CN115628323A - 一种耐高压密封的阀门 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐高压密封的阀门，包括内部具有空腔的阀体，阀体顶端设有阀盖，阀体内部设有阀杆，阀杆穿过阀盖，阀杆与阀体之间设有密封组件，密封组件一端与阀体固定，另一端与阀杆固定，密封组件包括交替设置的刚性支撑环和柔性拉伸环，沿阀杆轴线方向，柔性拉伸环和刚性支撑环交替通过内环部分和外环部分固定，采用本发明的阀门，耐高压性能好。

Description

一种耐高压密封的阀门

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，具体涉及一种耐高压密封的阀门。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

阀门作为流体系统中的重要元件，广泛的应用在生活中的方方面面，密封性能是阀门的基本性能。阀门的密封分为内密封和外密封，外密封主要指阀杆和阀盖处的密封，现有阀杆处的密封以填料密封为主，对于一些要求严格、运行条件苛刻的场合，为提高阀杆的密封性能，采用波纹管密封结构。但发明人发现，由于波纹管是薄壁结构，在介质压力较大时，会使波纹管产生鼓胀变形或者被压瘪而失稳，因此现有的波纹管结构的阀门不能承受较大的工作压力。同时由于波纹管的轴向变形会产生较大的轴向应力，限制了波纹管的轴向变形量，从而限制了阀门的开度，为了达到需要的阀门开度，需要增加阀杆和波纹管的总长度，使阀门的尺寸和造价增加。增加波纹管的波深可增加波纹管的轴向伸缩量，由于现有的波纹管结构和加工方式及材料性能限制了波纹管波深的增加，从而限制了波纹管的轴向伸长量。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种耐高压密封的阀门，克服了波纹管密封所存在的缺陷，耐高压，且阀门开度大。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案

第一方面，本发明的实施例提供了一种耐高压密封的阀门，包括内部具有空腔的阀体，阀体顶端设有阀盖，阀体内部设有阀杆，阀杆穿过阀盖，阀杆与阀体之间设有密封组件，密封组件一端与阀体固定，另一端与阀杆固定，密封组件包括交替设置的刚性支撑环和柔性拉伸环，沿阀杆轴线方向，柔性拉伸环和刚性支撑环交替通过内环部分和外环部分固定。

可选的，两侧均与刚性支撑环连接的柔性拉伸环包括拉伸部，拉伸部的内环边缘设有第一折弯部，第一折弯部与柔性拉伸环一侧的刚性支撑环的内环面固定，拉伸部的外环边缘设有第二折弯部，第二折弯部与柔性拉伸环另一侧的刚性支撑环的外环面固定。

可选的，两侧均与刚性支撑环连接的柔性拉伸环与其一侧的刚性支撑环通过相对的内环边缘固定，柔性拉伸环与其另一侧的刚性支撑环通过相对的外环边缘固定。

可选的，所述刚性支撑环采用金属材料或高分子材料制成。

可选的，所述柔性拉伸环采用弹塑性材料制成。

可选的，密封组件背离阀杆的一侧为阀体内的介质流通腔室，阀杆位于介质流通腔室内的端部设置有阀芯，阀体设有与阀芯配合的第一流动孔，介质流通腔室对应的阀体还设有第二流动孔。

可选的，所述阀芯为柱形塞；或者阀芯的外侧面具有锥形面或球形面或半球形面，第一流动孔的形状与阀芯的形状相匹配。

可选的，阀盖用于与阀体连接的端部设置有环状插块，相应的，阀体用于与阀盖连接的端部设有与插块相匹配的环状插槽，阀盖的插块插入阀体的插槽中并且与阀体焊接或粘结固定。

可选的，密封组件用于与阀体连接的刚性支撑环或柔性拉伸环外边缘部分伸入插块与插槽的底部槽面之间，并且其外边缘与插槽的侧部槽面固定。

可选的，阀盖与阀体可拆卸连接固定。

本发明的有益效果：

1.本发明的阀门，具有交替设置的刚性支撑环和柔性拉伸环，阀门打开，密封组件在流动介质的压力下处于压缩状态时，刚性支撑环能够对柔性拉伸环进行支撑，与柔性拉伸环形成整体结构，能够承受较高的压力，克服了现有波纹管密封承压较高时发生压瘪或者鼓胀变形而失效的问题。

2.本发明的阀门，由于柔性拉伸环和刚性支撑环采用焊接的方式进行固定连接，与传统的波纹管的加工方式相比，消除了加工方式和材料本身对波深的影响，不受波深的限制，使得密封组件具有较大的伸缩行程能力，并且通过调节柔性拉伸环和刚性支撑环的尺寸来调节伸缩能力的大小，解决了现有的采用波纹管密封存在的阀门开度小的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明实施例1整体结构主视图；

图2为本发明实施例2整体结构主视图；

其中，1.内环焊点，2.柔性拉伸环，3.阀体，4.阀芯，5.阀杆，6.外环焊点，7.刚性支撑环，8.阀盖。

具体实施方式

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”字样，仅表示与附图本身的上、下方向一致，并不对结构起限定作用,仅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设备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。

实施例1

本实施例提供了一种耐高压密封的阀门，如图1所示，包括阀体3，阀体3的顶端固定连接有阀盖8，阀体3内还设置有阀杆5，阀杆5与阀体3和阀盖8同轴设置，阀杆5的一端穿过阀盖8并与阀盖8滑动连接使得阀杆5能够沿自身轴线方向运动。

本实施例中，阀盖8包括底盖和固定在底盖边缘的侧盖，其中，侧盖的内边缘处设置有环状的插块，相应的，阀体3用于与阀盖连接的端部设置有与插块相匹配的环状的插槽，插块插入插槽中，对阀盖8和阀体3的安装进行定位，同时，阀盖8端部非插块处的端面与阀体3的端面焊接固定以实现阀体3和阀盖8的固定连接。

在另外一种实施方式中，阀盖8端部非插块处的端面与阀体3端面粘结固定以实现阀体3和阀盖8的固定连接。

在另外一种实施方式中，阀盖8用于与阀体3连接的端部设置有法兰盘，相应的阀体3用于与阀盖连接的端部设置有法兰盘，阀体3和阀盖8通过法兰盘和固定螺栓、固定螺母可拆卸固定连接，或者阀体3和阀盖8直接螺纹连接。

阀体3的内部空间内，阀杆5与阀体3之间设置有密封组件。密封组件与阀体底端之间的空间为介质流通腔室，用于气体或液体等介质的流通。

阀杆5一端穿过阀盖8并位于阀体3外部，另一端穿过密封组件后伸入介质流通腔室内部，且该端部设置有阀芯4，阀芯4通过一个球头与阀杆5的端部连接。

在另外一种实施方式中，阀杆5和阀芯4设置成一个整体，或者阀杆5与阀芯4焊接固定，或者阀杆5与阀芯4螺纹连接，或者阀杆5与阀芯4通过销钉连接等，阀杆的驱动方式可采用蜗轮蜗杆传动或者齿轮传动等，本领域技术人员根据实际需要进行设置，在此不进行详细叙述。

阀体3的底部设置有一个能够与阀芯4配合的第一流动孔，阀杆5沿其自身轴线方向运动，能够带动阀芯4沿阀杆5轴线方向运动，进而实现对第一流动孔的打开和关闭。

其中介质流通腔室对应的阀体3部分上还开设有第二流动孔，第二流动孔设置在阀体3的侧部，其中第二流动孔可作为介质入口，相应的，第一流动孔作为介质出口，或者第一流动孔作为介质入口，相应的，第二流动孔作为介质出口。

为了更好的使阀芯4对第一流动孔进行密封，所述阀芯4设置有锥形的部分，即其外侧面具有锥形面，阀芯4面积较小的端部朝向第一流动孔设置，相应的，第一流动孔采用与锥形面相匹配的锥形孔。

在另外一种实施方式中，所述阀芯4采用柱形塞，或者阀芯外表面具有球面或者半球面等，本领域技术人员可根据实际需要进行设置，第一流动孔的形状与阀芯4的形状相匹配。

所述密封组件包括至少一层柔性拉伸环2和一层刚性支撑环7，本实施例中，包括多个刚性支撑环7和多个柔性拉伸环2，多个刚性支撑环7和柔性拉伸环2交替设置，刚性支撑环7和柔性拉伸环2均采用环状结构，套在阀杆5外周。

柔性拉伸环2和刚性支撑环7的数量根据阀门开启行程、环内外径的大小、环的壁厚等因素来确定。

柔性拉伸环2和刚性支撑环7的厚度能满足密封组件随阀杆移动的变形量，实现阀门启闭的功能。

密封组件的一端与阀体固定，另一端与阀杆固定，密封组件靠近阀盖的端部与阀体固定，另一端与阀杆固定，在另外一种实施方式中，密封组件原理阀盖的端部与阀体固定，另一端与阀杆固定。

本实施例中，密封组件靠近阀盖的一端与阀体固定，另一端与阀杆固定。

其中密封组件的端部为刚性支撑环7或者柔性拉伸环2或者一端为刚性支撑环7另一端为柔性拉伸环2。

本实施例中，密封组件的两个端部均为刚性支撑环7。

所述刚性支撑环7采用具有一定刚性的金属材料或高分子材料制成，优选的，刚性支撑环采用不锈钢材料制成。

所述柔性支撑环2采用弹塑性材料制成，优选的，所述柔性支撑环2采用橡胶或硅胶材料制成。

本实施例中，刚性支撑环7的厚度大于柔性拉伸环2的厚度，刚性支撑环7的厚度使其能够达到支撑耐压要求，柔性拉伸环2的厚度使其满足变形需求，刚性支撑环7和柔性拉伸环2的具体厚度根据实际情况进行设置即可。

其中位于最顶端的刚性支撑环7即最靠近阀盖8的刚性支撑环7的外环面与阀体3固定连接。

具体的，最顶端的刚性支撑环7外边缘伸入到插块与插槽的底部槽面之间，且刚性支撑环7的外环面与插槽的侧部槽面焊接固定。

位于最底端的刚性支撑环7的内环面与阀杆5固定，具体的，位于最底端的刚性支撑环7的内环面与阀杆5的外周面焊接固定。

本实施例中，柔性拉伸环2的内环边缘设置有第一折弯部，第一折弯部朝上折弯即朝向阀盖的方向折弯，第一折弯部与该柔性拉伸环2上方的刚性支撑环7的内环面固定，具体的，第一折弯部采用焊接或粘结或熔接的方式与上方的刚性支撑环的内环面固定，本实施例中，第一折弯部与刚性支撑环的内环面焊接固定，第一折弯部与刚性支撑环的内环面之间设置多个环内焊点1。

柔性拉伸环2的外环边缘设置有第二折弯部，第二折弯部朝下折弯即朝向阀芯4的方向折弯，第二折弯部与柔性拉伸环2下方的刚性支撑环7的外环面固定，具体的，第二折弯部采用焊接或粘结或熔接的方式与下方的刚性支撑环7的外环面固定，本实施例中，第二折弯部采用焊接的方式与刚性支撑环7的外环面固定，第二折弯部与刚性支撑环7的外环面之间设置多个环外焊点6。

采用此种设置方式，实现了沿阀杆轴线方向，柔性拉伸环和刚性支撑环交替通过内环部分和外环部分固定。

当阀门关闭时，阀杆5向第一流动孔方向运动，阀芯4对第一流动孔进行封堵，阀杆5运动过程中，刚性支撑环7带动柔性拉伸环2产生变形，满足阀杆5的行程要求，当阀门开启时，阀杆5向远离第一流动孔的方向运动，阀芯4将第一流动孔打开，柔性拉伸环2恢复到初始位置，使得柔性拉伸环2与刚性支撑环7相贴合，柔性拉伸环2和刚性支撑环7形成一个整体，共同承受来之介质的压力，相对于波纹管密封，能够有效提高阀门的承压能力，克服了现有波纹管密封承压较高时发生压瘪或者鼓胀变形而失效的问题。而且本实施例的密封组件没有波纹管的波峰和波谷最容易失效的部位，整体结构更加稳定，本实施例中“耐高压”是指本实施例的阀门最高承压能力达到70MPa以上。

本实施例的阀门的阀杆的密封方法包括以下步骤：

步骤1：根据阀门的启闭行程、阀门结构、介质压力等设计出合适的刚性支撑环7和柔性拉伸环2壁厚、形状、环内外径尺寸等参数；

步骤2：根据设计的柔性拉伸环2和刚性支撑环7制造合适的模具；

步骤3：利用冲压工艺生产出刚性支撑环7和柔性拉伸环2。

步骤4：根据设计的柔性拉伸环2和刚性支撑环7的层数将柔性拉伸环2和刚性支撑环7交替叠放，在每叠放一层柔性拉伸环2或者刚性支撑环7时对环内焊点1或者环外焊点6进行交替焊接；

在其他一些实施例中，柔性拉伸环与刚性支撑环采用粘结或熔接方式进行固定。

步骤5：将焊接好的密封组件底端的刚性支撑环7内环面焊接在阀杆5上，顶端的刚性支撑环7的外环面焊接在阀体3上。

本实施例的密封方法，由于柔性拉伸环2和刚性支撑环7采用焊接或熔接或粘结的方式进行固定连接，与传统的波纹管的加工方式相比，消除了加工方式和材料本身对波深的影响，不受波深的限制，使得密封组件具有较大的伸缩行程能力，并且通过调节柔性拉伸环和刚性支撑环的尺寸来调节伸缩能力的大小，解决了现有的采用波纹管密封存在的阀门开度小的问题。

实施例2

本实施例提供了一种耐高压密封的阀门，如图2所示，其密封组件包括多个交替设置的刚性支撑环7和柔性拉伸环2，柔性拉伸环2的内环面之间与其上方的刚性支撑环7的内环部分焊接固定，柔性拉伸环的内环面和其上方的刚性支撑环的内环面之间设置有多个内环焊点1。

柔性拉伸环2的外环面与其下方的刚性支撑环7的外环面相互靠近的边缘之间焊接固定，柔性拉伸环2的外环面和其下方的刚性支撑环7的外环面相互靠近的边缘之间设置有多个外环焊点6。

本实施例的阀门的其他结构及阀杆密封方法与实施例1完全相同，在此不进行重复叙述。

实施例3

本实施例提供了一种耐高压密封的阀门，其密封组件包括多个交替设置的刚性支撑环7和柔性拉伸环2，其中密封组件的两端均为柔性拉伸环，最靠近阀盖端部的柔性拉伸环的外边缘伸入插块与插槽的底部槽面之间，并与插槽的侧部槽面粘结或焊接或熔接固定，另一端的柔性拉伸环内环面与阀杆焊接或粘结后熔接固定，其他实施方式与实施例1或实施例2相同，在此不进行详细叙述。

实施例4

本实施例提供了一种耐高压密封的阀门，其密封组件包括多个交替设置的刚性支撑环7和柔性拉伸环2，密封组件靠近阀盖的端部为刚性支撑环，另一端为柔性拉伸环，其中靠近阀盖端部的刚性支撑环外环边缘插入插块与插槽的底部槽面之间并与侧部槽面焊接固定，另一端的柔性拉伸环内环面与阀杆焊接或粘结或熔接固定，本实施例的其他结构与实施例1或实施例2相同，在此不进行重复叙述。

实施例5

本实施例提供了一种耐高压密封的阀门，其密封组件包括多个交替设置的刚性支撑环7和柔性拉伸环2，其中密封组件两端均为刚性支撑环7，其中靠近阀盖的刚性支撑环7内环面与阀杆5焊接固定，另一端的刚性支撑环7外环面与阀体3内侧面焊接固定，本实施例的其他结构与实施例1或实施例2相同，在此不进行详细叙述。

实施例6

与实施例5相比，区别仅在于密封组件的两个端部均为柔性拉伸环2，最靠近阀盖8的柔性拉伸环2内环面与阀杆5焊接或粘结或熔接固定，另一端的柔性拉伸环2与阀体3内侧面焊接或粘结或熔接固定。

实施例7

与实施例6相比，区别仅在于密封组件靠近阀盖8的一端为刚性支撑环7，另一端为柔性拉伸环2，端部的刚性支撑环7内环面与阀杆5焊接固定，另一端的柔性拉伸环2与阀体内表面焊接或熔接或粘结固定。

实施例8

与实施例7相比，区别仅在于密封组件靠近阀盖8的一端为柔性拉伸环2，另一端为刚性支撑环7，柔性拉伸环2与阀杆5焊接或熔接或粘结固定，刚性支撑环与阀体3内侧面焊接固定。

实施例9

与实施例1相比，区别仅在于本实施例只设置一个柔性拉伸环2，柔性拉伸环两侧设有刚性支撑环7，其中上侧的刚性支撑环7的外环面与阀体3固定，另下侧的刚性支撑环7的内环面与阀杆5固定，柔性拉伸环2的外环部与下侧的刚性支撑环7的外环面固定，柔性拉伸环2的内环部分与上方的刚性支撑环7的内环部分固定，其他结构与实施例1相同，在此不进行详细叙述。

实施例10

与实施例1相比，区别仅在于本实施例只设置一个刚性支撑环7，刚性支撑环的上侧和下侧均设置有柔性拉伸环2，上侧的柔性拉伸环2外环部分与阀体3固定，下侧的柔性拉伸环2的内环部分与阀杆5固定，其中刚性支撑环7的外环部分与下侧的柔性拉伸环2的外环部分固定，刚性支撑环7的内环部分与上侧柔性拉伸环的内环部分固定。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种耐高压密封的阀门，包括内部具有空腔的阀体，阀体顶端设有阀盖，阀体内部设有阀杆，阀杆穿过阀盖，阀杆与阀体之间设有密封组件，密封组件一端与阀体固定，另一端与阀杆固定，其特征在于，密封组件包括交替设置的刚性支撑环和柔性拉伸环，沿阀杆轴线方向，柔性拉伸环和刚性支撑环交替通过内环部分和外环部分固定。

2.如权利要求1所述的一种耐高压密封的阀门，其特征在于，两侧均与刚性支撑环连接的柔性拉伸环包括拉伸部，拉伸部的内环边缘设有第一折弯部，第一折弯部与柔性拉伸环一侧的刚性支撑环的内环面固定，拉伸部的外环边缘设有第二折弯部，第二折弯部与柔性拉伸环另一侧的刚性支撑环的外环面固定。

3.如权利要求1所述的一种耐高压密封的阀门，其特征在于，两侧均与刚性支撑环连接的柔性拉伸环与其一侧的刚性支撑环通过相对的内环边缘固定，柔性拉伸环与其另一侧的刚性支撑环通过相对的外环边缘固定。

4.如权利要求1所述的一种耐高压密封的阀门，其特征在于，所述刚性支撑环采用金属材料或高分子材料制成。

5.如权利要求1所述的一种耐高压密封的阀门，其特征在于，所述柔性拉伸环采用弹塑性材料制成。

6.如权利要求1所述的一种耐高压密封的阀门，其特征在于，密封组件背离阀杆的一侧为阀体内的介质流通腔室，阀杆位于介质流通腔室内的端部设置有阀芯，阀体设有与阀芯配合的第一流动孔，介质流通腔室对应的阀体还设有第二流动孔。

7.如权利要求6所述的一种耐高压密封的阀门，其特征在于，所述阀芯为柱形塞；或者阀芯的外侧面具有锥形面或球形面或半球形面，第一流动孔的形状与阀芯的形状相匹配。

8.如权利要求1所述的一种耐高压密封的阀门，其特征在于，阀盖用于与阀体连接的端部设置有环状插块，相应的，阀体用于与阀盖连接的端部设有与插块相匹配的环状插槽，阀盖的插块插入阀体的插槽中并且与阀体焊接或粘结固定。

9.如权利要求8所述的一种耐高压密封的阀门，其特征在于，密封组件用于与阀体连接的刚性支撑环或柔性拉伸环外边缘部分伸入插块与插槽的底部槽面之间，并且其外边缘与插槽的侧部槽面固定。

10.如权利要求1所述的一种耐高压密封的阀门，其特征在于，阀盖与阀体可拆卸连接固定。

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