CN204004513U - 便于在线维修的lng专用球阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种便于在线维修的LNG专用球阀，所述阀芯为球体和上、下轴一体成型的整体结构，所述球体的一面为球面，该球面上设有用于与阀座接触形成密封的第一耐磨复合层，球体的其余三面为平面，所述上轴、下轴的回转中心线偏于球面的对称中心线，所述上轴的上端设有多棱孔，所述上轴与阀盖设有的上轴套滑动配合，所述下轴与阀体设有的下轴套滑动配合，所述阀座为一个，该阀座轴定位固定在阀体腔内，所述阀座与球体接触的密封面设有第二耐磨复合层，该第二耐磨复合层设有凸起的台阶，该凸起的台阶上设有与球体上球面对应的凹弧面。本实用新型不仅能实现球阀的在线维修，操作方便、省力，密封性好，而且还能延长球阀的使用寿命。

Description

便于在线维修的LNG专用球阀

技术领域

本实用新型属于球阀，具体涉及一种便于在线维修的LNG专用球阀。

背景技术

现在液化天然气（LNG）输送管道主要采用低温高压球阀的球阀进行控制，为了减少LNG输送管道球阀的外漏点，则每台球阀都设计成对焊连接形式，由于球阀在使用时，一但球阀损坏后，不能将球阀取下输送管道进行检修，球阀只能采用在线维修。而现有的球阀由阀体、阀盖、阀座、阀芯和阀杆构成，所述阀芯采用全球体，当阀芯在使用时损坏，全球体结构很难实现球阀在线维修；阀座与阀体之间设有预紧弹簧，阀球采用非偏心球体结构，其阀座的初始密封比压由预紧弹簧提供，并且阀座与阀球之间的密封型式为软密封，阀座的密封面磨损量大，从而影响球阀的密封性能和使用寿命。同时管道在输送超低温介质时，球阀内部零件收缩，并且其零件收缩不均匀，使球阀内漏，从而球阀无法实现设计要求的密封等级，造成大量能源浪费和巨大的经济损失。球阀在超低温状态下，球阀很容易出现外漏，造成易燃易爆气体外泄，从而存在安全隐患。在低温高压差的条件下，球阀开关失效，如球阀无法开启，将使整条管线停车，造成重大的经济损失。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种结构简单、便于在线维修的LNG专用球阀，该球阀密封性好，开关力矩减小，且能延长球阀的使用寿命。

一种便于在线维修的LNG专用球阀，包括上装式阀体，所述述阀体的上端面连接阀盖，阀盖的轴孔内设有可转动的阀杆，阀盖轴孔中设置的填料箱中设有用于密封阀杆与阀盖之间间隙的填料，所述阀体的阀腔内安装有阀座和阀芯，所述阀芯为球体和上、下轴一体成型的整体结构，所述球体上设有过流孔，所述球体的一面为球面，该球面上设有用于与阀座接触形成密封的第一耐磨复合层，球体的其余三面为平面，所述上轴、下轴的回转中心线偏于球面的对称中心线，所述上轴的上端设有多棱孔，所述阀杆的下端与上轴的多棱孔周向固定，所述上轴与阀盖设置的上轴套滑动配合，所述下轴与阀体设置的下轴套滑动配合，所述阀座为一个，该阀座轴定位固定在阀体腔内，所述阀座与球体接触的密封面设有第二耐磨复合层，该第二耐磨复合层设有凸起的台阶，该凸起的台阶上设有与球体上球面对应的凹弧面。

所述阀座与阀体接触的尾端密封面设有第三耐磨复合层，第三耐磨复合层的厚度为1-1.5mm，表面硬度为HRC63-65。

所述第一、第二耐磨复合层的厚度为1-1.5mm，表面硬度为HRC63-65。

所述球体的球面圆度在0.01mm之内。

所述上轴、下轴的回转中心线偏于球面的对称中心线1-3mm。

所述球体的球面中部设有一圈凹槽，所述凹槽用于减少球面与阀座的接触面积。

所述上轴套、下轴套的内侧壁设有第四耐磨复合层，所述上轴、下轴上设有第五耐磨复合层，该第四、第五耐磨复合层的厚度为0.8-1mm.其表面硬度为HRC61-64。

所述阀体的阀腔底部设有弹性密封塞。

所述阀体与阀盖的连接处设有双榫槽结构，所述双榫槽内设有止口密封垫，阀盖和阀体之间通过第一螺栓和第一螺帽连接，位于阀盖与第一螺帽之间的第一螺栓上套有补偿弹簧，补偿弹簧的上端与第一螺帽接触，下端与阀盖接触。

所述阀盖的上端面设有用于放置填料箱的凹槽，填料箱位于阀盖的凹槽内，通过第二螺栓和第二螺帽相配合固定在阀盖上，填料箱与阀盖凹槽之间设有预紧弹簧，所述填料箱与第二螺帽之间的第二螺栓上套有预紧弹簧和垫圈，所述填料采用宝塔式自密封结构。

本实用新型的有益效果：本实用新型的结构简单，所述阀芯由球体和上下轴整体一体成型构成，球体的球面设有用于与阀座接触形成密封的第一耐磨复合层，另外三面为平面，球面圆度在0.01mm以内，所述上轴、下轴的回转中心线偏于球面的对称中心线，所述阀座轴定位固定在阀体阀腔内，阀座与球体接触的密封面设有第二耐磨复合层，第二耐磨复合层设有凸起的台阶，所述台阶设有凹弧面；当球阀在开、关时，阀芯对阀座有挤压力，通过球面的第一耐磨复合层与阀座的第二耐磨复合层的凹弧面相配合，将其转化为阀座与阀体之间初始密封力。由于球体和上轴、下轴一体成型，保证了上轴、下轴的同心度，避免球阀在开关时，阀杆上下窜动造成阀球中心移位，影响球阀的密封性能。上轴和下轴的回转中心线偏于球体的球面对称中心线，球面采用单偏心结构，球阀在关闭时，通过球阀的开关力矩来提供其初始密封比压，实现其球阀在低温收缩时球阀的密封性能；同时球阀在打开过程中，球体脱开密封面，减少球体与阀座之间的摩擦力，减少球阀的开关力矩。当球体旋转120°时，球体与阀座前端面脱开，球体将由上端取出，不会受到阀座的干涉，本实用新型不仅能实现球阀的在线维修，而且还能延长球阀的使用寿命。

所述上轴通过耐磨复合层与上轴套滑动配合，所述下轴通过耐磨复合层与下轴套滑动配合，使上轴与上轴套之间、下轴与下轴套之间的接触部分为高强度，高硬度接触面，提高了上轴、下轴、上轴套、下轴套的耐磨性及其密封性能，延长了球阀的使用寿命。

上轴设有多棱孔，所述阀杆的下端与上轴的多棱孔周向固定，阀杆与上轴之间采用多方均匀连接，提高球阀的配合精度和阀杆的开关强度，避免了阀杆与阀芯上轴的连接处使用一段时间内变形，造成球阀开关不到位的现象。

阀座与阀体接触的尾端密封面设有第三耐磨复合层，阀座通过第三耐磨复合层与阀体接触，阀座与阀体之间存在硬度差，介质从阀体两端进入，球阀都能达到其密封性能，实现球阀的双向密封。

阀球的球面中部设有一圈凹槽，通过凹槽减少球面与阀座的接触面积，从而使球阀在关闭或开启操作时更轻松、省力。

所述阀体的阀腔底部设有弹性密封塞，在安装阀芯时，取下弹性密封塞，从而便于将阀芯的下轴安装在阀体的阀腔内。

填料箱底部和上端都设有预紧弹簧，球阀在使用过程中的磨损量和温度变化时的变化量，都可以通过上下预弹簧进行补充其密封比压。填料采用宝塔式自密封结构，所述填料采用宝塔式自密封机构，密封性能更好。

所述阀体和阀盖之间的连接处采用双榫槽式结构，双榫槽内设有止口密封垫，并设有补偿弹簧，保证了其连接处在温度变化条件下的密封性能。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型阀芯的结构示意图；

图3是图2的侧视图；

图4是图2的俯视图；

图5是本实用新型阀座的剖视图；

图6是图5中E处的放大图；

图7是图1中A处的放大图；

图8是图1中B处的放大图；

图9是图1中C处的放大图；

图10是本实用新型下轴套的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

参见图1-图10所示，一种便于在线维修的LNG专用球阀，包括上装式阀体1、阀盖2、阀杆3、填料箱4、填料5、滴水板6、阀座7、手柄把8和阀芯9，阀体1采用上装式铸造结构，阀体1内设有主通道和阀腔，阀体的结构美观，维修方便，减少了自身的连接螺栓，同时检查了球阀本身的自身漏点，并且管线安装方便。所述阀体1的阀腔内安装有阀座7和阀芯9，所述阀芯9为球体9-1和上、下轴一体成型的整体结构，所述球体9-1上设有过流孔，所述球体9-1的一面为球面9-11，球体9-1的其余三面为平面9-2，所述球面9-11部位占整个球体的3/4，球面9-11圆度在0.01mm之内，表面粗糙度接近镜面，相当于我国0.2-0.1um，该球面9-11上设有用于与阀座7接触形成密封的第一耐磨复合层10，该球面9-11中部设有一圈凹槽9-12，所述凹槽1-12用于减少球面9-11与阀座7的接触面积；所述上轴9-3、下轴9-4的回转中心线偏于球面9-11的对称中心线1-3mm，所述上轴9-3的上端设有多棱孔9-31，所述多棱孔9-31可以为三棱孔、四棱孔、五棱孔、六棱孔及以上，本实施例采用六棱孔，六棱孔为最佳实施例，所述阀杆3的下端设有与上轴9-3的六棱孔9-31相配合的连接部和定位凸台，阀杆3下端与上轴9-3的多棱孔9-31周向固定，阀杆3的上端安装有手柄把8；上轴9-3的多棱孔9-31上设有与球体9-1的过流孔相通的通孔9-5，该通孔9-5便于阀杆3安装在上轴的六棱孔9-31内；阀盖2下端设有限位阶梯槽，所述限位阶梯槽的第一阶用于安装上轴套11，限位阶梯槽的第二阶用于阀杆3的定位凸台限位，阀盖2的第二阶与阀杆3的定位凸台之间设有密封圈27，阀体1安装有下轴套12，上轴套11和下轴套12的内侧壁设有第四耐磨复合层15，所述上轴9-3、下轴9-4上设有第五耐磨复合层16，该第四、第五耐磨复合层的厚度为0.8-1mm.其表面硬度为HRC61-64，所述上轴9-3与阀盖2设置的上轴套11滑动配合，所述下轴9-4与阀体1设置的下轴套12滑动配合，下轴9-4设有轴套定位凸台9-41，轴套定位凸台9-41与下轴套12之间设有密封圈27。

所述阀座7为一个，该阀座7轴定位、通过螺钉固定在阀体1腔内，所述阀座7与球体9-1接触的密封面设有第二耐磨复合层13，所述阀座7与阀体1接触的尾端密封面设有第三耐磨复合层14，该第二耐磨复合层13设有凸起的台阶13-1，所述台阶13-1占第二耐磨复合层13的1/3-3/5，该凸起的台阶13-1上设有与球体9-1上球面9-11对应的凹弧面。所述第一、第二、第三耐磨复合层的厚度为1-1.5mm，表面硬度为HRC63-65。所述第一、第二、第三、第四、第五耐磨复合层为喷焊的硬质合金粉。

所述阀体1的阀腔底部设有螺纹孔，所述螺纹孔内设有弹性密封塞17，弹性密封塞17由螺纹柱17-1、弹簧17-2、密封垫17-3和填料圈17-4构成，弹簧17-2、密封垫17-3和填料圈17-4从上往下依次套设在螺纹柱17-1上，弹性密封塞17密封安装在螺纹孔内。

所述阀体1与阀盖2的连接处设有双榫槽结构，所述双榫槽内设有止口密封垫18，阀盖2和阀体1之间通过第一螺栓19和第一螺帽20连接，位于阀盖2与第一螺帽20之间的第一螺栓19上套有补偿弹簧21，补偿弹簧21的上端与第一螺帽20接触，下端与阀盖2接触。

所述阀盖2采用加长结构，所述阀盖2采用加长设计，此设计使球阀填料及填料以上的各附件温度保持在“0”度以上。阀盖2的上部还设有滴水盘6，所述阀盖2的上端面设有用于放置填料箱4的凹槽，所述填料箱4由填料底座4-1和填料压盖4-2构成，所述填料底座4-1位于阀盖2的凹槽内，通过第二螺栓22和第二螺帽23相配合固定在阀盖2上，填料箱4与阀盖2凹槽之间设有圆柱型弹簧25，所述填料箱4与第二螺帽23之间的第二螺栓22上套有蝶形弹簧26和垫圈24，所述填料5采用宝塔式自密封结构。

本发明相对于现有技术的区别：

现有的低温高压球阀的球体采用全球结构，球阀在使用过程中，当球阀在线损坏，球阀又无法下线维修的条件下，全球体结构很难实现球阀在线维修，而本发明的低温高压球阀的球体采用一个球面，当球体旋转120°时，球体与阀座密封面脱开，球体将由上端取出，不会受到阀座的干涉。实现球阀在线维修性能。

现有低温高压球阀的球体采用非偏心球体结构，其阀座的初始密封比压都由预紧弹簧提高，但在低温介质中，其弹簧腔容易积累大量的积水而结冰，影响球阀的密封性能和开关力矩。同时球阀在整个开关过程中，阀座与球体接触，将产生较大的摩擦力矩。而本发明的低温高压球阀球体的球面9-11的对称中心线偏于上轴9-3、下轴9-4的回转中心线，采用该偏心结构，其阀座初始密封比压由球阀的开关转矩来提供，减少了阀座的预紧弹簧和阀体内部零件结构。

现有低温高压球阀大多数采用软密封结构，其阀座密封面与球体表面接触为耐低温非金属材料，因此球体与阀座开关次数越多，阀座密封面磨损量就越大，从而影响球阀的密封性能和使用寿命。而本发明的低温高压球阀的阀座采用硬密封结构，其阀座密封面为弧面，与球体表面达到100%吻合，同时阀座密封面喷焊硬质合金粉，提高了阀座与球体表面的耐磨性。

本实用新型LNG专用球阀可以再温度为-162℃～-165℃，压力为9.7MPa、压差为9.7MPa的情况下使用，使用压差为9.7MPa，通过双向密封使泄漏率达到“0”泄漏，通过耐磨复合层使球阀的使用寿命达到20-30年，并能实现在线维修。

Claims (10)

1.一种便于在线维修的LNG专用球阀，包括上装式阀体（1），所述阀体（1）的上端面连接阀盖（2），阀盖（2）的轴孔内设有可转动的阀杆（3），阀盖（2）轴孔中设置的填料箱（4）中设有用于密封阀杆（3）与阀盖（2）之间间隙的填料（5），所述阀体（1）的阀腔内安装有阀座(7)和阀芯(9)，其特征在于：所述阀芯（9）为球体(9-1)和上、下轴一体成型的整体结构，所述球体(9-1)上设有过流孔，所述球体(9-1)的一面为球面(9-11)，该球面（9-11）上设有用于与阀座（7）接触形成密封的第一耐磨复合层（10），球体(9-1)的其余三面为平面（9-2），所述上轴（9-3）、下轴（9-4）的回转中心线偏于球面（9-11）的对称中心线，所述上轴（9-3）的上端设有多棱孔（9-31），所述阀杆（3）的下端与上轴（9-3）的多棱孔（9-31）周向固定，所述上轴（9-3）与阀盖（2）设置的上轴套（11）滑动配合，所述下轴（9-4）与阀体（1）设置的下轴套（12）滑动配合；所述阀座（7）为一个，该阀座（7）轴定位固定在阀体（1）阀腔内，所述阀座（7）与球体（9-1）接触的密封面设有第二耐磨复合层（13），该第二耐磨复合层（13）设有凸起的台阶（13-1），该凸起的台阶（13-1）上设有与球体（9-1）上球面（9-11）对应的凹弧面。

2.根据权利要求1所述的一种便于在线维修的LNG专用球阀，其特征在于：所述阀座（7）与阀体（1）接触的尾端密封面设有第三耐磨复合层（14），第三耐磨复合层（14）的厚度为1-1.5mm，表面硬度为HRC63-65。

3.根据权利要求1所述的一种便于在线维修的LNG专用球阀，其特征在于：所述第一、第二耐磨复合层的厚度为1-1.5mm，表面硬度为HRC63-65。

4.根据权利要求1所述的一种便于在线维修的LNG专用球阀，其特征在于：所述球体（9-1）的球面（9-11）圆度在0.01mm之内。

5.根据权利要求1所述的一种便于在线维修的LNG专用球阀，其特征在于：所述上轴（9-3）、下轴（9-4）的回转中心线偏于球面（9-11）的对称中心线1-3mm。

6.根据权利要求1或4所述的一种便于在线维修的LNG专用球阀，其特征在于：所述球体（9-1）的球面（9-11）中部设有一圈凹槽（9-12），所述凹槽（9-12）用于减少球面（9-11）与阀座（7）的接触面积。

7.根据权利要求1所述的一种便于在线维修的LNG专用球阀，其特征在于：所述上轴套（11）、下轴套（12）的内侧壁设有第四耐磨复合层（15），所述上轴（9-3）、下轴（9-3）上设有第五耐磨复合层（16），该第四、第五耐磨复合层的厚度为0.8-1mm.其表面硬度为HRC61-64。

8.根据权利要求1所述的一种便于在线维修的LNG专用球阀，其特征在于：所述阀体（1）的阀腔底部设有弹性密封塞（17）。

9.根据权利要求1所述的一种便于在线维修的LNG专用球阀，其特征在于：所述阀体（1）与阀盖（2）的连接处设有双榫槽结构，所述双榫槽内设有止口密封垫（18），阀盖（2）和阀体（1）之间通过第一螺栓（19）和第一螺帽（20）连接，位于阀盖（2）与第一螺帽（20）之间的第一螺栓（19）上套有补偿弹簧（21），补偿弹簧（21）的上端与第一螺帽（20）接触，下端与阀盖（2）接触。

10.根据权利要求1所述的一种便于在线维修的LNG专用球阀，其特征在于：所述阀盖（2）的上端面设有用于放置填料箱（4）的凹槽，填料箱（4）位于阀盖（2）的凹槽内，通过第二螺栓（22）和第二螺帽（23）相配合固定在阀盖（2）上，填料箱（4）与阀盖（2）凹槽之间设有预紧弹簧，所述填料箱（4）与第二螺帽（23）之间的第二螺栓（22）上套有预紧弹簧和垫圈（24），所述填料（5）采用宝塔式自密封结构。