CN208634427U - 双向密封下游阀座密封结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双向密封下游阀座密封结构，包括阀体、球体、下游阀座，下游阀座为双活塞效应阀座，在下游阀座和阀体之间所述下游唇形密封圈与下游阀座螺纹段内端面之间安装有防止下游唇形密封圈轴向移动的下游密封构件阻隔环；在阀体和下游阀座之间形成独立固定的下游唇形密封圈安装空间，下游唇形密封圈安装空间内安装有下游唇形密封圈。上述结构避免了唇形密封圈在沟槽内滑动，保证了阀座稳定的密封性，实现了LNG介质等超低温工况下高压顶装式球阀的密封问题，有效的解决了超压时向上游方向泄压，保证整个阀门的安全性能。

Description

双向密封下游阀座密封结构

技术领域

本实用新型属于低温或抗硫球阀技术领域，特别是涉及一种双向密封下游阀座密封结构。

背景技术

液化天然气(LNG)是清洁能源，天然气是在气田中自然开采出来的可燃气体，主要由甲烷构成。LNG是通过在常压下气态的天然气冷却至超低温-102℃，使之凝结成液体。天然气液化后可以大大节约储运空间，而且具有热值大、性能高等特点。是国家能源战略的重点行业。但是关键区域的阀门还一直依赖进口，尤其是大口径、高压超低温顶装式球阀，上游阀座为单活塞效应阀座，下游阀座为双活塞效应阀座，阀门中腔超压时只能向上游方向泄压。

国内现有的超低温顶装式球阀，在装配时阀座尾部会预留较长的装配余量，这就使得装好后LIP-SEAL沟槽尺寸太长，在承受不同方向的压力时，LIP-SEAL会产生较大位移，从而密封存在较大的不稳定性，本实用新型完全解决了此问题。

本实用新型采用隔断装置将多重LIP-SEAL相互隔开，形成独立固定的LIP-SEAL沟槽，把顶装式球阀装配时阀座尾的装配余量排除在LIP-SEAL沟槽外，避免了LIP-SEAL 在沟槽内滑动，保证了阀座稳定的密封性,提供了阀门的使用寿命。本实用新型产品可在线维修，实现了LNG介质等超低温工况下高压顶装式球阀的密封，有效的解决了超压时向上游方向泄压，保证整个阀门的安全性能。本实用新型性能已完全达到了国外同类产品的水平，填补了国内空白，将逐步替代进口。

发明内容

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种双向密封下游阀座密封结构；实现了LNG介质等超低温工况下高压顶装式球阀的密封问题，有效的解决了超压时向上游方向泄压，保证整个阀门的密封和安全性能，延长了密封构件的使用寿命。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种双向密封下游阀座密封结构，包括阀体、球体、阀座、下游阀座，其特征在于：下游阀座为双活塞效应阀座；所述下游阀座滑动安装在阀体的下游阀座安装腔内；在阀体的下游阀座安装腔的底部固定安装有下游固定圈，所述下游固定圈的端面上沿圆周方向均布设有数个下游定位销，所述下游定位销的轴向方向与阀体的水平中线平行设置；所述下游阀座的下游端面下对应定位销位置设有下游销孔，所述下游定位销插装在下游销孔内，所述下游阀座沿下游定位销轴向移动；所述下游阀座上套装有下游唇形密封圈，所述阀体对应下游阀座外圆周的下游唇形密封圈设有密封台；所述下游唇形密封件与阀体内壁接触形成密封结构；所述下游阀座靠近球体的一端设有外螺纹段，在外螺纹段下配装有下游压环；所述下游压环与所述阀体内的外台阶孔肩之间设置下游预紧蝶簧；所述下游压环向下游预紧弹簧方向旋进时，压缩所述下游预紧蝶簧；同时，所述下游预紧蝶簧推动下游阀座向外运动，直至靠上球体，继续旋进下游预紧蝶簧时下游阀座上的阀座密封圈与球体压紧，形成下游密封结构；在下游阀座和阀体之间所述下游唇形密封圈与下游阀座螺纹段内端面之间安装有防止下游唇形密封圈轴向移动的下游密封构件阻隔环；在阀体和下游阀座之间形成独立固定的下游唇形密封圈安装空间，下游唇形密封圈安装空间内安装有下游唇形密封圈。

本实用新型还可以采用如下技术方案：

下游唇形密封圈安装空间内安装有两个下游唇形密封圈；两个下游唇形密封圈呈背向设置。

下游唇形密封圈安装空间内安装有两个以上的下游唇形密封圈；靠近球体侧下游唇形密封圈和远离球体侧的下游唇形密封圈呈背向设置。

所述下游压环的外环面上均设置有防松限位环，所述防松限位环通过防松螺钉固定；在所述防松限位环的端部设有凸起，所述凸起能够与在阀体内侧壁上设置的凸台相抵触，从而限制所述下游压环旋转。

所述下游压环靠近球体的端面上均设置有用来插入工装旋动上游阀座压用的工艺孔。

在下游阀座和阀体之间设有柔性石墨密封圈。

本实用新型具有的优点和积极效果是：由于本实用新型采用上述技术方案，具有以下优点：

1、采用阻隔环构件将多重唇形密封圈(LIP-SEAL)相互隔开，形成独立固定的唇形密封圈(LIP-SEAL)沟槽，把顶装式球阀装配时阀座尾的装配余量排除在唇形密封圈 (LIP-SEAL)沟槽外，避免了唇形密封圈(LIP-SEAL)在沟槽内滑动，保证了阀座稳定的密封性，提供了阀门的使用寿命。解决了现有的超低温顶装式球阀在装配时阀座尾部会预留较长的装配余量，避免了装好后唇形密封圈(LIP-SEAL)沟槽尺寸太长，在承受不同方向的压力时，唇形密封圈(LIP-SEAL)会产生较大位移，从而提高了密封的稳定性。

2、本实用新型下游阀座为双活塞效应阀座，通过合理设计和计算，可实现合理的阀门超压泄放功能；配合单活塞效应阀座的上游阀座，实现LNG介质超压时只能向上游方向泄漏，并保证整个阀门的密封性能。

3、通过设计螺纹配合形式的下游阀座与下压环的结构，并设置下游固定圈，使下游阀座只能沿轴向方向作直线移动，并防止在旋转下游压环时阀座因跟转而损伤唇形密封圈(LIP-SEAL)，设置蝶簧可有效提供了球阀的初始密封。

总之，本实用新型可在线维修，实现了LNG介质等超低温工况下高压顶装式球阀的密封问题，有效的解决了超压时向上游方向泄压，保证整个阀门的密封和安全性能。本实用新型性能已完全达到了国外同类产品的水平，填补了国内空白，将逐步替代进口。

附图说明

图1为下阀座安装结构示意图。

图2为下阀座装配时与球体位置的结构示意图。

图3为上游带压时下阀座的受力示意图。

图4为下游带压时下阀座的受力示意图。

图5为下游唇形密封圈设有两个结构示意图；

图6为下游唇形密封圈设有三个结构示意图；

图7为下游唇形密封圈设有五个结构示意图；

图8是防松限位环结构示意图；

图9为本实用新型使用状态结构示意图。

图中：1、阀体；1-1、凸台；2、球体；3、下游阀座；4、阀杆；5、阀盖；6、下游固定圈；7、下游定位销；8、下游销孔；9、下游唇形密封圈；9-1、下游密封构件阻隔环；10、下游压环；11、下游预紧蝶簧；12、防松限位环；12-1、凸起；13、防松螺钉；14、工艺孔；15、柔性石墨密封圈。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1和图2、图9，一种双向密封下游阀座密封结构，包括阀体1、球体2、阀座、阀杆4以及阀盖5，其中所述球体和阀座安装于所述阀体的通道中，所述阀盖5 通过紧固件安装在阀体的上端部，在阀盖内穿装阀杆4，在阀体的通道中所述阀杆连接球体2，其中所述阀座的下游阀座3为双活塞效应阀座，下游阀座3分置于所述球体2的下游；所述下游阀座3滑动安装在阀体的下游阀座3安装腔内；

在阀体的下游阀座3安装腔的底部固定安装有下游固定圈6，所述下游固定圈6的端面上沿圆周方向均布设有数个下游定位销7，所述下游定位销7的轴向方向与阀体的水平中线平行设置；所述下游阀座3的下游端面下对应定位销位置设有下游销孔8，所述下游定位销7插装在下游销孔8内，所述下游阀座3沿下游定位销7轴向移动；所述下游阀座3上套装有下游唇形密封圈9，所述阀体对应下游阀座3外圆周的下游唇形密封圈9 设有密封台；所述下游唇形密封件与阀体内壁接触形成密封结构；所述下游阀座3靠近球体的一端设有外螺纹段，在外螺纹段下配装有下游压环10；所述下游压环10与所述阀体内的外台阶孔肩之间设置下游预紧蝶簧11；所述下游压环10向下游预紧弹簧方向旋进时，压缩所述下游预紧蝶簧11；同时，所述下游预紧蝶簧11推动下游阀座3向外运动，直至靠上球体，继续旋进下游预紧蝶簧11时下游阀座3上的阀座密封圈与球体压紧，形成下游密封结构；

在下游阀座3和阀体上所述下游唇形密封圈9与下游阀座3螺纹段内端面之间安装有防止下游唇形密封圈9轴向移动的下游密封构件阻隔环9-1；在阀体和下游阀座3之间形成独立固定的下游唇形密封圈安装空间，在下游唇形密封圈内安装下游唇形密封圈9，本实施例中下游唇形密封圈9优选四个。

上述的唇型密封圈具体密封形式可根据阀门的压力等级和口径大小酌情调整多重唇形密封圈的数量，使其达到最佳的密封效果；举例如下：

优选的，下游唇形密封圈安装空间内安装有两个下游唇形密封圈；两个下游唇形密封圈呈背向设置。如图5，

优选的，下游唇形密封圈安装空间内安装有三个下游唇形密封圈；靠近球体侧下游唇形密封圈和远离球体侧的下游唇形密封圈呈背向设置，请参阅图6。

优选的，下游唇形密封圈安装空间内安装有五个下游唇形密封圈；靠近球体侧的三个下游唇形密封圈同向设置和远离球体侧的两个下游唇形密封圈同向设置，靠近球体侧的三个下游唇形密封圈和远离球体侧的两个下游唇形密封圈呈背向设置，请参阅图7。

优选的，为了防止下游压环10松动，所述下游压环10的外环面上均设置有防松限位环12，所述防松限位环通过防松螺钉13固定；在所述防松限位环的端部设有凸起12-1，所述凸起能够与在阀体内侧壁上设置的凸台1-1相抵触，从而限制所述下游压环10旋转。

优选的，所述下游压环10靠近球体的端面上设置有用来插入工装旋动下游阀座3压用的工艺孔14。

优选的，在下游阀座3和阀体之间设有柔性石墨密封圈15。

上述结构中使用的唇形密封圈(LIP-SEAL)是一种弹性密封圈，属于现有技术，它依靠唇部紧贴密封耦合件的表面，阻塞泄漏通道而获得密封效果，当密封介质压力增大时，唇口被撑开，更加紧密地与密封面贴合。采用唇形密封圈(LIP-SEAL)组可以使后面的密封圈进一步压紧，密封性进一步增强。唇形密封圈(LIP-SEAL)压紧力是随介质压力的改变而变化的，既能保证足够的密封压紧力，又不至产生过大的摩擦。各组唇形密封圈(LIP-SEAL)的结构形式也可不尽相同，根据实际需要，下游阀座3通过合理设计和计算，实现内腔LNG介质超压时只能向上游方向泄漏，并保证整个阀门的密封性能。

上述结构中，上游固定圈6和下游固定圈6接缝处点焊固定，焊接于阀体内的台阶孔的底端，一般在端部取几点均布点焊(一般为4点即可)。

上述结构中，为防止螺纹的咬合，下游压环10采用了高强度和硬度的材料，一般采用INCONEL712，防止和阀座咬死。

上述结构中，下游压环10在预紧密封时起着不可忽视的作用，下游阀座3与下游压环10螺纹密封的结构更有其独特的作用，依靠下游压环10的旋进旋出来调节蝶簧的预紧力。如图3所示，向内旋进下游压环10时(即向蝶簧旋进)，可以给蝶簧施加一定的预紧力，这时，蝶簧在预紧力作用下会带动互为螺纹连接的下游压环10和下游阀座3二者共同向外推出，从而使下游阀座3顶住球体，实现密封。

顶装式球阀装配球体时，下阀座与球体之间需要有的装配间隙。下阀座尾部几个台阶的间隙均为L1(如图1所示)，下阀座与球体的端面的的重合长度为L2(如图1所示)，阀座尾部间隙L1必须大于球体重合长度L2，两者的差值为L3即为下阀座与球体的装配间隙。

这个预紧力的施加过程可通过如下操作实现：阀体内腔在装入球体前，在阀体内先装下游固定圈和下游定位销，然后将下游唇形密封圈和下游密封构件阻隔环套在下游阀座上，并使用工装压入阀体的阀座孔内，再装蝶簧，再进一步旋下游压环，使下游阀座端面与下游压环端面平齐，把下游阀座推至阀体的阀座孔尾部，下游阀座与球体之间预留装配间隙为L3(如图2)，保持球体在阀座全开位置时装入；然后再利用工装旋转下游压环，使下游压环向蝶簧的方向进给，也就是使下游阀座向球体推进直至顶住球体，并产生球阀密封时的最小密封预紧比压，实现初始密封。此时，下阀座尾部间隙为L1(如图1)，此间隙不影响下游唇形密封圈沟槽的尺寸，在整个装配过程中，下游唇形密封圈和下游压环始终保持固定。

为了进一步说明本使用的使用状态，特依本实用在不同的状态下的受力分析加以说明：

如图3，当上游介质压力为P1时，阀座受力面积A1＞B1，面积差为C1,此时在介质压力作用下，将阀座1推向球体，实现密封，阻断介质通过。

如图4所示，当下游介质压力为P2时，阀座受力面积A2＞B2，面积差为C2,此时在介质压力作用下，将阀座1推向球体，实现密封，阻断介质通过。

以上所述，均为本实用新型的优选实施例，采用多重唇形密封圈(LIP-SEAL)和隔环相互隔开，形成独立固定的沟槽，避免了唇形密封圈在沟槽内滑动，保证阀座的密封性和安全稳定性，但本实用新型的保护范围并不局限于此，显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。本实用新型试制成功，填补了国内空白，将逐步改变国内长期进口的状况，提高了企业的市场竞争力，使企业不断发展壮大，为企业创造很好的效益。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种双向密封下游阀座密封结构，包括阀体、球体、阀座、下游阀座，其特征在于：下游阀座为双活塞效应阀座；所述下游阀座滑动安装在阀体的下游阀座安装腔内；在阀体的下游阀座安装腔的底部固定安装有下游固定圈，所述下游固定圈的端面上沿圆周方向均布设有数个下游定位销，所述下游定位销的轴向方向与阀体的水平中线平行设置；所述下游阀座的下游端面下对应定位销位置设有下游销孔，所述下游定位销插装在下游销孔内，所述下游阀座沿下游定位销轴向移动；所述下游阀座上套装有下游唇形密封圈，所述阀体对应下游阀座外圆周的下游唇形密封圈设有密封台；所述下游唇形密封件与阀体内壁接触形成密封结构；所述下游阀座靠近球体的一端设有外螺纹段，在外螺纹段下配装有下游压环；所述下游压环与所述阀体内的外台阶孔肩之间设置下游预紧蝶簧；所述下游压环向下游预紧弹簧方向旋进时，压缩所述下游预紧蝶簧；同时，所述下游预紧蝶簧推动下游阀座向外运动，直至靠上球体，继续旋进下游预紧蝶簧时下游阀座上的阀座密封圈与球体压紧，形成下游密封结构；在下游阀座和阀体之间所述下游唇形密封圈与下游阀座螺纹段内端面之间安装有防止下游唇形密封圈轴向移动的下游密封构件阻隔环；在阀体和下游阀座之间形成独立固定的下游唇形密封圈安装空间，下游唇形密封圈安装空间内安装有下游唇形密封圈。

2.根据权利要求1所述的双向密封下游阀座密封结构，其特征在于：下游唇形密封圈安装空间内安装有两个下游唇形密封圈；两个下游唇形密封圈呈背向设置。

3.根据权利要求1所述的双向密封下游阀座密封结构，其特征在于：下游唇形密封圈安装空间内安装有两个以上的下游唇形密封圈；靠近球体侧下游唇形密封圈和远离球体侧的下游唇形密封圈呈背向设置。

4.根据权利要求1所述的双向密封下游阀座密封结构，其特征在于：所述下游压环的外环面上均设置有防松限位环，所述防松限位环通过防松螺钉固定；在所述防松限位环的端部设有凸起，所述凸起能够与在阀体内侧壁上设置的凸台相抵触，从而限制所述下游压环旋转。

5.根据权利要求1所述的双向密封下游阀座密封结构，其特征在于：所述下游压环靠近球体的端面上均设置有用来插入工装旋动上游阀座压用的工艺孔。

6.根据权利要求1所述的双向密封下游阀座密封结构，其特征在于：在下游阀座和阀体之间设有柔性石墨密封圈。