CN114877098B - 一种低温固定球阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低温固定球阀，主阀体内设置有球芯，主阀体的两侧设置第一阀体和第二阀体，具有第一阀座组件和第二阀座组件，阀座组件具有第一阀座支承、第一唇形密封圈和第一阀座，其中，第一阀座支承设置有承压挡圈，球芯上设置有密封切换孔，工作时，密封切换孔朝向上游，第一阀座组件不参与密封，压力介质通过密封切换孔进入第二阀座组件，第二阀座组件起密封作用，当第二阀座组件失效，将密封切换孔切换至下游侧，第一阀组件起密封作用，同时，本发明的球阀具有声光报警器，可及时提醒操作人员进行两组密封组件的切换或是对失效组件进行更换，本发明的球阀还具有防反转装置，可对阀杆的转动范围进行限制，避免不正确的密封组件进行密封。

Description

一种低温固定球阀

技术领域

本发明专利涉及阀门技术领域，尤其是涉及一种低温固定球阀。

背景技术

低温固定球阀主要应用于液化天然气（LNG）、液化石油气、液氧、液氢等低温介质，这些介质不但易燃易爆，而且在升温或者闪蒸时会发生气化，气化时体积急剧膨胀，输送这些流体的球阀中有密闭阀腔且结构设计不合理，则会造成阀腔超压，从而导致介质泄漏，甚至球阀开裂造成事故。由于O形橡胶圈不耐低温介质，故而现有的低温球阀都采用唇形密封圈（Lipseal）密封，并依靠唇形密封圈单向密封特性，阀腔超压时通过上游阀座组件的唇形密封圈泄压。

唇形密封圈：也称弹簧蓄能密封圈，因其优越的性能，像“塞子”一样广泛应用于各个领域，且实现密封功能，故也称为“泛塞圈”。唇形密封圈的夹套由PCTFE、PTFE或其他高性能聚合物制成，内部弹簧可以选择不同的材料提供弹性，甚至不需要内部弹簧，靠唇形密封圈的夹套提供弹性；因唇形密封圈具有耐介质腐蚀和耐老化性能，在阀门行业中唇形密封圈一般应用在O形橡胶圈不能使用的特殊工况，如低温、强腐蚀性介质等工况。

单向密封：唇形密封圈只能密封来自开口方向上的压力。

双向密封：由两个唇形密封圈背向安装，开口方向相反，或采用两个开口相反的一个双活塞唇形密封圈，能密封两个开口方向上的压力。

为了满足上游阀座组件和下游阀座组件都能承受来自上游端和来自下游端的介质压力，同时阀腔必须能泄压；因此，现有的低温球阀结构是：上游阀座组件采用一个唇形密封圈，密封来自上游端的介质压力，阀腔超压时，通过上游唇形密封圈泄压到下游端；下游端阀座采用的双活塞唇形密封圈或者背向安装两个唇形密封圈以实现双向密封，密封来自下游端的介质压力和来自阀腔的压力；但这种结构对介质有流向要求，要求介质从上游端流向下游端，起初以上游端阀座组件密封，只有在上游端阀座组件密封失效的情况下，介质压力进入到阀腔，推动下游端阀座组件密封，才能达到上游阀座组件和下游阀座组件都能密封的效果；如果介质压力反向流动，从下游端流向上游端，将推动下游端阀座密封，但若下游端阀座密封失效后，介质进入到阀腔，而上游阀座组件采用一个唇形密封圈只能单向密封，不能密封来自阀腔的压力，此时整个阀门的密封失效。

现有的低温球阀，在阀腔内升温或者闪蒸时超压，是通过上游阀座组件的唇形密封圈变形后泄压，唇形密封圈在泄压时反复受压容易变形，加上零部件在低温环境中的收缩，会造成上游阀座组件的唇形密封圈密封失效；而下游阀座在阀门开启或关闭的过程中，会受介质的冲刷损坏造成密封失效，一旦下游阀座密封失效，上游唇形密封圈因频繁泄压导致不能起到密封作用，上游阀座组件和下游阀座组件均会密封失效，从而缩短了整个阀门的使用寿命。并且，由于下游端阀座采用的双活塞唇形密封圈或者背向安装两个唇形密封圈，因此上游阀座组件和下游阀座组件的零部件不相同而不能通用，因而会增加制造和采购成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种低温固定球阀，旨在提供一种不依靠唇形密封圈泄压就可以保护上游阀座组件的密封，并能解决在下游阀座组件密封失效时，切换球芯上密封切换孔的方向，再次使用上游阀座组件来密封，以提高阀门的使用寿命；同时上游阀座组件和下游阀座组件的密封结构相同，结构简单，能有效降低制造和采购成本，以解决背景技术中存在的问题。

本发明提供一种低温固定球阀，包括主阀体，所述主阀体内具有主阀腔，所述主阀腔内设置有球芯，所述主阀体的两侧设置有第一阀体和第二阀体，所述第一阀体内具有第一阀腔，所述第一阀腔所在侧为第一侧，所述第二阀体内具有第二阀腔，所述第二阀腔所在侧为第二侧，所述第一阀体内设置有第一阀座组件，所述第二阀体内设置有第二阀座组件，所述第一阀座组件具有第一阀座支承，所述第一阀座支承的第一侧设置有第一唇形密封圈，第二侧设置有第一阀座，所述第二阀座组件具有第二阀座支承，所述第二阀座支承的第一侧设置有第二阀座，第二侧设置有第二唇形密封圈，所述第一阀座和第二阀座与球芯接触，所述第一阀座支承的第二侧设置有承压挡圈，所述承压挡圈的外圆与主阀腔的内壁滑动接触。

所述主阀体的上部设置有上阀体，所述上阀体内设置有阀杆，所述阀杆下端与球芯连接，所述球芯具有球芯通道，所述球芯的一侧设置有密封切换孔，所述密封切换孔与球芯通道连通。

所述上阀体设置有防反转装置，所述防反转装置具有销杆，所述阀杆上设置有阀杆横槽，所述阀杆横槽沿阀杆周向的开设角度小于180度，所述上阀体上设置有通孔，当所述密封切换孔朝向第一侧时，所述销杆不与阀杆横槽接触，当所述密封切换孔换向至第二侧时，所述销杆穿过通孔与阀杆横槽接触，所述销杆限制球芯的转动角度。

优选的，所述第一阀座支承和第二阀座支承均具有第一圆柱、第二圆柱和第三圆柱，所述第二圆柱直径大于第一圆柱直径，第三圆柱直径大于第二圆柱直径，所述第一唇形密封圈、第二唇形密封圈设置在第一圆柱上，所述第一阀座支承的第二端设置有第一环槽，所述第一环槽内设置第一阀座，所述第二阀座支承的第一端设置有第二环槽，所述第二环槽内设置第二阀座，所述第一阀座和第二阀座支承与球芯接触。

优选的，所述第一唇形密封圈的开口端朝向第一侧，第一唇形密封圈的另一端抵靠在第二圆柱的端面，所述第一唇形密封圈内设置第一储能弹簧，所述第一唇形密封圈的开口边缘抵靠在第一圆柱和第一阀体的内壁；所述第二唇形密封圈的开口端朝向第一侧，第二唇形密封圈的另一端抵靠在第二阀体的台阶一，所述第二唇形密封圈内设置第二储能弹簧，所述第二唇形密封圈的开口边缘抵靠在第一圆柱和第二阀体的内壁。

优选的，所述第三圆柱沿圆周设置有多个弹簧孔，所述第一阀座支承上的弹簧孔内设置第一预紧弹簧，第一预紧弹簧的伸出端抵靠在第一阀体的台阶三上，所述第二阀座支承上的弹簧孔内设置第二预紧弹簧，第二预紧弹簧的伸出端抵靠在第二阀体的台阶二上。

优选的，所述第一阀座支承的第二端及第二阀座支承的第一端设有斜面。

优选的，所述第二阀体和第二唇形密封圈之间形成封闭的检测腔，所述台阶二上对应于检测腔处设置有检测孔，所述第二阀体外部设置有声光报警器，所述声光报警器与检测孔连接。

优选的，所述上阀体部设置有法兰板，所述防反转装置设置在法兰板上，所述防反转装置具有锁定装置，所述锁定装置锁定销杆，所述阀杆顶部设置有密封工作位置标记和球芯开关位置标记，所述主阀体外侧设置有流向指示牌。

优选的，所述销杆截面为矩形或圆形，所述阀杆横槽截面为矩形或是半圆形，所述阀杆横槽沿阀杆周向的开设角度为95度。

优选的，所述低温固定球阀在关断状态下，所述球芯的密封切换孔朝向第一侧，第一侧的压力介质通过密封切换孔流入球芯通道进入球芯与主阀体之间的主阀腔，部分压力介质作用在第一阀座支承的承压挡圈，进一步推动第一阀座支承向第一侧移动，所述第一阀座组件不起密封作用，所述第二阀座组件的第二唇形密封圈受到介质压力作用起密封作用，第二阀座组件实现密封，同时，设置在上阀体上的防反转装置的销杆不进入阀杆横槽；当所述第二阀座组件密封失效后，部分压力介质进入检测腔，所述声光报警器发出声光报警，此时操作人员将阀杆转动180度使密封切换孔朝向第二侧，第一侧的压力介质不能进入球芯与主阀体之间的主阀腔，此时，所述第一阀座组件的第一唇形密封圈受到介质压力作用起密封作用，推动第一阀座支承向第二侧运动，实现第一阀座组件密封；随后将防反转装置的锁定装置解锁，销杆前端伸入阀杆横槽，使球芯上的密封切换孔无法转动至第一侧。

优选的，所述防反转装置的锁定装置通过手动推拉或电磁推杆控制销杆运动。

本发明相对于现有技术具有如下技术效果：

1. 本发明具有两组密封组件，两组密封组件的唇形密封圈同向设置，且在球芯一侧设置密封切换孔，可在正常使用中确保下游密封组件工作，而上游密封组件不工作，不会造成密封磨损，使得上游密封组件处于备用状态，而当下游密封组件失效后，转动球芯，使密封切换孔旋转至下游侧，从而让上游密封组件处于工作状态，可达到两组密封组件先后参与密封的效果，提高了阀座密封的使用寿命，降低了制造使用成本。

2.本发明通过在球芯上设置与球芯通道连接的密封切换孔，上游的压力介质可通过密封切换孔进入球芯与主阀体之间的主阀腔，使上游密封组件不工作，同时液压介质通过下游阀座支承与下游阀体的配合间隙进入到下游唇形密封圈预紧密封部位，从而撑开唇形密封圈的两侧，密封阀体和阀座支承；而当下游阀座支承失效后，将密封切换孔旋转至下游，上游的压力介质不能进入下游，压力介质会将上游的唇形密封圈的两侧边撑开，从而起到密封作用；通过对密封切换孔的方位切换，可依次使用下游和上游密封组件。

3.本发明中的上游阀座支承靠近下游侧设置有承压挡圈，承压挡圈的设置可以确保当下游密封组件工作时，下游侧的压力作用在承压挡圈上，从而部分抵消上游密封组件受到的压力，减小上游密封组件的受力，使上游密封组件在备用状态下与球芯接触处尽可能不被磨损。

4.通过在阀体上设置流向指示牌指示介质流向，同时在阀杆上部设置密封工作位置标记和球芯开关位置标记，帮助操作人员识别当前球阀的工作状态以及密封组件的工作位置。

5.通过防反转装置可限制球芯的转动方向，当下游密封组件工作时，防反转装置不对阀杆的转动进行限制，当上游密封组件工作时防反转装置销杆将伸入阀杆上设置的转动限位槽，从而限制阀杆的转动角度，确保球芯上的密封切换孔不会在人员的操作下再次转动至上游侧，从而又启用已经失效的下游密封组件，从而确保密封组件的正确使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明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，下面所描述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是本发明低温固定球阀的总体结构图；

图2是本发明低温固定球阀的工作状态一结构图；

图3是本发明低温固定球阀的密封组件工作状态一局部视图；

图4是本发明低温固定球阀的第二阀座组件工作状态一局部视图；

图5是本发明低温固定球阀的第二阀座支承结构图；

图6是本发明低温固定球阀的第一阀座支承结构图；

图7是本发明低温固定球阀的阀杆结构图；

图8是本发明低温固定球阀的防反转装置结构图；

图9是本发明低温固定球阀的工作状态二结构图；

图10是本发明低温固定球阀的密封组件工作状态二局部视图；

图11是本发明低温固定球阀的第一阀座组件工作状态二示意图。

图中：101—主阀体、102—第一阀体、1021—第一阀腔、1022—台阶三、1023—台阶四、103—第二阀体、1031—第二阀腔、1032—声光报警器、1033—检测孔、1034—台阶一、1035—台阶二、104—上阀体、1041—法兰板、105—球芯、106—阀杆、1061—阀杆横槽、107—下固定轴、108—填料压环、109—密封切换孔、110—主阀腔、111—防反转装置、1111—销杆、112—流向指示牌、113—密封工作位置标记、114—球芯开关位置标记、120—第一阀座组件、121—第一阀座支承、1211—承压挡圈、1212—第一环槽、122—第一阀座、123—第一预紧弹簧、124—第一唇形密封圈、125—第一储能弹簧、130—第二阀座组件、131—第二阀座支承、1311—第一圆柱、1312—第二圆柱、1313—第三圆柱、1314—弹簧孔、1315—第二环槽、132—第二阀座、133—第二预紧弹簧、134—第二唇形密封圈、135—第二储能弹簧、140—检测腔。

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，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。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。

因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，这类术语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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明提供了一种低温固定球阀，如图1至图11所示，其中，图中的单向箭头表示压力介质流向，双向连续箭头表示压力介质压力作用方向，双向断续箭头表示弹簧力作用方向；所述低温固定球阀包括主阀体101、第一阀体102、第二阀体103、上阀体104、球芯105、阀杆106、下固定轴107、填料压环108、密封切换孔109、主阀腔110、防反转装置111、流向指示牌112、第一阀座组件120、第二阀座组件130；所述主阀体101内具有主阀腔110，所述主阀腔110内设置有球芯105，所述主阀体101的两侧设置有第一阀体102和第二阀体103，所述第一阀体102内具有第一阀腔1021，所述第一阀腔1021所在侧为第一侧，第一侧即介质传输上游侧，所述第二阀体103内具有第二阀腔1031，所述第二阀腔1031所在侧为第二侧，第二侧即介质传输下游侧，所述第一阀体102内设置有第一阀座组件120，所述第二阀体103内设置有第二阀座组件130，所述第一阀座组件120具有第一阀座支承121，所述第一阀座支承121的第一侧设置有第一唇形密封圈124，第二侧设置有第一阀座122，所述第二阀座组件130具有第二阀座支承131，所述第二阀座支承131的第一侧设置有第二阀座132，第二侧设置有第二唇形密封圈134，所述第一阀座122和第二阀座132与球芯105接触，第一阀座122和第二阀座132起到密封的作用，所述第一阀座支承121的第二侧设置有承压挡圈1211，所述承压挡圈1211的外圆与主阀腔110的内壁滑动接触，优选为，所述承压挡圈1211的外径与主阀腔110的内径相同，即承压挡圈1211与主阀腔110之间是滑动连接的，在实际加工中通过公差的控制使承压挡圈1211的外径与主阀腔110的接触时仍然存在微小的间隙，可以允许少部分压力介质通过。

所述主阀体101的上部设置有上阀体104，所述上阀体104内设置有阀杆106，所述阀杆106下端与球芯105连接，所述球芯105具有球芯通道，所述球芯105的一侧设置有密封切换孔109，所述密封切换孔109与球芯通道连通。

所述密封切换孔109的作用是将上游介质压力引入到主阀腔110，避免处于备用状态中的第一阀座组件120起到密封作用。

所述上阀体104设置有防反转装置111，所述防反转装置111具有销杆1111，所述阀杆106上设置有阀杆横槽1061，如图8所示，所述阀杆横槽1061沿阀杆106周向的开设角度小于180度，所述上阀体104上设置有通孔，当所述密封切换孔109朝向第一侧时，所述销杆1111不与阀杆横槽1061接触，当所述密封切换孔109换向至第二侧时，所述销杆1111穿过通孔与阀杆横槽1061接触，此时，所述销杆1111限制球芯105的转动角度，对于开设为180度，当密封切换孔109朝向第二侧/下游侧时，销杆1111接触在阀杆横槽1061的中间位置，此时球芯105处于关断状态，当需要转动阀杆106时，可以保证阀杆106向左或右大致转动90度，从而实现球芯105的开关控制。

通过防反转装置111可限制球芯105的转动角度，确保球芯105上的密封切换孔109不会在人员的操作下再次转动至上游侧，导致又启用已经失效的第二阀座组件130，从而确保密封组件的正确使用。

优选的，所述第一阀座支承121和第二阀座支承131均具有第一圆柱1311、第二圆柱1312和第三圆柱1313，所述第二圆柱1312直径大于第一圆柱1311直径，第三圆柱1313直径大于第二圆柱1312直径，所述第一唇形密封圈124、第二唇形密封圈134设置在第一圆柱1311上，所述第一阀座支承121的第二端设置有第一环槽1212，所述第一环槽1212内设置第一阀座122，所述第二阀座支承131的第一端设置有第二环槽1315，所述第二环槽1315内设置第二阀座132，所述第一阀座122和第二阀座132与球芯105接触，主要起到密封的作用。

优选的，所述第一唇形密封圈124的开口端朝向第一侧，抵靠在第一阀体102的台阶四1023上，第一唇形密封圈124的另一端抵靠在第二圆柱1312的端面，所述第一唇形密封圈124内设置第一储能弹簧125，所述第一唇形密封圈124的开口边缘抵靠在第一圆柱1311和第一阀体102的内壁；所述第二唇形密封圈134的开口端朝向第一侧，第二唇形密封圈134的另一端抵靠在第二阀体103的台阶一1034，所述第二唇形密封圈134内设置第二储能弹簧135，所述第二唇形密封圈134的开口边缘抵靠在第一圆柱1311和第二阀体103的内壁。

优选的，所述第三圆柱1313沿圆周设置有多个弹簧孔1314，所述第一阀座支承121上的弹簧孔1314内设置第一预紧弹簧123，第一预紧弹簧123的伸出端抵靠在第一阀体102的台阶三1022上，所述第二阀座支承131上的弹簧孔1314内设置第二预紧弹簧133，第二预紧弹簧133的伸出端抵靠在第二阀体103的台阶二1035上。

优选的，所述第一阀座支承121的第二端及第二阀座支承131的第一端设有斜面，斜面与球芯105之间具有间隙，保证阀座支承的设置不影响阀座与球芯105的密封接触。

优选的，所述第二阀体103和第二唇形密封圈134之间形成封闭的检测腔140，所述台阶二1035上对应于检测腔140设置有检测孔1033，所述第二阀体103外部设置有声光报警器1032，所述声光报警器1032与检测孔1033连接。

优选的，为了避免因为介质闪爆等原因导致主阀腔110超压，而导致部分压力介质瞬间进入检测腔140导致声光报警器1032报警，可以调整声光报警器1032的报警参数，如只有在测得连续的超压信号时才认为是真的密封失效，不是因为闪爆等瞬间超压造成压力介质泄露至检测腔140，而实际第二阀座组件130并未失效的情况，导致操作人员误认为是第二阀座组件130失效。

优选的，所述上阀体104部设置有法兰板1041，所述防反转装置111设置在法兰板1041上，所述防反转装置111具有锁定装置，所述锁定装置锁定销杆1111，所述阀杆106顶部设置有密封工作位置标记113，用于辨认阀腔内的密封切换孔109所处的位置，所述阀杆106顶部设置球芯开关位置标记114，用于辨认阀腔内的球芯105所处的开、关位置，所述主阀体101外侧设置有流向指示牌112，用于指示球阀在安装使用时，明确介质流向，表明此阀门的特性是单向密封。

优选的，所述销杆1111截面为矩形或圆形，所述阀杆横槽1061截面形状与销杆1111一致，参照图8所示的阀杆横槽1061开设180度的方案，所述阀杆横槽1061沿阀杆106周向的开设角度优选为95度，即仅在阀杆106上开设约四分之一周向的横槽，0度是球芯105的球芯通道方向，95度是密封切换孔朝向第二侧/下游侧时的方向，如此的角度设置主要是确保转动球芯105后，密封切换孔109能正对下游侧，同时当将球芯105的球芯通道转至导通位置时，能确保球芯通道的最大开度，且不至于将密封切换孔109又误操作的转至上游侧，角度设置为95度是为了避免因销杆1111自身尺寸导致销杆1111与阀杆横槽1061接触时使球芯105不能处于准确的工作位置。

具体的，使用本发明的低温固定球阀时，如图3所示，所述低温固定球阀在关断状态下，所述球芯105的密封切换孔109朝向第一侧，第一侧的压力介质通过密封切换孔109流入球芯通道进入球芯105与主阀体101之间的主阀腔110，部分压力介质流向第一侧作用在第一阀座支承121的承压挡圈1211，进一步推动第一阀座支承121向第一侧移动，所述第一阀座组件120不起密封作用，部分介质沿着第二阀座支承131与第二阀体103之间的间隙进入到第二唇形密封圈134处，所述第二阀座组件130的第二唇形密封圈134受到介质压力作用起密封作用，同时，第二唇形密封圈134内的第二储能弹簧135向上下施加弹簧力进一步增加密封效果，第二阀座组件130实现密封，同时，设置在上阀体104上的防反转装置111的销杆1111不进入阀杆横槽1061，不限制阀杆106转动；优选的，如有需要，为防止操作人员在第二阀座组件130起作用时误将密封切换孔109转动至下游，也可将防反转装置111的销杆1111设置为可以在第二阀座组件130工作时与阀杆横槽1061配合，限制阀杆106的转动，在这种情况下，阀杆106上的阀杆横槽1061包括两段，分别设置在阀杆106的上游侧和下游侧，其中一段在第二阀座组件工作时与销杆1111配合，另一段在第一密封组件工作时与销杆1111配合。

如图4、图10、图11所示，当所述第二阀座组件130密封失效后，部分压力介质进入检测腔140，在判断第二阀座组件130是真正密封失效时，所述声光报警器1032发出声光报警，此时操作人员将阀杆106转动180度使密封切换孔109朝向第二侧，第一侧的压力介质不能进入球芯105与主阀体101之间的主阀腔110，此时，第一阀腔1021内的压力介质作用在第一阀座组件120上，所述第一阀座组件120的第一唇形密封圈124受到介质压力作用起密封作用，推动第一阀座支承121向第二侧运动，实现第一阀座组件120密封，同时，第一唇形密封圈124内的第一储能弹簧125向上下施加弹簧力进一步增加密封效果；随后将防反转装置111的锁定装置解锁，销杆1111前端伸入阀杆横槽1061，使球芯105上的密封切换孔109无法转动至第一侧，优选的，所述防反转装置111的锁定装置通过手动推拉或电磁推杆控制销杆1111运动。

本发明的低温固定球阀具有两组密封组件，两组密封组件的唇形密封圈同向设置，且在球芯一侧设置密封切换孔，可在正常使用中确保下游密封组件工作，而上游密封组件不工作，不会造成密封磨损，使得上游密封组件处于备用状态，而当下游密封组件失效后，转动球芯，使密封切换孔旋转至下游，从而让上游密封组件处于工作状态，可达到两组密封组件先后参与密封的效果，提高了阀座密封的使用寿命，降低了制造使用成本。

本发明通过在球芯上设置与球芯通道连接的密封切换孔，上游的压力介质可通过密封切换孔进入球芯与主阀体之间的主阀腔，使上游密封组件不工作，同时液压介质通过下游阀座支承与下游阀体的配合间隙进入到下游唇形密封圈预紧密封部位，从而撑开唇形密封圈的两侧，密封阀体和阀座支承；而当下游阀座支承失效后，将密封切换孔旋转至下游，上游的压力介质不能进入下游，压力介质会将上游的唇形密封圈的两侧边撑开，从而起到密封作用；通过对密封切换孔的方位切换，可依次使用下游和上游密封组件。

在上游阀座支承靠近下游侧设置有承压挡圈，承压挡圈的设置可以确保当下游密封组件工作时，下游侧的压力作用在承压挡圈上，从而部分抵消上游密封组件受到的压力，减小上游密封组件的受力，确保上游密封组件在备用状态下与球芯接触处尽可能不被磨损。

通过在阀体上设置流向指示牌指示介质流向，同时在阀杆上部设置密封工作位置标记和球芯开关位置标记，帮助操作人员识别当前球阀的工作状态以及密封组件的工作位置。

通过防反转装置可限制球芯的转动方向，当下游密封组件工作时，防反转装置不对阀杆的转动进行限制，当上游密封组件工作时防反转装置销杆将伸入阀杆上设置的转动限位槽，从而限制阀杆的转动角度，确保球芯上的密封切换孔不会在人员的操作下再次转动至上游侧，从而又启用已经失效的下游密封组件，进而确保密封组件的正确使用，保证球阀的密封效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低温固定球阀，包括主阀体，所述主阀体内具有主阀腔，所述主阀腔内设置有球芯，所述主阀体的两侧设置有第一阀体和第二阀体，所述第一阀体内具有第一阀腔，所述第一阀腔所在侧为第一侧，所述第二阀体内具有第二阀腔，所述第二阀腔所在侧为第二侧，其特征在于，所述第一阀体内设置有第一阀座组件，所述第二阀体内设置有第二阀座组件，所述第一阀座组件具有第一阀座支承，所述第一阀座支承的第一侧设置有第一唇形密封圈，第二侧设置有第一阀座，所述第二阀座组件具有第二阀座支承，所述第二阀座支承的第一侧设置有第二阀座，第二侧设置有第二唇形密封圈，所述第一阀座和第二阀座与球芯接触，所述第一唇形密封圈的开口端朝向第一侧，所述第二唇形密封圈的开口端朝向第一侧，所述第一阀座支承的第二侧设置有承压挡圈，所述承压挡圈的外圆与主阀腔的内壁滑动接触；所述主阀体的上部设置有上阀体，所述上阀体内设置有阀杆，所述阀杆下端与球芯连接，所述球芯具有球芯通道，所述球芯的一侧设置有密封切换孔，所述密封切换孔与球芯通道连通；所述上阀体设置有防反转装置，所述防反转装置具有销杆，所述阀杆上设置有阀杆横槽，所述阀杆横槽沿阀杆周向的开设角度小于180度，所述上阀体上设置有通孔，当所述密封切换孔朝向第一侧时，所述销杆不与阀杆横槽接触，当所述密封切换孔换向至第二侧时，所述销杆穿过通孔与阀杆横槽接触，所述销杆限制球芯的转动角度。

2.如权利要求1所述的低温固定球阀，其特征在于，所述第一阀座支承和第二阀座支承均具有第一圆柱、第二圆柱和第三圆柱，所述第二圆柱直径大于第一圆柱直径，第三圆柱直径大于第二圆柱直径，所述第一唇形密封圈、第二唇形密封圈设置在第一圆柱上，所述第一阀座支承的第二端设置有第一环槽，所述第一环槽内设置第一阀座，所述第二阀座支承的第一端设置有第二环槽，所述第二环槽内设置第二阀座，所述第一阀座和第二阀座与球芯接触。

3.如权利要求2所述的低温固定球阀，其特征在于，第一唇形密封圈的另一端抵靠在第二圆柱的端面，所述第一唇形密封圈内设置第一储能弹簧，所述第一唇形密封圈的开口边缘抵靠在第一圆柱和第一阀体的内壁；第二唇形密封圈的另一端抵靠在第二阀体的台阶一，所述第二唇形密封圈内设置第二储能弹簧，所述第二唇形密封圈的开口边缘抵靠在第一圆柱和第二阀体的内壁。

4.如权利要求3所述的低温固定球阀，其特征在于，所述第三圆柱沿圆周设置有多个弹簧孔，所述第一阀座支承上的弹簧孔内设置第一预紧弹簧，第一预紧弹簧的伸出端抵靠在第一阀体的台阶四上，所述第二阀座支承上的弹簧孔内设置第二预紧弹簧，第二预紧弹簧的伸出端抵靠在第二阀体的台阶二上。

5.如权利要求4所述的低温固定球阀，其特征在于，所述第一阀座支承的第二端及第二阀座支承的第一端设有斜面。

6.如权利要求5所述的低温固定球阀，其特征在于，所述第二阀体和第二唇形密封圈之间形成封闭的检测腔，所述台阶二上对应于检测腔处设置有检测孔，所述第二阀体外部设置有声光报警器，所述声光报警器与检测孔连接。

7.如权利要求6所述的低温固定球阀，其特征在于，所述上阀体中部设置有法兰板，所述防反转装置设置在法兰板上，所述防反转装置具有锁定装置，所述锁定装置锁定销杆，所述阀杆顶部设置有密封工作位置标记和球芯开关位置标记，所述主阀体外侧设置有流向指示牌。

8.如权利要求7所述的低温固定球阀，其特征在于，所述销杆截面为矩形或圆形，所述阀杆横槽截面为矩形或半圆形，所述阀杆横槽沿阀杆周向的开设角度为95度。

9.如权利要求8所述的低温固定球阀，其特征在于，所述低温固定球阀在关断状态下，所述球芯的密封切换孔朝向第一侧，第一侧的压力介质通过密封切换孔流入球芯通道进入球芯与主阀体之间的主阀腔，部分压力介质作用在第一阀座支承的承压挡圈，进一步推动第一阀座支承向第一侧移动，所述第一阀座组件不起密封作用，所述第二阀座组件的第二唇形密封圈受到介质压力作用起密封作用，第二阀座组件实现密封，同时，设置在上阀体上的防反转装置的销杆不进入阀杆横槽；当所述第二阀座组件密封失效后，部分压力介质进入检测腔，所述声光报警器发出声光报警，此时操作人员将阀杆转动180度使密封切换孔朝向第二侧，第一侧的压力介质不能进入球芯与主阀体之间的主阀腔，此时，所述第一阀座组件的第一唇形密封圈受到介质压力作用起密封作用，推动第一阀座支承向第二侧运动，实现第一阀座组件密封；随后将防反转装置的锁定装置解锁，销杆前端伸入阀杆横槽，使球芯上的密封切换孔无法转动至第一侧。

10.如权利要求9所述的低温固定球阀，其特征在于，所述防反转装置的锁定装置通过手动推拉或电磁推杆控制销杆运动。

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