CN113757399A - 一种阀门用密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阀门技术领域，尤其涉及一种阀门用密封结构，包括：固定在阀体上的第一阀座；套设在第一阀座上的第二阀座，第一阀座朝向第二阀座的端面上具有朝向第二阀座开口的V型环槽；与第二阀座对接的笼套，沿笼套内可往复运动的阀芯，阀芯的外径略小于笼套的内径；其中，V型环槽最内侧的径向的距离小于第二阀座的内径，V型环槽内具有三角形密封圈，阀芯朝向第一阀座移动时，阀芯的倒平角处与三角形密封圈接触，形成一道密封副，阀座与笼套装配后形成的密封槽内具有组合式密封件，形成两道密封副。本发明三角形密封圈的锥面与阀芯的端部倒平角面相接，同时阀芯外环面与组合式密封件相接触，阀芯在闭合时形成两道密封结构，提高了密封可靠性。

Description

一种阀门用密封结构

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，尤其涉及一种阀门用密封结构。

背景技术

阀门是用来开闭管路、控制流向、调节和控制输送介质的参数的管路附件，阀门的密封性是考量阀门性能的基本参数之一，然而现有技术中却存在阀门因为阀芯表面划伤而导致的密封失效的问题。

相关技术中，为了避免阀芯表面受损而导致的密封失效的问题，有的采用平端面密封结构，然而平端面密封结构会使得阀芯产生不平衡力，造成阀门控制精度的降低，也会增加执行机构的负载，造成执行机构选型偏大的问题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种阀门用密封结构，以解决阀芯表面因划伤而引起的泄漏问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种阀门用密封结构，包括：

第一阀座；

套设在所述第一阀座上的第二阀座，所述第二阀座与所述第一阀座接触的径向内壁上具有第一密封圈，且所述第一阀座朝向所述第二阀座的端面上具有朝向所述第二阀座开口的V型环槽；

与所述第二阀座对接的笼套，且所述笼套的内壁与所述第二阀座的内壁的内径相同，所述第一阀座的内径小于所述第二阀座的内径；

沿所述笼套内可移动设置的阀芯，所述阀芯的外径略小于所述笼套的内径，且所述阀芯的外径大于所述第一阀座的内径；

其中，所述V型环槽内具有三角形密封圈，所述阀芯朝向所述第一阀座移动时，所述阀芯与所述三角形密封圈接触，实现密封。

进一步地，所述第二阀座朝向所述第一阀座的端面与所述V型环槽的开口侧相对，且所述第二阀座的端面与所述V型环槽形成开口三角形槽环结构。

进一步地，所述三角形密封圈的其中一个角从所述开口三角形环槽的开口处凸出设置，且所述开口三角形环槽的开口方向与阀芯轴向呈20~45°夹角。

进一步地，所述第一阀座内壁靠近所述V型开口处具有相切面，所述相切面与所述阀芯靠近所述第一阀座侧的倒平角外壁平行设置。

进一步地，所述第一阀座内壁上还具有第一通道，所述第一通道与所述V型环槽的底部连通设置。

进一步地，所述第二阀座与所述笼套对接的端面上还具有第二密封结构，所述第二密封结构包括由所述第二阀座与所述笼套端面构成的第二密封槽以及设置在所述第二密封槽内的第二密封圈，所述第二密封圈的内壁凸出于所述第二阀座与所述笼套的内壁设置，且在所述阀芯朝向所述第一阀座方向移动时，所述第二密封圈的内壁沿径向与所述阀芯的外壁接触。

进一步地，所述第二密封槽的横截面呈“凸”型结构，且缩口处设置在径向内侧，所述第二密封圈呈“凸”型结构，且所述第二密封圈缩口部分的深度大于所述第二密封槽缩口部分的深度。

进一步地，所述第二密封槽的深度大于所述第二密封圈的深度，且在所述第二密封槽内还设置有圆形密封圈，所述圆形密封圈绕设在所述第二密封圈外壁上。

进一步地，在所述第二密封圈与所述圆形密封圈接触的面上，所述第二密封圈中间内凹设置，用于所述圆形密封圈的定位。

进一步地，所述笼套内壁还具有第二通道，所述第二通道与所述第二密封槽的底部连通设置。

进一步地，所述第二密封结构设置在阀芯上，所述阀芯包括芯体和与所述芯体自由端固定的端盖，所述端盖与所述芯体的连接处构成所述第二密封圈与圆形密封圈的固定腔，所述固定腔朝向所述芯体的外壁方向开口。

本发明的有益效果为：本发明通过阀芯的端部倒平角，并且在所述第一阀座朝向所述第二阀座的方向设置的V型环槽，通过在V型环槽内设置三角形密封圈，使得三角形密封圈的锥面与阀芯的端部倒平角面相接，在阀芯朝向第一阀座移动过程中，当阀芯的倒平角面与三角形密封圈的锥面接触时，接触紧密程度越高，三角形密封圈的变形程度越大，密封面积也就越大，与现有技术相比，提高了密封可靠性。

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中记载的一些实施例，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为本发明实施例一中阀门用密封结构的结构示意图；

图2为本发明实施例一中图1的A处局部放大图；

图3为本发明实施例一中阀芯与三角形密封圈接触时的结构示意图；

图4为本发明实施例一中第一阀座上的V型环槽的结构示意图；

图5为本发明实施例二中阀门用密封结构的结构示意图；

图6为本发明实施例二中图5的B处局部放大图；

图7为本发明实施例二中阀芯与第二密封圈接触时的结构示意图；

图8为本发明实施例二中第二密封圈与圆形密封圈的安装结构示意图；

图9为本发明实施例二中阀门用密封结构的结构爆炸示意图；

图10为本发明实施例三中第二密封结构的结构示意图；

图11为本发明实施例三中图10的C处局部放大图。

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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例一

如图1至图4所示的阀门用密封结构，包括第一阀座10、第二阀座20、笼套30、阀芯40和三角形密封圈50，其中：

第一阀座10固定在阀体上，第一阀座10呈台阶环结构；这里需要指出的是第一阀座10整体呈管状结构，台阶环状是指沿靠近第二阀座20的方向的外壁上切削出用于安装第二阀座20的环形台阶；这里的台阶环状结构是本发明实施例中第一阀座10与第二阀座20安装的一种结构形式，第一阀座10与第二阀座20之间还可以采用其他形式，例如焊接的形式进行固定；

第二阀座20套设在第一阀座10上，第二阀座20与第一阀座10接触的径向内壁上具有第一密封圈21，第一密封圈21在第一阀座10与第二阀座20的接触面上，形成二者之间的密封结构；介质从第一阀座10与第二阀座20内部形成的腔体内流动；如图2中所示，第一阀座10朝向第二阀座20的端面上具有朝向第二阀座20开口的V型环槽11，V型环槽11的作用在于放置三角形密封圈50。

笼套30与第二阀座20对接，且笼套30的内壁与第二阀座20的内壁的内径相同，第一阀座10的内径小于第二阀座20的内径；这样，由笼套30、第二阀座20形成的腔体即构成了阀芯40左右移动的腔室，当阀芯40移动至第一阀座10位置处，由于第一阀芯40的内径小于第二阀座20的内径，则使得阀芯40无法继续朝向第一阀座10的方向的移动；

阀芯40的外径略小于笼套30的内径，且阀芯40的外径大于第一阀座10的内径；这里需要指出的是，略小于是指阀芯40的外径比笼套30及第二阀座20之间存在间隙，该间隙使得阀芯40可以在二者之间沿阀芯40的轴向移动，但不至于空隙过大导致三角形密封圈50失去密封的作用；

如图3中所示，V型环槽11最内侧的径向的距离小于第二阀座20的内径，三角形密封圈50设置在V型环槽11内，阀芯40靠近第一阀座10侧的外壁倒平角设置，阀芯40朝向第一阀座10移动时，阀芯40的倒平角处与三角形密封圈50接触。当阀芯40朝向第一阀座10移动时，其倒平角处的外壁先与三角形密封圈50的一个锥角接触，形成密封结构，而且随着阀芯40朝向第一阀座10的继续移动，三角形密封圈50与倒平角面的接触面积更大，从而形成了密封面可变大的密封结构；这样，即使阀芯40表面划伤，只要划伤的距离不大于该可变密封面的最大密封面积，则不会导致阀芯40的泄漏；这里需要指出的是，阀芯40在朝向三角形密封圈50移动时，阀芯40的端部与三角形密封圈50的锥形面接触，实现对阀芯40的密封，为了扩大接触面积，本发明实施例中，对阀芯40的端部倒平角设置，进一步提高了密封效果。

在上述实施例中，通过阀芯40的端部倒平角，并且在所述第一阀座10朝向所述第二阀座20的方向设置的V型环槽11，通过在V型环槽11内设置三角形密封圈50，使得三角形密封圈50的锥面与阀芯40的端部倒平角面相接，在阀芯40朝向第一阀座10移动过程中，当阀芯40的倒平角面与三角形密封圈50的锥面接触时，接触紧密程度越高，三角形密封圈50的变形程度越大，密封面积也就越大，与现有技术相比，提高了密封可靠性。

在上述实施例的基础上，为了更好的实现对三角形密封圈50的固定，如图3或图4中所示，第二阀座20朝向第一阀座10的端面与V型环槽11的开口侧相对，且第二阀座20的端面与V型环槽11形成开口三角形槽环结构。通过上述设置，将V型环槽11与第二阀座20的端面构成了三角形的密封槽，从而实现了对三角形密封圈50的方便固定，不会出现在阀芯40与三角形密封圈50接触时，使得三角形密封圈50发生扭曲的问题，从而保证了密封的可靠性。

请继续参照图4，在本发明实施例中，三角形密封圈50的其中一个角从开口三角形环槽的开口处凸出设置，且开口三角形环槽的开口方向与阀芯40轴向呈20~45°夹角。在本发明的优选实施例中，开口三角形环槽的开口方向设置为45度，以实现锥形面的两侧的受力均匀，提高三角形密封圈50的使用寿命。

此外，在本发明实施例中，为了适当延长阀芯40的移动距离，如图3和图4中所示，第一阀座10内壁靠近V型开口处具有相切面12，相切面12与阀芯40靠近第一阀座10侧的倒平角外壁平行设置。通过相切面12与阀芯40的倒平角面的平行设置，提高了阀芯40的移动距离，增强了阀芯40在三角形密封圈50处的密封能力。

进一步，如图4中所示，为了实现三角形密封圈50内外部的受力平衡，，第一阀座10内壁上还具有第一通道13，第一通道13与V型环槽11的底部连通设置。这样，当阀体内的流体压力较大时，可以实现V型环槽11的内外部的压力均衡，减少压力对三角形密封圈50的影响。

实施例二

在实施例一的基础上，本发明的第二实施例中还增加了第二道密封结构，如图5至9所示，第二阀座20与笼套30对接的端面上还具有第二密封结构，第二密封结构包括由第二阀座20与笼套30端面构成的第二密封槽31以及设置在第二密封槽31内的第二密封圈32，第二密封圈32的内壁凸出于第二阀座20与笼套30的内壁设置，且在阀芯40朝向第一阀座10方向移动时，第二密封圈32的内壁沿径向与阀芯40的外壁接触。通过第二道密封结构的设置，使得阀芯40在径向的侧壁上形成了第二道密封，从而进一步提高了阀芯40的密封性能。

具体的，如图6和图7中所示，第二密封槽31的横截面呈“凸”型结构，且缩口处设置在径向内侧，第二密封圈32呈“凸”型结构，且第二密封圈32缩口部分的深度大于第二密封槽31缩口部分的深度。这种方式可以对第二密封圈32形成很好的固定，防止第二密封圈32在阀芯40的轴向产生位移，而且这种在第二阀座20与笼套30之间形成的第二密封槽31也便于第二密封圈32的安装，仅需在第二阀座20与笼套30安装前，将第二密封圈32放置在第二密封槽31内即可，由于第二阀座20与笼套30的可拆卸安装，也便于第二密封圈32的更换与维修。这里需要指出的是，如图8中所示，第二密封圈32的顶部为弧形面，可以减少对阀芯40移动的影响的同时，又能够实现良好的接触。

在本发明实施例中，为了提高第二密封圈32在径向的可变性程度，如图7中所示，第二密封槽31的深度大于第二密封圈32的深度，且在第二密封槽31内还设置有圆形密封圈33，圆形密封圈33绕设在第二密封圈32外壁上。通过圆形密封圈33的设置，当第二密封圈32发生变形时，圆形密封圈33可以发生进一步变形，从而对第二密封圈32形成了弹性支撑，进一步提高第二密封圈32的可变性程度以及使用寿命。

进一步地，为了提高第二密封圈32与圆形密封圈33的定位可靠性，如图8中所示，在第二密封圈32与圆形密封圈33接触的面上，第二密封圈32中间内凹设置，用于圆形密封圈33的定位。通过该种设置，使得二者仅在径向发生变形，圆形密封圈33的内壁与第二密封圈32外壁上的凹槽紧贴，防止二者之间出现错位。

同样为了均衡第二密封圈32内外部的压力，在本发明实施例中，如图7中所示，笼套30内壁还具有第二通道34，第二通道34与第二密封槽31的底部连通设置。

实施例三

在本发明的第三实施例中，在第一实施例的基础上，对第二实施例中的第二道密封结构的位置做了调整，将第二道密封结构设置在阀芯40上，跟随阀芯40的移动而移动；

如图10和图11所示，第二密封结构设置在阀芯40上，阀芯40包括芯体41和与芯体41自由端固定的端盖42，端盖42与芯体41的连接处构成第二密封圈32与圆形密封圈33的固定腔43，固定腔43朝向芯体41的外壁方向开口。这样，在具体固定第二密封结构时，先将端盖42与芯体41分离，然后将圆形密封圈33和第二密封圈32套设在芯体41的固定腔43内，使得第二密封圈32的凸起部分朝向芯体41外侧，然后固定端盖42，这里的固定优选为螺纹固定，以便于后续的第二密封圈32以及圆形密封圈33的更换；通过上述结构设置，可以使得阀芯40在移动时，与外壁保持密封。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (11)

1.一种阀门用密封结构，其特征在于，包括：

第一阀座；

套设在所述第一阀座上的第二阀座，所述第二阀座与所述第一阀座接触的径向内壁上具有第一密封圈，且所述第一阀座朝向所述第二阀座的端面上具有朝向所述第二阀座开口的V型环槽；

与所述第二阀座对接的笼套，且所述笼套的内壁与所述第二阀座的内壁的内径相同，所述第一阀座的内径小于所述第二阀座的内径；

沿所述笼套内可移动设置的阀芯，所述阀芯的外径略小于所述笼套的内径，且所述阀芯的外径大于所述第一阀座的内径；

其中，所述V型环槽内具有三角形第二密封圈，所述阀芯朝向所述第一阀座移动时，所述阀芯与所述三角形第二密封圈接触，实现密封。

2.根据权利要求1所述的阀门用密封结构，其特征在于，所述第二阀座朝向所述第一阀座的端面与所述V型环槽的开口侧相对，且所述第二阀座的端面与所述V型环槽形成开口三角形槽环结构。

3.根据权利要求2所述的阀门用密封结构，其特征在于，所述三角形密封圈的其中一个角从所述开口三角形环槽的开口处凸出设置，且所述开口三角形环槽的开口方向与阀芯轴向呈20~45°夹角。

4.根据权利要求1所述的阀门用密封结构，其特征在于，所述第一阀座内壁靠近所述V型开口处具有相切面，所述相切面与所述阀芯靠近所述第一阀座侧的倒平角外壁平行设置。

5.根据权利要求4所述的阀门用密封结构，其特征在于，所述第一阀座内壁上还具有第一通道，所述第一通道与所述V型环槽的底部连通设置。

6.根据权利要求1所述的阀门用密封结构，其特征在于，所述第二阀座与所述笼套对接的端面上还具有第二密封结构，所述第二密封结构包括由所述第二阀座与所述笼套端面构成的第二密封槽以及设置在所述第二密封槽内的第二密封圈，所述第二密封圈的内壁凸出于所述第二阀座与所述笼套的内壁设置，且在所述阀芯朝向所述第一阀座方向移动时，所述第二密封圈的内壁沿径向与所述阀芯的外壁接触。

7.根据权利要求6所述的阀门用密封结构，其特征在于，所述第二密封槽的横截面呈“凸”型结构，且缩口处设置在径向内侧，所述第二密封圈呈“凸”型结构，且所述第二密封圈缩口部分的深度大于所述第二密封槽缩口部分的深度。

8.根据权利要求7所述的阀门用密封结构，其特征在于，所述第二密封槽的深度大于所述第二密封圈的深度，且在所述第二密封槽内还设置有圆形密封圈，所述圆形密封圈绕设在所述第二密封圈外壁上。

9.根据权利要求8所述的阀门用密封结构，其特征在于，在所述第二密封圈与所述圆形密封圈接触的面上，所述第二密封圈中间内凹设置，用于所述圆形密封圈的定位。

10.根据权利要求6所述的阀门用密封结构，其特征在于，所述笼套内壁还具有第二通道，所述第二通道与所述第二密封槽的底部连通设置。

11.根据权利要求9所述的阀门用密封结构，其特征在于，所述第二密封结构设置在阀芯上，所述阀芯包括芯体和与所述芯体自由端固定的端盖，所述端盖与所述芯体的连接处构成所述第二密封圈与圆形密封圈的固定腔，所述固定腔朝向所述芯体的外壁方向开口。

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