CN117366271A - 一种金属膜片密封球阀阀座组件及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阀门领域，用以解决现有球阀阀座的密封结构加工和装配困难的问题，提供了一种金属膜片密封球阀阀座组件，包括：座体，所述座体成筒状，所述座体设外螺纹；弹簧座；压环，所述弹簧远离所述弹簧座的一端与所述压环连接；锁紧螺母，所述锁紧螺母与所述座体螺纹连接；金属膜片，所述金属膜片呈环形，所述座体远离所述锁紧螺母的一端连接所述金属膜片的内环壁。本发明的各零部件结构简单，易加工，与现有结构相比较，防尘环的配置使膜片式密封结构适用范围得到扩充，从装配角度，可先将阀座和螺旋弹簧等零件组装成一个组件，再将阀座组件整体装入阀体，且无需使用专用的装配工装，可极大降低膜片式密封阀座的装配难度，有效降低制造成本。

Description

一种金属膜片密封球阀阀座组件及其装配方法

技术领域

本发明涉及阀门领域，具体而言，涉及一种金属膜片密封球阀阀座组件及其装配方法。

背景技术

球阀广泛应用于化工、冶炼、能源和食品等领域，在管路中主要用来做切断、调节流量和改变介质的流向等作用，从密封形式上来说，球阀又分为浮动球球阀、固定球球阀和强制密封球阀等，而固定球球阀由于其具有优异的密封性能、较小的操作力矩和可实现特定的密封要求等特性，使其成为应用范围最广的球阀结构形式。固定球球阀的阀座与阀体间的密封为动密封形式，常用是密封结构有O形圈密封、填料密封和金属密封等，O形圈和填料由于其本身的材料特性，存在适用介质限制、不耐高温或本身易老化分解造成介质污染等问题，而采用金属膜片密封可解决以上问题，金属膜片材质与阀座相同或高于其材质等级，可使用于超高温、卫生级要求等极端和特殊工况，但现有的膜片式密封结构存在结构复杂、加工困难和装配困难等问题，因此有必要提出一种结构简单，成本低的方案，以提高金属膜片式密封阀座结构的应用率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属膜片密封球阀阀座组件及其装配方法，解决现有球阀阀座的密封结构加工和装配困难的问题。

本发明的实施例通过以下技术方案实现：

一种金属膜片密封球阀阀座组件，装配于阀体和球形阀芯之间，包括：座体，所述座体成筒状，所述座体设外螺纹；弹簧座，所述弹簧座外套于所述座体，所述弹簧座长度方向的一端设有弹簧，所述弹簧呈压缩态；压环，所述弹簧远离所述弹簧座的一端与所述压环抵接；锁紧螺母，所述锁紧螺母与所述座体螺纹连接，所述压环远离所述弹簧的一端与所述锁紧螺母抵接；金属膜片，所述金属膜片呈环形，所述座体远离所述锁紧螺母的一端连接所述金属膜片的内环壁，所述金属膜片与所述弹簧座远离所述锁紧螺母的一端抵接。

优选的，所述座体和所述弹簧座通过两个凹凸配合的第一轴向台阶进行抵接限位。

优选的，所述座体和所述锁紧螺母通过两个凹凸配合的第二轴向台阶进行抵接限位。

优选的，所述弹簧座远离所述金属膜片的一端设有安装孔，所述弹簧与所述安装孔底壁连接，所述安装孔的深度小于所述弹簧的自然长度。

优选的，包括：防尘环，所述锁紧螺母与所述座体螺纹连接后，所述压环与所述锁紧螺母之间形成外沟槽，所述防尘环容置于所述外沟槽内，所述防尘环沿所述锁紧螺母的轴向被压缩。

优选的，所述金属膜片沿远离所述锁紧螺母的方向具有第一形变量。

一种所述的金属膜片密封球阀阀座组件的装配方法，在阀体中顺次装入金属膜片密封球阀阀座组件和球形阀芯；该金属膜片密封球阀阀座组件装配于阀体时，阀体挤压所述金属膜片使得所述金属膜片沿远离所述锁紧螺母的方向具有第二形变量；所述第一形变量大于所述第二形变量。

优选的，所述金属膜片由弹簧产生的回弹力带动弹簧座挤压所述金属膜片与阀体上凸起的台阶紧密贴合，实现阀体与金属膜片之间的密封；所述弹簧的回弹力顺次通过所述压环和锁紧螺母传递到所述座体，使得座体与所述球形阀芯紧密贴合，实现座体与所述球形阀芯之间的密封。

优选的，金属膜片密封球阀阀座组件装配于阀体之后，所述弹簧座与所述座体之间的限位解除。

优选的，金属膜片密封球阀阀座组件装配完成后，所述金属膜片恢复自然状态。

本发明至少具有以下有益效果：

本发明的各零部件结构简单，易加工，与现有结构相比较，防尘环的配置使膜片式密封结构适用范围得到扩充，从装配角度，可先将阀座和螺旋弹簧等零件组装成一个组件，再将阀座组件整体装入阀体，且无需使用专用的装配工装，可极大降低膜片式密封阀座的装配难度，有效降低制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为金属膜片密封球阀阀座组件的爆炸图；

图2为金属膜片密封球阀阀座组件的剖面图；

图3为球阀阀座装配完成后的剖面图；

图标：1-阀体，2-金属膜片，3-座体，4-弹簧座，5-弹簧，6-压环，7-防尘环，8-锁紧螺母，9-球形阀芯。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、方法方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的方法方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1-2所示，一种金属膜片密封球阀阀座组件，装配于阀体1和球形阀芯9之间，包括：座体3，所述座体3成筒状，所述座体3设外螺纹；弹簧座4，所述弹簧座4外套于所述座体3，所述弹簧座4长度方向的一端设有弹簧5，所述弹簧5呈压缩态；压环6，所述弹簧5远离所述弹簧座4的一端与所述压环6抵接；锁紧螺母8，所述锁紧螺母8与所述座体3螺纹连接，所述压环6远离所述弹簧5的一端与所述锁紧螺母8抵接；金属膜片2，所述金属膜片2呈环形，所述座体3远离所述锁紧螺母8的一端连接所述金属膜片2的内环壁，所述金属膜片2与所述弹簧座4远离所述锁紧螺母8的一端抵接。

具体实施过程中，如图1所示，金属膜片密封球阀阀座组件的部件大体为简单的环状，并且不需要采用类似螺栓、螺母一类的连接件即可实现组装，座体3和弹簧座4之间为简单的套接，压环6与弹簧座4以及锁紧螺母8之间为简单地抵接，通过锁紧螺母8与座体3之间的螺纹连接压缩弹簧5，使得座体3、弹簧座4、压环6和弹簧座4之间相互压紧。金属膜片2可焊接于所述座体3，弹簧座4和压环6的内侧壁与座体3的外侧壁如图2所示，紧密贴合。锁紧螺母8如图1所示，包括螺纹筒和环体，螺纹筒与环体的内径连接。

为了避免组装金属膜片密封球阀阀座组件后，金属膜片2的形变量过大，如图2所示，本实施例中，所述座体3和所述弹簧座4通过两个凹凸配合的第一轴向台阶进行抵接限位。

具体实施过程中，如图2所示，第一轴向台阶结构具体为：在座体3的外侧壁远离锁紧螺母8的一端设有凸块，从而形成第一轴向台阶；在弹簧座4远离所述锁紧螺母8一端的侧壁设与凸块配合的凹部，从而形成另一个第一轴向台阶，凸块与凹部侧壁抵接即可构成轴向限位。

需要注意的是，限位结构不一定只能呈台阶状，图2中构成台阶状的原因是凸块和凹部均在所属部件的端部设置，如果二者与端部具有一定的距离，本质上也可实现限位。但是，选择台阶状还具有两个优点在于：一、将金属膜片密封球阀阀座组件装配于阀体1时，弹簧座4会向靠近压环6的一方位移，并解除限位。如果将凸块和凹部设置得远离部件端部，凹部的宽度需要大于凸块，并需要设定合适的宽度以满足装配过程中弹簧座4的位移，从工件加工的简单来说，难度增加；二、如果将凸块和凹部设置得远离部件端部，座体3与弹簧座4之间不能适用于简单的套件而是卡接，装配和拆卸难度增加。

为了实现压环6与锁紧螺母8之间的密封，如图2所示，本实施例中，所述座体3和所述锁紧螺母8通过两个凹凸配合的第二轴向台阶进行抵接限位。

具体实施过程中，第二轴向台阶可参考第一轴向台阶和图2设置，不再赘述。如果没有第二轴向台阶，由于锁紧螺母8的内螺纹结构，锁紧螺母8与压环6之间会存在一定的间隙。而如图2所示设置时，压环6与锁紧螺母8的抵接面可避开锁紧螺母8的螺纹，实现密封。

为了实现弹簧5的安装固定以及轴向的形变限位，如图2所示，所述弹簧座4远离所述金属膜片2的一端设有安装孔，所述弹簧5与所述安装孔底壁连接，所述安装孔的深度小于所述弹簧5的自然长度。

具体实施过程中，在弹簧5需要一定形变量的前提下，弹簧5应具有一定的长度，而较长的弹簧5在没有安装孔限位的情况下可能发生径向弯曲，所以设置安装孔。

为了避免弹簧5失效，如图1-2所示，本实施例中，包括：防尘环7，所述锁紧螺母8与所述座体3螺纹连接后，所述压环6与所述锁紧螺母8之间形成外沟槽，所述防尘环7容置于所述外沟槽内，所述防尘环7沿所述锁紧螺母8的轴向被压缩。

具体实施过程中，如图2所示，压环6靠近锁紧螺母8的一端设有容置螺纹筒的容置槽，容置槽与螺纹筒紧密贴合。锁紧螺母8的环体与压环6之间有一定的间隙以形成外沟槽，外沟槽的宽度小于防尘环7的宽度，使得防尘环7在轴向具有一定的压缩量，压缩变形后径向尺寸增大。

为保证弹簧5不失效，需要隔绝粉尘、颗粒等介质进入其所在区域，防尘环7的配置，有效的隔绝了介质流通区域与弹簧5所在区域，保证弹簧5所在区域不被阻塞，从而保证螺旋弹簧5的弹力始终存在且有效，进而避免球阀不会因为弹簧5失效而造成球形阀芯9卡阻、抱死等，从而避免阀门失效。

为了确保金属膜片2与阀体1之间的密封，如图2所示，本实施例中，所述金属膜片2沿远离所述锁紧螺母8的方向具有第一形变量。

固定轴球阀的阀座必须在轴线方向有一定的位移量，由此会产生三个密封点，金属膜片2与座体3之间的密封、金属膜片2与阀体1之间的密封和阀座与球形阀芯9之间的密封。金属膜片2与座体3焊接为一整体保证密封。金属膜片2与阀体1通过弹簧5的压缩弹力压紧，达到密封比压以保证密封。阀座与球形阀芯9通过弹簧5的压缩弹力压紧，达到密封比压以保证密封。

具体实施过程中，如图2所示，在金属膜片密封球阀阀座组件装配到阀体1之前，金属膜片2向左侧发生形变，在金属膜片密封球阀阀座组件装配到阀体1的过程中，金属膜片2受到阀体1的挤压，逐步恢复形变。如果初始状态时，金属膜片2没有发生形变，在装配的过程中，由于弹簧座4与座体3之间已经限位，弹簧座4无法继续向左移动，将金属膜片密封球阀阀座组件装配到阀体1时，弹簧5的回弹力无法通过弹簧座4传递至金属膜片2，金属膜片2与阀体1之间无法实现密封。

如图3所示，一种所述的金属膜片密封球阀阀座组件的装配方法，在阀体1中顺次装入金属膜片密封球阀阀座组件和球形阀芯9；该金属膜片密封球阀阀座组件装配于阀体1时，阀体1挤压所述金属膜片2使得所述金属膜片2沿远离所述锁紧螺母8的方向具有第二形变量；所述第一形变量大于所述第二形变量。

第一形变量大于第二形变量意味着，装配时，阀体1通过金属膜片2挤压弹簧座4，弹簧座4移动使得弹簧5进一步压缩，增加弹簧5的回弹力的同时，回弹力通过金属膜片2反馈到阀体1，使得阀体1与金属膜片2之间形成挤压密封。

如图3所示，本实施例中，所述金属膜片2由弹簧5产生的回弹力带动弹簧座4挤压所述金属膜片2与阀体1上凸起的台阶紧密贴合，实现阀体1与金属膜片2之间的密封；所述弹簧5的回弹力顺次通过所述压环6和锁紧螺母8传递到所述座体3，使得座体3与所述球形阀芯9紧密贴合，实现座体3与所述球形阀芯9之间的密封。

如图3所示，本实施例中，金属膜片密封球阀阀座组件装配于阀体1之后，所述弹簧座4与所述座体3之间的限位解除。

如图3所示，限位解除具体指弹簧座4的端壁与座体3之间不再抵接而是存在一定的距离，使得金属膜片密封球阀阀座组件在使用过程中，弹簧5的压缩形变量具有一定的可变度，以适应使用过程中，流体环境的变化。

如图3所示，本实施例中，金属膜片密封球阀阀座组件装配完成后，所述金属膜片2恢复自然状态。

装配完成时，使金属膜片2恢复自然状态可以增加金属膜片2的使用寿命，还可避免金属膜片2恢复形变的力与弹簧5的回弹力相互抵消，降低金属膜片2与阀体1的密封性。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的方法人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种金属膜片密封球阀阀座组件，用于装配于阀体(1)和球形阀芯(9)之间，其特征在于，包括：

座体(3)，所述座体(3)成筒状，所述座体(3)设外螺纹；

弹簧座(4)，所述弹簧座(4)外套于所述座体(3)，所述弹簧座(4)长度方向的一端设有弹簧(5)，该金属膜片密封球阀阀座组件组装完成后所述弹簧(5)呈压缩态；

压环(6)，所述弹簧(5)远离所述弹簧座(4)的一端与所述压环(6)抵接；

锁紧螺母(8)，所述锁紧螺母(8)与所述座体(3)螺纹连接，所述压环(6)远离所述弹簧(5)的一端与所述锁紧螺母(8)抵接；

金属膜片(2)，所述金属膜片(2)呈环形，所述座体(3)远离所述锁紧螺母(8)的一端连接所述金属膜片(2)的内环壁，所述金属膜片(2)与所述弹簧座(4)远离所述锁紧螺母(8)的一端抵接。

2.根据权利要求1所述的金属膜片密封球阀阀座组件，其特征在于，所述座体(3)和所述弹簧座(4)通过两个凹凸配合的第一轴向台阶进行抵接限位。

3.根据权利要求1所述的金属膜片密封球阀阀座组件，其特征在于，所述座体(3)和所述锁紧螺母(8)通过两个凹凸配合的第二轴向台阶进行抵接限位。

4.根据权利要求1所述的金属膜片密封球阀阀座组件，其特征在于，所述弹簧座(4)远离所述金属膜片(2)的一端设有安装孔，所述弹簧(5)与所述安装孔底壁连接，所述安装孔的深度小于所述弹簧(5)的自然长度。

5.根据权利要求1所述的金属膜片密封球阀阀座组件，其特征在于，包括：

防尘环(7)，所述锁紧螺母(8)与所述座体(3)螺纹连接后，所述压环(6)与所述锁紧螺母(8)之间形成外沟槽，所述防尘环(7)容置于所述外沟槽内，所述防尘环(7)沿所述锁紧螺母(8)的轴向被压缩。

6.根据权利要求1-5任一所述的金属膜片密封球阀阀座组件，其特征在于，所述金属膜片(2)沿远离所述锁紧螺母(8)的方向具有第一形变量。

7.一种权利要求1-6任一项所述的金属膜片密封球阀阀座组件的装配方法，其特征在于，在阀体(1)中顺次装入金属膜片密封球阀阀座组件和球形阀芯(9)；该金属膜片密封球阀阀座组件装配于阀体(1)时，阀体(1)挤压所述金属膜片(2)使得所述金属膜片(2)沿远离所述锁紧螺母(8)的方向具有第二形变量；所述第一形变量大于所述第二形变量。

8.根据权利要求7所述的装配方法，其特征在于，所述金属膜片(2)由弹簧(5)产生的回弹力带动弹簧座(4)挤压所述金属膜片(2)与阀体(1)上凸起的台阶紧密贴合，实现阀体(1)与金属膜片(2)之间的密封；所述弹簧(5)的回弹力顺次通过所述压环(6)和锁紧螺母(8)传递到所述座体(3)，使得座体(3)与所述球形阀芯(9)紧密贴合，实现座体(3)与所述球形阀芯(9)之间的密封。

9.根据权利要求7所述的装配方法，其特征在于，金属膜片密封球阀阀座组件装配于阀体(1)之后，所述弹簧座(4)与所述座体(3)之间的限位解除。

10.根据权利要求7-9任一项所述的装配方法，其特征在于，金属膜片密封球阀阀座组件装配完成后，所述金属膜片(2)恢复自然状态。