
本发明的进一步设置为：所述阀杆和传动套围成填油区，靠近所述填油区的阀杆外侧面还设有油密封圈，所述填油区与轴向油路相通，所述填油区的水平方向上的传动套外侧设有与填油区相连通的排空阀。
本发明的进一步设置为：所述阀杆与传动套键连接处还留有空隙，所述阀杆可相对传动套做微小的上下滑动，所述填油区容积可随阀杆相对传动套的上下滑动而发生变化。
本发明另一方面公开了一种上述可更换阀套密封的低操作力矩旋塞阀的工作方法：当所述塞体从关闭状态开启时，所述传动套在所述操作装置的作用下直线向上运动，此时所述填油区容积随着阀杆和传动套的相对移动而变大，以至于所述填油区对所述阀杆的压力减小，对阀杆产生向上的拉力，使得所述塞体向上移动直到塞体与衬套间比压降为零，在操作装置作用下将传动套旋转90度，此时塞体相对于衬套做旋转运动时，两者间的摩擦力为零，从而减小阀的开启力矩，阀实现开启。
当所述塞体从开启状态关闭时，所述传动套在所述操作装置的作用下先进行旋转90度关闭阀门，然后所述传动套在所述操作装置驱动下直线向下运动压缩填油区，从而推动塞体向下移动抵接到衬套密封面上达到最高介质压力所需要的密封比压，与衬套形成密封。
优选地，若经长期使用，所述衬套发生轻微磨损或变形影响密封性时，还可通过所述注油器向所述填油区注入液压油使所述阀杆继续向下微移以补偿所述衬套与塞体之间的密封比压，实现密封。
需说明的是，本发明中所述操作装置带动所述传动套直线提升和所述传动套旋转90度的实现方法在申请人已申请的专利(CN202010191698.5)中已有说明，在此不再加以赘述。
本发明的进一步设置为：所述衬套座和阀体之间还设有，所述非金属阀座圈，所述非金属阀座圈冷/热压在衬套座上，密封圈外露面与阀体抵接。
本发明的进一步设置为：所述操作装置与阀盖的抵接端面上还设有填料压盖，所述填料压盖位于操作装置内且固定在阀盖上，所述阀盖和填料压盖之间还充有防火填料。
综上所述，本发明具有以下有益效果：通过设计可更换阀套，以解决阀在长期使用后因磨损带来的密封性降低问题，确保塞体和阀体之间的密封比压，实现密封件的互换性。另外，还通过设计阀杆与操作装置之间的油腔可变来降低塞体在启闭过程中的操作力矩，降低塞体与阀体之间阀套的磨损。本发明不仅提高了阀的使用寿命，降低了用阀成本，而且其低操作力矩的特性使得在极端情况下，能快速对阀进行启闭操作，降低事故的发生率。
附图说明
图1是一种可更换阀套密封的低操作力矩旋塞阀结构图；
图2是图1中阀体与阀盖局部结构示意图；
图3是图2中阀盖局部结构示意图；
图4是图1中阀体与阀盖局部结构示意图；
图5是图1中操作装置和阀盖局部结构示意图；
附图标记：1、阀体；2、阀盖；3、阀杆；4、操作装置；5、塞体；6、传动套；7、衬套座；8、衬套；9、固定轴；10、螺栓；11、进入端；12、排出端；13、阀腔；21、油路；22、止回阀；23、注油器；31、T形油路；311、径向油路；312、轴向油路；32、上O型圈；33、下O型圈；34、油密封圈；41、填料压盖；42、防火填料；51、圆形槽；61、填油区；62、排空阀；63、空隙；71、非金属阀座圈；72、O型圈。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。如图1所示，一种可更换阀套密封的低操作力矩旋塞阀，包括阀体1、阀盖2、阀杆3、操作装置4。阀体1内部设置有与进入端11和排出端12相连通的阀腔13，阀杆3于阀腔13内的一端设置有塞体5，塞体内设置有通道，塞体5远离阀杆3的一端横截面积小于靠近阀杆3一端的横截面积，阀杆3远离塞体5的一端穿过阀盖2键连接有可驱动阀杆3进行转动的传动套6，阀盖2与阀杆3间隙配合，传动套6内设于所述操作装置4，操作装置4固定在阀盖2上，阀盖2固定在阀体1上，塞体5与阀体1之间设置有衬套座7和衬套8，塞体5远离阀杆3的端面中心设有圆形槽51，阀体1底部设有从阀体1外穿至圆形槽51的固定轴9，固定轴9与所述圆形槽51间隙配合并通过螺栓10固定在阀体1底部。本发明通过旋转90度使塞体上的通道与阀体上的进入端和排出端相通或分开，实现阀的开启或关闭。
进一步的，衬套座7抵扣在塞体5所在位置的阀体1上，O型圈嵌在衬套座内抵接在阀体内壁形成密封，衬套8抵嵌在衬套座7上，衬套8外露面与塞体1抵接密封。
当衬套8在阀长期使用破损后，可将衬套8从衬套座7上取下替换，也可将衬套座7和衬套8取下替换。
进一步的，如图2所示，阀盖2内部设有油路21，油路21远离阀杆3的一端设有止回阀22和注油器23，阀杆3的内部设有T形油路31，T形油路31由径向油路311和轴向油路312构成，径向油路311的左油口与阀盖2上的油路21相抵接，径向油路311所在的阀杆3外圆周面扣有上O型圈32和下O型圈33，上O型圈32和下O型圈33外露面与阀盖2相抵接形成上下密封。
进一步的，如图3所示，阀杆3和传动套6围成填油区61，靠近所述填油区61的阀杆3外侧面还设有油密封圈34，填油区61与轴向油路312相通，填油区61的水平方向上的传动套6外侧设有与填油区61相连通的排空阀62，用于排出填油区61内部的空气。
进一步的，阀杆3与传动套6键连接处还留有空隙63，阀杆3可相对传动套6做微小的上下滑动，填油区61容积可随阀杆3相对传动套6的上下滑动而发生变化，可为关阀密封性提供压力补偿；
当塞体5从关闭状态开启时，传动套6在操作装置4的作用下直线向上运动，此时填油区61容积随着阀杆3和传动套6的相对移动而变大，以至于填油区61对阀杆3的压力减小，对阀杆3产生向上的拉力，使得所述塞体5向上移动直到塞体5与衬套8间比压降为零，在操作装置4作用下将传动套6旋转90度，此时塞体5相对于衬套8做旋转运动时，两者间的摩擦力为零，从而减小阀的开启力矩，阀实现开启。
当塞体5从开启状态关闭时，传动套6在操作装置4的作用下先进行旋转90度，然后传动套6在所述操作装置4驱动下直线向下运动压缩填油区61，从而推动塞体5向下移动抵接到衬套8密封面上达到最高介质压力所需要的密封比压，与衬套8形成密封。若经长期使用，所述衬套8发生轻微磨损或变形影响密封性时，还可通过所述注油器23向所述填油区61注入液压油使所述阀杆3继续向下微移以补偿所述衬套8与塞体5之间的密封比压，实现密封。
需说明的是，本发明中操作装置4带动传动套6直线提升和传动套6旋转90度的实现方法在申请人已申请的专利(CN202010191698.5)中已有说明，在此不再加以赘述。
本发明还存在一个技术效果，若经长期使用，衬套8发生轻微磨损或变形影响密封性时，还可通过注油器23向填油区61注入液压油使所述阀杆3继续向下微移以补偿衬套8与塞体5之间的密封比压，实现密封。
进一步的，如图4所示，衬套座7和阀体1之间还设有非金属阀座圈71，非金属阀座圈71扣在衬套座7上，非金属阀座圈71外露面与阀体1抵接。
进一步的，如图5所示，操作装置4与阀盖2的抵接端面上还设有填料压盖41，填料压盖41位于操作装置4内且固定在阀盖2上，阀盖2和填料压盖41之间还充有防火填料42。
具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种可更换阀套密封的低操作力矩旋塞阀，包括阀体(1)、阀盖(2)、阀杆(3)、操作装置(4)其特征在于，所述阀体(1)内部设置有与进入端(11)和排出端(12)相连通的阀腔(13)，所述阀杆(3)于阀腔(13)内的一端设置有塞体(5)，塞体(5)内设有通道，所述塞体(5)远离阀杆(3)的一端横截面积小于靠近阀杆(3)一端的横截面积，所述阀杆(3)远离塞体(5)的一端穿过阀盖(2)键连接有可驱动阀杆(3)进行转动的传动套(6)，所述阀盖(2)与阀杆(3)间隙配合，所述传动套(6)内设于所述操作装置(4)，所述操作装置(4)固定在阀盖(2)上，所述阀盖(2)固定在阀体(1)上，所述塞体(5)与阀体(1)之间设置有衬套座(7)和衬套(8)，所述塞体(5)远离阀杆(3)的端面中心设有圆形槽(51)，所述阀体(1)底部设有从阀体(1)外穿至圆形槽(51)的固定轴(9)，所述固定轴(9)与所述圆形槽(51)间隙配合并通过螺栓(10)固定在阀体(1)底部。
2.根据权利要求1所述的一种可更换阀套密封的低操作力矩旋塞阀，其特征在于：所述衬套座(7)抵扣在塞体(5)所在位置的阀体(1)上，所述O型圈(72)嵌在衬套座(7)内抵接在阀体内壁形成密封，所述衬套(8)抵嵌在衬套座(7)上，所述衬套(8)外露面与塞体(5)抵接密封。
3.根据权利要求1所述的一种可更换阀套密封的低操作力矩旋塞阀，其特征在于：所述阀盖(2)内部设有油路(21)，所述油路(21)远离阀杆(3)的一端设有止回阀(22)和注油器(23)，所述阀杆(3)的内部设有T形油路(31)，T形油路(31)由径向油路(311)和轴向油路(312)构成，所述径向油路(311)的左油口与阀盖(2)上的油路(21)相抵接，径向油路(311)所在的阀杆(3)外圆周面扣有上O型圈(32)和下O型圈(33)，所述上O型圈(32)和下O型圈(33)外露面与阀盖(2)相抵接。
4.根据权利要求3所述的一种可更换阀套密封的低操作力矩旋塞阀，其特征在于：所述阀杆(3)和传动套(6)围成填油区(61)，靠近所述填油区(61)的阀杆(3)外侧面还设有油密封圈(34)，所述填油区(61)与轴向油路(312)相通，所述填油区(61)的水平方向上的传动套(6)外侧设有与填油区(61)相连通的排空阀(62)。
5.根据权利要求1所述的一种可更换阀套密封的低操作力矩旋塞阀，其特征在于：所述阀杆(3)与传动套(6)键连接处还留有空隙(63)，所述阀杆(3)可相对传动套(6)做微小的上下滑动，所述填油区(61)容积可随阀杆(3)相对传动套(6)的上下滑动而发生变化。
6.根据权利要求1所述的一种可更换阀套密封的低操作力矩旋塞阀，其特征在于：所述衬套座(7)和阀体(1)之间还设有非金属阀座圈(71)，所述非金属阀座圈(71)扣在衬套座(7)上，非金属阀座圈(71)外露面与阀体(1)抵接。
7.根据权利要求1所述的一种可更换阀套密封的低操作力矩旋塞阀，其特征在于：所述操作装置(4)与阀盖(2)的抵接端面上还设有填料压盖(41)，所述填料压盖(41)位于操作装置(4)内且固定在阀盖(2)上，所述阀盖(2)和填料压盖(41)之间还充有防火填料(42)。
8.一种权利要求4所述可更换阀套密封的低操作力矩旋塞阀的工作方法，其特征在于：
当需要从关闭状态开启时，传动套(6)在操作装置(4)的作用下直线向上运动，此时填油区(61)容积随着阀杆(3)和传动套(6)的相对移动而变大，以至于填油区(61)对阀杆(3)的压力减小，对阀杆(3)产生向上的拉力，使得所述塞体(5)向上移动直到塞体(5)与衬套(8)间比压降为零，在操作装置(4)作用下将传动套(6)旋转90度，此时塞体(5)相对于衬套(8)做旋转运动时，两者间的摩擦力为零，从而减小阀的开启力矩，阀实现开启；
当需要从开启状态关闭时，传动套(6)在操作装置(4)的作用下先进行旋转90度，然后传动套(6)在所述操作装置(4)驱动下直线向下运动压缩填油区(61)，从而推动塞体(5)向下移动抵接到衬套(8)密封面上达到最高介质压力所需要的密封比压，与衬套(8)形成密封。
9.根据权利要求8所述的工作方法，其特征在于：若经长期使用，所述衬套(8)发生轻微磨损或变形影响密封性时，通过所述注油器(23)向所述填油区(61)注入液压油使所述阀杆(3)继续向下微移以补偿所述衬套(8)与塞体(5)之间的密封比压，实现密封。
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