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Abstract

本发明公开了属于深冷阀门技术领域的一种压力自平衡双向密封阀座结构；其中阀座组件和球体安装在所述阀体内，阀座组件包括安装在阀体内的阀座支承、设置在阀座支承与阀体之间的阀体连接部内腔内的双向密封组件和设置在阀座支承内的泄压阀，泄压阀连通阀体连接部内腔和阀座支承外部的介质通道。本发明通过设计泄压阀，当设置双向密封组件的空腔内压力异常升高且压力超过阀门设计额定工作压力的1.33倍时，通过泄压阀将空腔中的多余压力泄放到通道中，能够消除压力蓄积下损坏阀座双向密封组件的风险。

Description

一种压力自平衡双向密封阀座结构
技术领域
本发明属于深冷阀门技术领域，具体为一种压力自平衡双向密封阀座结构。
背景技术
中国的能源消费结构以煤碳为主，随着环保要求的提高，清洁能源将大幅加大在一次能源中的占比，尤其国内近年来对管输天然气、LNG液化天然气需求量加大，冬季“气荒”已经形成常态，短期内难有改善。LNG液化天然气具有极高的压缩比(625：1)、运输方便(船运)、易于调峰、成本低于长距离管输天然气等优点。因此，随着国内和国际能源市场对LNG液化天然气的需求和开发不断增长，LNG液化工厂、接收站/储备库在不断地加大建设，2017年国内已建329个、拟建174个LNG液化工厂，已建69个、拟建136个接收站/储备库，LNG用超低温阀门(-196℃)的市场也更加广阔。然而目前，LNG项目-196℃超低温轨道球阀实际应用几乎全部采用进口。
现有低温球阀密封件在超低温工况下变形量大，且密封件在压力作用下会发生位移，无法恢复到装配初期的理想状态，无法保证密封性能。特别是现有深冷球阀阀座密封结构，活塞位置为封闭腔，其中容易存留介质，当温度升高时，封闭腔中的低温液态介质气化，压力升高，将对阀座密封结构造成不可逆的损坏。
发明内容
针对背景技术中存在的问题，本发明提供了一种压力自平衡双向密封阀座结构，包括球体、阀体、阀座组件，所述阀座组件和球体安装在所述阀体内，其特征在于：所述阀座组件包括安装在阀体内的阀座支承、设置在阀座支承与阀体之间的阀体连接部内腔内的双向密封组件和设置在阀座支承内的泄压阀，所述泄压阀连通阀体连接部内腔和阀座支承外部的介质通道。
所述泄压阀沿阀座支承的径向设置，贯穿阀座支承。
所述阀座组件还包括设置在阀座支承内的单向阀，单向阀将阀体连接部内腔和阀座支承的外部连通。
所述单向阀包括单向阀A和单向阀B,所述单向阀A沿阀座支承的径向设置；所述单向阀B沿阀座支承的轴向设置，并通过气道与外界连通。
在阀座支承靠近球体侧设置插件，插件与球体接触密封，插件采用耐-196℃的工程塑料制成。
在所述阀座支承的径外向设有凸台，在凸台上套设有阀座挡圈和螺孔座，所述阀座挡圈为“T”形，在阀体上开设有放置卡环的凹槽，卡环卡接在阀体的凹槽和螺孔座的台阶内，阀座挡圈与螺孔座将卡环夹紧，阀座挡圈与阀座支承相连。
所述双向密封组件包括由近球侧至远球侧依次设置于阀体连接部内腔：内侧填料、内侧隔环、蝶形弹簧、外侧隔环和外侧填料。
阀体连接部内腔的近球侧至远球侧均延伸出用于设置内侧填料和外侧填料的楔形间隙，内侧填料和外侧填料的轴向横截面也为楔形。
内侧隔环的截面和外侧隔环的截面均呈“L”形，内侧隔环和外侧隔环在同一截面上呈中心对称。
还公开了安装有所述的压力自平衡双向密封阀座结构的深冷强制密封球阀，其特征在于：还包括阀盖、阀杆、支架，阀盖设于阀体的上方并与阀体固定连接，支架设于阀盖的上方并与阀盖固连，阀杆的尾端穿过支架和阀盖与球体连接，阀杆上设有导轨槽，导轨销安装在阀盖上，导轨销与导轨槽滑动配合。
本发明的有益效果在于：
1、本发明通过设计泄压阀，当设置双向密封组件的空腔内压力异常升高且压力超过阀门设计额定工作压力的1.33倍时，通过泄压阀将空腔中的多余压力泄放到通道中，能够消除压力蓄积下损坏阀座双向密封组件的风险。
2、本发明的阀座支承与阀体通过两组楔形填料组成双向密封，实现超低温工况下单阀座组件双向密封功能，即无论介质从哪端进入，均能实现密封，同时楔形填料采用蝶形弹簧预紧，楔形填料在压力的作用下，将被压得更紧，消除低温下密封件变形引发的内漏风险，密封更加可靠。
3、本发明的单向阀和双向密封组件的设计消除了深冷球阀阀座组件与阀体密封件在长时间的介质正反交替时，密封件发生反复产生位移，造成密封件磨损；同时避免了密封件一旦产生移动，将无法回到最初装配时的理想状态的风险。
4、本发明的可以通过正反两个方向旋转螺钉来调节蝶形弹簧行程，以达到降低加工难度和消除加工误差对整机装配影响，从而提高产品一次性装配合格率的目的。
附图说明
图1为本发明一种压力自平衡双向密封阀座结构实施例的结构示意图；
图2为包括压力自平衡双向密封阀座结构的深冷强制密封球阀的结构示意图。
其中：1-阀体，2-阀座组件，3-阀盖，4-螺栓螺母组合，5-导轨销，6-阀杆，7-支架，8-导向销，9-插件，10-阀座支承，11-单向阀B，12-单向阀A，13-外侧隔环，14-内侧隔环，15-外侧填料，16-内侧填料，17-卡环，18-阀座挡圈，19-螺钉，20-螺孔座，21-蝶形弹簧，22-泄压阀，23-球体。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1和图2所示的本发明实施例，包括：阀体1、阀座组件2和球体23，其中阀座组件2和球体23安装在阀体1内，与阀体1固接的阀座组件2与球体23密封配合；阀座组件2包括：轴向螺栓连接组件30、阀座支承10、泄压阀22、插件9、单向阀和双向密封组件；其中阀座支承10的径外方向侧面通过轴向螺栓连接组件30与阀体1相连，双向密封组件设置在阀座支承10和阀体1之间设置的阀体连接部内腔内；泄压阀22安装于阀座支承10内的泄压孔中，泄压孔贯穿阀座支承10，即泄压阀22(泄压孔)的两端连通阀体连接部内腔和阀座支承10外部的介质通道；在阀座支承10靠近球体侧设置插件9，与阀座支承表层组合成复合密封，插件9采用耐-196℃的工程塑料制成。单向阀安装于阀座支承10内的单向阀孔中，单向阀孔贯穿阀座支承10，即单向阀(单向阀孔)将阀体连接部内腔和阀座支承10的外部连通。
在本实施例中，泄压阀22沿阀座支承10的径向设置，泄压阀22的数量为1～4，多个泄压阀22在阀座支承10的周向上均匀设置；通过设计泄压阀，当设置双向密封组件的空腔内由于液态天然气介质气化造成压力异常升高且压力超过阀门设计额定工作压力的1.33倍时，通过泄压阀将空腔中的多余压力泄放到通道中，能够消除压力蓄积下损坏阀座双向密封组件的风险。
在本实施例中，单向阀包括：单向阀A12和单向阀B11，单向阀A12沿阀座支承的径向设置，从径向上贯穿阀座支承；单向阀B11沿阀座支承的轴向设置，并通过安装有单向阀B11的单向阀孔所延伸出的气道与外部连通；
阀座支承10的径外方向设置有凸台，在凸台的径外方向外套设有阀座挡圈18和螺孔座20，阀座挡圈18为“T”形，阀座挡圈18在阀座支承10的轴向上与螺孔座20通过螺钉19连接；阀座挡圈18在阀座支承10径内侧与阀座支承10通过螺纹相连，且与凸台的接触；在阀体1上开设有放置卡环17的凹槽，卡环17卡接于阀体1的凹槽和螺孔座20之间的台阶内；阀座挡圈18在阀座支承10径外侧与阀体1接触，且阀座挡圈18与螺孔座20从近球和远球两个方向上将卡环17夹紧。
双向密封组件包括由近球侧至远球侧依次设置于阀体连接部内腔的：内侧填料16、内侧隔环14、弹簧21、外侧隔环13和外侧填料15，阀体连接部内腔的近球侧至远球侧均延伸出用于设置内侧填料16和外侧填料15的楔形间隙，内侧填料16和外侧填料15的轴向横截面也为楔形；内侧隔环14的截面和外侧隔环13的截面均呈“L”形，且均由长边和短边组成；内侧隔环和外侧隔环背靠背设置，弹簧21设置于内侧隔环14的长边和外侧隔环13的长边之间，内侧隔环的短边在阀体连接部内腔的近球侧延伸出的楔形间隙滑动，外侧隔环的短边在阀体连接部内腔的远球侧延伸出的楔形间隙滑动。
在本实施例中，内侧隔环和外侧隔环在同一截面上呈中心对称；
在本实施例中，弹簧21为蝶形弹簧；阀座支承10与阀体1通过两组楔形填料组成双向密封，实现超低温工况下单阀座组件双向密封功能，即无论介质从近球端还是远球端进入，均能实现密封，同时楔形填料采用蝶形弹簧预紧，楔形填料在压力的作用下，将被压得更紧，消除低温下密封件变形引发的内漏风险，密封更加可靠。
本实施例通过同时安装的单向阀和双向密封组件，能够消除密封件在压力作用下产生位移的风险，即密封后当压力从近球端进入时，介质经过单向阀B11进入阀体连接部内腔，从而推动外侧填料15进行密封，避免内侧填料16在介质作用下向远球端移动；反向时同理，当介质从远球端进入时，介质经过单向阀A12进入空腔，从而推动内侧填料16进行密封，避免外侧填料15在介质作用下向近球端移动。上述设计消除了深冷球阀阀座组件与阀体密封件在长时间的介质正反交替时，密封件发生反复产生位移，造成密封件磨损，同时密封件一旦产生移动，将无法回到最初装配时的理想状态的问题。
本实施例具体应用于如图2所示的一种深冷强制密封球阀中，深冷强制密封球阀除包括上述压力自平衡双向密封阀座结构以外，还包括阀盖3、阀杆6、支架7，阀盖3设于阀体1的上方并与阀体1通过螺栓螺母组件4固定连接，支架7设于阀盖3的上方并与阀盖3固连，阀杆6的尾端穿过支架和阀盖3与球体连接，阀杆6上设有导轨槽，导轨销5安装在阀盖3上，导轨销5与导轨槽滑动配合。
进一步地，球体上设置有两个导向销8，两个导向销8分别位于阀杆6尾端的相对侧，阀杆6与导向销8卡接。阀杆6与球体连接端设置为斜面，斜面上端向阀座方向倾斜，斜面下端为扁平面，两个导向销设于斜面两侧。

Claims (10)

1.一种压力自平衡双向密封阀座结构，包括球体、阀体(1)、阀座组件(2)，所述阀座组件(2)和球体(23)安装在所述阀体(1)内，其特征在于：所述阀座组件(2)包括安装在阀体(1)内的阀座支承(10)、设置在阀座支承(10)与阀体(1)之间的阀体连接部内腔内的双向密封组件和设置在阀座支承(10)内的泄压阀(22)，所述泄压阀(22)连通阀体连接部内腔和阀座支承(10)外部的介质通道。
2.根据权利要求1所述的压力自平衡双向密封阀座结构，其特征在于：所述泄压阀(22)沿阀座支承(10)的径向设置，贯穿阀座支承。
3.根据权利要求1所述的压力自平衡双向密封阀座结构，其特征在于：所述阀座组件(2)还包括设置在阀座支承(10)内的单向阀，单向阀将阀体连接部内腔和阀座支承(10)的外部连通。
4.根据权利要求3所述的压力自平衡双向密封阀座结构，其特征在于：所述单向阀包括单向阀A(12)和单向阀B(11),所述单向阀A(12)沿阀座支承(10)的径向设置；所述单向阀B(11)沿阀座支承(10)的轴向设置，并通过气道与外界连通。
5.根据权利要求1所述的压力自平衡双向密封阀座结构，其特征在于：在阀座支承(10)靠近球体侧设置插件(9)，插件(9)与球体接触密封，插件(9)采用耐-196℃的工程塑料制成。
6.根据权利要求1所述的压力自平衡双向密封阀座结构，其特征在于：在所述阀座支承(10)的径外向设有凸台，在凸台上套设有阀座挡圈(18)和螺孔座(20)，所述阀座挡圈(18)为“T”形，在阀体(1)上开设有放置卡环(17)的凹槽，卡环(17)卡接在阀体(1)的凹槽和螺孔座的台阶内，阀座挡圈(18)与螺孔座(20)将卡环(17)夹紧，阀座挡圈(18)与阀座支承(10)相连。
7.根据权利要求1所述的压力自平衡双向密封阀座结构，其特征在于：所述双向密封组件包括由近球侧至远球侧依次设置于阀体连接部内腔：内侧填料(16)、内侧隔环(14)、蝶形弹簧(21)、外侧隔环(13)和外侧填料(15)。
8.根据权利要求7所述的压力自平衡双向密封阀座结构，其特征在于：阀体连接部内腔的近球侧至远球侧均延伸出用于设置内侧填料(16)和外侧填料(15)的楔形间隙，内侧填料(16)和外侧填料(15)的轴向横截面也为楔形。
9.根据权利要求7所述的压力自平衡双向密封阀座结构，其特征在于：内侧隔环(14)的截面和外侧隔环(13)的截面均呈“L”形，内侧隔环和外侧隔环在同一截面上呈中心对称。
10.安装有权利要求1～9任一所述的压力自平衡双向密封阀座结构的深冷强制密封球阀，其特征在于：还包括阀盖(3)、阀杆(6)、支架(7)，阀盖(3)设于阀体(1)的上方并与阀体(1)固定连接，支架(7)设于阀盖(3)的上方并与阀盖(3)固连，阀杆(6)的尾端穿过支架和阀盖(3)与球体(23)连接，阀杆(6)上设有导轨槽，导轨销(5)安装在阀盖(3)上，导轨销(5)与导轨槽滑动配合。
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