CN115264169A - 超低温球阀阀轴密封结构及其安装方法、拆卸方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种超低温球阀阀轴密封结构及其安装方法、拆卸方法，超低温球阀阀轴密封结构包括自下而上依次设置于填料函孔内的填料组和O形圈密封组件，填料组包括自下而上依次设置于填料函孔内的第一镍丝柔性石墨编织填料部、柔性石墨压制填料部和第二镍丝柔性石墨编织填料部，O形圈密封组件的顶部低于填料函孔的顶部设置，O形圈密封组件的顶部能通过填料压套轴向固定。本发明解决传统超低温球阀阀轴填料泄漏及阀轴冻结无法操作的隐患，通过对填料密封机理的分析，优化出一种填料组+O形圈座环组件的密封结构，既能提高O形圈的密封性能，也使得拆装O形圈更加方便，进而保证超低温球阀阀轴的密封性和阀轴的可操作性。

Description

超低温球阀阀轴密封结构及其安装方法、拆卸方法

技术领域

本发明涉及超低温球阀技术领域，尤其涉及一种超低温球阀阀轴密封结构及其安装方法、拆卸方法。

背景技术

天然气作为一种高效、低碳、清洁的化石能源，已经在很多用能领域开始替代煤炭和石油等一次能源，是向新能源体系过渡的重要桥梁和推动能源转型的现实选择。其中，凭借易于运输、主体多元、灵活性强、安全高效等优点，LNG已逐渐成为最活跃的天然气供应形式。据不完全统计，在液化天然气(LNG)接收站使用的各类阀门中，超低温球阀的数量占比高达60％以上，应用极为广泛。

传统超低温球阀阀轴密封通常采用泛塞10+柔性石墨填料组11+O形圈12的结构(见图6)，泛塞要求与其接触零件的表面粗糙度要高，Ra≤0.2μm，和泛塞配合的阀轴外表面可以豪克能加工技术(利用激活能和冲击能的复合能量对金属零件进行加工，一次加工即可使零件表面达到镜面并实现改性的能量加工技术)使其粗糙度能达到要求，而和泛塞配合的填料函孔内表面的粗糙度却很难达到要求，因此实质上泛塞起不到预期密封效果，并且泛塞里加有弹簧，泛塞和阀轴及填料函孔均为过盈配合，安装泛塞时稍有不慎，泛塞的唇口存在被划伤而影响密封性能的潜在风险，且过盈配合的泛塞也增加了摩擦力矩，使深冷球阀的操作力矩加大。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种超低温球阀阀轴密封结构及其安装方法、拆卸方法，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超低温球阀阀轴密封结构及其安装方法、拆卸方法，解决传统超低温球阀阀轴填料泄漏及阀轴冻结无法操作的隐患，通过对填料密封机理的分析，优化出一种填料组+O形圈座环组件的密封结构，安装O形圈时避免O形圈被划伤以及维修时便于拆卸，既能提高O形圈的密封性能，也使得拆装O形圈更加方便，进而保证超低温球阀阀轴的密封性和阀轴的可操作性。

本发明的目的是这样实现的，一种超低温球阀阀轴密封结构，包括自下而上依次设置于填料函孔内的填料组和O形圈密封组件，所述填料组包括自下而上依次设置于填料函孔内的第一镍丝柔性石墨编织填料部、柔性石墨压制填料部和第二镍丝柔性石墨编织填料部，所述O形圈密封组件的顶部低于填料函孔的顶部设置，所述O形圈密封组件的顶部能通过填料压套轴向固定。

在本发明的一较佳实施方式中，所述O形圈密封组件包括O形圈座环，所述O形圈座环的内壁上设置至少两个动密封O形圈，所述动密封O形圈用于密封O形圈座环和阀轴间的动密封；所述O形圈座环的外壁上设置至少一个静密封O形圈，所述静密封O形圈用于密封O形圈座环和填料函孔间的静密封。

在本发明的一较佳实施方式中，所述O形圈座环的上方设置O形圈压板，所述O形圈座环的顶端设置第三凹环槽，所述O形圈压板的底端设置向下延伸的卡止凸柱，所述卡止凸柱能卡止于所述第三凹环槽内。

在本发明的一较佳实施方式中，所述O形圈压板的顶面设置多个拆卸用的第一工艺孔。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第三凹环槽内设置一所述动密封O形圈，该所述动密封O形圈用于O形圈座环、阀轴和所述O形圈压板间的密封。

在本发明的一较佳实施方式中，所述O形圈座环的内壁设置第一凹环槽，所述动密封O形圈设置于所述第一凹环槽内；所述O形圈座环的外壁设置第二凹环槽，所述静密封O形圈设置于所述第二凹环槽内。

在本发明的一较佳实施方式中，所述O形圈座环的顶面设置多个拆卸用的第二工艺孔。

本发明的目的还可以这样实现，一种超低温球阀阀轴密封结构的安装方法，用于前述的超低温球阀阀轴密封结构的安装，包括以下步骤：

步骤a、将第一镍丝柔性石墨编织填料部装入填料函孔的底部，压实；

步骤b、将柔性石墨压制填料部装入填料函孔内第一镍丝柔性石墨编织填料部的上方，压实；

步骤c、将第二镍丝柔性石墨编织填料部装入填料函孔内柔性石墨压制填料部的上方，压实；

步骤d、将O形圈密封组件装入填料函孔内；

步骤e、依次安装并密封紧固填料压套和填料压板，完成超低温球阀阀轴密封结构的安装。

在本发明的一较佳实施方式中，所述O形圈密封组件包括O形圈座环，所述O形圈座环的内壁上设置至少一个动密封O形圈；所述O形圈座环的外壁上设置至少一个静密封O形圈；所述O形圈座环的上方设置O形圈压板，所述O形圈座环的顶端设置第三凹环槽，所述O形圈压板的底端设置向下延伸的卡止凸柱；步骤d中，将动密封O形圈和静密封O形圈装入O形圈座环，将O形圈座环装入填料函孔内，第三凹环槽内安装动密封O形圈。

本发明的目的还可以这样实现，一种超低温球阀阀轴密封结构的拆卸方法，用于前述的超低温球阀阀轴密封结构的拆卸，包括以下步骤：

步骤a、拆下填料压套和填料压板；

步骤b、通过O形圈密封组件的O形圈压板上的第一工艺孔将O形圈压板自填料函孔内取出；

步骤c、自填料函孔内取出O形圈密封组件的O形圈座环；

步骤d、依次取出第二镍丝柔性石墨编织填料部、柔性石墨压制填料部和第一镍丝柔性石墨编织填料部，完成超低温球阀阀轴密封结构的拆卸。

由上所述，本发明的超低温球阀阀轴密封结构及其安装方法、拆卸方法具有如下有益效果：

本发明的超低温球阀阀轴密封结构，通过对填料密封机理的分析，优化出一种填料组+O形圈密封组件的密封结构，采用镍丝+柔性石墨编织填料、柔性石墨压制填料、镍丝+柔性石墨编织填料和O形圈组合密封，并且O形圈密封组件均位于填料函孔内，既能提高O形圈的密封性能，也使得拆装O形圈更加方便，提升了阀轴的密封性能和阀轴的可操作性，使密封更加安全可靠；

本发明的O形圈座环+O形圈压板形成组合式O形圈轴套，消除了传统O形圈轴套装配时因和阀轴密封的O形圈过多而装配或拆卸困难的问题；

本发明的超低温球阀阀轴密封结构中，没有使用诸如泛塞过盈配合的密封件，消除了泛塞密封的不确定因素，同时也降低了阀轴密封组件的摩擦力矩，进而降低阀门的操作力矩，使阀门操作更加轻便；

本发明的超低温球阀阀轴密封结构的安装及拆卸方法，消除传统阀轴密封结构安装O形圈被划伤的风险，消除潜在的泄漏风险，确保O形圈的密封性能。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

其中：

图1：为本发明的超低温球阀阀轴密封结构的示意图。

图2：为本发明的O形圈座环的俯视图。

图3：为图2中A-A剖视图。

图4：为本发明的O形圈压板的俯视图。

图5：为图4中B-B剖视图。

图6：为传统超低温球阀阀轴密封示意图。

图中：

1、第一镍丝柔性石墨编织填料部；

2、柔性石墨压制填料部；

3、第二镍丝柔性石墨编织填料部；

4、O形圈座环；41、动密封O形圈；42、静密封O形圈；43、O形圈压板；44、第三凹环槽；45、卡止凸柱；46、第一工艺孔；48、第二工艺孔；

5、填料函孔；

6、填料压板；

7、填料压套；

8、阀轴；

9、阀盖；

10、泛塞；11、柔性石墨填料组；12、O形圈。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”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。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“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申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/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。

如图1至图5所示，本发明提供一种超低温球阀阀轴密封结构(超低温球阀一般在＜-101℃下工作，对于LNG在-162℃下工作)，用于阀盖9和阀轴8之间的密封，包括自下而上依次设置于填料函孔内的填料组和O形圈密封组件，填料组包括自下而上依次设置于填料函孔5(现有技术，设置于阀盖内)内的第一镍丝柔性石墨编织填料部1(由镍丝+柔性石墨编织填料构成)、柔性石墨压制填料部2和第二镍丝柔性石墨编织填料部3(由镍丝+柔性石墨编织填料构成)，O形圈密封组件的顶部低于填料函孔的顶部设置，即O形圈密封组件的顶部低于压力边界线，O形圈密封组件的顶部能通过填料压套7(现有技术)轴向固定。

本发明的超低温球阀阀轴密封结构，通过对填料密封机理的分析，优化出一种填料组+O形圈密封组件的密封结构，采用镍丝+柔性石墨编织填料、柔性石墨压制填料、镍丝+柔性石墨编织填料和O形圈组合密封，并且O形圈密封组件均位于填料函孔内，既能提高O形圈的密封性能，也使得拆装O形圈更加方便，提升了阀轴的密封性能和阀轴的可操作性，使密封更加安全可靠；

本发明的超低温球阀阀轴密封结构中，没有使用诸如泛塞过盈配合的密封件，降低了阀轴密封组件的摩擦力矩，进而降低阀门的操作力矩，使阀门操作更加轻便。

进一步，如图1所示，O形圈密封组件包括O形圈座环4，O形圈座环4的内壁上设置至少两个动密封O形圈41(在本实施方式中，一个动密封O形圈41设置于O形圈座环4的内壁中间位置，另一个动密封O形圈41设置于O形圈座环4的内壁顶部)，动密封O形圈41用于密封O形圈座环4和阀轴8间的动密封，因为阀门要操作，由阀轴旋转运动来实现，阀轴8会相对O形圈座环4转动，故二者之间的密封圈采用动密封O形圈；O形圈座环4的外壁上设置一个静密封O形圈42，静密封O形圈42用于密封O形圈座环4和填料函孔5间的静密封，O形圈座环4和填料函孔5之间相对静止，采用静密封O形圈42即可。

进一步，如图1、图2、图3、图4、图5所示，O形圈座环4的上方设置O形圈压板43，O形圈座环4的顶端设置第三凹环槽44，O形圈压板43的底端设置向下延伸的卡止凸柱45，卡止凸柱45能卡止于第三凹环槽44内。

本发明的O形圈座环+O形圈压板形成组合式O形圈轴套，消除了传统O形圈轴套装配时因和阀轴密封的O形圈过多(因为该处为动密封，至少2道O形圈)而装配或拆卸困难的问题。

进一步，如图4、图5所示，O形圈压板43的顶面设置多个拆卸用的第一工艺孔46。第一工艺孔46为螺纹孔。

进一步，如图1所示，第三凹环槽44内设置一动密封O形圈41，该动密封O形圈41用于O形圈座环4、阀轴8和O形圈压板43间的密封。第三凹环槽44内的动密封O形圈41构成阀轴8与O形圈座环4之间的至少两道动密封之一。

进一步，O形圈座环4的内壁设置第一凹环槽，动密封O形圈41设置于第一凹环槽内；O形圈座环4的外壁设置第二凹环槽，静密封O形圈42设置于第二凹环槽内。

进一步，柔性石墨压制填料部2的数量为两个。

进一步，如图2、图3所示，O形圈座环4的顶面设置多个拆卸用的第二工艺孔48。第二工艺孔48为螺纹孔。

本发明还提供一种超低温球阀阀轴密封结构的安装方法，用于前述的超低温球阀阀轴密封结构的安装，包括以下步骤：

步骤a、将第一镍丝柔性石墨编织填料部1装入填料函孔5的底部，压实(使用专用工装操作)；

步骤b、将柔性石墨压制填料部2装入填料函孔5内第一镍丝柔性石墨编织填料部1的上方，压实；

柔性石墨压制填料部2的数量可以为多个，装完一个柔性石墨压制填料部2后，同时用专用工装压实，然后再装入下一个柔性石墨压制填料部2，以此类推直至装完所有的柔性石墨压制填料部2。

步骤c、将第二镍丝柔性石墨编织填料部3装入填料函孔5内柔性石墨压制填料部2的上方，压实(使用专用工装操作)；

步骤d、将O形圈密封组件装入填料函孔5内；

具体地，将动密封O形圈41和静密封O形圈42分别装入O形圈座环4的第一凹环槽和第二凹环槽，将O形圈座环4装入填料函孔5内，注意O形圈座环4的安装方向，O形圈座环4带有第三凹环槽的一面朝上；第三凹环槽44内安装动密封O形圈41；之后装入O形圈压板43。

步骤e、依次安装并密封紧固填料压套7和填料压板6(现有技术)，完成超低温球阀阀轴密封结构的安装。

填料压套7和填料压板6通过紧固螺栓和螺母固定，按照填料密封所需扭矩紧固螺母。

本发明还提供一种超低温球阀阀轴密封结构的拆卸方法，用于前述的超低温球阀阀轴密封结构的拆卸，包括以下步骤：

步骤a、拆下填料压套7和填料压板6；

步骤b、通过O形圈密封组件的O形圈压板43上的第一工艺孔46将O形圈压板43自填料函孔5内取出；

具体地，用专用工具的螺纹端拧入O形圈压板43上的第一工艺孔46，使用专用工具将O形圈压板43自填料函孔5内取出。

步骤c、自填料函孔内取出O形圈密封组件的O形圈座环；

具体地，用专用工具的螺纹端拧入O形圈座环4上的第二工艺孔48，使用专用工具将O形圈座环4自填料函孔5内取出。

步骤d、用专用钩针依次取出第二镍丝柔性石墨编织填料部3、柔性石墨压制填料部2和第一镍丝柔性石墨编织填料部1，完成超低温球阀阀轴密封结构的拆卸。

本发明的超低温球阀阀轴密封结构的安装及拆卸方法，消除传统阀轴密封结构安装O形圈被划伤的风险，消除潜在的泄漏风险，确保O形圈的密封性能。

由上所述，本发明的超低温球阀阀轴密封结构及其安装方法、拆卸方法具有如下有益效果：

本发明的超低温球阀阀轴密封结构，通过对填料密封机理的分析，优化出一种填料组+O形圈密封组件的密封结构，采用镍丝+柔性石墨编织填料、柔性石墨压制填料、镍丝+柔性石墨编织填料和O形圈组合密封，并且O形圈密封组件均位于填料函孔内，既能提高O形圈的密封性能，也使得拆装O形圈更加方便，提升了阀轴的密封性能和阀轴的可操作性，使密封更加安全可靠；

本发明的O形圈座环+O形圈压板形成组合式O形圈轴套，消除了传统O形圈轴套装配时因和阀轴密封的O形圈过多而装配或拆卸困难的问题；

本发明的超低温球阀阀轴密封结构中，没有使用诸如泛塞过盈配合的密封件，消除了泛塞密封的不确定因素，同时也降低了阀轴密封组件的摩擦力矩，进而降低阀门的操作力矩，使阀门操作更加轻便；

本发明的超低温球阀阀轴密封结构的安装及拆卸方法，消除传统阀轴密封结构安装O形圈被划伤的风险，消除潜在的泄漏风险，确保O形圈的密封性能。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种超低温球阀阀轴密封结构，其特征在于，包括自下而上依次设置于填料函孔内的填料组和O形圈密封组件，所述填料组包括自下而上依次设置于填料函孔内的第一镍丝柔性石墨编织填料部、柔性石墨压制填料部和第二镍丝柔性石墨编织填料部，所述O形圈密封组件的顶部低于填料函孔的顶部设置，所述O形圈密封组件的顶部能通过填料压套轴向固定。

2.如权利要求1所述的超低温球阀阀轴密封结构，其特征在于，所述O形圈密封组件包括O形圈座环，所述O形圈座环的内壁上设置至少两个动密封O形圈，所述动密封O形圈用于密封O形圈座环和阀轴间的动密封；所述O形圈座环的外壁上设置至少一个静密封O形圈，所述静密封O形圈用于密封O形圈座环和填料函孔间的静密封。

3.如权利要求2所述的超低温球阀阀轴密封结构，其特征在于，所述O形圈座环的上方设置O形圈压板，所述O形圈座环的顶端设置第三凹环槽，所述O形圈压板的底端设置向下延伸的卡止凸柱，所述卡止凸柱能卡止于所述第三凹环槽内。

4.如权利要求3所述的超低温球阀阀轴密封结构，其特征在于，所述O形圈压板的顶面设置多个拆卸用的第一工艺孔。

5.如权利要求3所述的超低温球阀阀轴密封结构，其特征在于，所述第三凹环槽内设置一所述动密封O形圈，该所述动密封O形圈用于O形圈座环、阀轴和所述O形圈压板间的密封。

6.如权利要求2所述的超低温球阀阀轴密封结构，其特征在于，所述O形圈座环的内壁设置第一凹环槽，所述动密封O形圈设置于所述第一凹环槽内；所述O形圈座环的外壁设置第二凹环槽，所述静密封O形圈设置于所述第二凹环槽内。

7.如权利要求2所述的超低温球阀阀轴密封结构，其特征在于，所述O形圈座环的顶面设置多个拆卸用的第二工艺孔。

8.一种超低温球阀阀轴密封结构的安装方法，其特征在于，用于权利要求1至7任一项所述的超低温球阀阀轴密封结构的安装，包括以下步骤：

步骤a、将第一镍丝柔性石墨编织填料部装入填料函孔的底部，压实；

步骤b、将柔性石墨压制填料部装入填料函孔内第一镍丝柔性石墨编织填料部的上方，压实；

步骤c、将第二镍丝柔性石墨编织填料部装入填料函孔内柔性石墨压制填料部的上方，压实；

步骤d、将O形圈密封组件装入填料函孔内；

步骤e、依次安装并密封紧固填料压套和填料压板，完成超低温球阀阀轴密封结构的安装。

9.如权利要求8所述的超低温球阀阀轴密封结构的安装方法，其特征在于，所述O形圈密封组件包括O形圈座环，所述O形圈座环的内壁上设置至少一个动密封O形圈；所述O形圈座环的外壁上设置至少一个静密封O形圈；所述O形圈座环的上方设置O形圈压板，所述O形圈座环的顶端设置第三凹环槽，所述O形圈压板的底端设置向下延伸的卡止凸柱；步骤d中，将动密封O形圈和静密封O形圈装入O形圈座环，将O形圈座环装入填料函孔内，第三凹环槽内安装动密封O形圈。

10.一种超低温球阀阀轴密封结构的拆卸方法，其特征在于，用于权利要求1至7任一项所述的超低温球阀阀轴密封结构的拆卸，包括以下步骤：

步骤a、拆下填料压套和填料压板；

步骤b、通过O形圈密封组件的O形圈压板上的第一工艺孔将O形圈压板自填料函孔内取出；

步骤c、自填料函孔内取出O形圈密封组件的O形圈座环；

步骤d、依次取出第二镍丝柔性石墨编织填料部、柔性石墨压制填料部和第一镍丝柔性石墨编织填料部，完成超低温球阀阀轴密封结构的拆卸。

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