CN113565979A - 球阀密封件及球阀 - Google Patents

Abstract

一种球阀密封件，设置在球阀的阀座和阀体之间，所述密封件包括内支撑件、补偿件以及两个相对设置的密封圈，所述密封圈与内支撑件连接且内支撑件通过密封圈进行限位，所述密封圈的两端均开设弧形槽，所述弧形槽内设有补偿件，各密封圈的外侧形成倒钩，所述倒钩由密封圈的外侧向密封圈内侧延伸，各密封圈的内侧形成环形卡槽，所述两个环形卡槽对接形成弹性支撑槽，所述内支撑件安装在弹性支撑槽内，所述内支撑件的外周在对应各密封圈的位置处均形成贴合面与弹性支撑面，所述贴合面与弹性支撑面相邻设置，所述弹性支撑面为斜面，这样设置降低了密封件与球体、阀座接触位置的应力集中，在提供更好的密封效果同时，降低了扭转力，方便球阀的开关。

Description

球阀密封件及球阀

技术领域

本发明涉及一种球阀技术领域，更具体地，本发明公开涉及一种球阀密封结构。

背景技术

球阀启闭件(球体)由阀座带动，并绕球阀轴线作旋转运动的阀门。亦可用于流体的调节与控制，其中硬密封V型球阀其V型球芯与堆焊硬质合金的金属阀座之间具有很强的剪切力，特别适用于含纤维、微小固体颗料等的介质。而多通球阀在管道上不仅可灵活控制介质的合流、分流、及流向的切换，同时也可关闭任一通道而使另外两个通道相连。本类阀门在管道中一般应当水平安装。球阀按照驱动方式分为：气动球阀、电动球阀和手动球阀。现有的球阀密封结构主要是利用外周的凸起结构实现弹性的线密封。主要的原理为：密封件包括弹性环以及包覆弹性环的的弹性凸起，弹性凸起与阀座相抵接触，同时弹性环也向弹性凸起施压压紧球体与阀座的弹性力，进而实现阀座与球体之间的密封。但是，现有的密封件的设计容易出现接触的部位应力增大而导致扭转力增大，导致阀门开关速度变慢，降低了阀门的灵敏性。除此之外，温升的变化也较容易导致密封件变形，影响密封的效果。

发明内容

有鉴于此，提供一种球阀及应用于该球阀的密封装置。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种球阀密封件，设置在球阀的阀座和阀体之间，所述密封件包括内支撑件、补偿件以及两个相对设置的密封圈，所述密封圈与内支撑件连接且内支撑件通过密封圈进行限位，所述密封圈的两端均开设弧形槽，所述弧形槽内设有补偿件，各密封圈的外侧形成倒钩，所述倒钩由密封圈的外侧向密封圈内侧延伸，各密封圈的内侧形成环形卡槽，所述两个环形卡槽对接形成弹性支撑槽，所述内支撑件安装在弹性支撑槽内，所述内支撑件的外周在对应各密封圈的位置处均形成贴合面与弹性支撑面，所述贴合面与弹性支撑面相邻设置，所述弹性支撑面为斜面。

较佳的，所述内支撑件的外侧设置凹口使得内支撑件的外侧形成台阶，所述倒钩与凹口卡扣连接。

较佳的，所述密封件具有的两个端面，所述弧形槽由对应的端面朝向凹口所在的方向开设，所述弹性支撑面与对应的两端面以及对应的贴合面均倾斜相交。

较佳的，所述台阶包括第一台阶面与第二台阶面，第一台阶面相对第二台阶面靠近密封圈的中心线，所述第二台阶面为贴合面。

较佳的，所述贴合面与弹性支撑面之间的相交角大于120度，所述倒钩的端缘设置倒角，且所述倒角所在的面和密封圈的中心线之间的夹角小于60度。

较佳的，所述内支撑件为弹性环，所述内支撑件的两端撑紧对应的密封圈，内支撑件的两端为锥面状，所述密封圈的内侧相对与内支撑件的内环面朝向内侧弧形凸出。

较佳的，每个密封圈的弧形槽至少设置两个，所述两个弧形槽内外间隔设置，且所述弧形槽内均设有补偿器。

较佳的，所述补偿器为弹性件。

一种球阀，包括阀体、阀座、阀盖、阀杆、球体，所述阀体设置介质流入口与介质流出口，所述阀座位于阀体内，阀座形成内腔且设置与介质流入口、介质流出口对应的流道，所述球体位于该内腔内，所述阀盖与阀体两侧密封连接，所述阀杆的底部与球体连接，阀杆的顶部与驱动机构连接，所述阀座与球体之间安装有以上任一项所述的球阀密封结构。

较佳的，所述阀体底部设置底部安装口，所述底部安装口与内腔连通，所述底部安装口处固定支撑杆，所述支撑杆的上部伸入内腔内与球体连接。

本发明的有益效果在于：在阀球与阀座之间设置密封件，密封件会受到来自阀体与球体的压力作用，所述弹性支撑面以及倒角的作用，使得密封件产生弹性变形，变形的产生的弹性力对系统的压力进行补偿，这样设置之后，降低了密封件与球体、阀座接触位置的应力集中，在提供更好的密封效果同时，降低了扭转力，方便球阀的开关。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明密封件沿中心线方向所在面的剖视图；

图2为本发明密封件内的结构示意图；

图3为本发明球阀结构示意图；

图4为图3的A处放大图；

图5为本发明另一实施例的密封件内的结构示意图。

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做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。

下面将结合说明书附图对本发明做进一步描述。

本发明提供如下技术方案：

参考附图1～5所述，为本发明所提供的球阀密封件的较佳实施例，所述球阀密封件适宜于安装在阀座与球体之间，所述密封件包括内支撑件1、补偿件2以及两个相对设置的密封圈3，所述密封圈3与内支撑件1连接且内支撑件1通过密封圈3进行限位，所述密封圈3的两端均开设弧形槽4，所述弧形槽4内设有补偿件2，各密封圈3的外侧形成倒钩6，所述倒钩6由密封圈3的外侧向密封圈3内侧延伸，各密封圈3的内侧形成环形卡槽7，所述两个环形卡槽7对接形成弹性支撑槽8，所述内支撑件1安装在弹性支撑槽8内，所述内支撑件1的外周在对应各密封圈3的位置处均形成贴合面101与弹性支撑面102，所述贴合面101与弹性支撑面102相邻设置，所述弹性支撑面102为斜面。本实施例中，将所述内支撑件1设置为一个整体做说明的，在具体实施时，所述内支撑件1还可以设置成两个结构相同的内支撑子件11，所述两个内支撑子件11分别安装在对应的环形卡槽7内，如附图1～2所示。所述密封圈3的外侧在对应弧形槽4的位置均呈弧形凸出，这样设置之后保证了密封圈厚度的均一性，同时也利用凸出的弧形在安装时靠挤压力而形成线密封，保证了密封的效果。

所述内支撑件1的材料为优质热塑性材料注塑成型。具体的，其材质可以采用聚醚酰胺、聚酯、苯乙烯/乙烯/丁烯/苯乙烯嵌段共聚物、聚氨酯、聚烯烃弹性体和它们的混合物。热塑性弹性体的挠曲模量至少为5MPa。在本实施例中，所述密封圈的材料选用的是改性PTFE材料。

较佳的，所述内支撑件1的外侧设置凹口12使得内支撑件1的外侧形成台阶13，所述倒钩6与凹口12卡扣连接。所述台阶13包括第一台阶面131与第二台阶面132，第一台阶面131相对第二台阶面132靠近密封圈3的中心线，所述第二台阶面132即为上述贴合面101。

所述密封件具有的两个端面8，所述弧形槽4由对应的端面8朝向凹口12所在的方向开设。所述弹性支撑面102与对应的两端面8以及对应的贴合101面均倾斜相交。

所述贴合面101与弹性支撑面102之间的相交角大于120度，所述倒钩6的端缘设置倒角61，所述倒角61所在的面610和密封圈的中心线之间的夹角a小于60度。将密封件安装到阀体与球体之间后，密封件会受到来自阀体与球体的压力作用，所述弹性支撑面102以及倒角61的作用，使得密封件产生弹性变形，变形的产生的弹性力对系统的压力进行补偿，这样设置之后，降低了密封件与球体、阀座接触位置的应力集中，在提供更好的密封效果同时，降低了扭转力，方便球阀的开关。

如图5所述，在本实施例中，所述内支撑件1为弹性环，所述内支撑件1的两端撑紧对应的密封圈3，内支撑件1的两端为锥面状，所述密封圈3的内侧相对与内支撑件1的内环面朝向内侧弧形凸出。当所述内支撑件1为弹性环时，所述内支撑件1还可以由金属框架11-1与包覆在金属框架外11-1的弹性体11-2组成。所述弹性体11-2以注塑的形式形成在金属框架11-1的外周。所述金属框架11-1可以是连续的金属环。所述金属环的厚度与整个内支撑件1的厚度比选择1∶10到1∶15之间较适宜。金属环的厚度相对较厚时影响所述内支撑件1的弹性性能。这样设置之后，能有力的减小因温度差异导致的密封件变形，有助于提高系统的密封性，同时提高结构的稳定性。

每个密封圈3的弧形槽4至少设置两个。所述两个弧形槽4内外间隔设置，且所述弧形槽4内均设有补偿件2。所述补偿件2为弹簧，所述弹簧可以包括：例如具有圆形横截面形状的弹簧，诸如螺旋弹簧，双螺旋弹簧，U形弹簧，C形弹簧，V形弹簧或任何其他形状的弹簧，弹簧适于提供径向向外的偏压力。在本实施例中所述补偿器由扁带形金属螺旋绕制后首尾焊接为圆环而制成。每个弧形槽4内可以设置多个补偿件2，且各个补偿件2相互同心套设。这样可以增大密封圈的抗压性。

如图所示，本发明还提供一种球阀，所述球阀包括阀体12、阀座13、阀盖14、阀杆15、球体16，所述阀体12设置介质流入口121与介质流出口122，所述阀座13位于阀体12内，阀座13形成内腔131且设置与介质流入口121、介质流出口122对应的流道132，所述球体16位于该内腔131内，所述阀盖14与阀体12的两侧均密封连接，所述阀杆15的底部与球体16固定连接，阀杆15的顶部与驱动机构连接，所述阀座13与球体16之间安装有所述的球阀密封件。所述球阀密封件的内圈与球体16的外周紧密接触，所述球阀密封件的外圈与阀座13密封接触。具体的，所述阀座13面对球体的一侧开设密封槽18，所述球阀密封件密封的安装在该密封槽18内。利用内支撑件与密封圈与球面之间的抵压接触形成双重密封。

在所述密封件内设置环形卡槽7用来安装内支撑件1，所述内支撑件1既能加强所述密封件的轴向受力，同时也能降低密封接触球体与密封件之间的应力集中：贴合面101与弹性支撑面102所在的面的受力均与各个对应面垂直，弹性支撑面102处形成与贴合面101处相交的力F。这样设置之后，所述密封件与阀座之间的存在垂直弹性支撑面102方向的力F以及垂直贴合面的力，且力F会与垂直贴合面方向的力相互补偿、相互平衡，降低了密封件与球体、阀座接触位置的应力集中，减小密封件与球体之间的扭力，方便球体开启。

所述密封件为了与球面配合，靠近球体中心的密封圈的内经大于相对原理球体中心的密封圈的内经，并与所述内支撑件相配合能与球体的弧面相对应。也就是说，所述两个密封圈的尺寸并非大小相同。

所述阀体12底部设置底部安装口123，所述底部安装口123与内腔131连通，所述底部安装口123内部固定支撑杆17，所述支撑杆17的上部伸入内腔131内与球体16连接。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种球阀密封件，设置在球阀的阀座和阀体之间，其特征在于：所述密封件包括内支撑件、补偿件以及两个相对设置的密封圈，所述密封圈与内支撑件连接且内支撑件通过密封圈进行限位，所述密封圈的两端均开设弧形槽，所述弧形槽内设有补偿件，各密封圈的外侧形成倒钩，所述倒钩由密封圈的外侧向密封圈内侧延伸，各密封圈的内侧形成环形卡槽，所述两个环形卡槽对接形成弹性支撑槽，所述内支撑件安装在弹性支撑槽内，所述内支撑件的外周在对应各密封圈的位置处均形成贴合面与弹性支撑面，所述贴合面与弹性支撑面相邻设置，所述弹性支撑面为斜面。

2.根据权利要求1所述的球阀密封件，其特征在于：所述内支撑件的外侧设置凹口使得内支撑件的外侧形成台阶，所述倒钩与凹口卡扣连接。

3.根据权利要求2所述的球阀密封件，其特征在于：所述密封件具有的两个端面，所述弧形槽由对应的端面朝向凹口所在的方向开设，所述弹性支撑面与对应的两端面以及对应的贴合面均倾斜相交。

4.根据权利要求3所述的球阀密封件，其特征在于：所述台阶包括第一台阶面与第二台阶面，第一台阶面相对第二台阶面靠近密封圈的中心线，所述第二台阶面为贴合面。

5.根据权利要求1、2或3所述的球阀密封件，其特征在于：所述贴合面与弹性支撑面之间的相交角大于120度，所述倒钩的端缘设置倒角，且所述倒角所在的面和密封圈的中心线之间的夹角小于60度。

6.根据权利要求5所述的球阀密封件，其特征在于：所述内支撑件为弹性环，所述内支撑件的两端撑紧对应的密封圈，内支撑件的两端为锥面状，所述密封圈的内侧相对与内支撑件的内环面朝向内侧弧形凸出。

7.根据权利要求5所述的球阀密封件，其特征在于：每个密封圈的弧形槽至少设置两个，所述两个弧形槽内外间隔设置，且所述弧形槽内均设有补偿器。

8.根据权利要求1所述的球阀密封件，其特征在于：所述补偿器为弹性件。

9.一种球阀，其特征在于：包括阀体、阀座、阀盖、阀杆、球体，所述阀体设置介质流入口与介质流出口，所述阀座位于阀体内，阀座形成内腔且设置与介质流入口、介质流出口对应的流道，所述球体位于该内腔内，所述阀盖与阀体两侧密封连接，所述阀杆的底部与球体连接，阀杆的顶部与驱动机构连接，所述阀座与球体之间安装有如权利要求1～8中任一项所述的球阀密封结构。

10.根据权利要求9所述的球阀，其特征在于：所述阀体底部设置底部安装口，所述底部安装口与内腔连通，所述底部安装口处固定支撑杆，所述支撑杆的上部伸入内腔内与球体连接。

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