CN211624265U - 一种适用于低温液化气的顶装式球阀 - Google Patents

Abstract

一种适用于低温液化气的顶装式球阀，包括阀体、阀盖、呈球状的阀芯和阀杆，阀体中设有用以安装阀芯的安装腔，安装腔的两侧分别设有进口流道和出口流道，进口流道与安装腔的连接处设有用以与阀芯配合形成第一密封面的单向密封阀座，出口流道与安装腔的连接处设有用以与阀芯配合形成第二密封面的双活塞效应阀座，阀体与阀盖可拆卸连接，阀芯的上端与穿过阀盖的阀杆固定连接，阀芯的下端与固定安装在安装腔底部的固定座动配合，单向密封阀座和双活塞效应阀座的外周面上均设有与阀体相连的调节阀环，调节阀环包括第一调节阀环和第二调节阀环，第一调节阀环通过第一止动销与单向密封阀座相连，第二调节阀环通过第二止动销与双活塞效应阀座相连。

Description

一种适用于低温液化气的顶装式球阀

技术领域

本实用新型涉及阀门技术领域，特别是涉及一种适用于低温液化气的顶装式球阀。

背景技术

液化天然气即将气态天然气液化为液态，国际上统称为LNG（Liquefied NaturalGas）；天然气是在气田中自然开采出来的可燃气体，主要由甲烷（CH4）构成。甲烷在常温常压下为气态，当冷却到甲烷的“临界温度”(-82.5℃)，同时加压到45个大气压才能变液态；当温度进一步降低时，在低压下就可液化；当温度低至-162℃时，在常压下即可液化了。甲烷经液化后，600m³的气体缩为1m³的液体，体积大幅缩减后就可通过远洋轮船进行运输。目前，LNG关键设备用的阀门按功能主要分为调节阀、切断阀等阀门类型；其中切断阀主要包括闸阀、截止阀、止回阀、蝶阀和球阀五类。低温球阀主要采用顶装式结构，顶装式球阀具有流阻小、启闭迅速及密封可靠等特点，故而在低温工况中的应用越来越多，而此类阀门科技含量高，设计开发投入大，产品加工和测试难度高，一直是低温阀门行业快速发展和系统长周期安全运行的一个瓶颈。该类阀门在已投产的生产系统上，几乎全部采用的是进口产品，大大增加了国内试验装置和用户的投入和后期运行维修成本，在此种情况下大力研发低温顶装式球阀是低温阀门行业发展趋势，也是该类阀门实现国产化的一个重要途径。

申请号为CN 201621448900.3的中国专利公开了一种液化天然气专用球阀，包括阀体、与所述阀体连接的阀盖、球体、阀杆和加长压盖，所述阀体和所述阀盖通过第一螺母与第一螺柱可拆卸连接，所述第一螺母与所述第一螺柱的连接位置设有弹性垫圈，所述阀体和所述阀盖之间设有唇边式密封圈和环形缠绕垫片，所述阀体的顶部和所述加长压盖之间设有所述唇边式密封圈和所述环形缠绕垫片，并通过螺钉连接，所述螺钉的一侧设有所述弹性垫圈，所述加长压盖的上部与所述阀杆之间设有所述唇边式密封圈和石墨填料，所述石墨填料通过压套和压板压紧连接，并由第二螺柱和第二螺母进行紧固连接，所述球体的一侧设有上游阀座，所述上游阀座的一侧设有阀座圈，所述球体远离所述上游阀座的一侧设有下游阀座，所述阀杆内设有防静电弹簧和防静电小球，所述阀杆和所述球体通过第一螺钉连接，所述阀杆的顶部与手柄通过第二螺钉和垫片连接，所述阀杆和所述手柄之间设有限位板，所述加长压盖与所述限位板之间设有支架。

上述专利中密封面与球面常在闭合状态，不易被介质冲蚀，易于操作和维修，能够很好的适应液化天然气的特殊工况，性能良好；但是，当上述球阀中密封面与球面的密封性能下降时，介质流体会沿球体表面流动，由于在出口流道中未加装止漏构件，球体处于全关位置时出口流道中会发生泄漏现象。

发明内容

本实用新型为了克服现有技术中球阀的密封性能较差，进口流道上的阀座损坏时球阀即无法正常使用的技术问题，提供一种适用于低温液化气的顶装式球阀，在进口流道上设有单向密封阀座，在出口流道上设有双活塞效应阀座，进口流道上的单向密封阀座损坏时球阀仍可以正常使用。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案。

一种适用于低温液化气的顶装式球阀，包括阀体、阀盖、呈球状的阀芯和阀杆，阀体中设有用以安装阀芯的安装腔，安装腔的两侧分别设有进口流道和出口流道，进口流道与安装腔的连接处设有用以与阀芯配合形成第一密封面的单向密封阀座，出口流道与安装腔的连接处设有用以与阀芯配合形成第二密封面的双活塞效应阀座，阀体与阀盖可拆卸连接，阀芯的上端与穿过阀盖的阀杆固定连接，阀芯的下端与固定安装在安装腔底部的固定座动配合，单向密封阀座和双活塞效应阀座的外周面上均设有与阀体相连的调节阀环，调节阀环包括第一调节阀环和第二调节阀环，第一调节阀环通过第一止动销与单向密封阀座相连，第二调节阀环通过第二止动销与双活塞效应阀座相连。低温球阀在LNG装置中起重要的切断等作用，并且其正常工作温度约-163℃，因此在阀门设计时，除了要遵循一般阀门的设计原则，还需要满足在深冷工况及易燃易爆介质下安全、密封可靠、开关灵活等要求。其中：阀门主体材料不应产生低温脆性破坏，同时还应耐介质的腐蚀性，并且材料的组织结构应稳定，以防止材料相变而引起体积变化；阀杆与阀体间的密封一般采用填料函密封结构；阀门的中法兰密封和法兰连接式阀门的外部连接，采用的垫片必须在常温、低温及温度变化下具有可靠的密封性和复原性。本实用新型提供一种适用于低温液化气的顶装式球阀，进口流道与安装腔的连接处设有用以与阀芯配合形成第一密封面的单向密封阀座，出口流道与安装腔的连接处设有用以与阀芯配合形成第二密封面的双活塞效应阀座，正常情况下，进口流道中的单向密封阀座起密封作用，当单向密封阀座损坏时，介质进入到安装腔中，通过介质压力反推出口流道中的双活塞效应阀座，使双活塞效应阀座和阀芯表面之间产生密封环，切断介质，保证管路的安全，即一个阀门有两道密封，使阀门密封更可靠、管路运行更安全；此外，所述球阀采用顶装式结构，可在线对阀门进行维修，当阀门在管线上出现故障需要修理时，不必从管线上拆卸阀门，只须拆掉材料函螺栓和螺母，将阀盖和阀杆组合件一起从阀体中取下来，然后取出阀芯和阀座的组合件。即可在线修理阀芯和阀座，这种维修节省了时间，将生产中的损失降到最低点。

作为优选，阀体与阀盖经螺母和螺柱配合后相连，阀体的上端设有环状的凸缘，阀盖的下端设有环状的定位凸台，定位凸台的外周面与凸缘的内壁面相抵接。通过定位凸台和凸缘的配合定位，阀盖可快速稳定地安装在阀体上，阀门在使用过程中阀盖不会发生晃动。

作为优选，凸缘靠近定位凸台的角点处设有密封槽，密封槽沿阀杆轴向的投影呈环形，密封槽与凸缘同心排布，密封槽中设有密封垫。其目的是对安装腔进行良好密封。

作为优选，阀芯的底部设有柱状的保持杆，固定座的截面呈槽型，固定座套接在保持杆的外周面上，固定座与保持杆之间设有轴承。阀芯通过保持杆和阀体上的固定座进行固定，固定座与保持杆之间设有起润滑作用的轴承，该轴承具有摩擦系数小、性能可靠等特点。

作为优选，单向密封阀座靠近阀芯的一侧设有第一密封槽，第一密封槽中设有第一密封圈，第一密封圈贴紧阀芯的外表面构成第一密封面，单向密封阀座远离阀芯的一侧设有与阀体相抵接的第一顶环，第一顶环与单向密封阀座之间设有第一外密封环。单向密封阀座无损坏时，第一密封圈贴紧阀芯的外表面构成的第一密封面对介质流体进行阻断，有效避免介质流体流入安装腔，第一顶环和第一外密封环配合对单向密封阀座远离阀芯的一端进行密封，避免介质流体自单向密封阀座和阀体之间的间隙流入安装腔。

作为优选，出口流道上设有第一台阶面和第二台阶面，第二台阶面沿出口流道的轴向位于第一台阶面远离阀芯的一侧，第二台阶面上抵接有第二顶环，第二顶环靠近阀芯的端部与双活塞效应阀座之间设有内密封环，第一台阶面与双活塞效应阀座之间设有第二外密封环，第二外密封环的径向尺寸分别大于内密封环的径向尺寸。当单向密封阀座损坏时，介质流体进入到安装腔中，通过介质流体的压力反推双活塞效应阀座，使双活塞效应阀座和阀芯表面之间产生密封环，切断介质流体，保证管路的安全，避免阀门处于截止状态时发生泄漏现象。

作为优选，双活塞效应阀座靠近阀芯的一侧设有第二密封槽，第二密封槽中设有第二密封圈，第二密封圈贴紧阀芯的外表面构成第二密封面。第二密封圈贴紧阀芯的外表面构成的第二密封面对介质流体进行阻断，有效避免介质流体流入安装腔，第二顶环和内密封环配合对双活塞效应阀座远离阀芯的一端进行密封，避免介质流体自双活塞效应阀座和阀体之间的间隙流入安装腔。

作为优选，阀芯的两侧分别设有与阀体固定连接的第一弹簧座和第二弹簧座，第一弹簧座位于单向密封阀座下方，第一弹簧座中设有水平布置的第一弹簧，第一弹簧靠近阀芯的一端与第一调节阀环远离阀芯的侧面相抵接，第二弹簧座位于双活塞效应阀座下方，第二弹簧座中设有水平布置的第二弹簧，第二弹簧靠近阀芯的一端与第二调节阀环远离阀芯的侧面相抵接。阀座采用弹簧预载结构，在低压工作下阀门依靠弹簧力使阀座密封圈与阀芯之间产生预紧比压，切断介质，从而达到密封，在工作压力下，则依靠介质力推动阀座使阀座密封圈与阀芯之间产生预紧比压，切断介质，从而达到密封，具体的，第一弹簧座位于单向密封阀座下方，第一弹簧座中设有水平布置的第一弹簧，第二弹簧座位于双活塞效应阀座下方，第二弹簧座中设有水平布置的第二弹簧。

作为优选，阀盖远离阀芯的一端设有填料槽，填料槽中填装有填料，填料槽中设有用以压紧填料的填料压盖。阀杆从填料下方处装入，在高压情况下具有防飞出功能。

作为优选，阀盖的外周面上设有直杆，直杆靠近填料压盖，直杆的数目为两个且沿阀盖的径向对称排布。

综上所述，本实用新型具有如下有益效果：（1）当单向密封阀座损坏时，介质进入到安装腔中，通过介质压力反推出口流道中的双活塞效应阀座，使双活塞效应阀座和阀芯表面之间产生密封环，切断介质，保证管路的安全；（2）所述球阀采用顶装式结构，可在线对阀门进行维修，当阀门在管线上出现故障需要修理时，不必从管线上拆卸阀门，节省了时间，将生产中的损失降到最低点；（3）阀座采用弹簧预载结构，在低压工作下阀门可依靠弹簧力使阀座密封圈与阀芯之间产生预紧比压，切断介质；（4）阀杆从填料下方处装入，在高压情况下具有防飞出功能。

附图说明

图1是本实用新型整体的结构示意图。

图2是本实用新型的一个局部结构示意图。

图3是本实用新型的另一个局部结构示意图。

图4是图1中矩形框位置的局部放大图。

图5是图2中矩形框位置的局部放大图。

图中：

阀体1，阀盖2，阀芯3，阀杆4，安装腔5，进口流道6，出口流道7，直杆8，单向密封阀座9，双活塞效应阀座10，固定座11，调节阀环12，第一调节阀环121，第二调节阀环122，第一止动销13，第二止动销14，凸缘15，定位凸台16，密封槽17，密封垫18，保持杆19，轴承20，第一密封槽21，第一密封圈22，第一顶环23，第一外密封环24，第一台阶面25，第二台阶面26，第二顶环27，内密封环28，第二外密封环29，第二密封槽30，第二密封圈31，第一弹簧座32，第二弹簧座33，第一弹簧34，第二弹簧35，填料槽36，填料37，填料压盖38。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“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。

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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例：

如图1至图5所示，一种适用于低温液化气的顶装式球阀，包括阀体1、阀盖2、呈球状的阀芯3和阀杆4，阀体中设有用以安装阀芯的安装腔5，安装腔的两侧分别设有进口流道6和出口流道7，进口流道与安装腔的连接处设有用以与阀芯配合形成第一密封面的单向密封阀座9，出口流道与安装腔的连接处设有用以与阀芯配合形成第二密封面的双活塞效应阀座10，阀体与阀盖可拆卸连接，阀芯的上端与穿过阀盖的阀杆固定连接，阀芯的下端与固定安装在安装腔底部的固定座11动配合，单向密封阀座和双活塞效应阀座的外周面上均设有与阀体相连的调节阀环12，调节阀环包括第一调节阀环121和第二调节阀环122，第一调节阀环通过第一止动销13与单向密封阀座相连，第二调节阀环通过第二止动销14与双活塞效应阀座相连；阀体与阀盖经螺母和螺柱配合后相连，阀体的上端设有环状的凸缘15，阀盖的下端设有环状的定位凸台16，定位凸台的外周面与凸缘的内壁面相抵接；凸缘靠近定位凸台的角点处设有密封槽17，密封槽沿阀杆轴向的投影呈环形，密封槽与凸缘同心排布，密封槽中设有密封垫18；阀芯的底部设有柱状的保持杆19，固定座的截面呈槽型，固定座套接在保持杆的外周面上，固定座与保持杆之间设有轴承20；单向密封阀座靠近阀芯的一侧设有第一密封槽21，第一密封槽中设有第一密封圈22，第一密封圈贴紧阀芯的外表面构成第一密封面，单向密封阀座远离阀芯的一侧设有与阀体相抵接的第一顶环23，第一顶环与单向密封阀座之间设有第一外密封环24；出口流道上设有第一台阶面25和第二台阶面26，第二台阶面沿出口流道的轴向位于第一台阶面远离阀芯的一侧，第二台阶面上抵接有第二顶环27，第二顶环靠近阀芯的端部与双活塞效应阀座之间设有内密封环28，第一台阶面与双活塞效应阀座之间设有第二外密封环29，第二外密封环的径向尺寸分别大于内密封环的径向尺寸；双活塞效应阀座靠近阀芯的一侧设有第二密封槽30，第二密封槽中设有第二密封圈31，第二密封圈贴紧阀芯的外表面构成第二密封面；阀芯的两侧分别设有与阀体固定连接的第一弹簧座32和第二弹簧座33，第一弹簧座位于单向密封阀座下方，第一弹簧座中设有水平布置的第一弹簧34，第一弹簧靠近阀芯的一端与第一调节阀环远离阀芯的侧面相抵接，第二弹簧座位于双活塞效应阀座下方，第二弹簧座中设有水平布置的第二弹簧35，第二弹簧靠近阀芯的一端与第二调节阀环远离阀芯的侧面相抵接；阀盖远离阀芯的一端设有填料槽36，填料槽中填装有填料37，填料槽中设有用以压紧填料的填料压盖38；阀盖的外周面上设有水平布置的直杆8，直杆靠近填料压盖，直杆的数目为两个且沿阀盖的径向对称排布。

如图1所示位置关系，自上而下依次为填料压盖、阀盖和阀体，阀盖呈长条状，阀盖上端设有填料槽，填料槽中填装有填料，阀盖中套设有阀杆，阀杆的下端连接有球状的阀芯，阀体内部自左而右依次为导通的进口流道、安装腔和出口流道，阀芯的左侧设有单向密封阀座，阀芯的右侧设有双活塞效应阀座，单向密封阀座的外周面上套设有第一调节阀环，第一调节阀环与阀体固定连接，第一调节阀环通过第一止动销与单向密封阀座相固定，单向密封阀座的下方设有第一弹簧座，第一弹簧座中设有水平布置的第一弹簧，第一弹簧的右端与第一调节阀环的左侧面相连接，双活塞效应阀座的外周面上套设有第二调节阀环，第二调节阀环与阀体固定连接，第二调节阀环通过第二止动销与双活塞效应阀座相固定，双活塞效应阀座的下方设有第二弹簧座，第二弹簧座中设有水平布置的第二弹簧，第二弹簧的左端与第二调节阀环的右侧面相连接，出口流道所在的阀体上设有第一台阶面和第二台阶面，第二台阶面位于第一台阶面的右侧，第二台阶面上抵接有第二顶环，第二顶环的左端与双活塞效应阀座之间设有内密封环，第一台阶面与双活塞效应阀座之间设有第二外密封环。阀座软密封，第一密封圈和第二密封圈均采用PCTFE（聚三氟氯乙烯）材料，该材料具有优良的化学稳定性、低温下良好的尺寸稳定性、较高的抗压强度和较低的负载变形、极低的吸水性和透气性，可在－196～125℃长期使用。填料采用柔性石墨组合填料，具有耐低温、耐腐蚀、自润滑、热膨胀率小及气液密封性能良好等特点。有效保证低温工况下的密封性。所述阀体、阀盖、阀芯、阀座、阀杆、单向密封阀座及双活塞效应阀座等零件在精加工前宜进行深冷处理，消除由于这些部件材料因发生组织转变导致的体积变化。

Claims (10)

1.一种适用于低温液化气的顶装式球阀，包括阀体、阀盖、呈球状的阀芯和阀杆，其特征在于，阀体中设有用以安装阀芯的安装腔，安装腔的两侧分别设有进口流道和出口流道，进口流道与安装腔的连接处设有用以与阀芯配合形成第一密封面的单向密封阀座，出口流道与安装腔的连接处设有用以与阀芯配合形成第二密封面的双活塞效应阀座，阀体与阀盖可拆卸连接，阀芯的上端与穿过阀盖的阀杆固定连接，阀芯的下端与固定安装在安装腔底部的固定座动配合，单向密封阀座和双活塞效应阀座的外周面上均设有与阀体相连的调节阀环，调节阀环包括第一调节阀环和第二调节阀环，第一调节阀环通过第一止动销与单向密封阀座相连，第二调节阀环通过第二止动销与双活塞效应阀座相连。

2.根据权利要求1所述的一种适用于低温液化气的顶装式球阀，其特征在于，阀体与阀盖经螺母和螺柱配合后相连，阀体的上端设有环状的凸缘，阀盖的下端设有环状的定位凸台，定位凸台的外周面与凸缘的内壁面相抵接。

3.根据权利要求2所述的一种适用于低温液化气的顶装式球阀，其特征在于，凸缘靠近定位凸台的角点处设有密封槽，密封槽沿阀杆轴向的投影呈环形，密封槽与凸缘同心排布，密封槽中设有密封垫。

4.根据权利要求1所述的一种适用于低温液化气的顶装式球阀，其特征在于，阀芯的底部设有柱状的保持杆，固定座的截面呈槽型，固定座套接在保持杆的外周面上，固定座与保持杆之间设有轴承。

5.根据权利要求1所述的一种适用于低温液化气的顶装式球阀，其特征在于，单向密封阀座靠近阀芯的一侧设有第一密封槽，第一密封槽中设有第一密封圈，第一密封圈贴紧阀芯的外表面构成第一密封面，单向密封阀座远离阀芯的一侧设有与阀体相抵接的第一顶环，第一顶环与单向密封阀座之间设有第一外密封环。

6.根据权利要求1所述的一种适用于低温液化气的顶装式球阀，其特征在于，出口流道上设有第一台阶面和第二台阶面，第二台阶面沿出口流道的轴向位于第一台阶面远离阀芯的一侧，第二台阶面上抵接有第二顶环，第二顶环靠近阀芯的端部与双活塞效应阀座之间设有内密封环，第一台阶面与双活塞效应阀座之间设有第二外密封环，第二外密封环的径向尺寸分别大于内密封环的径向尺寸。

7.根据权利要求1所述的一种适用于低温液化气的顶装式球阀，其特征在于，双活塞效应阀座靠近阀芯的一侧设有第二密封槽，第二密封槽中设有第二密封圈，第二密封圈贴紧阀芯的外表面构成第二密封面。

8.根据权利要求1所述的一种适用于低温液化气的顶装式球阀，其特征在于，阀芯的两侧分别设有与阀体固定连接的第一弹簧座和第二弹簧座，第一弹簧座位于单向密封阀座下方，第一弹簧座中设有水平布置的第一弹簧，第一弹簧靠近阀芯的一端与第一调节阀环远离阀芯的侧面相抵接，第二弹簧座位于双活塞效应阀座下方，第二弹簧座中设有水平布置的第二弹簧，第二弹簧靠近阀芯的一端与第二调节阀环远离阀芯的侧面相抵接。

9.根据权利要求1所述的一种适用于低温液化气的顶装式球阀，其特征在于，阀盖远离阀芯的一端设有填料槽，填料槽中填装有填料，填料槽中设有用以压紧填料的填料压盖。

10.根据权利要求9所述的一种适用于低温液化气的顶装式球阀，其特征在于，阀盖的外周面上设有水平布置的直杆，直杆靠近填料压盖，直杆的数目为两个且沿阀盖的径向对称排布。

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