CN212251122U - 一种超低温截止阀组合密封结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超低温截止阀组合密封结构，包括设置于阀体和阀座之间的径向密封结构；所述径向密封结构套设于所述阀座底部，其包括依次设置的挡圈、组合密封圈以及支撑圈；所述挡圈顶部设有组合密封圈，从而支撑所述组合密封圈在轴向上不大范围移动；所述支撑圈为径向辅助密封结构；所述组合密封圈包括耐低温的唇形外罩和耐低温的金属弹簧，所述弹簧安装在所述唇形外罩的唇中；所述挡圈上设有若干均匀分布的小孔，介质通过所述小孔进入组合密封圈的唇口，使所述唇形外罩产生涨力，实现所述阀体和所述阀座径向密封，且在所述支撑圈作用下实现辅助密封。

Description

一种超低温截止阀组合密封结构

技术领域

本实用新型属于密封装置技术领域，具体涉及一种超低温截止阀组合密封结构。

背景技术

目前现有的气动截止阀产品有常温型、高温型、低温型多种形式。在超低温环境(温度≤-101℃)中，对超低温介质进行传输的时候，需要采用超低温截止阀。超低温截止阀是应用于低温工况下的截止设备，一般工况温度在-101℃以下的低温工业的工业领域中占有重要的地位。

超低温截止阀具有结构紧凑、设计合理、阀门刚性好、通道流畅、使用寿命长、密封可靠、操作灵活等特点。适用于适用于LNG、LO2、LN2、LAr、超低温管路及运行设备等，用于截断或接通管路中的介质。

但是，通常低温介质的分子渗透性远比常温分子强，更容易泄漏，超低温密封难度较大，超低温截止阀对于超低温环境，对其密封结构要求更为严格，尤其时使用介质液氮、LNG等的超低温阀门，一旦泄漏，就存在安全隐患。故需要对现有技术中的超低温截止阀密封结构进行改进。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本实用新型提供了一种超低温截止阀组合密封结构，介质通过挡圈上的小孔进入组合密封圈，使唇形外罩产生涨力，实现阀体和阀座径向密封。

为实现上述目的，本实用新型提供一种超低温截止阀组合密封结构，包括设置于阀体和阀座之间的径向密封结构；

所述径向密封结构套设于所述阀座底部，其包括依次设置的挡圈、组合密封圈以及支撑圈；其中所述挡圈设置于最外层，其直接与所述阀体内部腔体接触，所述挡圈顶部设有组合密封圈，从而支撑所述组合密封圈在轴向上不大范围移动；所述支撑圈为径向辅助密封结构；

所述组合密封圈包括耐低温的唇形外罩和耐低温的金属弹簧，所述弹簧安装在所述唇形外罩的唇中；

所述挡圈上设有若干均匀分布的小孔，介质通过所述小孔进入组合密封圈的唇口，使所述唇形外罩产生涨力，实现所述阀体和所述阀座径向密封，且在所述支撑圈作用下实现辅助密封。

进一步地，所述支撑圈设置于所述组合密封圈的顶部，包括内锥型的第一支撑圈和外锥型的第二支撑圈。

进一步地，所述支撑圈与阀体和阀座之间初始设计为小间隙配合。

进一步地，还包括所述阀体和所述阀座设置的轴向密封结构，所述轴向密封结构包括所述阀体顶部设置的安装槽和部分安装于所述安装槽中的密封垫，实现所述阀体和所述阀座轴向密封。

进一步地，所述唇形外罩的唇口朝向所述挡圈的一侧。

进一步地，所述阀体中所述安装槽的两个槽底分别开设有第一环槽。

进一步地，所述阀座安装面上开设有第二环槽。

进一步地，所述第一环槽和所述第二环槽为“V”型环槽。

上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本实用新型的超低温截止阀组合密封结构，通过阀体和阀座之间设置的径向密封结构，依次包括挡圈、组合密封圈、以及支撑圈，介质通过挡圈上的小孔进入组合密封圈，使唇形外罩产生涨力，实现阀体和阀座径向密封，且在支撑圈作用下实现辅助密封。

(2)本实用新型的超低温截止阀组合密封结构，通过阀体和阀座之间设置的轴向密封结构，包括密封垫和安装槽，密封垫部分设置于安装槽中，阀座压于密封垫上，实现阀体和阀座之间的轴向密封，为第二道密封结构，若径向密封结构有极其少许介质泄漏，则该防线能够确保密封可靠，无低温介质泄漏。

(3)本实用新型的超低温截止阀组合密封结构，具有密封可靠、安装简单的特点，应用于使用介质液氧、液氮、LNG的超低温阀门。

附图说明

图1为本实用新型实施例一种超低温截止阀组合密封结构整体示意图；

图2为本实用新型实施例一种超低温截止阀组合密封结构涉及的挡圈结构示意图；

图3为本实用新型实施例一种超低温截止阀组合密封结构涉及的组合密封圈结构示意图；

图4为本实用新型实施例一种超低温截止阀组合密封结构涉及的径向密封结构原理图；

图5为本实用新型实施例一种超低温截止阀组合密封结构涉及的轴向密封结构原理图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-阀体、 2-挡圈、3-组合密封圈、4-第一支撑圈、5-第二支撑圈、6-密封垫、7-阀座、8- 活塞缸、11-唇形外罩，12-金属弹簧、13-第一环槽、14-第二环槽。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

图1为本实用新型实施例一种超低温截止阀组合密封结构整体示意图。如图1所示，本发明的超低温截止阀组合密封结构，设置于阀体1和阀座7之间，阀座7顶部压于阀体1上方；阀座7底部套设有径向密封结构，该径向密封结构包括挡圈2、组合密封圈3、第一支撑圈4以及第二支撑圈5，上述环向密封结构与阀体1和阀座7之间在径向方向实现第一道密封。另外，阀座7顶部设有活塞缸8，活塞缸8压住阀座7的顶部，并且与阀体1之间通过螺钉固定连接。

具体地，挡圈2设置于最外层，其直接与阀体1内部腔体接触，挡圈2便于安装设置于其顶部的组合密封圈3，从而支撑组合密封圈3在轴向上不大范围移动。如图2为本实用新型实施例一种超低温截止阀组合密封结构涉及的挡圈结构示意图，可以看出，挡圈2上设有若干均匀分布的小孔，图1中国挡圈 2为其中一个小孔的横断面图。

进一步地，图3为本实用新型实施例一种超低温截止阀组合密封结构涉及的组合密封圈结构示意图，如图3所示，组合密封圈3包括耐低温的唇形外罩 11和耐低温的金属弹簧12，弹簧12安装在唇形外罩11的唇中，唇形外罩11 的唇口朝向挡圈2的一侧。其中唇形外罩11为“Y”型，金属弹簧12为“U”型。唇形外罩11的材料优选为添加无蜡无碱玻璃纤维和石墨的改性聚四氟乙烯，弹簧12的材料优选为耐低温奥氏体不锈钢。

组合密封圈3顶部设有支撑圈结构，支撑圈结构包括内锥型的第一支撑圈 4和外锥型的第二支撑圈5，两者组合而成，支撑圈优选为硬度较硬的非金属材料，进一步优选为聚三伏氯乙烯或聚全氟乙丙烯。

本实用新型实施例一种超低温截止阀组合密封结构涉及的径向密封结构原理图如图4所示。组合密封圈3初始安装后在弹簧12预紧力作用下，唇形外罩 11有一定的变形量，分别与阀体1和阀座7实现初始密封；当有介质压力P时，介质通过挡圈2的小孔进入唇形外罩11唇口中，在介质压力P作用下，介质对唇形外罩11产生涨力F，使唇形外罩11进一步涨紧，实现与阀体1和阀座7 的密封，该密封为径向密封结构，与阀体和阀座的径向方向实现第一道密封。

支撑圈结构与阀体1和阀座7初始设计为小间隙配合，单边间隙优选为 (0.05～0.15)mm，便于安装。当介质压力P推动组合密封圈3运动时，密封圈3推动支撑圈，使支撑圈逐渐压紧，外涨，与阀体1和阀座7产生一定变形，实现一定密封，为径向辅助密封结构。

图3中D1为唇形外罩内唇直径，D2为唇形外罩外唇直径，图4中D3为阀座与组合密封圈安装的直径，D4为阀体与组合密封圈安装的直径。其中， D1与D3优选为满足(D1-D3)＝(0.25～0.35)mm；D2与D4优选为满足(D4-D2) ＝(0.25～0.35)mm。

优选地，阀体1和阀座7与密封圈结构安装面粗糙度范围为Ra0.1～Ra0.2。

图5为本实用新型实施例一种超低温截止阀组合密封结构涉及的轴向密封结构原理图。结合图1和图5，本实用新型的超低温截止阀组合密封结构，还包括阀体1和阀座7之间设置的密封垫6。阀体1顶部设计为“W”型安装槽，“U”型密封垫6部分安装于安装槽中，阀座7压于密封垫6上。密封垫6安装在阀体1上后，阀座7压于密封垫6上，活塞缸8压在阀座7上，与阀体1通过螺栓连接，螺栓的拧紧力矩转化为轴向压紧力，使阀座7压紧密封垫6，使密封垫6产生形变填满阀座7与阀体1安装槽，实现轴向密封。本实用新型的密封垫6与安装槽为轴向密封结构，实现阀体1和阀座7的轴向密封，形成第二道密封结构。

优选地，阀体1和阀座7与密封垫6安装面粗糙度范围为Ra0.2～Ra0.2。

密封垫6材料优选改性聚四氟乙烯或聚三氟氯乙烯。密封垫6的总厚度为 H，“M”型“腿”的厚度为H2，二者以H2/H＝(0.6～0.7)为优选，且H值优选为(3.5～ 6)mm；安装槽的槽深为H1，优选为满足(H2-H1)＝(0.2～0.4)mm。

更为优选地，阀体1安装槽的两个槽底分别开设有第一环槽13，阀座7安装面上开设有第二环槽14，第一环槽13和第二环槽14优选为夹角60°的“V”型小环槽，用于密封垫6在变形时填满第一环槽13和第二环槽14，增强密封效果。h为第一环槽13和第二环槽14深度，槽深h约0.5mm。

本实用新型的超低温截止阀组合密封结构，密封结构中的径向自增压密封组合密封圈3第一道密封时，能够将绝大部分介质密封，少许泄漏介质被支撑圈进一步密封隔离；轴向密封是最后防线，前边若实现密封，该防线为冗余设计，若前边有及少许介质泄漏，则该防线能够确保密封可靠，无低温介质泄漏。因此轴向密封结构为优选方案，仅设置径向密封结构的超低温截止阀组合密封结构也在本实用新型的保护范围之内。本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种超低温截止阀组合密封结构，其特征在于，包括设置于阀体(1)和阀座(7)之间的径向密封结构；

所述径向密封结构套设于所述阀座(7)底部，其包括依次设置的挡圈(2)、组合密封圈(3)以及支撑圈；其中所述挡圈(2)设置于最外层，其直接与所述阀体(1)内部腔体接触，所述挡圈(2)顶部设有组合密封圈(3)，从而支撑所述组合密封圈(3)在轴向上不大范围移动；所述支撑圈为径向辅助密封结构；

所述组合密封圈(3)包括耐低温的唇形外罩(11)和耐低温的金属弹簧(12)，所述弹簧(12)安装在所述唇形外罩(11)的唇中；

所述挡圈(2)上设有若干均匀分布的小孔，介质通过所述小孔进入组合密封圈(3)的唇口，使所述唇形外罩(11)产生涨力，实现所述阀体(1)和所述阀座(7)径向密封，且在所述支撑圈作用下实现辅助密封。

2.根据权利要求1所述的一种超低温截止阀组合密封结构，其特征在于，所述支撑圈设置于所述组合密封圈(3)的顶部，包括内锥型的第一支撑圈(4)和外锥型的第二支撑圈(5)。

3.根据权利要求2所述的一种超低温截止阀组合密封结构，其特征在于，所述支撑圈与阀体(1)和阀座(7)之间初始设计为小间隙配合。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种超低温截止阀组合密封结构，其特征在于，还包括所述阀体(1)和所述阀座(7)设置的轴向密封结构，所述轴向密封结构包括所述阀体(1)顶部设置的安装槽和部分安装于所述安装槽中的密封垫(6)，实现所述阀体(1)和所述阀座(7)轴向密封。

5.根据权利要求4所述的一种超低温截止阀组合密封结构，其特征在于，所述唇形外罩(11)的唇口朝向所述挡圈(2)的一侧。

6.根据权利要求5所述的一种超低温截止阀组合密封结构，其特征在于，所述阀体(1)中所述安装槽的两个槽底分别开设有第一环槽(13)。

7.根据权利要求6所述的一种超低温截止阀组合密封结构，其特征在于，所述阀座(7)安装面上开设有第二环槽(14)。

8.根据权利要求7所述的一种超低温截止阀组合密封结构，其特征在于，所述第一环槽(13)和所述第二环槽(14)为“V”型环槽。

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