CN204664465U - 高压调节球阀压力平衡式金属阀座密封结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及高压调节球阀压力平衡式金属阀座密封结构。压力平衡式金属阀座内端设有与阀球表面相配合的密封面；压力平衡式金属阀座外周壁上设置有台肩，阀体内腔内周壁上设置有台阶，金属弹性增能环设置在台肩与台阶之间；压力平衡式金属阀座上设有平衡孔，所述平衡孔内端开口位于密封面上，平衡孔外端开口位于台肩平面上，平衡孔外端开口与金属弹性增能环对应配合；前密封环和后密封环均密封装配在压力平衡式金属阀座外周壁与阀座内腔内周壁之间，前密封环位于金属弹性增能环外侧，后密封环位于金属弹性增能环内侧。本实用新型结构简单，采用该密封结构的高压调节球阀性能可靠，扭矩适中、耐磨损、动作灵活、使用寿命长。

Description

高压调节球阀压力平衡式金属阀座密封结构

技术领域

本实用新型涉及阀座密封结构，具体地说是一种高压调节球阀压力平衡式金属阀座密封结构，属于流体控制技术领域。

背景技术

高压调节球阀在电厂、钢铁、炼油、煤化工等行业应用非常广泛。由于球阀特有的整球、同心旋转、双阀座等结构特点，使得其比其他形式的阀门能承受更大的压力和压差，目前高压调节球阀的公称压力等级可以达到ANSI 4500LB，而其他形式阀门通常只能在小于ANSI 1500LB的公称压力下工作。加上球阀具有流通能力大、压力损失小、密封效果好、制造及维护方便等优点，使得高压调节球阀在一些压力较高、需要频繁动作的使用场合需求量不断攀升。

在目前已有技术中，高压调节球阀通常采用蝶形弹簧或圆柱弹簧作为金属阀座的弹性补偿元件，依靠弹簧提供的弹力将金属阀座压紧在阀球表面，以此来保证良好的密封效果所必须的比压。在阀门动作过程中，金属阀座与阀球始终处于高压摩擦状态，使得高压球阀需要较大的操作扭矩，同时金属阀座与阀球密封面非常容易因频繁动作而损伤，因此采用上述结构的高压球阀比较适用于动作频率较低、特殊状况下需要紧急切断的使用场合。如果将上述阀门应用于需要长期频繁动作的调节工况，会导致阀门使用寿命大大缩短，其中金属阀座密封结构已成为此类高压调节工况中球阀动作灵活性及使用寿命的瓶颈。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种高压调节球阀压力平衡式金属阀座密封结构，其结构简单，采用该密封结构的高压调节球阀性能可靠，适合于在需要频繁动作的苛刻工况下使用，具有扭矩适中、耐磨损、动作灵活、使用寿命长等优点，保证装置长期高效、安全稳定运行。

按照本实用新型提供的技术方案：高压调节球阀压力平衡式金属阀座密封结构，其特征在于：包括压力平衡式金属阀座、前密封环、金属弹性增能环和后密封环，所述压力平衡式金属阀座内端设有与阀球表面相配合的密封面；所述压力平衡式金属阀座外周壁上设置有台肩，所述阀体内腔内周壁上设置有台阶，所述金属弹性增能环设置在台肩与台阶之间；所述压力平衡式金属阀座上设有平衡孔，所述平衡孔内端开口位于密封面上，平衡孔外端开口位于台肩平面上；所述前密封环和后密封环均密封装配在压力平衡式金属阀座外周壁与阀座内腔内周壁之间，前密封环位于金属弹性增能环外侧，后密封环位于金属弹性增能环内侧。

作为本实用新型的进一步改进，所述压力平衡式金属阀座外端的外周壁上设置有第一环形沟槽，压力平衡式金属阀座内端的外周壁上设置有第二环形沟槽，所述前密封环嵌装在第一环形沟槽内，所述后密封环嵌装在第二环形沟槽内。

作为本实用新型的进一步改进，所述金属弹性增能环为空心结构，其空腔内充满惰性气体。

本实用新型与已有技术相比，具有以下优点：

1、本实用新型结构简单，采用该密封结构的高压调节球阀性能可靠，适合于在需要频繁动作的苛刻工况下使用，具有扭矩适中、耐磨损、动作灵活、使用寿命长等优点，保证装置长期高效、安全稳定运行。

2、本实用新型中的金属弹性增能环能够依靠金属弹性变形及惰性气体压缩变形所产生的弹力对压力平衡式金属阀座进行预紧，当阀门空载时以较低的比压使压力平衡式金属阀座贴合在阀球表面；

3、本实用新型中的金属弹性增能环为气囊压缩结构，使得其使用寿命相比普通碟形弹簧或圆柱弹簧得以大幅度提高。

附图说明

图1为本实用新型实施例金属阀座密封结构的结构示意图。

图2为应用图1中金属阀座密封结构的阀门处于关闭位置时的状态图。

图3为应用图1中金属阀座密封结构的阀门处于打开位置时的状态图。

图4为图1中压力平衡式金属阀座的结构示意图。

图5为图1中金属弹性增能环的结构示意图。

附图标记说明：1-阀体、1a-台阶、2-压力平衡式金属阀座、2a-台肩、2b-平衡孔、2c-第一密封凹槽、2d-第二密封凹槽、3-阀球、4-前密封环、5-金属弹性增能环、5a-空腔、6-后密封环、PV-阀座背压、P1-阀入口处压力、P2-阀腔压力。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图所示：实施例中的高压调节球阀压力平衡式金属阀座密封结构主要由阀座2、前密封环4、金属弹性增能环5和后密封环6组成。

如图1~图4所示，所述压力平衡式金属阀座2内端设有密封面，该密封面与阀球3表面相配合；所述压力平衡式金属阀座2外周壁上设置有台肩2a，所述阀体1内腔内周壁上设置有台阶1a，所述金属弹性增能环5设置在台肩2a与台阶1a之间；所述压力平衡式金属阀座2上设有平衡孔2b，所述平衡孔2b内端开口位于密封面上，平衡孔2b外端开口位于台肩2a平面上；所述前密封环4和后密封环6均密封装配在压力平衡式金属阀座2外周壁与阀座2内腔内周壁之间，前密封环4位于金属弹性增能环5外侧，后密封环6位于金属弹性增能环5内侧。

如图4所示，所述压力平衡式金属阀座2外端的外周壁上设置有第一环形沟槽2c，压力平衡式金属阀座2内端的外周壁上设置有第二环形沟槽2d，所述前密封环4嵌装在第一环形沟槽2c内，所述后密封环6嵌装在第二环形沟槽2d内。

如图5所示，本实用新型实施例中，所述金属弹性增能环5为空心结构，其空腔5a内充满惰性气体。这样结构的金属弹性增能环5能够依靠金属弹性变形及惰性气体压缩变形所产生的弹力对压力平衡式金属阀座2进行预紧，当阀门空载时以较低的比压使压力平衡式金属阀座2贴合在阀球3表面。并且由于金属弹性增能环5为气囊压缩结构，使得其使用寿命相比普通碟形弹簧或圆柱弹簧得以大幅度提高。

本实用新型的工作原理如下：

如图2所示，当应用该金属阀座2密封机构的阀门处于关闭位置时，由于压力平衡式金属阀座2背面台肩2a处的腔室通过平衡孔2b与阀体1的流道相连通，此时腔室内所具有的阀座背压PV与阀入口处压力P1相等，并且阀座背压PV大于阀腔压力P2，阀座背压PV与阀腔压力P2形成的压力差将压力平衡式金属阀座2压紧在阀球3表面，阀门依靠介质自身压力实现密封。

如图3所示，当应用该金属阀座2密封机构的阀门处于打开位置时，压力平衡式金属阀座2与阀球3的流道之间形成节流断面，根据流体动力学原理，介质通过节流断面时流速升高、静压降低，此时阀座背压PV小于阀腔压力P2，此时阀座背压PV与阀腔压力P2形成的压力差产生反作用力，该反向作用力将压力平衡式金属阀座2推离阀球3表面，从而减轻阀座2密封面的摩擦磨损、延长阀门使用寿命，同时降低阀门的操作扭矩，提高阀门频繁动作时的灵活性，提高阀门的调节性能。

Claims (3)

1.高压调节球阀压力平衡式金属阀座密封结构，其特征在于：包括阀体（1），压力平衡式金属阀座（2）、前密封环（4）、金属弹性增能环（5）和后密封环（6），所述压力平衡式金属阀座（2）内端设有与阀球（3）表面相配合的密封面；所述压力平衡式金属阀座（2）外周壁上设置有台肩（2a），所述阀体（1）内腔内周壁上设置有台阶（1a），所述金属弹性增能环（5）设置在台肩（2a）与台阶（1a）之间；所述压力平衡式金属阀座（2）上设有平衡孔（2b），所述平衡孔（2b）内端开口位于密封面上，平衡孔（2b）外端开口位于台肩（2a）平面上；所述前密封环（4）和后密封环（6）均密封装配在压力平衡式金属阀座（2）外周壁与阀座（2）内腔内周壁之间，前密封环（4）位于金属弹性增能环（5）外侧，后密封环（6）位于金属弹性增能环（5）内侧。

2.如权利要求1所述的高压调节球阀压力平衡式金属阀座密封结构，其特征在于：所述压力平衡式金属阀座（2）外端的外周壁上设置有第一环形沟槽（2c），压力平衡式金属阀座（2）内端的外周壁上设置有第二环形沟槽（2d），所述前密封环（4）嵌装在第一环形沟槽（2c）内，所述后密封环（6）嵌装在第二环形沟槽（2d）内。

3.如权利要求1所述的高压调节球阀压力平衡式金属阀座密封结构，其特征在于：所述金属弹性增能环（5）为空心结构，其空腔（5a）内充满惰性气体。