CN114294437A - 一种球阀密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种球阀密封结构，其包括：阀体，其内部设有第一通道以及与所述第一通道连通的腔体；球体，其可转动的安装于所述腔体内，所述球体的内部设有第二通道，所述第二通道用于当所述球体旋转预设角度时，与所述第一通道连通；第一阀座，其安装于所述腔体内，所述第一阀座设置于所述球体的一侧；第二阀座，其设置于所述球体远离所述第一阀座的一侧，所述第二阀座通过密封副浮动安装于所述腔体内，所述密封副夹设于所述第二阀座和所述阀体之间。通过将球体外侧的阀座与阀体利用密封副浮动安装，可以对球阀进行保护和密封，避免流体中粗颗粒填塞密封腔，提高了球阀的使用寿命，降低了设备运行成本，有效提高了生产效率。

Description

一种球阀密封结构

技术领域

本发明涉及煤化工及多晶硅技术领域，特别涉及一种球阀密封结构。

背景技术

目前，球阀在管路中主要的作用是切断、分配和改变流体的流动方向，它只需要用旋转90度的操作和很小的转动力矩就可以关闭严密。

相关技术中，多晶硅及煤化工黑水系统中所安装的球阀，由于流体中含有大量固体颗粒，球阀使用过程中，经常出现粗颗粒填塞密封腔，球体开关卡涩不灵活，导致球阀使用寿命短，频繁停机检修，不仅设备运行成本高，而且严重影响生产效率。

发明内容

本发明实施例提供一种球阀密封结构，以解决相关技术中粗颗粒填塞密封腔，球体开关卡涩不灵活的问题。

第一方面，提供了一种球阀密封结构，其包括：阀体，其内部设有第一通道以及与所述第一通道连通的腔体；球体，其可转动的安装于所述腔体内，所述球体的内部设有第二通道，所述第二通道用于当所述球体旋转预设角度时，与所述第一通道连通；第一阀座，其安装于所述腔体内，所述第一阀座设置于所述球体的一侧；第二阀座，其设置于所述球体远离所述第一阀座的一侧，所述第二阀座通过密封副浮动安装于所述腔体内，所述密封副夹设于所述第二阀座和所述阀体之间。

一些实施例中，所述第二阀座靠近所述阀体的一侧具有第一凸台，所述阀体具有用于安装所述第二阀座的阀座安装孔；所述密封副安装于所述阀座安装孔的内壁和所述第一凸台之间，所述密封副包括：密封压环；板簧，其安装于所述第一凸台与所述密封压环之间。

一些实施例中，所述密封压环压装于所述板簧靠近所述阀体的轴线的一侧，并使所述板簧靠近所述阀体的轴线的一侧偏向远离所述阀体。

一些实施例中，所述第一凸台靠近所述板簧的一侧呈倾斜设置，且与所述板簧的倾斜角度相匹配。

一些实施例中，所述密封压环用于压装所述板簧的一侧呈倾斜设置，且与所述板簧的倾斜角度相匹配。

一些实施例中，所述密封压环远离所述板簧的一侧安装有密封环，所述阀座安装孔靠近所述密封环的一侧呈倾斜设置，且与所述板簧倾斜的方向相反。

一些实施例中，所述第一阀座和所述第二阀座与所述球体接触的一侧均设有PVD金刚石复合涂层，所述球体的表面也设有PVD金刚石复合涂层。

一些实施例中，平台，其安装于所述阀体的顶部，所述阀杆穿过所述平台；阀杆，所述阀杆安装于所述球体的顶部，所述阀杆用于驱动所述球体旋转，使所述第二通道与所述第一通道连通或关闭；所述阀杆与所述平台之间安装有阀杆填料，所述阀杆填料的上方依次安装有填料压环、碟形弹簧和填料压盖，所述碟形弹簧设有两个，两个所述碟形弹簧串联安装。

一些实施例中，所述阀杆上设有止推凸台，所述平台的下端位于所述止推凸台的上方，所述止推凸台与所述平台之间安装有第一滑动环和第二滑动环，所述第二滑动环位于所述第一滑动环和所述平台之间。

一些实施例中，所述第一滑动环和所述第二滑动环互相接触的一侧均具有PVD金刚石复合涂层。

本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：

本发明实施例提供了一种球阀密封结构，通过将球体外侧的阀座与阀体利用密封副浮动安装，球体可以在流体的压力下移动并驱动阀座压紧副密封，可以对球阀进行保护和密封，避免流体中粗颗粒填塞密封腔，使球体开关保持灵活，提高了球阀的使用寿命，降低了设备运行成本，有效提高了生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本发明实施例提供的一种球阀密封结构的整体结构示意图；

图2为图1中B的放大结构示意图；

图3为图1中A的放大结构示意图；

图4为图1中C的放大结构示意图；

图5为图1中D的放大结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种球阀密封结构的第二阀座的立体结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种球阀密封结构的第二阀座的截面图；

图8为本发明实施例提供的一种球阀密封结构的第一阀座的立体结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种球阀密封结构的第一阀座的截面图；

图10为本发明实施例提供的一种球阀密封结构的平台的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种球阀密封结构的平台的截面图；

图12为本发明实施例提供的一种球阀密封结构的球体的截面图；

图13为本发明实施例提供的一种球阀密封结构的阀体的结构示意图；

图14为本发明实施例提供的一种球阀密封结构的部分阀体的截面图；

图15为本发明实施例提供的一种球阀密封结构的另一部分阀体的截面图。

图中标号：

1、阀体；11、阀座安装孔；12、中法兰锁紧螺栓孔；13、中法兰密封槽；14、平台安装密封台肩；15、平台安装螺栓孔；16、平台安装定位销；17、平台安装孔；18、第一通道；19、腔体；

3、球体；31、阀杆安装孔；32、球体表面；33、第二通道；

4、阀杆；41、第一滑动环；42、第二滑动环；43、填料压盖锁紧螺钉；44、阀杆填料；45、碟形弹簧；46、填料压环；47、填料压盖48、滑动套；49、止推凸台；

5、第一阀座；51、固定阀座锁紧螺栓孔；52、第一密封面；53、第二密封面；54、阀座锁紧螺钉；

6、第二阀座；61、第三密封面；62、板簧；63、密封压环；64、密封环；65、第一凸台；

7、平台；71、平台锁紧螺栓孔；72、填料压盖锁紧螺栓孔；73、支架安装螺栓孔；74、定位销孔；75、平台密封圈。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做出创造性劳动的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。

本发明实施例提供了一种球阀密封结构，其能解决相关技术中粗颗粒填塞密封腔，球体开关卡涩不灵活的问题。

参见图1、图5、图6、图7、图8、图9、图12、图13、图14、图15所示，为本发明实施例提供的一种球阀密封结构，其可以包括阀体1、球体3、第一阀座5和第二阀座6。

其中，阀体1内部设有第一通道18以及与所述第一通道18连通的腔体19，阀体1可以分为两部分，通过螺栓固定安装，也可以是一体式铸造成型，第一通道18呈圆柱体形，腔体19设置于第一通道18的中部，大致呈球形。

球体3可转动的安装于所述腔体19内，所述球体3的内部设有第二通道33，所述第二通道33用于当所述球体3旋转预设角度时，与所述第一通道18连通，腔体19的内壁设有与球体3相匹配的弧度，当球体3旋转到第二通道33与第一通道18连通时，可以允许流体通过，当球体3旋转到第二通道33与第一通道18不连通时，则不能允许流体通过。

第一阀座5可以安装于所述腔体19内，所述第一阀座5设置于所述球体3的一侧，第一阀座5安装于流体出口端，第一阀座5与阀体1可以采用螺栓固定安装，第一阀座5与阀体1的接触面通过研磨抛光，使其装配后形成金属面对金属面的密封作用，在其他实施例中，第一阀座5也可以与阀体1浮动安装，这种安装方式下球体3由阀杆4及下端支撑轴固定在某一轴线上转动，这种球阀称为固定球阀，固定球阀的流体可以从任意一端进出。

第二阀座6可以设置于所述球体3远离所述第一阀座5的一侧，所述第二阀座6通过密封副浮动安装于所述腔体19内，所述密封副夹设于所述第二阀座6和所述阀体1之间，第二阀座6安装于流体进口端，球体3是浮动的，在流体的压力作用下，球体3能产生一定的位移并紧压在出口端的密封面上，保证出口端密封，第二阀座6的端部设计成插入阀体1的内孔台肩中，保护密封，避免介质中粗颗粒填塞密封腔。

参见图2所示，在一些实施例中，所述第二阀座6靠近所述阀体1的一侧可以具有第一凸台65，所述阀体1具有用于安装所述第二阀座6的阀座安装孔11；所述密封副安装于所述阀座安装孔11的内壁和所述第一凸台65之间，所述密封副包括：密封压环63；板簧62，其安装于所述第一凸台65与所述密封压环63之间，本实施例中，密封压环63用于将第二阀座6和阀体1之间进行密封，板簧62具有弹性，其安装于第一凸台65和阀座安装孔11的内壁之间，避免介质中粗颗粒填塞密封腔导致第二阀座6回弹失效，产生开关卡涩

参见图2所示，进一步的，所述密封压环63可以压装于所述板簧62靠近所述阀体1的轴线的一侧，并使所述板簧62靠近所述阀体1的轴线的一侧偏向远离所述阀体1，本实施例中，板簧62通过密封压环63实现倾斜设置，且靠近阀体1的轴线的一侧与阀体1之间的距离大于远离阀体1的轴线的一侧与阀体1之间的距离，密封压环63为刚性材质，且压紧于板簧62靠近阀体1的轴线的一侧，可以将板簧62压紧至内侧凹陷的状态，类似于碟簧的形状，使得板簧62的回弹性能更好，且板簧62的耐温性能较好。

参见图2所示，进一步的，所述第一凸台65靠近所述板簧62的一侧可以呈倾斜设置，且与所述板簧62的倾斜角度相匹配，本实施例中，第一凸台65设置为向内凹陷的形状，可以使其与板簧62的配合更加紧密，密封效果更好，而且板簧62的支撑面更大，更加稳定，回弹效果更好。

参见图2所示，进一步的，所述密封压环63用于压装所述板簧62的一侧可以呈倾斜设置，且与所述板簧62的倾斜角度相匹配，本实施例中，密封压环63与板簧62接触的一侧呈倾斜设置，使其与板簧62的配合更加紧密，密封效果更好，使板簧62倾斜状态可以保持稳定，使板簧62的弹性效果更好。

参见图2所示，进一步的，所述密封压环63远离所述板簧62的一侧可以安装有密封环64，所述阀座安装孔11靠近所述密封环64的一侧可以呈倾斜设置，且与所述板簧62倾斜的方向相反，本实施例中，密封环64具有弹性，可以使第二阀座6和阀体1之间密封效果更好，避免介质中粗颗粒填塞密封腔，密封环64与阀座安装孔11的内壁之间设有与板簧62方向相反的倾斜面，也就是说，密封压环63及密封环64的截面形状呈梯形，阀座安装孔11的内壁和第一凸台65相对的一侧呈方向相反的倾斜面，使得板簧62、密封压环63和密封环64组成的密封副两侧的受力方向相对，三者之间的组合更加紧密，密封效果更好，受力更合理，提高密封副的稳定性；此外，板簧62的顶部抵持于阀座安装孔11的内壁上，远离第一凸台65的一侧与阀座安装孔11的内壁之间具有间隙，使板簧62具有一定的弹性空间，提高密封的可靠性。

参见图1所示，优选的，所述第一阀座5和所述第二阀座6与所述球体3接触的一侧可以均设有PVD金刚石复合涂层，所述球体3的表面也设有PVD金刚石复合涂层，本实施例中，球体3的表面及第一阀座5和第二阀座6的内侧进行了表面硬化，常规硬化是电镀、或堆焊耐磨合金、或超音速喷涂碳化钨、或喷涂陶瓷材料，本申请采用的是气相沉积的工艺，沉积了一层耐磨性极强的金刚石，大大提升了球体3与阀座间密封面的耐磨性，使阀的使用寿命即使在最恶劣的磨损工况下也能得到成倍的提高。

参见图1、图3、图10、图11和图12所示，在一些实施例中，所述球阀密封结构还可以包括平台7和阀杆4。

其中，平台7安装于所述阀体1的顶部，所述阀杆4穿过所述平台7，平台7上设有与阀体1栓接的多个平台锁紧螺栓孔71、用于定位的定位销孔74、固定填料压盖的填料压盖锁紧螺栓孔72和支架安装螺栓孔73，平台7与阀体1之间安装有平台密封圈75。

阀杆4安装于所述球体3的顶部，所述阀杆4用于驱动所述球体3旋转，使所述第二通道33与所述第一通道18连通或关闭，球体3上设有方形的阀杆安装孔31，阀杆4旋转通过阀杆安装孔31驱动球体3旋转，实现阀门的快速开关。

所述阀杆4与所述平台7之间安装有阀杆填料44，所述阀杆填料44的上方依次安装有填料压环46、碟形弹簧45和填料压盖47，填料压盖47通过螺栓43固定在平台7上，所述碟形弹簧45设有两个，两个所述碟形弹簧45串联安装，填料压环46、碟形弹簧45和填料压盖47作为设于阀杆填料44上方的自动补偿装置，当阀杆填料44磨损时，碟形弹簧45释放部分弹力，继续压紧填料压环46，保持填料密封处于有效状态，碟形弹簧45具有两个，两个碟形弹簧45安装的方向相反，可以使碟形弹簧45提供更大的变形量。

参见图4所示，在一些实施例中，所述阀杆4上可以设有止推凸台49，所述平台7的下端位于所述止推凸台49的上方，所述止推凸台49与所述平台7之间安装有第一滑动环41和第二滑动环42，所述第二滑动环42位于所述第一滑动环41和所述平台7之间，第一滑动环41和第二滑动环42的接触面进行了研磨抛光，表面进行了硬化处理，不仅可有效降低开关扭矩，还可阻挡固体颗粒进入阀杆填料区，避免阀杆4与阀杆填料44过快磨损，降低外漏风险；另外，阀杆4与阀体1之间安装了滑动套48，用于进一步降低阀门开关扭矩；

参见图4所示，优选的，所述第一滑动环41和所述第二滑动环42互相接触的一侧可以均具有PVD金刚石复合涂层，本实施例中，两滑动环相互接触的面进行了硬化处理，也采用气相沉积的工艺，沉积了一层耐磨性极强的金刚石，经过硬化处理后，不仅提高了滑动环的耐磨性，而且降低了摩擦系数，使开关扭矩得到有效降低。

本发明实施例提供的一种球阀密封结构的原理为：

第二阀座6通过板簧62、密封压环63和密封环64密封浮动安装在阀体1上，保护密封，避免介质中粗颗粒填塞密封腔，导致第二阀座6回弹失效，产生开关卡涩；球体3的表面及阀座球面通过化学气相沉积工艺，在表面沉积了一层超耐磨的PVD金刚石复合涂层，提升了球体与阀座间密封面的耐磨性，延长了阀的使用寿命；阀杆4的止推凸台49上安装有阀杆止推密封元件第一滑动环41和第二滑动环42，可阻挡固体颗粒进入阀杆填料区，避免阀杆4与填料过快磨损，降低外漏风险；填料自动补偿装置由至少一个碟形弹簧45、一个填料压簧45和填料压盖47组成，当阀杆填料44磨损时，碟形弹簧45释放部分弹力，继续压紧填料压环46，保持阀杆填料44密封处于有效状态。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。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。

需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的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申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种球阀密封结构，其特征在于，其包括：

阀体(1)，其内部设有第一通道(18)以及与所述第一通道(18)连通的腔体(19)；

球体(3)，其可转动的安装于所述腔体(19)内，所述球体(3)的内部设有第二通道(33)，所述第二通道(33)用于当所述球体(3)旋转预设角度时，与所述第一通道(18)连通；

第一阀座(5)，其安装于所述腔体(19)内，所述第一阀座(5)设置于所述球体(3)的一侧；

第二阀座(6)，其设置于所述球体(3)远离所述第一阀座(5)的一侧，所述第二阀座(6)通过密封副浮动安装于所述腔体(19)内，所述密封副夹设于所述第二阀座(6)和所述阀体(1)之间。

2.如权利要求1所述的球阀密封结构，其特征在于：

所述第二阀座(6)靠近所述阀体(1)的一侧具有第一凸台(65)，所述阀体(1)具有用于安装所述第二阀座(6)的阀座安装孔(11)；

所述密封副安装于所述阀座安装孔(11)的内壁和所述第一凸台(65)之间，所述密封副包括：

密封压环(63)；

板簧(62)，其安装于所述第一凸台(65)与所述密封压环(63)之间。

3.如权利要求2所述的球阀密封结构，其特征在于：

所述密封压环(63)压装于所述板簧(62)靠近所述阀体(1)的轴线的一侧，并使所述板簧(62)靠近所述阀体(1)的轴线的一侧偏向远离所述阀体(1)。

4.如权利要求3所述的球阀密封结构，其特征在于：

所述第一凸台(65)靠近所述板簧(62)的一侧呈倾斜设置，且与所述板簧(62)的倾斜角度相匹配。

5.如权利要求3所述的球阀密封结构，其特征在于：

所述密封压环(63)用于压装所述板簧(62)的一侧呈倾斜设置，且与所述板簧(62)的倾斜角度相匹配。

6.如权利要求3所述的球阀密封结构，其特征在于：

所述密封压环(63)远离所述板簧(62)的一侧安装有密封环(64)，所述阀座安装孔(11)靠近所述密封环(64)的一侧呈倾斜设置，且与所述板簧(62)倾斜的方向相反。

7.如权利要求1所述的球阀密封结构，其特征在于：

所述第一阀座(5)和所述第二阀座(6)与所述球体(3)接触的一侧均设有PVD金刚石复合涂层，所述球体(3)的表面也设有PVD金刚石复合涂层。

8.如权利要求1所述的球阀密封结构，其特征在于，还包括：

平台(7)，其安装于所述阀体(1)的顶部，所述阀杆(4)穿过所述平台(7)；

阀杆(4)，所述阀杆(4)安装于所述球体(3)的顶部，所述阀杆(4)用于驱动所述球体(3)旋转，使所述第二通道(33)与所述第一通道(18)连通或关闭；

所述阀杆(4)与所述平台(7)之间安装有阀杆填料(44)，所述阀杆填料(44)的上方依次安装有填料压环(46)、碟形弹簧(45)和填料压盖(47)，所述碟形弹簧(45)设有两个，两个所述碟形弹簧(45)串联安装。

9.如权利要求1所述的球阀密封结构，其特征在于：

所述阀杆(4)上设有止推凸台(49)，所述平台(7)的下端位于所述止推凸台(49)的上方，所述止推凸台(49)与所述平台(7)之间安装有第一滑动环(41)和第二滑动环(42)，所述第二滑动环(42)位于所述第一滑动环(41)和所述平台(7)之间。

10.如权利要求9所述的球阀密封结构，其特征在于：

所述第一滑动环(41)和所述第二滑动环(42)互相接触的一侧均具有PVD金刚石复合涂层。

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