CN213361178U - 一种含有阀座密封结构的球阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种含有阀座密封结构的球阀，球阀包括阀体、阀座密封结构、球体、阀杆、阀盖、下支撑轴以及驱动部；阀座密封结构设于阀体与球体之间，包括阀座本体、V型石墨密封圈、密封撑圈，以及弹性压紧环组件；其中V型石墨密封圈、密封撑圈及弹性压紧环组件沿轴向依次套设于阀座本体上。与现有技术相比，本实用新型具有结构简单、密封效果好、日常检修装卸方便等优点。

Description

一种含有阀座密封结构的球阀

技术领域

本实用新型属于阀门技术领域，涉及一种含有阀座密封结构的球阀。

背景技术

球阀问世于20世纪50年代，随着科学技术的飞速发展，生产工艺及产品结构的不断改进，在短短的40年时间里，已迅速发展成为一种主要的阀类。在西方工业发达的国家，球阀的使用正在逐年不断的上升，在我国，球阀被广泛的应用在石油炼制、长输管线、化工、造纸、制药、水利、电力、市政、钢铁等行业，在国民经济中占有举足轻重的地位。

中国专利CN201821663932.4公开了一种硬密封氧气专用球阀阀座结构，包括主阀体，所述主阀体的一侧设置有球体，球体的一侧设置有侧阀体，主阀体上设置有压环，主阀体与压环的连接处设置有密封圈，密封圈的一侧设置有限位阀座，压环的底端设置有弹簧，限位阀座与密封圈的连接处设置有推力垫；在侧球体上设置了泄放孔，以均衡阀门中腔的压力，避免阀门打开时绝热压缩的产生，其次，在硬密封氧气专用球阀阀座结构上设置了密封垫，密封圈的背面设计有推力垫，该推力垫与限位阀座背面接触的部位设计成凹面，并加工一定数量的沟槽，从而有助于介质压力更好的进入限位阀座背面，有效地提高了限位阀座的预紧力。然而，该阀座结构由于密封措施不到位，在实际使用中，依然会存在密封性能不好的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的就是用于解决球阀阀座密封不良的问题而提供一种含有阀座密封结构的球阀。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种含有上述阀座密封结构的球阀，包括阀体、阀座密封结构、球体、阀杆、阀盖、下支撑轴以及驱动部；

所述的阀体包括进口阀体与出口阀体，所述的进口阀体与出口阀体通过螺栓可拆卸连接并相互围成阀腔；

所述的球阀包括2个阀座密封结构，并分别设于阀腔的进口处与出口处；

所述的球体设于2个阀座密封结构之间；

所述的阀杆一端与球体上端相连接，另一端穿过设于出口阀体上的阀盖，并与驱动部传动连接；所述的驱动部可选用气动驱动装置、电动驱动装置或手轮箱等阀门常用的驱动部件；

所述的下支撑轴与球体的下端相连接。

进一步地，所述的阀座密封结构包括阀座本体、V型石墨密封圈、密封撑圈，以及弹性压紧环组件；

所述的阀座本体上设有阶梯状外缘，所述的阀体内设有阶梯状内缘，所述的阶梯状外缘与阶梯状内缘围成环状空腔，所述的V型石墨密封圈、密封撑圈及弹性压紧环组件沿轴向依次套设于阀座本体上并位于环状空腔内；

所述的V型石墨密封圈在弹性压紧环组件的弹性推力作用下，挤压固定于阀座本体与密封撑圈之间，并产生径向形变与阶梯状外缘及阶梯状内缘密封接触，进而实现阀座本体与阀体密封连接。

进一步地，所述的V型石墨密封圈包括沿轴向依次堆叠设置的石墨密封环，该石墨密封环的截面呈V形。石墨具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损等特性，可满足长期使用要求，V型石墨密封环的堆叠设计使得石墨密封环在弹性压紧环组件的挤压作用下发生径向形变，并与阀座本体及阀体密封接触，保证密封效果。

进一步地，所述的弹性压紧环组件包括套设于阀座本体上的固定环座、多个开设于固定环座上的安装孔，以及设于安装孔内的弹性伸缩件；

所述的弹性伸缩件的两端分别穿过安装孔两侧并与阶梯状内缘及密封撑圈相抵压。

进一步地，所述的弹性伸缩件为弹簧。

常规阀座密封结构中，通常采用在阀体上直接钻孔加工得到安装孔的方法，该方法由于加工位置及加工尺寸的问题使得加工难度较大，容易因加工失误导致阀体整体报废，影响阀门的生产装配效率，而本技术方案通过将安装孔加工于固定环座上，并通过装配组合的方式安装于阀座密封结构中，则可有效避免阀体整体报废的问题，并通过采用装配组合的安装方式以便于日常检修、装卸及零件更换工作的进行。

进一步地，所述的阶梯状上缘包括依次远离球体的第一阀座阶梯、第二阀座阶梯及第三阀座阶梯，所述的第一阀座阶梯、第二阀座阶梯及第三阀座阶梯的外径依次减小；

所述的阶梯状下缘包括依次远离球体的第一阀体阶梯、第二阀体阶梯及第三阀体阶梯，所述的第一阀体阶梯、第二阀体阶梯及第三阀体阶梯的内径依次减小；

所述的第一阀座阶梯的外径与第一阀体阶梯的内径相适配，所述的第三阀座阶梯的外径与第二阀体阶梯的内径相适配；

所述的V型石墨密封圈设于第一阀体阶梯与第二阀座阶梯之间，所述的弹性压紧环组件设于第一阀体阶梯与第三阀座阶梯之间。

进一步地，所述的V型石墨密封圈与第一阀座阶梯之间的接触面为斜面；所述的V型石墨密封圈与密封撑圈之间的接触面的截面呈V形。即所述的密封撑圈的端部为V型凸起，通过该V型凸起以保证V型石墨密封圈的V型结构，进而保证密封效果。

进一步地，所述的密封撑圈上设有与第二阀座阶梯相适配的直角部。

通过第二阀座阶梯与直角部，使密封撑圈被轴向限位，以避免弹性压紧环组件对V型石墨密封圈过度挤压，导致V型密封结构破坏而失效。

进一步地，所述的第一阀座阶梯及第三阀座阶梯上均开设有防尘密封环槽，该防尘密封环槽内均设有防尘密封圈，该防尘密封圈与第一阀体阶梯或第三阀体阶梯过盈配合连接。通过防尘密封圈过滤飞灰、煤粉等细小颗粒，以避免其对V型石墨密封圈及弹性伸缩件的结构产生影响。

进一步地，所述的第三阀座阶梯与第三阀体阶梯之间设有间隙。

进一步地，所述的阀体主体与球体的接触表面上还设有用于清洁球体表面的刮刀，以便于在球体转动过程中清除球体与阀座本体表面之间的粉煤、矿渣或飞灰，达到自清洁效果。

阀座密封结构的工作原理：所述的密封撑圈在弹性伸缩件的推力作用下，与第一阀座阶梯一同挤压V型石墨密封圈，使V型石墨密封圈内堆叠设置的石墨密封环自动沿径向展开，即V型石墨密封圈发生径向形变，并与第二阀座阶梯及第一阀体阶梯相抵压，进而实现阀座与阀体的密封连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下特点：

1)堆叠设计的V型石墨密封环使得石墨密封环在弹性压紧环组件的挤压作用下发生径向形变，并与阀座本体及阀体密封接触，保证密封效果；

2)通过将安装孔加工于固定环座上，并通过装配组合的方式安装于阀座密封结构中，则可有效避免因安装孔加工失误导致阀体整体报废的问题，并通过采用装配组合的安装方式以便于日常检修、装卸及零件更换工作的进行；

3)阀座本体的外表面采用自切削设计结构，即在阀座本体与球体的接触面上设有尖锐的过渡，并以该过渡作为刮刀，以便清除球体和阀座表面之间的粉煤、矿渣或飞灰。

附图说明

图1为实施例1中一种含有阀座密封结构的球阀的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大示意图；

图3为固定环座的结构示意图；

图中标记说明：

1-阀体、101-第一阀体阶梯、102-第二阀体阶梯、103-第三阀体阶梯、104-进口阀体、105-出口阀体、2-球体、3-阀座本体、301-第一阀座阶梯、302-第二阀座阶梯、303-第三阀座阶梯、4-V型石墨密封圈、5-密封撑圈、6-固定环座、7-安装孔、8-弹性伸缩件、9-防尘密封圈、10-刮刀、11-阀杆、12-阀盖、13-下支撑轴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例：

如图1所示的一种球阀，包括阀体1、阀座密封结构、球体2、阀杆11、阀盖12、下支撑轴13以及驱动部；其中阀体1包括进口阀体104与出口阀体105，进口阀体104与出口阀体105通过螺栓可拆卸连接并相互围成阀腔；球阀内设有2个阀座密封结构，并分别位于阀腔的进口处与出口处，球体2设于2个阀座密封结构之间；阀杆11一端与球体2上端相连接，另一端穿过设于出口阀体105上的阀盖12，并与驱动部传动连接；下支撑轴13与球体2的下端相连接。

如图2所示的阀座密封结构，包括阀座本体3、V型石墨密封圈4、密封撑圈5，以及弹性压紧环组件；其中阀座本体3上设有阶梯状外缘，阀体1内设有阶梯状内缘，阶梯状外缘与阶梯状内缘围成环状空腔，V型石墨密封圈4、密封撑圈5及弹性压紧环组件沿轴向依次套设于阀座本体3上并位于环状空腔内；

其中，阶梯状上缘包括依次远离球体2的第一阀座阶梯301、第二阀座阶梯302及第三阀座阶梯303，第一阀座阶梯301、第二阀座阶梯302及第三阀座阶梯303的外径依次减小；阶梯状下缘包括依次远离球体2的第一阀体阶梯101、第二阀体阶梯102及第三阀体阶梯103，第一阀体阶梯101、第二阀体阶梯102及第三阀体阶梯103的内径依次减小；第一阀座阶梯301的外径与第一阀体阶梯101的内径相适配，第三阀座阶梯303的外径与第二阀体阶梯102的内径相适配；V型石墨密封圈4设于第一阀体阶梯101与第二阀座阶梯302之间，弹性压紧环组件设于第一阀体阶梯101与第三阀座阶梯303之间。第三阀座阶梯303与第三阀体阶梯103之间设有间隙。

V型石墨密封设计：V型石墨密封圈4包括沿轴向依次堆叠设置的石墨密封环，该石墨密封环的截面呈V形。V型石墨密封圈4与第一阀座阶梯301之间的接触面为斜面；V型石墨密封圈4与密封撑圈5之间的接触面的截面呈V形。即密封撑圈5的端部为V型凸起，通过该V型凸起以保证V型石墨密封圈4的V型结构，而V型石墨密封环的堆叠设计使得石墨密封环在弹性压紧环组件的挤压作用下发生径向形变，并与阀座本体3及阀体1密封接触，进而保证密封效果。

密封撑圈5上设有与第二阀座阶梯302相适配的直角部，该直角部用于使密封撑圈5被轴向限位，以避免弹性压紧环组件对V型石墨密封圈4过度挤压，导致V型密封结构破坏而失效。

此外，相较于常规阀座密封结构，本阀座密封结构还省去了设于主密封圈(相当于本实施例中的V型石墨密封圈4)与第一阀座阶梯301之间的辅助密封圈，一方面可有效避免因辅助密封圈与阀座本体之间存在间隙而导致流体泄露，并进一步避免因泄露流体的冲刷作用导致V型石墨密封圈4结构破坏，进而产生密封失效的问题；另一方面则有利于将弹簧8推力完全传递至V型石墨密封圈4与第一阀座阶梯301之间的接触面，保证V型石墨密封圈4结构密实稳定。

弹性压紧环设计：弹性压紧环组件包括套设于阀座本体3上的固定环座6、多个开设于固定环座6上的安装孔7，以及设于安装孔7内的弹性伸缩件8(弹簧)；弹性伸缩件8的两端分别穿过安装孔7两侧并与阶梯状内缘及密封撑圈5相抵压。

常规阀座密封结构中，通常采用在阀体1上直接钻孔加工得到安装孔7的方法，该方法由于加工位置及加工尺寸的问题使得加工难度较大，容易因加工失误导致阀体整体报废，影响阀门的生产装配效率，而本技术方案通过将安装孔7加工于固定环座6上，并通过装配组合的方式安装于阀座密封结构中，则可有效避免阀体整体报废的问题，并通过采用装配组合的安装方式以便于日常检修、装卸及零件更换工作的进行。

防尘密封设计：第一阀座阶梯301及第三阀座阶梯303上均开设有防尘密封环槽，该防尘密封环槽内均设有防尘密封圈9，该防尘密封圈9与第一阀体阶梯101或第三阀体阶梯103过盈配合连接。

自清洁设计：阀体主体与球体2的接触表面上还设有用于清洁球体2表面的刮刀10，以便于在球体2转动过程中清除球体2与阀座本体表面之间的粉煤、矿渣或飞灰，达到自清洁效果。

阀座密封结构的工作原理：密封撑圈5在弹性伸缩件8的推力作用下，与第一阀座阶梯301一同挤压V型石墨密封圈4，使V型石墨密封圈4内堆叠设置的石墨密封环自动沿径向展开，即V型石墨密封圈4发生径向形变，并与第二阀座阶梯302及第一阀体阶梯101相抵压，进而实现阀座与阀体的密封连接。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种含有阀座密封结构的球阀，其特征在于，该球阀包括阀体(1)、阀座密封结构、球体(2)、阀杆(11)、阀盖(12)、下支撑轴(13)以及驱动部；

所述的阀体(1)包括进口阀体(104)与出口阀体(105)，所述的进口阀体(104)与出口阀体(105)通过螺栓可拆卸连接并相互围成阀腔；

所述的球阀包括2个阀座密封结构，并分别设于阀腔的进口处与出口处；

所述的密封结构包括阀座本体(3)、V型石墨密封圈(4)、密封撑圈(5)，以及弹性压紧环组件；

所述的阀座本体(3)上设有阶梯状外缘，所述的阀体(1)内设有阶梯状内缘，所述的阶梯状外缘与阶梯状内缘围成环状空腔，所述的V型石墨密封圈(4)、密封撑圈(5)及弹性压紧环组件沿轴向依次套设于阀座本体(3)上并位于环状空腔内；

所述的V型石墨密封圈(4)在弹性压紧环组件的弹性推力作用下，挤压固定于阀座本体(3)与密封撑圈(5)之间，并产生径向形变与阶梯状外缘及阶梯状内缘密封接触，进而实现阀座本体(3)与阀体(1)密封连接；

所述的球体(2)设于2个阀座密封结构之间；

所述的阀杆(11)一端与球体(2)上端相连接，另一端穿过设于出口阀体(105)上的阀盖(12)，并与驱动部传动连接；

所述的下支撑轴(13)与球体(2)的下端相连接。

2.根据权利要求1所述的一种含有阀座密封结构的球阀，其特征在于，所述的V型石墨密封圈(4)包括沿轴向依次堆叠设置的石墨密封环，该石墨密封环的截面呈V形。

3.根据权利要求1所述的一种含有阀座密封结构的球阀，其特征在于，所述的弹性压紧环组件包括套设于阀座本体(3)上的固定环座(6)、多个开设于固定环座(6)上的安装孔(7)，以及设于安装孔(7)内的弹性伸缩件(8)；

所述的弹性伸缩件(8)的两端分别穿过安装孔(7)两侧并与阶梯状内缘及密封撑圈(5)相抵压。

4.根据权利要求3所述的一种含有阀座密封结构的球阀，其特征在于，所述的弹性伸缩件(8)为弹簧。

5.根据权利要求1所述的一种含有阀座密封结构的球阀，其特征在于，所述的阶梯状外缘包括依次远离球体(2)的第一阀座阶梯(301)、第二阀座阶梯(302)及第三阀座阶梯(303)，所述的第一阀座阶梯(301)、第二阀座阶梯(302)及第三阀座阶梯(303)的外径依次减小；

所述的阶梯状内缘包括依次远离球体(2)的第一阀体阶梯(101)、第二阀体阶梯(102)及第三阀体阶梯(103)，所述的第一阀体阶梯(101)、第二阀体阶梯(102)及第三阀体阶梯(103)的内径依次减小；

所述的第一阀座阶梯(301)的外径与第一阀体阶梯(101)的内径相适配，所述的第三阀座阶梯(303)的外径与第二阀体阶梯(102)的内径相适配；

所述的V型石墨密封圈(4)设于第一阀体阶梯(101)与第二阀座阶梯(302)之间，所述的弹性压紧环组件设于第一阀体阶梯(101)与第三阀座阶梯(303)之间。

6.根据权利要求5所述的一种含有阀座密封结构的球阀，其特征在于，所述的V型石墨密封圈(4)与第一阀座阶梯(301)之间的接触面为斜面；所述的V型石墨密封圈(4)与密封撑圈(5)之间的接触面的截面呈V形。

7.根据权利要求5所述的一种含有阀座密封结构的球阀，其特征在于，所述的密封撑圈(5)上设有与第二阀座阶梯(302)相适配的直角部。

8.根据权利要求5所述的一种含有阀座密封结构的球阀，其特征在于，所述的第一阀座阶梯(301)及第三阀座阶梯(303)上均开设有防尘密封环槽，该防尘密封环槽内均设有防尘密封圈(9)，该防尘密封圈(9)与第一阀体阶梯(101)或第三阀体阶梯(103)过盈配合连接。

9.根据权利要求1所述的一种含有阀座密封结构的球阀，其特征在于，所述的阀体主体与球体(2)的接触表面上还设有用于清洁球体(2)表面的刮刀(10)。

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