CN113775782B - 一种新型高温高压硬密封金属球阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型高温高压硬密封金属球阀，包括阀体，安装在所述阀体内的阀球以及经由所述阀体上的轴孔穿入所述阀体与所述阀球连接的阀杆，还包括支架和填料组件；所述支架固定在所述阀体上，所述阀杆穿过所述支架并与所述支架转动配合，所述填料组件设置在所述阀体上，所述阀杆穿过所述填料组件。现有球阀的填料组件大多安装在阀盖上，阀盖再与阀体、支架通过螺栓连接，安装过程复杂困难，占据空间大，本发明则放弃阀盖这一中间载体，将填料组件和支架直接安装在阀体上，在实现了阀杆防吹出功能的前提下，大大简化了安装步骤与难度，且机构简化，尺寸缩小。

Description

一种新型高温高压硬密封金属球阀

技术领域

本发明涉及阀门领域，具体地说涉及一种新型高温高压硬密封金属球阀。

背景技术

阀门是石油、化工、电站、长输管线、造船、核工业、各种低温工程、宇航以及海洋采油等国民经济各部门不可缺少的流体控制没备。上述工业的发展和需要，推动了阀门工业的发展。近年来，在满足各方面高参数新要求的同时，对阀门的结构、材料和生产工艺等方面，如何做到更好地提高性能、及降低成本等也予以密切关注。

球阀，启闭件(球体)由阀杆带动，绕球阀轴线作旋转运动。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。在我国，球阀被广泛的应用在石油炼制、长输管线、化工、造纸、制药、水利、电力、市政、钢铁等行业，在国民经济中占有举足轻重的地位。对比其他种类阀门，球阀具有耐磨、密封性能好、开关轻、使用寿命长、体积小、重量轻等优点，但球阀的加工精度要求高，造价昂贵。

现有球阀的填料组件大多安装在阀盖上，阀盖再与阀体、支架通过螺栓连接，安装过程复杂困难，占据空间大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能大大简化安装步骤与难度，且机构简化，尺寸缩小的新型高温高压硬密封金属球阀。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种新型高温高压硬密封金属球阀，包括阀体，安装在所述阀体内的阀球以及经由所述阀体上的轴孔穿入所述阀体与所述阀球连接的阀杆，还包括支架和填料组件；所述支架固定在所述阀体上，所述阀杆穿过所述支架并与所述支架转动配合，所述填料组件设置在所述阀体上，所述阀杆穿过所述填料组件。

进一步地，所述填料组件包括填料、填料压板、填料压盖以及填料座，所述轴孔的孔壁上设置有一圈凸环，所述填料和所述填料座位于所述轴孔内，且所述填料座支撑在所述凸环的顶部，所述填料支撑在所述填料座的顶部，所述填料压盖的下端伸入所述轴孔并抵压所述填料，所述填料压板固定在所述阀体上并抵压所述填料压盖。

进一步地，还包括设置在所述阀体和所述阀杆之间的支撑组件，所述支撑组件位于所述轴孔内，所述支撑组件包括第一轴承和第二轴承，所述第二轴承位于所述凸环的下方，所述第一轴承位于所述第二轴承的下方，所述第一轴承和所述阀杆之间通过一个以上的键键连接。

进一步地，所述支架呈倒置的U形板结构，所述填料组件位于所述支架的內围。

进一步地，所述阀杆通过导向组件实现与所述支架转动配合。

进一步地，所述导向组件包括导向筒，所述导向筒安装在所述支架上，所述阀杆穿过所述导向筒，所述导向筒和所述阀杆之间安装有第三轴承。

进一步地，还包括设置在所述阀体内的进口阀座，所述进口阀座与所述阀球形成接触密封，所述阀体的后端连接有阀体帽，所述阀体帽的前端伸入所述阀体内兼作出口阀座用与所述阀球形成接触密封。

进一步地，所述阀体帽上设置有一圈凸缘，所述凸缘与所述阀体固定连接，且所述凸缘和所述阀体之间通过凸台和凹槽定位配合。

进一步地，所述凸缘和所述阀体之间设置有密封圈，所述密封圈安装在开设于所述凸缘的前端面和所述阀体的后端面的密封圈槽内，所述密封圈的外周面开有一圈卡槽，所述凸缘和所述阀体上的密封圈槽的槽口处分别形成一圈凸棱，所述凸棱卡入所述卡槽内。

本发明的有益效果体现在：

现有球阀的填料组件大多安装在阀盖上，阀盖再与阀体、支架通过螺栓连接，安装过程复杂困难，占据空间大，本发明则放弃阀盖这一中间载体，将填料组件和支架直接安装在阀体上，在实现了阀杆防吹出功能的前提下，大大简化了安装步骤与难度，且机构简化，尺寸缩小。

附图说明

图1是本发明一实施例新型高温高压硬密封金属球阀的立体图。

图2是本发明一实施例新型高温高压硬密封金属球阀的前视图。

图3是本发明一实施例新型高温高压硬密封金属球阀的剖侧图。

图4是图3中的A处放大图。

图5是本发明一实施例新型高温高压硬密封金属球阀中支撑组件的安装示意图。

图6是本发明一实施例新型高温高压硬密封金属球阀中密封圈的安装示意图。

图7是本发明一实施例新型高温高压硬密封金属球阀的结构分解图。

附图中各部件的标记为：

1阀体、2阀球、3阀杆、4支架、5进口阀座、6阀体帽、7填料、8填料压板、9填料压盖、10填料座、11凸环、12第一轴承、13第二轴承、14键、15导向筒、16第三轴承、17凸缘、18凸台、19凹槽、20密封圈、21卡槽、22凸棱、23键槽。

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，若本发明 实施例中有涉及方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……，则该方向性指示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，若本发明 实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参见图1和图2。

本发明新型高温高压硬密封金属球阀，包括阀体1，安装在所述阀体1内的阀球2以及经由所述阀体1上的轴孔穿入所述阀体1与所述阀球2连接的阀杆3，其特征在于：还包括支架4和填料组件；所述支架4固定在所述阀体1上，所述阀杆3穿过所述支架4并与所述支架4转动配合，所述填料组件设置在所述阀体1上，所述阀杆3穿过所述填料组件。

本发明放弃阀盖这一中间载体，将填料组件和支架直接安装在阀体上，在实现了阀杆防吹出功能的前提下，大大简化了安装步骤与难度，且机构简化，尺寸缩小。

在一实施例中，所述填料组件包括填料7、填料压板8、填料压盖9以及填料座10，所述轴孔的孔壁上设置有一圈凸环11，所述填料7和所述填料座10位于所述轴孔内，且所述填料座10支撑在所述凸环11的顶部，所述填料7支撑在所述填料座10的顶部，所述填料压盖9的下端伸入所述轴孔并抵压所述填料7，所述填料压板8固定在所述阀体1上并抵压所述填料压盖9。这样设计，可以将填料紧紧压填在轴孔内，起到良好的密封作用。

在一实施例中，还包括设置在所述阀体1和所述阀杆3之间的支撑组件，所述支撑组件位于所述轴孔内，所述支撑组件包括第一轴承12和第二轴承13，所述第二轴承13位于所述凸环11的下方，所述第一轴承12位于所述第二轴承13的下方，所述第一轴承12和所述阀杆3之间通过一个以上的键14键连接。常见的限制阀杆轴向位移的方法是利用轴肩，在阀盖与轴肩间安装平面轴承，以此达到将轴“压紧”的目的。这种方法需要用到阀盖，所需的空间较大，或者采用阀杆通过阀腔由内往外安装的方法，该方法对阀杆的长度和阀腔的空间有较大的要求。而本发明的这种设计，键的作用就相当于轴肩，阀杆与第二轴承进行键连接，第二轴承与第一轴承密切贴合组成平面轴承，以此达到将阀杆“拉紧”在“凸环”上的目的，实现利用键进行轴承的轴向定位，整体结构更加紧凑，占用空间小，且第一轴承和第二轴承在水平方向上形成研磨，在保证良好支撑作用的同时大大减小摩擦阻力，键、第一轴承和第二轴承还可以组合作为止推轴承，限制轴的轴向位移，极大的增加空间利用率。

优选地，共设置如图所示的两个呈180°对称的键，作用力更加均衡。具体实施中,键 14的安装方式采用以下结构：所述阀杆3上开设有键槽23，所述第一轴承12的内环的横截面设计成L形，所述键14的两端分别卡入键槽23和所述第一轴承12的内环的凹陷区中。

在一实施例中，所述支架4呈倒置的U形板结构，所述填料组件位于所述支架4的内围。这样设计，支架对填料组件起到防护作用，避免误碰填料组件。

在一实施例中，所述阀杆3通过导向组件实现与所述支架4转动配合。

在一实施例中，所述导向组件包括导向筒15，所述导向筒15安装在所述支架4上，所述阀杆3穿过所述导向筒15，所述导向筒15和所述阀杆3之间安装有第三轴承16。这样设计，支架上承载导向筒，增大了导向部位与传动部位的相对距离，更加有效地防止阀杆的径向跳动，可以对阀杆进行导向与支撑，有效防止阀杆的径向跳动，对阀杆起到了更好的导向作用，能够避免外力作用下导致阀杆与轴孔不同心的情况，从而避免填料函失效的情况。

在一实施例中，还包括设置在所述阀体1内的进口阀座5，所述进口阀座5与所述阀球2形成接触密封，所述阀体1的后端连接有阀体帽6，所述阀体帽6的前端伸入所述阀体1内兼作出口阀座用与所述阀球2形成接触密封。现有的球阀多采取双阀座密封，所以具有两个泄漏点，本发明这样设计，采取单阀座密封，加工阀体帽与球接触的面以作为阀座，减少了一个泄漏点，达到更小的泄漏量。

在一实施例中，所述阀体帽6上设置有一圈凸缘17，所述凸缘17与所述阀体1固定连接，且所述凸缘17和所述阀体1之间通过凸台18和凹槽19定位配合。这样设计，可以达到更高的同心度，凸台和凹槽的位置也可以和图中对调。

在一实施例中，所述凸缘17和所述阀体1之间设置有密封圈20，所述密封圈20安装在开设于所述凸缘17的前端面和所述阀体1的后端面的密封圈20槽内，所述密封圈20 的外周面开有一圈卡槽21，所述凸缘17和所述阀体1上的密封圈20槽的槽口处分别形成一圈凸棱22，所述凸棱22卡入所述卡槽21内。现有的阀体与阀体帽间较为常见的密封方式为阶梯式硬密封，以交错接触的阶梯进行定位，在小阶梯处安装平垫圈进行密封，无法在高温高压下可靠工作。本发明这样设计，拥有更好的耐高压高温性能，阀体与阀体帽紧密贴合连接后，将阀体垫圈压缩，形变后的垫圈可以更好地贴合密封槽表面，已达到更小的泄漏量。

本发明高温高压系统中工作的球阀的现状，对小口径球阀进行三个方面的结构优化，在满足尺寸限制的前提下，可以达到更高的可靠性、更低的泄漏量、更久的使用寿命等。

应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明，并不用于限制本发明，本领域技术人员可根据它做出各种修改或变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种新型高温高压硬密封金属球阀，包括阀体(1)，安装在所述阀体(1)内的阀球(2)以及经由所述阀体(1)上的轴孔穿入所述阀体(1)与所述阀球(2)连接的阀杆(3)，其特征在于：还包括支架(4)和填料组件；所述支架(4)固定在所述阀体(1)上，所述阀杆(3)穿过所述支架(4)并与所述支架(4)转动配合，所述填料组件设置在所述阀体(1)上，所述阀杆(3)穿过所述填料组件；

所述填料组件包括填料(7)、填料压板(8)、填料压盖(9)以及填料座(10)，所述轴孔的孔壁上设置有一圈凸环(11)，所述填料(7)和所述填料座(10)位于所述轴孔内，且所述填料座(10)支撑在所述凸环(11)的顶部，所述填料(7)支撑在所述填料座(10)的顶部，所述填料压盖(9)的下端伸入所述轴孔并抵压所述填料(7)，所述填料压板(8)固定在所述阀体(1)上并抵压所述填料压盖(9)；

还包括设置在所述阀体(1)和所述阀杆(3)之间的支撑组件，所述支撑组件位于所述轴孔内，所述支撑组件包括第一轴承(12)和第二轴承(13)，所述第二轴承(13)位于所述凸环(11)的下方，所述第一轴承(12)位于所述第二轴承(13)的下方，所述第一轴承(12)和所述阀杆(3)之间通过一个以上的键(14)键连接，所述阀杆(3)上开设有键槽(23)，所述第一轴承(12)的内环的横截面设计成L形，所述键(14)的两端分别卡入键槽(23)和所述第一轴承(12)的内环的凹陷区中；

还包括设置在所述阀体(1)内的进口阀座(5)，所述进口阀座(5)与所述阀球(2)形成接触密封，所述阀体(1)的后端连接有阀体帽(6)，所述阀体帽(6)的前端伸入所述阀体(1)内兼作出口阀座用与所述阀球(2)形成接触密封；所述阀体帽(6)上设置有一圈凸缘(17)，所述凸缘(17)与所述阀体(1)固定连接，且所述凸缘(17)和所述阀体(1)之间通过凸台(18)和凹槽(19)定位配合；所述凸缘(17)和所述阀体(1)之间设置有密封圈(20)，所述密封圈(20)安装在开设于所述凸缘(17)的前端面和所述阀体(1)的后端面的密封圈(20)槽内，所述密封圈(20)的外周面开有一圈卡槽(21)，所述凸缘(17)和所述阀体(1)上的密封圈(20)槽的槽口处分别形成一圈凸棱(22)，所述凸棱(22)卡入所述卡槽(21)内。

2.根据权利要求1所述的新型高温高压硬密封金属球阀，其特征在于：所述支架(4)呈倒置的U形板结构，所述填料组件位于所述支架(4)的内 围。

3.根据权利要求1或2所述的新型高温高压硬密封金属球阀，其特征在于：所述阀杆(3)通过导向组件实现与所述支架(4)转动配合。

4.根据权利要求3所述的新型高温高压硬密封金属球阀，其特征在于：所述导向组件包括导向筒(15)，所述导向筒(15)安装在所述支架(4)上，所述阀杆(3)穿过所述导向筒(15)，所述导向筒(15)和所述阀杆(3)之间安装有第三轴承(16)。

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