CN202392142U - 阀座密封结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种使用寿命更长的阀座密封结构，该阀座密封结构包括阀座座圈，闸板或球体，阀座座圈对应于闸板或球体的面上设置有三角形截面的密封圈，以及聚四氟乙烯或者尼龙材质的护圈，护圈的抗压强度高于密封圈的抗压强度，护圈位于密封圈的内侧，护圈与闸板或球体的接触面上开设有连通护圈内侧和护圈外侧的凹槽作为压力平衡通道。采用该种密封结构的阀门使用寿命更长，能更加可靠的常年运转；适当降低了阀门的操作扭矩，便于阀门的开关操作；在传输介质较为脏和杂乱的条件下也可正常工作，扩大了阀的适用范围，主要用于平板闸阀或球阀。

Description

阀座密封结构

技术领域

本实用新型涉及一种平板闸阀或球阀，尤其是一种平板闸阀或球阀的阀座。

背景技术

平板闸阀的主要工作原理与固定球阀相仿，阀门阀座的座圈受流质压力的推动，紧紧贴向闸板或球体，座圈上的座圈槽内嵌入的软密封材料将与闸板或球体相接触，形成密封。

普通平板闸阀一般在阀座处采用嵌入的方式固定O型圈，以形成密封。在阀门密封时，阀座O型圈在流质压力的作用下发生形变，紧密贴合闸板，形成密封面。然而此时阀座的形变一般不受控制，变形量主要由O型圈的材质机械性能所决定，从微观上来看，变形后，O型圈与座圈槽的槽口之间存在剪切作用力，在阀门长期使用的过程中，因压力变化从而导致O型圈的变形量加大，从而导致O型圈被座圈槽口磨损并出现切口现象，最终导致阀门主密封失效。

同样的道理，普通球阀的O型圈也容易在座圈槽口处出现剪切及异常磨损，最终导致阀门主密封失效。

此外，当流质压力较高时，O型圈的变形量随之增大，O型圈与闸板或球体之间的接触面增大，阀门的操作扭矩加大，不便于阀门的开关操作。

实用新型内容

为了克服现有平板闸阀或球阀阀座密封结构使用寿命较短的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种使用寿命更长的阀座密封结构。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：阀座密封结构，包括阀座座圈，闸板或球体，阀座座圈对应于闸板或球体的面上设置有密封圈，阀座座圈对应于闸板或球体的面上还设置有护圈，护圈的抗压强度高于密封圈的抗压强度，护圈位于密封圈的内侧，护圈上开设有连通护圈内侧和护圈外侧的压力平衡通道。

所述护圈为安装在阀座座圈上设置的护圈槽内的柔性圈。

所述护圈为与阀座座圈一体且凸出于阀座座圈与闸板或球体对应的表面的唇口，唇口的高度与密封圈的变形范围相适应。

进一步的是，所述压力平衡通道为设置在护圈与闸板或球体的接触面上的凹槽。

上述结构中，所述密封圈为三角形截面的密封圈，与其适配的座圈槽为梯形槽。

本实用新型的有益效果是：阀门使用寿命更长，能更加可靠的常年运转；适当降低了阀门的操作扭矩，便于阀门的开关操作；在传输介质较为脏和杂乱的条件下也可正常工作，扩大了阀的适用范围，主要用于平板闸阀或球阀。

附图说明

图1是现有平板闸阀的阀座密封结构示意图。

图2是现有球阀的阀座密封结构示意图。

图3是本实用新型平板闸阀的阀座密封结构的示意图。

图4是本实用新型球阀的阀座密封结构的示意图。

图5是护圈上设置压力平衡通道的作用示意图。

图6是护圈的主视图。

图7是图6的A-A剖视图。

图1、图3、图5中实线箭头为流质压力方向，图1中虚线箭头所示为座圈槽槽口处剪切力方向，虚线圈所示为密封圈磨损部位。

图中标记为，1-密封圈，2-护圈，3-阀座座圈，4-闸板，5-阀座，6-座圈槽，7-球体，8-O型圈，9-护圈槽，10-第二密封圈，20-压力平衡通道，60-槽口，d-距离。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1和图2所示，现有平板闸阀或球阀在阀门密封时，阀座5上的O型圈8在流质压力的作用下发生形变，其变形量主要由O型圈8的材质机械性能所决定，O型圈8与闸板4或球体7紧密贴合形成密封面。然而此时阀座5上O型圈8的形变一般不受控制，图示的距离d会随压力的增高而进一步的缩小。从微观来看，变形后的O型圈8与座圈槽6的槽口60之间存在剪切作用力，在阀门长期使用的过程中，因压力变化从而导致O型圈8的变形量加大，从而导致O型圈8被槽口60磨损并出现切口现象，最终导致阀门主密封失效。

如图3～图7所示，本实用新型的阀座密封结构包括阀座座圈3，闸板4或球体7，阀座座圈3对应于闸板4或球体7的面上设置有密封圈1和护圈2，护圈2的抗压强度高于密封圈1的抗压强度，护圈2位于密封圈1的内侧，护圈2上开设有连通护圈内侧和护圈外侧的压力平衡通道20。

护圈2主要有以下作用：

第一，由于护圈2的抗压强度高于密封圈1的抗压强度，护圈2能与密封圈1一起分担来自流质的压力，在其可承受的压力波动范围内限制阀座座圈3和闸板4或球体7的距离d，保护阀座5的密封圈1不被过度压缩，并且，由于来自流质对密封圈1的压力被护圈2分担后减小，密封圈1与座圈槽6之间的非正常磨损与剪切作用很小，基本能够避免因密封圈1过度压缩导致的密封圈1与座圈槽6之间的非正常磨损与剪切作用，从而极大地延长了密封圈1的使用寿命。同时因密封圈1与闸板4或球体7的接触密封面面积变小，从而降低了摩擦力，使得阀门的开关更加轻便。

第二，护圈2上开有压力平衡通道20，使得护圈2两侧的压力基本平衡，防止护圈2在流质压力作用下从护圈安装槽中脱出，允许压力穿透护圈2直抵密封圈1位置，并在压力波动时对作用于密封圈1的流质压力有缓冲作用，阀门的密封仍由密封圈1与闸板4或球体7之间的紧密接触来保证，护圈2主要起限位作用来限制密封圈1的变形量，这是本实用新型中的护圈2与现有双层式密封圈的本质区别。

第三，护圈2可以在开关阀门时将残留在阀座座圈3与闸板4或球体7间的微小杂质刮掉，避免这些杂质对阀座密封面的不正常磨损，因此扩大了平板闸阀或球阀的适用范围，对于一些传输介质较为脏和杂乱的环境也可正常工作。

显然，设计时，应使得护圈2凸出于阀座座圈3表面的高度小于密封圈1处于未受压缩状态时密封圈1凸出于阀座座圈3表面的高度但大于密封圈1处于极限压缩状态时密封圈1凸出于阀座座圈3表面的高度，即护圈2凸出于阀座座圈3表面的高度要与密封圈1的变形范围相适应，护圈2才能发挥上述的作用。

需要注意的是，在不可避免的制造误差下，因为护圈2的抗压强度大于密封圈1，阀座座圈3在流质压力推动下向闸板4或球体7靠拢的过程中将依据护圈2的形状和位置而不是以密封圈1的形状和位置来调节自身位置，设计时，应使得护圈2、阀座座圈3与密封圈1的同心度与阀座座圈3与阀座5之间设置的第二密封圈10的补偿量相匹配，以免流质从阀座座圈3与阀座5之间外泄。

如图3和图4所示，护圈2的材质优选为柔性材质，所述护圈2可以是安装在阀座座圈3上设置的护圈槽9内的柔性圈，护圈2、闸板4或球体7的制造误差可以由护圈2的变形来弥补，从而闸板4或球体7的加工要求可降低，更便于制造，而且维护成本低，在护圈2磨损而失去前述对阀座密封圈的保护作用后，可仅更换护圈2。

以上方案中，推荐选择所述护圈2的材质为聚四氟乙烯或尼龙，一般在阀门设计工作压力低于3001b时采用聚四氟乙烯；高于3001b时采用尼龙，与通常采用的密封圈材质相比，抗压强度较适合，且自润滑性好，不必使用润滑油来降低阀门开关时的扭矩，且该两种材质均非常稳定，不会与通常的管道输送介质发生化学反应。

在有特殊要求时，护圈2的材质也可选择刚性材质，所述护圈2也可以是与阀座座圈3一体且凸出于阀座座圈3与闸板4或球体7对应的表面的唇口，唇口的高度与密封圈1的变形范围相适应，此时，通常应要求对所述唇口部位及闸板4或球体7上对应的表面进行耐磨处理，一般选择复合一层耐磨合金如司太立、镍基合金或碳化钨等，也可选择较为经济的电镀镍，以提高使用寿命，但此种方式的缺陷在于阀座座圈3、闸板4或球体7的加工要求较高，维护成本较高，当护圈2磨损后，必须将阀座座圈3整体更换，相应的闸板4或球体7也可能需要更换，并且，所述唇口部位与闸板4或球体7之间为刚性摩擦，将增大阀门开关的扭矩。

如图5、图6和图7所示，所述压力平衡通道20为设置在护圈2与闸板4或球体7的接触面上的凹槽，对护圈2的整体强度影响较小。

上述方案中，进一步优选所述密封圈1为三角形截面的密封圈，与其适配的座圈槽6为梯形槽，使阀座5受力更均匀，降低高压时阀座5的变形量，同时密封圈1与闸板4或球体7的接触密封面面积变小，从而降低了摩擦力，使得阀门的开关更加轻便。

实施例一：

如图3和图5、图6、图7所示，本实用新型的平板闸阀阀座密封结构包括阀座座圈3，闸板4，阀座座圈3对应于闸板4的面上设置有密封圈1和护圈2，护圈2的材质为聚四氟乙烯，护圈2的抗压强度高于密封圈1的抗压强度，护圈2位于密封圈1的内侧，护圈2的轴线与所述密封结构中流质压力方向相垂直，护圈2与闸板4的接触面上开设有连通护圈内侧和护圈外侧的凹槽作为压力平衡通道20，压力平衡通道20为设置在护圈2所述密封圈1为三角形截面的密封圈，与其适配的座圈槽6为梯形槽。

实施例二：

如图4和图6、图7所示，本实用新型的球阀阀座密封结构包括阀座座圈3，球体7，阀座座圈3对应于球体7的面上设置有密封圈1和护圈2，护圈2的材质为聚四氟乙烯，护圈2的抗压强度高于密封圈1的抗压强度，护圈2位于密封圈1的内侧，护圈2的轴线与所述密封结构中流质压力方向相垂直，护圈2与球体7的接触面上开设有连通护圈内侧和护圈外侧的凹槽作为压力平衡通道20，所述密封圈1为三角形截面的密封圈，与其适配的座圈槽6为梯形槽。

Claims (5)

1.阀座密封结构，包括阀座座圈(3)，闸板或球体(4、7)，阀座座圈(3)对应于闸板或球体(4、7)的面上设置有密封圈(1)，其特征是：阀座座圈(3)对应于闸板或球体(4、7)的面上还设置有护圈(2)，护圈(2)的抗压强度高于密封圈(1)的抗压强度，护圈(2)位于密封圈(1)的内侧，护圈(2)上开设有连通护圈内侧和护圈外侧的压力平衡通道(20)。

2.如权利要求1所述的阀座密封结构，其特征是：所述护圈(2)为安装在阀座座圈(3)上设置的护圈槽(9)内的柔性圈。

3.如权利要求1所述的阀座密封结构，其特征是：所述护圈(2)为与阀座座圈(3)一体且凸出于阀座座圈(3)与闸板或球体(4、7)对应的表面的唇口，唇口的高度与密封圈(1)的变形范围相适应。

4.如权利要求1、2或3所述的阀座密封结构，其特征是：所述压力平衡通道(20)为设置在护圈(2)与闸板或球体(4、7)的接触面上的凹槽。

5.如权利要求1、2或3所述的阀座密封结构，其特征是：所述密封圈(1)为三角形截面的密封圈，与其适配的座圈槽(6)为梯形槽。

Images