CN201502738U - 双向硬密封球阀 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种球阀，尤其是一种双向硬密封球阀，包括阀体(1)、阀体(1)腔内的球形阀芯(4)、分别设置在球形阀芯(4)两侧与阀体(1)之间的阀座(5)，所述球形阀芯(4)与延伸至阀体(1)外的阀杆(7)相连并随阀杆(7)转动，两侧阀座(5)背向球形阀芯(4)的轴向端面与阀体(1)之间设置有垫片腔，所述阀座(5)轴向通过设置在上述垫片腔内的阀座密封垫(6)支撑；所述阀杆(7)和球形阀芯(4)通过滑动方向与球形阀芯(4)的通道(8)轴向相垂直的滑块结构连接。生产成本低、维护方便、密封可靠，适用于石油、石化、化工、能源、矿产等行业生产过程中使用的球阀。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种球阀，尤其是一种双向硬密封球阀。
背景技术
球阀是上世纪50年代问世的一种阀门，目前，球阀已发展成为一种主要的阀类。在石油、石化、化工、天然气、能源、罐区等生产装置中，正常情况下，介质在工艺管道中按一个方向流动，但当出现特殊情况时，如管道下游介质压力大于上游介质压力时，介质在工艺管道中按反方向流动，这种倒流的情况如果不及时阻止，就会造成不可预料的后果。因此，这就要求管道上的阀门具有双向密封的特性。
传统的硬密封球阀均为下游密封的单向密封结构设计，不具有双向密封的特性，不能满足避免介质倒流的要求。为了解决这一问题，出现了固定球双向硬密封球阀，包括阀体、阀体腔内的球形阀芯、分别设置在球形阀芯两侧与阀体之间的阀座，球形阀芯通过在两侧阀座固定并通过与阀座的接触形成密封，从而获得双向密封特性，但此类球阀的阀座与阀体之间、阀座与球形阀芯之间都为刚性配合，为保证双向密封，配合精度要求高、装配精度要求高，因此相应的对球形阀芯、阀体、阀座的加工精度、工艺要求高，结构复杂，成本高，生产工期长，使用时受磨损及介质影响大，维修费用高，维修难度大，不利于产品生产使用和市场推广。
实用新型内容
为了克服现有的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种生产成本低、维护方便、密封可靠的双向硬密封球阀。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：双向硬密封球阀，包括阀体、阀体腔内的球形阀芯、分别设置在球形阀芯两侧与阀体之间的阀座，所述球形阀芯与延伸至阀体外的阀杆相连并随阀杆转动，两侧阀座背向球形阀芯的轴向端面与阀体之间设置有垫片腔，所述阀座轴向通过设置在上述垫片腔内的阀座密封垫支撑；所述阀杆和球形阀芯通过滑动方向与球形阀芯的通道轴向相垂直的滑块结构连接。
本实用新型的有益效果是：上述球形阀芯为浮动式结构，顺着压力方向会有一个位移量，并推动阀座挤压阀座密封垫，并在阀座密封垫的变形抗力作用下，保证了阀座与球形阀芯的接触密封。由于阀座密封垫的缓冲，对球形阀芯、阀体、阀座的加工精度、工艺要求较低，装配要求低，因此生产成本低；对磨损及介质影响不敏感，密封可靠，耐用性好。由于装配精度要求低，因此维修方便，维护时主要更换部件仅有阀座密封垫，维修费用低。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是图1的区域A的局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
如图1、图2所示，本实用新型的双向硬密封球阀，包括阀体1、阀体1腔内的球形阀芯4、分别设置在球形阀芯4两侧与阀体1之间的阀座5，所述球形阀芯4与延伸至阀体1外的阀杆7相连并随阀杆7转动，两侧阀座5背向球形阀芯4的轴向端面与阀体1之间设置有垫片腔，所述阀座5轴向通过设置在上述垫片腔内的阀座密封垫6支撑；所述阀杆7和球形阀芯4通过滑动方向与球形阀芯4的通道8轴向相垂直的滑块结构连接。为方便球形阀芯4的装配，上述阀体1由左阀体2和右阀体3组成。
沿阀体1管路轴向，球形阀芯4两侧依次分别为阀座5、阀座密封垫6、阀体1，由于阀座密封垫6在阀座5和阀体1之间形成缓冲，因此上述球形阀芯4为浮动式结构。在介质压力作用下，球形阀芯4、阀座5能够产生一个沿阀体1管路轴向的位移，当管道下游介质压力大于上游介质压力时，球形阀芯4、阀座5向上游方向移动，并在同侧阀座密封垫6的作用下，保证了球形阀芯4和阀座5之间的接触密封；当管道上游介质压力大于下游介质压力时，球形阀芯4、阀座5向下游方向移动，并在同侧阀座密封垫6的作用下，保证了球形阀芯4和阀座5之间的接触密封，从而获得双向的密封。
同时，上述阀杆7和球形阀芯4通过滑动方向与球形阀芯4的通道8轴向相垂直的滑块结构连接，滑块结构通过与球形阀芯4的通道8轴向相垂直方向上的滑动保证了球形阀芯4的浮动，并通过与球形阀芯4的通道8轴向一致的方向上的限位保证了球形阀芯4随阀杆7转动。
由于球形阀芯4为浮动式结构，因此对球形阀芯4、阀体1、阀座5的加工精度、工艺要求较低，装配要求低，因此生产成本低；对磨损及介质影响不敏感，密封可靠，耐用性好。由于装配精度要求低，因此维修方便，维护时主要更换部件仅有阀座密封垫6，维修费用低。
具体的，上述滑块结构包括滑槽41及插入滑槽41内的矩形插头71。在与球形阀芯4通道轴向相垂直的方向上，通过滑动保证了在球阀关闭时，球形阀芯4的位移；在与球形阀芯4通道轴向相一致的方向上，通过滑槽41两侧壁的限位保证了阀杆7能将转动传递给球形阀芯4。由于阀杆7和球形阀芯5之间需要传递转矩，因此基于连接强度的考虑，在本实施例中，滑块结构的矩形插头71设置在阀杆7上，滑槽41设置在球形阀芯4上。当然矩形插头71和滑槽41的位置也可以对调，而滑块结构的形式也可以采用滑杆及穿在滑杆上的滑块等形式。
由于球形阀芯4对阀座5施力的方向为配合面的法向，因此该力的方向与阀座5轴向不平行，为了保证阀座5的位移方向是沿其轴向的，从而保证球形阀芯4的位移方向，避免阀座5倾斜并与阀体1卡死导致球阀损坏，保证浮动结构的运行，上述阀座5的径向端面54在沿阀体1管路轴向上与阀体1滑动配合。
为了进一步的保证阀座5的位移方向，上述阀座5背向球形阀芯4的轴向端面上设置有导向环51，所述导向环51的径向表面52与阀体1滑动配合，所述导向环51的轴向端面53与阀体1之间设置有间隙9。因此阀座5上同时存在两个滑动导向面，保证了浮动结构的正常运行，保证了密封的可靠性，增加了球阀的耐用性。
进一步的为了避免阀座密封垫6各断面变形不一致造成变形抗力各断面的分力大小不一致、变形抗力合力方向与阀体1管路轴向不平行，上述阀座5与阀体1之间的垫片腔是密闭腔体，所述阀座密封垫6的剖面形状与垫片腔的径向剖面形状相一致。因此被全包围的阀座密封垫6在受力变形时，只能发生收缩变形，变形量一致，从而保证了变形抗力合力的方向，进而保证了密封的可靠性，进一步避免了可能导致阀座5倾斜情形的发生。
同时，为了进一步保证阀座密封垫6的变形抗力的方向，沿阀座5的径向截面，所述阀座密封垫6的剖面形状为矩形或直角梯形，因此阀座密封垫6各断面上变形抗力各分力的方向仅包括阀座5的径向及与轴向平行或接近平行并指向球形阀芯4的方向。具体的本实施例的阀座密封垫6的剖面形状为直角梯形，其直角边与阀座1紧贴，而斜边与阀座5紧贴，沿其径向由内向外逐渐增厚，从而保证了阀座密封垫6各断面变形抗力的轴向分力向球形阀芯5存在一个倾斜，从而保证了各断面的变形抗力方向与阀座5和球形阀芯4配合面法向一致，进一步保证了阀座5和球形阀芯4的接触，增强了密封的可靠性。
Claims (6)
1.双向硬密封球阀，包括阀体(1)、阀体(1)腔内的球形阀芯(4)、分别设置在球形阀芯(4)两侧与阀体(1)之间的阀座(5)，所述球形阀芯(4)与延伸至阀体(1)外的阀杆(7)相连并随阀杆(7)转动，其特征在于：两侧阀座(5)背向球形阀芯(4)的轴向端面与阀体(1)之间设置有垫片腔，所述阀座(5)轴向通过设置在上述垫片腔内的阀座密封垫(6)支撑；所述阀杆(7)和球形阀芯(4)通过滑动方向与球形阀芯(4)的通道(8)轴向相垂直的滑块结构连接。
2.如权利要求1所述的双向硬密封球阀，其特征在于：所述滑块结构包括滑槽(41)及插入滑槽(41)内的矩形插头(71)。
3.如权利要求1或2所述的双向硬密封球阀，其特征在于：所述阀座(5)的径向端面(54)在沿阀体(1)管路轴向上与阀体(1)滑动配合。
4.如权利要求3所述的双向硬密封球阀，其特征在于：所述阀座(5)背向球形阀芯(4)的轴向端面上设置有导向环(51)，所述导向环(51)的径向表面(52)与阀体(1)滑动配合，所述导向环(51)的轴向端面(53)与阀体(1)之间设置有间隙(9)。
5.如权利要求4所述的双向硬密封球阀，其特征在于：所述阀座(5)与阀体(1)之间的垫片腔是密闭腔体，所述阀座密封垫(6)的剖面形状与垫片腔的径向剖面形状相一致。
6.如权利要求5所述的双向硬密封球阀，其特征在于：沿阀座(5)的径向截面，所述阀座密封垫(6)的剖面形状为矩形或直角梯形。
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