CN215806638U - 一种定量预加载动态活性载荷密封系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及低泄露阀门技术领域。公开了一种定量预加载动态活性载荷密封系统，包括阀盖、阀杆，所述阀盖外侧固定安装有连接耳，所述连接耳上转动安装有活节螺栓，所述阀盖内侧设有密封填料函，中楔填料设置在所述上楔填料、所述下楔填料之间，所述金属楔环设置在相邻两个所述中楔填料之间；碟簧箱体设在填料压板上，碟簧封盖与所述碟簧箱体结合，所述活节螺栓穿过所述填料压板、所述碟簧箱体、所述碟簧封盖，碟形弹簧组设在所述碟簧箱体内，六角螺母设在所述碟簧封盖上，所述六角螺母与所述活节螺栓螺纹连接，所述填料压套位于所述填料压板下部。本实用新型提供的定量预加载动态活性载荷密封系统通过结构设计保证密封长期稳定可靠。

Description

一种定量预加载动态活性载荷密封系统

技术领域

本实用新型涉及低泄露阀门技术领域，更具体而言，涉及一种定量预加载动态活性载荷密封系统。

背景技术

近年来，随着我国对于阀门逸散性泄露的要求不断提高，对于易燃易爆、有毒等特殊介质的管道，需要强制采用低泄露阀门，现有技术中存在的低泄露阀门的密封填料是由多个传统的方形截面填料组成，通过填料压套传递的作用力施加到与之接触的第一个填料上，引起所在封闭的填料函空间内的填料径向变形，使阀杆与填料之间产生摩擦力，但采用上述结构的填料存在明显弊端，随着填料函深度的增加，填料压套对下部的填料作用力不断衰减，导致上下两侧的方形截面填料不能均匀损耗，填料磨损累积到一定程度之后，阀杆部位会有泄露的危险。

同时，阀门填料一般都需要进行弹簧力预加载，以保证密封性能，但现有的低泄露阀门的密封补偿系统存在明显的缺陷，现有技术中的阀门通过在六角螺母下直接安装碟形弹簧或弹簧垫圈，这样往往在阀门试压结束后便会将碟形弹簧或弹簧垫圈压平，随着时间推移会导致碟形弹簧或弹簧垫圈变成平垫片而失去弹性，继而导致整个密封补偿系统失去作用，因此，现有的低泄露阀门的定量预加载动态活性载荷密封系统不足以适应当下严苛的使用场景。

基于此，我们提出一种新型的定量预加载动态活性载荷密封系统，以解决现有技术中存在的问题。

实用新型内容

本实用新型申请的一种定量预加载动态活性载荷密封系统旨在至少解决现有技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型的一个方面的技术方案提供了一种定量预加载动态活性载荷密封系统，包括：阀盖、阀杆，所述阀盖外侧固定安装有连接耳，所述连接耳上转动安装有活节螺栓，所述阀盖内侧设有密封填料函，所述密封填料函处设置有密封组合填料，所述密封组合填料由下楔填料、中楔填料、上楔填料、方形交织填料、金属楔环组成，所述上楔填料设置在所述密封填料函上部，所述下楔填料设置在所述密封填料函下部，所述中楔填料设置在所述上楔填料、所述下楔填料之间，所述金属楔环设置在相邻两个所述中楔填料之间，所述上楔填料上部、所述下楔填料下部设置有所述方形交织填料；

所述密封组合填料上部设有预加载动态活性载荷结构，所述预加载动态活性载荷结构由碟簧箱体、碟形弹簧组、碟簧封盖、六角螺母、填料压板及填料压套组成，所述碟簧箱体设在所述填料压板上，所述碟簧封盖与所述碟簧箱体结合，所述活节螺栓穿过所述填料压板、所述碟簧箱体、所述碟簧封盖，所述碟形弹簧组设在所述碟簧箱体内，所述六角螺母设在所述碟簧封盖上，所述六角螺母与所述活节螺栓螺纹连接，所述填料压套位于所述填料压板下部。

另外，本实用新型上述技术方案提供的定量预加载动态活性载荷密封系统还具有如下技术特征：

作为本实用新型的一种优选方案，所述上楔填料截面呈正“V”形，其正V角为120°；

所述中楔填料截面呈“X”形，其正V角及倒V角均为110°；

所述下楔填料截面呈倒“V”形，其倒V角呈120°；

所述金属楔环截面上部呈倒“V”形、下部呈正“V”形，其倒V角、正V角均呈120°。

作为本实用新型的一种优选方案，所述上楔填料、所述中楔填料、所述下楔填料所采用材料均为高纯度鳞片石墨。

作为本实用新型的一种优选方案，所述方形交织填料由增强纤维及金属丝交织组成。

作为本实用新型的一种优选方案，所述阀杆表面粗糙度为Ra0.1。

作为本实用新型的一种优选方案，所述碟形弹簧组可采用对合、对合组合或叠合—对合组合的组合方式。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

根据本申请的装置，通过特殊设计楔形结构的上楔填料、中楔填料、下楔填料，并在相邻中楔填料之间设置相配合的金属楔环，能够使整个密封组合填料在圆周面上受力均匀，防止密封组合填料出现受力不均或挤压损坏等情况，此设计可以充分利用楔形效应，保证整个密封组合填料中的每个石墨填料都能够受压产生形变，保证填料受力均匀并充分压缩，进而使填料环组的内外表面与填料函内腔及阀杆表面产生径向力，以保证可靠密封；金属楔环也可以对阀杆进行限位，确保阀杆一直处于中心位置。

碟簧箱体以及碟簧封盖的设计，使碟形弹簧组在进行预加载定量压缩后，碟形弹簧组不会出现被压平的情况，这样能够确保碟形弹簧组能够在长时间内保证稳定的弹力并且能够在自由状态下完全恢复至初始状态，以使整个预加载动态活性载荷结构具有持续的密封力及再位移能力，可以自动补偿并压实由于阀门操作、热和压力循环导致的密封组合填料承受变化以及与时间有关的填料体积变化导致的填料泄露，确保整个密封系统能够实现长周期免维护。

附图说明

图1是本实用新型的实施例所述一种定量预加载动态活性载荷密封系统的剖视结构示意图；

图2是本实用新型的实施例所述一种定量预加载动态活性载荷密封系统的下楔填料剖视结构图；

图3是本实用新型的实施例所述一种定量预加载动态活性载荷密封系统的中楔填料剖视图；

图4是本实用新型的实施例所述一种定量预加载动态活性载荷密封系统的上楔填料剖视图；

图5是本实用新型的实施例所述一种定量预加载动态活性载荷密封系统的金属楔环剖视图；

图6是本实用新型的实施例所述一种定量预加载动态活性载荷密封系统的填料组合压缩前截面示意图；

图7是本实用新型的实施例所述一种定量预加载动态活性载荷密封系统的填料组合压缩后截面示意图；

图8是本实用新型的实施例所述一种定量预加载动态活性载荷密封系统的碟形弹簧组对合示意图；

图9是本实用新型的实施例所述一种定量预加载动态活性载荷密封系统的碟形弹簧组对合组合示意图；

图10是本实用新型的实施例所述一种定量预加载动态活性载荷密封系统的碟形弹簧组叠合—对合组合示意图。

其中，图1至图10中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1、阀盖；2、下楔填料；3、中楔填料；4、上楔填料；5、活节螺栓；6、碟簧箱体；7、碟形弹簧组；8、碟簧封盖；9、六角螺母；10、阀杆；11、填料压板；12、填料压套；13、方形交织填料；14、金属楔环；15、连接耳。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照附图1至图10描述根据本实用新型一些实施例的一种定量预加载动态活性载荷密封系统。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，根据本实用新型一些实施例提供的一种定量预加载动态活性载荷密封系统，包括阀盖1、阀杆10，阀盖1内侧设有密封填料函，密封填料函中设置有密封组合填料。

其中，密封组合填料由下楔填料2、中楔填料3、上楔填料4、方形交织填料13、金属楔环组成。

进一步地，上楔填料4设置在密封填料函上部，下楔填料2设置在密封填料函下部，中楔填料3设置在上楔填料4、下楔填料2之间，金属楔环14设置在相邻两个中楔填料3中间，下楔填料2下部、上楔填料4上部均设置有方形交织填料13。

可选地，在本公开的实施例中，中楔填料3的数量设置有4个，与之相对应的，金属楔环14设置有3个。

进一步地，阀盖1外侧固定安装有连接耳15，连接耳15上转动安装有活节螺栓5。

进一步地，密封组合填料上部设有预加载动态活性载荷结构，预加载动态活性载荷结构由碟簧箱体6、碟形弹簧组7、碟簧封盖8、六角螺母9、填料压板11以及填料压套12组成。

其中，碟簧箱体6设在填料压板11上，碟簧封盖8与碟簧箱体6配合，活节螺栓5穿过填料压板11、碟簧箱体6、碟簧封盖8。

进一步地，碟形弹簧组7设在碟簧箱体6内，六角螺母9设在碟簧封盖8上，六角螺母9安装在活节螺栓5上，六角螺母9与活节螺栓5螺纹连接，填料压套12设置在填料压板11 下部，填料压板11与填料压套12相配合。

进一步地，上楔填料4截面呈正“V”形，其正V角为120°；中楔填料3截面呈“X”形，其正V角及倒V角均为110°；下楔填料2截面呈倒“V”形，其倒V角呈120°；金属楔环14截面上部呈倒“V”形、下部呈正“V”形，其倒V角、正V角均呈120°。

进一步地，上楔填料4、中楔填料3、下楔填料2所采用材料均为高纯度鳞片石墨。

在本公开的实施例中，密封填料函内为特殊设计的由下楔填料2、中楔填料3、上楔填料 4组成的填料环组，该填料环组通过采用高纯度鳞片石墨，使下楔填料2、中楔填料3、上楔填料4具备抗热、低摩擦系数等特性。

相邻中楔填料3之间设置相配合的金属楔环14，能够使整个密封组合填料在圆周面上的受力更加均匀，能够有效防止密封组合填料出现受力不均或挤压损坏等情况。中楔填料3的正V角、倒V角设计成略小于上楔填料4、下楔填料2、金属楔环14的形式，可以充分利用楔形效应，保证整个密封组合填料中的每个中楔填料3都能够受压产生形变，保证填料受力均匀并充分压缩，进而使填料环组的内外表面与填料函内腔及阀杆10表面产生径向力，以保证可靠密封更加稳定可靠。

金属楔环14的设置能够对阀杆10进行有效定位，确保阀杆10一直处于阀盖1中心位置处。

碟簧箱体6以及碟簧封盖8的设计，使碟形弹簧组7在进行预加载定量压缩后，碟形弹簧组7不会出现被压平的情况，避免碟形弹簧组7出现永久变形失效的问题，这样能够确保碟形弹簧组7能够在长时间内保证稳定的弹力，并且能够在自由状态下完全恢复至初始状态，可以自动补偿并压实由于阀门操作、热和压力循环导致的密封组合填料承受变化以及与时间有关的填料体积变化导致的填料泄露，确保整个密封系统能够实现长周期免维护。

在一些实施例中，结合图1、图6、图7所示，方形交织填料13由增强纤维及金属丝交织组成。

在本公开的实施例中，整个密封填料组合的最上端和最下端的端环各采用1个增强纤维及金属丝相互交织而成的方形交织填料13，可以将密封填料组合在运动摩擦过程中产生的石墨碎屑完全封锁在上下两方形交织填料13之间，有效起到防止填料流失的作用。

在较佳的实施例中，阀杆10表面粗糙度为Ra0.1。

在本公开的实施例中，阀杆10经过精磨抛光特殊工艺，使其表面粗糙度达到Ra0.1，基本达到镜面程度，在阀杆10每次动作时，阀杆10的表面与密封填料组合摩擦，在阀杆10表面会附着微米级的石墨层，阀杆10上附着的石墨层能够起到与油膜相同的作用，大大降低阀杆10与密封填料组合的摩擦系数，使阀杆10在进行上下移动、旋转等动作时，能够有效减少对密封填料组合的磨损。

在一些实施例中，结合图8、图9、图10所示，碟形弹簧组7可采用对合、对合组合、叠合—对合组合等组合方式。

在本公开的实施例中，将碟形弹簧组7放置在碟簧箱体6中后，将碟簧封盖8安装在碟簧箱体6上，而后，将六角螺母9安装在活节螺栓5上，拧动六角螺母9，使碟簧封盖8安装在碟簧箱体6上，碟簧封盖8对碟形弹簧组7进行压缩，使碟形弹簧组7对填料压板11、填料压套12产生轴向作用力，填料压套12将轴向作用力传递至密封组合填料，碟形弹簧组 7在碟簧箱体6中通过预加载定量压缩所产生的轴向总作用力大于所需压紧载荷力，以此使整个预加载动态活性载荷结构具备持续的密封力及再位移能力。

对于设计参数不同的阀门，碟形弹簧组7可以采用对合、对合组合的布置方式，也可以采用叠合—对合组合的排列布置方式。

定量预加载活性动态载荷：当碟形弹簧组7采用对合、对合组合形式时，其变形量为单个碟簧变形量乘以对合的碟形弹簧个数；当碟形弹簧组7采用叠合形式时，其输出力是单个弹簧输出力乘以叠合的碟形弹簧个数；当碟形弹簧组7采用对合—混合组合形式时，则集中了对合、组合各自的优势，具有补偿变形量大、输出力大等特点。

因此，在密封填料组合出现磨损时，在相当长的一段时间内，预加载动态活性载荷结构可以在无人干预的情况下，自动补偿并压实由于阀门操作、热和压力循环导致的密封组合填料承受变化以及与时间有关的填料体积变化导致的填料泄露，确保整个密封系统能够实现长周期免维护。

在本实用新型中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性：术语“多个”是指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本实用新型中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“中”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。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种定量预加载动态活性载荷密封系统，其特征在于，包括：阀盖(1)、阀杆(10)，所述阀盖(1)外侧固定安装有连接耳(15)，所述连接耳(15)上转动安装有活节螺栓(5)，所述阀盖(1)内侧设有密封填料函，所述密封填料函处设置有密封组合填料，所述密封组合填料由下楔填料(2)、中楔填料(3)、上楔填料(4)、方形交织填料(13)、金属楔环(14)组成，所述上楔填料(4)设置在所述密封填料函上部，所述下楔填料(2)设置在所述密封填料函下部，所述中楔填料(3)设置在所述上楔填料(4)、所述下楔填料(2)之间，所述金属楔环(14)设置在相邻两个所述中楔填料(3)之间，所述上楔填料(4)上部、所述下楔填料(2)下部设置有所述方形交织填料(13)；

所述密封组合填料上部设有预加载动态活性载荷结构，所述预加载动态活性载荷结构由碟簧箱体(6)、碟形弹簧组(7)、碟簧封盖(8)、六角螺母(9)、填料压板(11)及填料压套(12)组成，所述碟簧箱体(6)设在所述填料压板(11)上，所述碟簧封盖(8)与所述碟簧箱体(6)结合，所述活节螺栓(5)穿过所述填料压板(11)、所述碟簧箱体(6)、所述碟簧封盖(8)，所述碟形弹簧组(7)设在所述碟簧箱体(6)内，所述六角螺母(9)设在所述碟簧封盖(8)上，所述六角螺母(9)与所述活节螺栓(5)螺纹连接，所述填料压套(12)位于所述填料压板(11)下部。

2.根据权利要求1所述的一种定量预加载动态活性载荷密封系统，其特征在于：所述上楔填料(4)截面呈正“V”形，其正V角为120°；

所述中楔填料(3)截面呈“X”形，其正V角及倒V角均为110°；

所述下楔填料(2)截面呈倒“V”形，其倒V角呈120°；

所述金属楔环(14)截面上部呈倒“V”形、下部呈正“V”形，其倒V角、正V角均呈120°。

3.根据权利要求2所述的一种定量预加载动态活性载荷密封系统，其特征在于：所述上楔填料(4)、所述中楔填料(3)、所述下楔填料(2)所采用材料均为高纯度鳞片石墨。

4.根据权利要求3所述的一种定量预加载动态活性载荷密封系统，其特征在于：所述方形交织填料(13)由增强纤维及金属丝交织组成。

5.根据权利要求4所述的一种定量预加载动态活性载荷密封系统，其特征在于：所述阀杆(10)表面粗糙度为Ra0.1。

6.根据权利要求5所述的一种定量预加载动态活性载荷密封系统，其特征在于，所述碟形弹簧组(7)可采用对合、对合组合或叠合—对合组合的组合方式。

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