CN209041630U - 一种楔式超低温顶装球阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种楔式超低温顶装球阀，包括阀体、球体和阀座，球体与阀座的接触面为楔形面，阀座与阀体的接触面为楔形面，楔形面的上端尺寸大于楔形面的下端尺寸，阀座包括阀座支承圈、阀座插入件和密封圈，阀座支承圈靠近球体的一侧设有第一密封槽，阀座支承圈靠近阀体的一侧设有第二密封槽，第一密封槽内设有阀座插入件，第二密封槽内设有密封圈。本实用新型提供的楔式超低温顶装球阀，结构简单、在线维修更方便、耐低温、密封性能强，阀体楔式密封面结构，阀座楔紧在阀体楔面与球面间，楔面原理使得预紧力更大、密封性能更好。

Description

一种楔式超低温顶装球阀

技术领域

本实用新型涉及流体控制阀门技术领域，尤其涉及一种楔式超低温顶装球阀。

背景技术

随着石油、化工和燃气行业的迅速发展，尤其是液化天然气(LNG)作为一种新兴能源的广泛应用，使得LNG用超低温阀门的需求量迅速增加。由于LNG常压下的温度为-162℃，且易燃易爆，因此在设计LNG超低温阀门时，对其密封性能提出了更高和更严格的要求。

目前，国内低温球阀还处在发展初期阶段，例如LNG站使用的低温球阀基本全部依赖进口，不仅造价昂贵，而且交货期特别长，售后维修过程繁琐。经过对国内低温球阀进行低温密封性能试验，发现泄漏率普遍超标。

在低温状态下，非金属材料的膨胀系数较金属材料大得多，使得其低温时的收缩量与金属密封件、阀体等配合件的收缩量相差较大，从而导致密封比压严重降低而产生无法密封的结果。并且大多数非金属材料在深冷温度下会变硬和变脆，失去韧性，从而导致冷流和应力松弛。金属材料在低温条件下的强度和硬度提高，塑性和韧性降低，表现出不同程度的低温冷脆现象，严重影响到阀门的性能和安全。

LNG站使用的一体式顶低温装固定球阀一般都为平行式阀座，阀座结构复杂，阀座组件零件繁多，阀座的安装方式为螺纹旋转型结构，该结构螺纹旋转困难，多次拆装，螺纹容易损坏。对于小口径阀门阀体座孔加工难度大，在线维修困难。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种楔式超低温顶装球阀。

一种楔式超低温顶装球阀，包括阀体、球体和阀座，所述球体设于所述阀体内，所述球体与所述阀体间设有所述阀座，所述球体与所述阀座的接触面为楔形面，所述阀座与所述阀体的接触面为楔形面，所述楔形面的上端尺寸大于所述楔形面的下端尺寸，所述阀座包括阀座支承圈、阀座插入件和密封圈，所述阀座支承圈靠近所述球体的一侧设有第一密封槽，所述阀座支承圈靠近所述阀体的一侧设有第二密封槽，所述第一密封槽内设有所述阀座插入件，所述第二密封槽内设有所述密封圈。

以上技术方案优选的，所述密封圈为唇形圈，所述唇形圈包括位于所述球阀上游的上游唇形圈和位于所述球阀下游的下游唇形圈，所述阀体、球体和阀座内均设有流道，所述上游唇形圈的唇口朝向所述流道设置。

以上技术方案优选的，所述下游唇形圈的唇口背离所述流道设置。

以上技术方案优选的，所述阀体上方设有阀盖，所述球体与所述阀盖间设有预紧装置。

以上技术方案优选的，所述阀盖伸入所述阀体的一端设有第一凸台，所述球体的相应位置设有第二凸台，所述预紧装置设于所述第一凸台与所述第二凸台间。

以上技术方案优选的，所述预紧装置为板簧，所述板簧的一端与所述第一凸台连接，所述板簧的另一端与所述第二凸台连接。

以上技术方案优选的，所述球体的上端设有阀杆，所述阀杆套设于所述阀盖内，所述阀杆与所述阀盖间设有填料密封组件。

以上技术方案优选的，所述填料密封组件包括由下至上依次设置的唇形圈、填料垫、填料、填料压套、填料压板、碟簧、螺柱和六角螺母。

以上技术方案优选的，所述阀体与所述阀盖间设有石墨缠绕垫。

以上技术方案优选的，所述阀体两端设有袖管。

本实用新型具有的优点和积极效果是：本实用新型提供的一种楔式超低温顶装球阀，阀座、球体和阀体楔形密封面结构，阀座楔紧在阀体楔面与球面间，楔面原理使得预紧力更大、密封性能更好；具有自补偿功能，能够有效地防止球阀在低温环境下，由于低温造成的装配预紧力松弛而形成的密封泄漏；阀座上设有上游唇形圈和下游唇形圈，可实现上下游阀座同时密封；阀体中腔超压时，上游唇形圈唇口朝向流道设置，中腔压力促使上游唇形圈唇口闭合，从而实现泄压，使得阀门安全可靠；在线维修时，由传统平行式阀座结构变为楔面插入结构，避免了多次安装引起螺纹的损坏，阀座和球体可作为一个整体，当球体通过工装向上提起时，阀座及唇形圈和可一起被取出，可以实现多次现场在线拆装，维修方便；球阀具有防火功能，并且保证了火灾时的密封性。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例的阀座的结构示意图。

其中：1-阀体；2-下游唇形圈；3-阀座；3a-阀座插入件；3b-阀座支承圈；4-球体；5-推力垫；6-下轴承；7-上游唇形圈；8-袖管；9-板簧；10-缠绕垫；11-上轴承；12-阀盖；13-推力垫；14-螺柱；15-六角螺母；16-阀杆；17-滴水盘；18-唇形圈；19-填料垫20-填料；21-填料压套；22-填料压板23-碟簧；24-螺柱；25-六角螺母；26-手柄；27-垫圈；28-六角螺母；41-第一凸台；121-第二凸台。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，本实用新型提供了一种楔式超低温顶装球阀，包括顶装式阀体1、安装在阀体上端的阀盖12、在阀盖12内的阀杆16、在阀体1内腔中的球体4、两个对称的设在球体4两侧的阀座3，阀体1内与阀座3配合的密封面为楔形，楔形的上端尺寸大于楔形的下端尺寸。阀盖伸入阀体的一端设有第一凸台41，球体的相应位置设有第二凸台121，预紧装置设于第一凸台与第二凸台间，本实施例优选的，预紧装置为板簧，板簧的一端与第一凸台连接，板簧的另一端与第二凸台连接，板簧9提供使球体向下的预紧力。阀盖与阀体通过螺柱14和六角螺母15实现连接。

球体通过上轴承11和下轴承6实现定位，上轴承11和阀盖12孔适配，下轴承6和阀体1孔相适配，球体4上端扁方与阀杆16方槽配合，阀杆16与阀盖12孔相适配，阀杆16上部扁方与手柄26连接，并用垫圈27、六角螺母28固定。球体的下端与阀体的接触处设有推力垫5，阀杆与阀盖接触的水平面间设有推力垫13。

阀杆16与阀盖12之间设有填料密封组件，填料密封组件包括自下至上依次固定套在阀杆16上端的唇形圈18；填料垫19；填料20；填料压套21；填料压板22；碟簧23；螺柱24；六角螺母25。阀杆16与球体4上均开有泄压孔，泄压孔与阀体阀腔相通，可有效防止局部压力急剧上升。

为避免焊接到管道时影响阀门密封，在阀体1的两侧端部焊接了袖管8。阀盖12的长颈处设有滴水盘17，滴水盘17焊接在阀盖12上。

如图2所示，阀座3包括阀座插入件3a、阀座支承圈3b、上游唇形圈7和下游唇形圈2，阀座支承圈靠近球体的一侧设有第一密封槽，阀座支承圈靠近阀体的一侧设有第二密封槽，第一密封槽内设有阀座插入件，第二密封槽内设有密封圈，本实施例中密封圈采用唇形圈，唇形圈包括位于球阀上游的上游唇形圈和位于球阀下游的下游唇形圈，上游唇形圈的唇口朝向流道设置，下游唇形圈的唇口背离流道设置。唇形圈与阀体1密封接触，可实现上下游阀座同时密封，且阀腔超压时上游唇形圈7可自泄压。

上述结构中使用的唇形圈(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，阻塞泄露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。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。

在安装时，阀座支承圈3b、下游唇形圈2、上游唇形圈7和阀座插入件3a紧贴球体4组成一个整体，一起装入阀体1，板簧9载荷传递到阀座3上，为阀座3与球体4之间提供初始密封力。使用时，在上游端的介质作用下推动上游唇形圈7唇口，唇口一侧压紧阀体1的楔形密封面，另侧压紧第二密封槽，进而使得阀座靠近阀体的端面形成密封，密封以后阀座3压向球体4，使得阀座3与球体4之间密封更加可靠。当阀体1中腔压力急剧上升但不超出1.33倍阀门额定压力值时，中腔压力使得阀座3第二密封槽内的上游唇形圈7唇口闭合，上游阀体与阀座不再密封，中腔压力释放到流道内，从而中腔压力也被泄放，使得阀门安全性能可靠，而下游唇形圈唇口远离流道设置，中腔压力超出产品额定值时，中腔压力使得下游唇形圈的唇口被撑开，更加贴合阀体与阀座，保证了密封性。

由于阀门在常温下进行装配，而阀门的应用环境为低温或超低温环境，阀门内件受低温温度影响，各部件会收缩，导致预紧力松弛，此时，板簧9会释放能量，向下压球体4，球体4连同阀座3沿着阀体1的斜面下滑，由于阀体1两斜平面呈现为楔式结构，在下滑过程中，斜面与阀座3、球体4楔紧，增大了密封比压，增强了密封性能。另外，当阀座3发生磨损时，原装配预紧力变小，板簧9同样会向下压球体4，自动补偿阀座装配预紧力。

在线维修时，由传统平行式阀座结构变为楔面插入结构，避免了多次安装引起螺纹的损坏，可以实现多次现场在线拆装，维修方便。具体的阀座3和球体4可作为一个整体，当球体4通过工装向上提起时，阀座3随着球体可一起被取出，拆装方便。

阀体1与阀盖12有石墨缠绕垫10，阀盖12与阀杆16之间填料20为石墨，石墨为耐高温、耐火材料，具有良好的防火功能，能够保证当发生火灾时阀门没有外漏，使球阀具备防火功能。当发生火灾时，由于阀座插入件3a可能密封失效，阀座支承圈3b会直接贴到球体4上，球体4在板簧9的作用下连同阀座支承圈3b沿着阀体1的斜面下滑，由于阀体1两斜平面呈现为楔式结构，使阀座支承圈与球体始终保持预紧，从而保证了火灾时的密封。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种楔式超低温顶装球阀，包括阀体、球体和阀座，所述球体设于所述阀体内，所述球体与所述阀体间设有所述阀座，其特征在于：所述球体与所述阀座的接触面为楔形面，所述阀座与所述阀体的接触面为楔形面，所述楔形面的上端尺寸大于所述楔形面的下端尺寸，所述阀座包括阀座支承圈、阀座插入件和密封圈，所述阀座支承圈靠近所述球体的一侧设有第一密封槽，所述阀座支承圈靠近所述阀体的一侧设有第二密封槽，所述第一密封槽内设有所述阀座插入件，所述第二密封槽内设有所述密封圈。

2.根据权利要求1所述的楔式超低温顶装球阀，其特征在于：所述密封圈为唇形圈，所述唇形圈包括位于所述球阀上游的上游唇形圈和位于所述球阀下游的下游唇形圈，所述阀体、球体和阀座内均设有流道，所述上游唇形圈的唇口朝向所述流道设置。

3.根据权利要求2所述的楔式超低温顶装球阀，其特征在于：所述下游唇形圈的唇口背离所述流道设置。

4.根据权利要求1-3任一项所述的楔式超低温顶装球阀，其特征在于：所述阀体上方设有阀盖，所述球体与所述阀盖间设有预紧装置。

5.根据权利要求4所述的楔式超低温顶装球阀，其特征在于：所述阀盖伸入所述阀体的一端设有第一凸台，所述球体的相应位置设有第二凸台，所述预紧装置设于所述第一凸台与所述第二凸台间。

6.根据权利要求5所述的楔式超低温顶装球阀，其特征在于：所述预紧装置为板簧，所述板簧的一端与所述第一凸台连接，所述板簧的另一端与所述第二凸台连接。

7.根据权利要求4所述的楔式超低温顶装球阀，其特征在于：所述球体的上端设有阀杆，所述阀杆套设于所述阀盖内，所述阀杆与所述阀盖间设有填料密封组件。

8.根据权利要求7所述的楔式超低温顶装球阀，其特征在于：所述填料密封组件包括由下至上依次设置的唇形圈、填料垫、填料、填料压套、填料压板、碟簧、螺柱和六角螺母。

9.根据权利要求4所述的楔式超低温顶装球阀，其特征在于：所述阀体与所述阀盖间设有石墨缠绕垫。

10.根据权利要求1所述的楔式超低温顶装球阀，其特征在于：所述阀体两端设有袖管。