CN203627892U - 超低温固定球阀软密封阀座 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种超低温固定球阀软密封阀座。其包括阀座体、阀座密封圈、蝶形弹簧、弹簧蓄能密封圈，阀座密封圈设置在阀座体上，蝶形弹簧和弹簧蓄能密封圈分别设置在阀门侧体和阀座体之间的不同位置，弹簧蓄能密封圈由夹套和位于该夹套内的弹簧制成。该超低温固定球阀软密封阀座能够在-196℃～100℃的介质工况下良好工作，其应用范围广、可靠性高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种超低温固定球阀软密封阀座。
背景技术
由于天然气具有储量丰富及清洁环保的特点，受到了越来越多的重视。同时，由于天然气资源在全球范围内分布的不均匀性，也在一定程度上给天然气的开发利用造成了一定的困扰。天然气在-162℃时液化，体积会缩小为气态时的1/600，利用天然气的这个特点，通过开采、液化、运输、再汽化的工艺过程，使天然气的全球性贸易得到了飞速发展。
随着天然气液化、运输、储存、汽化等工艺配套设备的建设，再加上空分、液化乙烯、液化石油气等领域的需求，给低温、超低温阀门的发展带来了契机。
长距离天然气输送方式有：管道输送（PNG）和液化输送（LNG）。据统计，2010年全球天然气消耗3万亿立方米，占一次能源的24％。2010年中国天然气消耗1070亿立方米，占一次能源的4％。2010年进口1221万吨，2015年预计进口为3000万吨。目前中国沿海地区投产、在建和规划建设的LNG接收站24个，其中投产7个，在建6个。
在超低温介质工况下（-196℃～-110℃），超低温固定球阀软密封阀座结构设计面临各零件容易变形，各零件收缩不一致的问题，还面临密封圈防吹出的问题，以及阀门中腔介质泄压的问题，这就需要从结构设计和材料选取上寻找解决方案，以实现固定球阀在超低温环境下良好的工作。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种超低温固定球阀软密封阀座。
本实用新型提供超低温固定球阀软密封阀座包括：阀座体、阀座密封圈、蝶形弹簧和弹簧蓄能密封圈，阀座密封圈设置在阀座体上，蝶形弹簧和弹簧蓄能密封圈分别设置在阀门侧体和阀座体之间的不同位置，弹簧蓄能密封圈由夹套和位于该夹套内的弹簧制成。
优选地，阀座密封圈采取过盈配合方式配于阀座体的沟槽内，阀座体的沟槽内具有阻止阀座密封圈被吹出的倒勾。
优选地，阀座体与球体表面呈45°斜面设计。
阀座密封圈的材料优选为PCTFE。
弹簧蓄能密封圈的夹套材料优选为RPTFE，弹簧蓄能密封圈的弹簧材料优选为Elgiloy。
附图说明
图1为本实用新型的一种超低温固定球阀软密封阀座；
图2为阀座密封圈防吹出的倒勾结构的局部放大图。
图中：1-阀座体，2-阀座密封圈，3-蝶形弹簧，4-弹簧蓄能密封圈，5-侧体，6-球体，7-倒勾。
具体实施方式
本实用新型的提出主要考虑了以下设计要点：
1）超低温环境下，零件容易变形，极端环境对密封要求苛刻，必须严格控制零件精度；
2）超低温环境下，各零件的收缩不一致，控制间隙，控制零件的加工精度；
3）超低温环境下，阀座密封圈材料的选取以及密封圈防吹出结构设计；
4）超低温环境下，阀座背面与侧体密封材料的选取；
5）超低温环境下，提供阀座密封圈预紧力弹簧的选取；
6）超低温环境下，阀门中腔介质泄压的问题。
针对以上设计要点，研究出了能够满足在超低温介质工况下使用的超低温固定球阀软密封阀座。一种具体的实施方式如图1和图2所示：
包括：阀座体1、阀座密封圈2、蝶形弹簧3和弹簧蓄能密封圈4，阀座密封圈2设置在阀座体1上，蝶形弹簧3和弹簧蓄能密封圈4分别设置在阀门的侧体5和阀座体1之间的不同位置，弹簧蓄能密封圈4由夹套和位于该夹套内的弹簧制成。阀座密封圈2采取过盈配合方式配于阀座体1的沟槽内，阀座体1的沟槽内具有阻止阀座密封圈2被吹出的倒勾7。阀座体1与球体表面6呈45°斜面设计。
各零件进一步说明如下：
①阀座体1的材料选用奥氏体不锈钢，在-196℃低温介质工况下，奥氏体不锈钢要进行低温深冷处理，原因：一是如果钢的马氏体转变开始点高于阀门的使用温度，则在使用温度下钢中部分奥氏体就会转变成马氏体，将引起体积变化，导致密封面变形；二是当阀门温度降至使用温度时，由于冷缩和温差作用，将引起零件不规则的变形。所以采用深冷处理把这两种变形予以消除，零件低温深冷处理一般重复两次。
②阀座密封圈2的材料选用PCTFE（聚三氟氯乙烯），PCTFE材料作为阀座密封圈使用温度范围为-196℃～150℃，PCTFE材料具有优异的低温性能，液态气体及液氧，低气体渗透性及不吸水性能，高拉伸强度及低冷流特性。是非常好的密封材料，完全能够满足-196℃低温介质工况。
③阀座体1背面与侧体5密封采用弹簧蓄能密封圈4，弹簧蓄能密封圈4是由夹套和弹簧制成，夹套材料为RPTFE（Reinforced Polytetrafluoroethylene），即，增强聚四氟乙烯，弹簧材料为Elgiloy（埃尔吉洛伊非磁性合金，或称为埃尔吉洛伊耐蚀游丝合金）。弹簧蓄能密封圈的温度使用范围-196℃～200℃，此种弹簧蓄能密封圈除了可溶性碱金属，高温氟气和三氟化氯，几乎不和任何化学试剂发生反应。
④提供阀座密封圈预紧力弹簧，采用蝶形弹簧3替代传统的螺旋弹簧。因为安装螺旋弹簧需要在阀座或阀门侧体上钻弹簧孔，低温固定球阀在常温下做高压密封试验时，弹簧孔容易积水或水汽，不容易将弹簧孔里的积水或水汽排出，在低温工况下弹簧孔里的积水或水汽会迅速结冰，从而导致弹簧失效。而采用蝶形弹簧不存在积水或水汽结冰问题，从而有效地解决了弹簧失效的问题。
⑤阀座密封圈2防吹出结构设计，从三个方面实现防止阀座密封圈2被介质吹出。首先，将阀座密封圈2用压机压入阀座体1沟槽内，采取过盈配合方式使密封圈紧配于阀座沟槽内。其次，在阀座沟槽内设计两个倒勾7（如图2所示），密封圈压入阀座沟槽内以后，倒勾7会进一步地阻止阀座密封圈2被吹出。再次，阀座体1与球体表面6呈45°斜面设计，使密封圈上口间隙很小，在介质压强一定的情况下，球体6在开启和关闭的瞬间，作用在阀座密封圈2上的吹力会变得很小。从以上三点设计确保在阀门开启和关闭的过程中阀座密封圈2不会被介质吹出。
工作原理如下：
当阀门处于全关位置时，由蝶形弹簧3推动阀座体1整体移动，使阀座密封圈2接触球体6，在蝶形弹簧3的推力下，阀座密封圈2与球体6产生预紧比压，从而形成初始密封。弹簧蓄能密封圈4里的弹簧撑开夹套，使夹套与侧体5表面和阀座体1表面形成密封比压，当通入介质时，阀前与阀体中腔压差逐渐增大，弹簧蓄能密封圈4内腔介质压力进一步使夹套内外两密封唇更紧密地贴紧阀座体1和侧体5表面，形成更大的密封比压。同时在介质压力差的作用下，使阀座密封圈2也更有效的贴紧球体6，形成更大的密封比压，以保证阀座体1与球体6间的密封。采取自泄压式阀座设计，当阀门中腔介质压力异常升高时，阀腔介质的压力≥1.33倍的设计压力时，中腔压力会推开阀座，向上游或下游进行泄压，从而确保了阀门中腔的安全。
Claims (5)
1.超低温固定球阀软密封阀座，其特征在于，包括：阀座体（1）、阀座密封圈（2）、蝶形弹簧（3）和弹簧蓄能密封圈（4），阀座密封圈（2）设置在阀座体（1）上，蝶形弹簧（3）和弹簧蓄能密封圈（4）分别设置在阀门侧体和阀座体（1）之间的不同位置，弹簧蓄能密封圈（4）由夹套和位于该夹套内的弹簧制成。
2.根据权利要求1所述的超低温固定球阀软密封阀座，其特征在于，阀座密封圈（2）采取过盈配合方式配于阀座体（1）的沟槽内，阀座体（1）的沟槽内具有阻止阀座密封圈（2）被吹出的倒勾（7）。
3.根据权利要求1所述的超低温固定球阀软密封阀座，其特征在于，阀座体（1）与球体(6)表面呈45°斜面设计。
4.根据权利要求1所述的超低温固定球阀软密封阀座，其特征在于，阀座密封圈（2）的材料为PCTFE。
5.根据权利要求1所述的超低温固定球阀软密封阀座，其特征在于，弹簧蓄能密封圈（4）的夹套材料为RPTFE，弹簧蓄能密封圈（4）的弹簧材料为Elgiloy。
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