CN210318609U - 一种具有双向双阀座密封功能的低温上装式固定球阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有双向双阀座密封功能的低温上装式固定球阀，包括阀体、球体，所述球体两侧与阀体之间依次连接有阀座、第一压套、压板，所述阀座、第一压套、阀体之间设有密封腔，所述密封腔内设有背靠背设置的正向唇形圈和反向唇形圈以及第二压套，所述第二压套与反向唇形圈之间形成密封配合关系，所述第一压套与正向唇形圈形成单向密封配合关系，所述第一压套与压板之间设有弹性件且所述弹性件对第一压套形成向球体方向的推力。由于每个阀座背后的两个唇形圈的安装方向是相反的，因此，不论介质压力是正向的还是反向的，总有一个唇形圈能够起到密封作用，形成双向双阀座密封功能，本实用新型的球阀具有更好的密封可靠性。

Description

一种具有双向双阀座密封功能的低温上装式固定球阀

技术领域

本实用新型涉及一种具有双向双阀座密封功能的低温上装式固定球阀。

背景技术

球阀作为管路系统的切断阀广泛应用于石油、化工、电力、城建等各类工业领域。球阀通过球体的90°旋转能够开启或关闭管道，它具有流体阻力小，密封性能好，开关迅速等优点。固定球阀的球体一般采用上下支撑轴或支撑板支撑，球阀在使用过程中球体不移动，只做90°旋转运动。通过在阀座背后施加弹簧力以及管道中的介质力，使阀座能够紧密的贴合在球体上，从而达到阀座的可靠密封。上装式球阀阀体为整体式结构，刚性好，不容易变形，很多用户要求低温固定球阀采用上装式结构设计，图1是低温上装式固定球阀的常规结构。驱动装置10＇通过阀杆7＇带动球体5＇做90°的旋转，从而达到开启和关闭球阀的目的。为了使阀座能够紧密贴合球体，因此，阀座应能够在阀体内移动，但同时又要求阀座与阀体之间可靠密封，确保阀体内的介质不会通过阀座与阀体之间的配合间隙泄漏。对于常温球阀，两者之间通常采用橡胶O型圈进行密封，但橡胶O型圈不能用于低温工况，在低温下橡胶O型圈会开裂或失去弹性，无法有效密封。因此，低温固定球阀的阀座与阀体之间不能采用橡胶O型圈进行密封，通常采用唇形圈进行密封，图2是阀座与阀体之间采用唇形圈进行密封的常规结构设计。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：唇形圈属于单向密封圈，介质压力作用在唇形圈安装弹簧圈的一侧时，介质压力会使唇口撑开达到密封，而当介质压力作用在唇形圈的另一侧时，介质压力会使唇口收缩，因此，介质会从唇形圈两侧泄漏，因此，对于采用唇形圈的常规低温球阀结构设计，尽管在低温球阀的球体两侧均设计了阀座，但是只有上游的阀座(高压侧的阀座)具有密封作用。为了提高球阀的密封可靠性，制造厂及用户都希望球阀的球体两侧阀座均具有双向密封功能，这样球阀具有更可靠的密封性能，但是常规设计的低温球阀不具有双向双密封功能。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种具有双向双阀座密封功能的低温上装式固定球阀。

本实用新型所采取的有益效果如下：一种具有双向双阀座密封功能的低温上装式固定球阀，包括阀体、球体，所述球体两侧与阀体之间依次连接有阀座、第一压套、压板，所述阀座、第一压套、阀体之间设有密封腔，所述密封腔内设有背靠背设置的正向唇形圈和反向唇形圈以及第二压套，所述第二压套与反向唇形圈之间形成密封配合关系，所述第一压套与正向唇形圈形成单向密封配合关系，所述第一压套与压板之间设有弹性件且所述弹性件对第一压套形成向球体方向的推力。

压板与阀体之间设有四开环，所述四开环的一个侧面上外环设有凸起台阶，所述阀体或压板对应设有限位凹槽。

所述四开环与阀体配合的侧面上外环设有凸起台阶，所述阀体对应设有限位凹槽。

所述弹性件为弹簧，所述第一压套接近压板一侧设有弹簧孔，所述弹性件位于弹簧孔内。

所述第二压套一侧凸起形成头部，所述反向唇形圈包括U型圈及设置在U型圈内的弹簧圈，所述头部伸入反向唇形圈的唇口内抵压弹簧圈。

第一压套一侧凸起形成头部，包括U型圈及设置在U型圈内的弹簧圈，所述头部伸入正向唇形圈的唇口内抵压弹簧圈。

阀体上设有安全泄放阀。

所述第一压套与压板之间有一定的间隙。

本实用新型的有益效果如下：由于每个阀座背后的两个唇形圈的安装方向是相反的，因此，不论介质压力是正向的还是反向的，总有一个唇形圈能够起到密封作用。因此对于整个球阀来说，只要结构设计合理，不论球阀的哪一端是高压侧，球阀的两个阀座都可以起到密封作用，相对于常规设计的球阀来说，本实用新型设计的球阀具有双向双阀座密封功能，因此，本实用新型的球阀具有更好的密封可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本实用新型的范畴。

图1为现有技术中低温上装式固定球阀的常规结构；

图2为现有技术中阀座与阀体之间采用唇形圈进行密封的常规结构设计；

图3为本实用新型一种实施例的结构示意图；

图4为本实用新型一种实施例中阀座部位的结构示意图；

图5为四开环的剖视图(a)和主视图(b)；

图中；

1’，阀体；2’，弹簧；3’，阀座密封；4’，阀座；5’，球体；6’，阀盖；7’，阀杆；8’，填料；9’，支架；10’，驱动装置；

1”，阀体；2”，弹簧；3”，唇形圈；4”，阀座；5”，球体；

1，阀体；2，球体；3，四开环；301，凸起台阶；4，压板；5，弹簧；6，第一压套；601，弹簧孔；7，正向唇形圈；8，反向唇形圈；9，第二压套；10，阀座；11，阀盖；12，阀杆；13，填料；14，支架；15，驱动装置。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。

需要说明的是，本实用新型实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本实用新型实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

本实用新型所提到的方向和位置用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「顶部」、「底部」、「侧面」等，仅是参考附图的方向或位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本发明，而非对本实用新型保护范围的限制。

一种具有双向双阀座密封功能的低温上装式固定球阀，包括阀体1、球体2，所述球体2两侧与阀体1之间依次连接有阀座10、第一压套6、压板4，所述阀座10、第一压套6、阀体1之间设有密封腔，所述密封腔内设有背靠背设置的正向唇形圈7和反向唇形圈8以及第二压套9，所述第二压套9与反向唇形圈8之间形成密封配合关系，所述第一压套6与正向唇形圈7形成单向密封配合关系，所述第一压套6与压板4之间设有弹性件5且所述弹性件5对第一压套6形成向球体2方向的推力。由于每个阀座背后的两个唇形圈的安装方向是相反的，因此，不论介质压力是正向的还是反向的，总有一个唇形圈能够起到密封作用。因此对于整个球阀来说，只要结构设计合理，不论球阀的哪一端是高压侧，球阀的两个阀座都可以起到密封作用，相对于常规设计的球阀来说，本结构设计的球阀具有双向双阀座密封功能，因此，本结构的球阀具有更好的密封可靠性。阀座10一般采用金属镶嵌耐低温的软密封材料，如PCTFE(聚三氟氯乙烯)等，阀座也可以采用全金属设计，为了确保密封面的使用寿命，金属密封球阀的阀座密封面和球体密封面采用镍基合金、碳化钨等耐磨材料。正向唇形圈7和反向唇形圈8均采用标准的结构设计，可以直接从唇形圈制造厂采购，正向唇形圈7和反向唇形圈8的结构是在U型圈内放置一个弹簧圈，U型圈一般采用纯的或增强的PTFE、TFE、PCTFE等非金属材料制造，弹簧圈一般采用金属材料制造。正向唇形圈7和反向唇形圈8结构相同，只是安装方向相反，两者背靠背安装。

压板4与阀体1之间设有四开环3，所述四开环3的一个侧面上外环设有凸起台阶301，所述阀体1或压板4对应设有限位凹槽。

所述四开环3与阀体1配合的侧面上外环设有凸起台阶301，所述阀体1对应设有限位凹槽。

现有技术中，上装式低温球阀在球体的安装和拆卸时需要将两侧阀座向两边拉开，以避免阀座与球体的干涉。为此，需要阀座后面留有较大的移动空间，而且阀座后面的弹簧要有很大的变形量，因此，弹簧的设计难度较大。

在本实施例中，对于上装式固定球阀的安装，除了四开环3以外，包括阀座10、第二压套9、反向唇形圈8、正向唇形圈7、第一压套6、弹性件5、压板4等其他阀座组件都是从阀体中腔整体装入到阀体的阀座腔中，由于没有安装四开环3，因此可以将阀体内两侧阀座组件分别向左右两侧退让，从而能够容易的将球体2装入到阀体内，球体安装后，再将球体2两侧的阀座组件贴靠到球体上，此时，可以从球阀的通道中将四开环3安装到阀座组件的背后。四开环3的结构设计见图5，在阀体1和四开环3的配合面设置了一个凹凸台阶，当四开环3安装就位后，四开环3不会自动脱落。当需要拆卸球阀时，克服弹性件5的弹簧力，将压板4往压套6一侧移动，此时，可以将四开环3往压板4一侧移动，使四开环3与阀体1的凹凸台阶不会干涉，此时可以容易的取出四开环3，一旦四开环3从阀体1中取出，阀座组件就可以向离开球体2的方向移动，一旦阀座组件没有与球体干涉，球体就很容易从阀体中取出。本结构设计，在阀门安装和拆卸时，先拆卸四开环3即可，因此不需要弹簧有很大的变形量，因此，弹簧设计比较容易。

所述弹性件5为弹簧，所述第一压套6接近压板4一侧设有弹簧孔601，所述弹性件5位于弹簧孔601内。便于弹性件的安装。

所述第二压套9一侧凸起形成头部，所述反向唇形圈8包括U型圈及设置在U型圈内的弹簧圈，所述头部伸入反向唇形圈8的唇口内抵压弹簧圈。

第一压套6一侧凸起形成头部，包括U型圈及设置在U型圈内的弹簧圈，所述头部伸入正向唇形圈7的唇口内抵压弹簧圈。

现有技术中，唇形圈是通过安装时的过盈配合获得初始密封，再通过介质压力将唇形圈的唇口撑开来确保密封的，介质压力越高，唇口的撑开力越大，唇形圈具有更好的密封性能，因此，唇形圈在不同的介质压力下都有良好的密封性能。但是，为了确保唇形圈的可靠密封，与唇形圈唇口相接触的阀座及阀体表面要有很高的光洁度，另外为了确保唇形圈在低压下的可靠密封(初始密封)，需要唇形圈与阀座、阀体的配合有一定的过盈量。但是当球阀用于低温时，尽管在唇形圈内有弹簧的支撑，但是唇形圈的唇口还是会向内收缩，收缩的结果是唇形圈与阀座、阀体配合的过盈量减小，温度越低，唇形圈的唇口向内收缩越大，收缩后的唇形圈与阀座及阀体配合面的过盈量会显著减小，特别是在-196℃的低温工况时，唇口的收缩更大，很难保证唇形圈的密封，另外，唇形圈在低温下弹性降低，材料变硬，也不利于唇形圈的密封。为了使唇形圈在低温下能够可靠密封，人们试图通过增大唇形圈与阀座、阀体配合面的过盈量来解决密封问题，但是配合的过盈量太大会导致唇形圈安装困难，甚至会在安装时损坏唇形圈，因此，当球阀用于很低的温度时，采用常规的唇形圈密封结构设计，很难保证阀座与阀体之间的可靠密封，这已成为低温上装式固定球阀设计和制造的难题。

在本实施例中，第一压套6的头部伸到正向唇形圈7的唇口内，第二压套9的头部伸到反向唇形圈8的唇口内，在弹性件5的预紧力作用下，弹簧力通过压套6的头部作用在正向唇形圈7的弹簧圈上，该作用力能够使正向唇形圈7的唇口进一步撑开，使正向唇形圈7与阀体1和阀座10更紧密的贴靠在一起，从而使阀座10与阀体1之间具有更好的密封性能。同样，弹簧力使压套9的头部作用在反向唇形圈8的弹簧圈上，该作用力能够使反向唇形圈8的唇口进一步的撑开，使反向唇形圈8与阀体1和阀座10更紧密的贴靠在一起，从而使阀座10与阀体1之间具有更好的密封性能。当四开环3安装后，压板4将弹簧5压紧，弹簧5压紧后的弹簧力通过第一压套6的头部及第二压套9的头部分别压在正向唇形圈7和反向唇形圈8的弹簧圈上，使正向唇形圈7和反向唇形圈的唇口撑开，从而使正向唇形圈7、反向唇形圈8与阀体1和阀座10更紧密的贴合密封，即使在很低的温度下，唇形圈的唇口有一定程度的收缩，唇形圈仍然能够保证阀体1和阀座10之间的可靠密封。该结构设计完美解决了常规唇形圈的密封结构无法确保在很低温度下的密封可靠性问题。

阀体上设有安全泄放阀。由于两侧阀座均同时具有密封功能，考虑到阀门中腔压力有可能异常升高而带来危险，因此，在阀体上安装一个安全泄放阀，一旦发生中腔压力异常升高的情况，可以通过安全泄放阀泄放阀门中腔的压力，以确保阀门的安全。

所述第一压套6与压板4之间有一定的间隙。考虑到阀座、球体等零部件会因为热胀冷缩而引起尺寸的变化，设计时保证第一压套6与压板4之间有一定的间隙，使阀座组件能够沿轴向做一定的移动，从而有效的防止因零部件的尺寸变化而导致阀门被卡死。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种具有双向双阀座密封功能的低温上装式固定球阀，包括阀体(1)、球体(2)，其特征在于：所述球体(2)两侧与阀体(1)之间依次连接有阀座(10)、第一压套(6)、压板(4)，所述阀座(10)、第一压套(6)、阀体(1)之间设有密封腔，所述密封腔内设有背靠背设置的正向唇形圈(7)和反向唇形圈(8)以及第二压套(9)，所述第二压套(9)与反向唇形圈(8)之间形成密封配合关系，所述第一压套(6)与正向唇形圈(7)形成单向密封配合关系，所述第一压套(6)与压板(4)之间设有弹性件(5)且所述弹性件(5)对第一压套(6)形成向球体(2)方向的推力。

2.根据权利要求1所述的具有双向双阀座密封功能的低温上装式固定球阀，其特征在于：压板(4)与阀体(1)之间设有四开环(3)，所述四开环(3)的一个侧面上外环设有凸起台阶(301)，所述阀体(1)或压板(4)对应设有限位凹槽。

3.根据权利要求2所述的具有双向双阀座密封功能的低温上装式固定球阀，其特征在于：所述四开环(3)与阀体(1)配合的侧面上外环设有凸起台阶(301)，所述阀体(1)对应设有限位凹槽。

4.根据权利要求1所述的具有双向双阀座密封功能的低温上装式固定球阀，其特征在于：所述弹性件(5)为弹簧，所述第一压套(6)接近压板(4)一侧设有弹簧孔(601)，所述弹性件(5)位于弹簧孔(601)内。

5.根据权利要求1所述的具有双向双阀座密封功能的低温上装式固定球阀，其特征在于：所述第二压套(9)一侧凸起形成头部，所述反向唇形圈(8)包括U型圈及设置在U型圈内的弹簧圈，所述头部伸入反向唇形圈(8)的唇口内抵压弹簧圈。

6.根据权利要求1所述的具有双向双阀座密封功能的低温上装式固定球阀，其特征在于：第一压套(6)一侧凸起形成头部，包括U型圈及设置在U型圈内的弹簧圈，所述头部伸入正向唇形圈(7)的唇口内抵压弹簧圈。

7.根据权利要求1所述的具有双向双阀座密封功能的低温上装式固定球阀，其特征在于：阀体上设有安全泄放阀。

8.根据权利要求1所述的具有双向双阀座密封功能的低温上装式固定球阀，其特征在于：所述第一压套(6)与压板(4)之间有一定的间隙。

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