CN218267353U - 一种低扭矩防火球阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种低扭矩防火球阀，包括阀体、阀盖、阀座、球体、阀杆、传动机构和填料密封装置，填料密封装置采用压力自密封装置，所述压力自密封装置由填料、填料垫、推环组成，填料垫安装在阀杆与阀体轴孔之间构成的填料腔底部的环形台阶上，填料由压盖安装在填料垫上，推环安装在防打出凸肩上环面与填料垫下端面之间；所述防打出凸肩的外圆柱面与轴孔内孔壁之间动密封配合。具有启闭力矩小、防火性能好、体积小、成本低等优点。

Description

一种低扭矩防火球阀

技术领域

本实用新型属于阀门领域，尤其涉及一种球阀。

背景技术

球阀因结构简单、启闭方便、流阻小等特点，为各领域介质管道中应用最普遍阀门之一。球阀的结构一般包括阀体、阀盖、球体、阀杆、阀座和传动机构，阀体与阀盖具有相同直径的流道，并采用螺栓螺母固定连接，两者之间构成阀腔，在阀体与阀盖相互接触端面之间设置密封圈，实现两者之间的端面密封。球体安装在阀腔内与阀座相互配合组成密封副，球体上端设置方孔与阀杆下端方轴相互连接，阀杆上端穿过阀体轴孔与传动机构连接，在阀体轴孔与阀杆之间安装密封填料，实现阀杆与阀体之间的中腔密封。目前，为了提高中腔填料密封性能，密封填料普遍采用多层V形填料倒装组成，利用填料压盖的压紧力，将V形填料撑开与阀杆外圆面和阀体轴孔内壁压紧密封。但是，同一V形填料内外圆的圆度存在加工误差，不同V形填料的V形角度也存在加工误差，要达到每层V形填料圆周方向各点都与阀杆及轴孔压紧密封，需要填料压盖施加很大的压紧力，使各V形填料充分膨胀变形，才能达到中腔密封效果。其缺点是：V形填料对阀杆产生很大的压紧力，阀杆旋转摩擦力很大，导致阀门启闭力矩很大，需要配置大输出力矩的传动机构，增加了传动机构的配置成本和产品体积。另外，当外界发生火灾等高温状况时，中腔V形填料和阀体与阀盖之间的密封圈容易受高温损坏，导致阀门外漏，防火性能差。

发明内容

本实用新型针对现有技术存在的缺点，提供一种启闭力矩小、防火性能好、体积小、成本低的低扭矩防火球阀。

本实用新型的技术方案包括阀体、阀盖、阀座、球体、阀杆、传动机构，球体安装在阀体与阀盖之间构成的阀腔内，球体表面与阀座密封面相互配合组成密封副，阀杆下端与球体连接，上端穿过阀体上的轴孔与传动机构传动连接，在阀杆外圆面与轴孔内圆壁之间安装填料密封装置，在填料密封装置下方的阀杆上设有与轴孔相互配合的防打出凸肩；其特征是：填料密封装置采用压力自密封装置，所述压力自密封装置由填料、填料垫、推环组成，填料垫安装在阀杆与阀体轴孔之间构成的填料腔底部的环形台阶上，填料由压盖安装在填料垫上，推环安装在防打出凸肩上环面与填料垫下端面之间；所述防打出凸肩的外圆柱面与轴孔内孔壁之间动密封配合。

最好是，所述填料由若干个锥形圆环组成。

最好是，所述锥形圆环的内环面上端制有径向球面内圆环，该径向球面内圆环与阀杆外圆面圆周方向构成线接触；锥形圆环的外环面下端制有径向球面外圆环，该径向球面外圆环与阀体轴孔内孔壁圆周方向构成线接触。

最好是，在防打出凸肩外圆柱面嵌装耐磨合金密封环，该耐磨合金密封环外圆面与阀体轴孔内孔壁动密封配合。

最好是，阀体与阀盖相向端面内设置楔形圆槽和楔形圆环相互配合，由螺栓、螺母将楔形圆环楔紧安装在楔形圆槽内密封连接。

最好是，阀座由金属密封面和塑料密封圈组成，塑料密封圈的密封面高出金属密封面3～5µm。

最好是，塑料密封圈外圆面与内圆面之间构成楔形斜面，安装在楔形阀座腔内，楔形阀座腔的腔底设有斜面和圆弧面，塑料密封圈端面具有与楔形阀座腔相互配合的斜面和圆弧面，塑料密封圈端面的圆弧面弧度大于楔形阀座腔的圆弧面弧度；塑料密封圈的密封面采用多级同心的球面密封环组成，球面密封环与球体表面相互配合组成多级线密封副。

最好是，球面密封环与球体接触的密封比压从内到外逐级增加。

最好是，在塑料密封圈两侧分别设置与球体表面相互配合的金属密封面。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：填料密封装置采用压力自密封装置，在阀门关闭状态下，利用介质压力推动阀杆、推环压紧填料，撑开填料锥形圆环的锥角，使其与阀杆、轴孔胀紧密封；阀杆的防打出凸肩与轴孔动密封配合，组成金属密封副，构成中腔第一道密封结构；填料与阀杆和轴孔之间采用线密封接触，降低阀杆旋转摩擦力，构成中腔第二道密封结构。在正常工作情况下，金属密封副具有可靠的密封性能，填料只需要很小的压紧力安装于填料腔内，对阀杆产生的摩擦力很小，减小传动机构配置功率；同时金属密封副具有完全阻隔火灾功能。产品具有启闭力矩小、防火性能好、体积小、成本低等优点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型图1中A处局部结构放大图。

图3是本实用新型图1中B处局部结构放大图。

图中：1阀体、2阀盖、3球体、4阀杆、5压盖、6填料、7填料垫、8推环、9防打出凸肩、10耐磨合金密封环、11塑料密封圈、12楔形圆槽、13楔形圆环、14径向球面内圆环、15径向球面外圆环、16密封面。

具体实施方式

如图1所示的低扭矩防火球阀，包括阀体1、阀盖2、阀座、球体3、阀杆4、传动机构，球体3安装在阀体1与阀盖2之间构成的阀腔内，球体3表面与阀座密封面相互配合组成密封副，阀杆4下端与球体3连接，两者之间采用球体3上的方孔与阀杆4下端方轴相互连接，将球体3浮动安装在阀腔内，阀杆4上端穿过阀体1上的轴孔与传动机构传动连接，在阀杆4外圆面与轴孔内圆壁之间安装填料密封装置，在位于填料密封装置下方的阀杆4上设有与轴孔径向内台阶相互配合的防打出凸肩9，防止阀杆4被高压介质压力打出；其特征是：填料密封装置采用压力自密封装置，所述压力自密封装置由填料6、填料垫7、推环8组成，填料垫7安装在阀杆4与阀体1轴孔之间构成的填料腔底部的环形台阶上，填料6由压盖5安装在填料垫7上，推环8安装在防打出凸肩9上环面与填料垫7下端面之间，推环8下端的径向凸肩下环面安装在防打出凸肩9上环面上，推环8的径向凸肩上环面与轴孔径向内台阶之间具有间隙，推环8外圆面与轴孔之间间隙配合，介质压力推动阀杆4和推环8向上移动，将填料6压紧在压盖5与填料垫7之间，实现中腔介质压力自密封功能；所述防打出凸肩9的外圆柱面与轴孔内孔壁之间动密封配合，两者之间构成第一道中腔金属密封副，为中腔主密封副，填料密封装置作为中腔第二道密封副，为中腔副密封副，其填料6可以采用很小的压紧力安装在压盖5与填料垫7之间，大幅降低了与阀杆4的旋转摩擦力，启闭力矩小，可以配置较小的执行机构，减小产品体积、降低产品成本。而且，当发生外界火灾等高温烧毁填料6后，金属密封副可靠保持中腔密封功能，防火性能好。

所述填料6由若干个锥形圆环组成，所述锥形圆环内环面与阀杆4外圆面接触，外环面与阀体1的轴孔内壁接触，填料垫7上端面采用圆锥面与下锥形圆环的下圆锥面相互配合接触，压盖5下端面采用圆锥面与上锥形圆环的上圆锥面相互配合接触，在介质压力推动下填料6的锥形圆环受压变形，锥度发生改变，撑开与阀杆4和轴孔压紧密封，进一步提高填料6的自密封性能。锥形圆环至少有两个，本实施例采用三个，如图2所示。

所述锥形圆环的内环面上端制有径向球面内圆环14，该径向球面内圆环14与阀杆4外圆面圆周方向构成线接触，提高锥形圆环受介质压力推动时的变形性能和与阀杆4之间的密封性能，减小其与阀杆4之间的接触摩擦力，进一步降低启闭力矩；锥形圆环的外环面下端制有径向球面外圆环15，该径向球面外圆环15与阀体1轴孔内孔壁圆周方向构成线接触，提高锥形圆环受介质压力推动时与轴孔之间的密封性能，如图2所示。

在防打出凸肩9外圆柱面嵌装耐磨合金密封环10，该耐磨合金密封环10外圆面与阀体1轴孔内孔壁动密封配合。一方面，减小阀杆4与阀体1轴孔之间的接触面积，进一步降低阀杆4的旋转摩擦力，降低启闭力矩；另一方面，耐磨合金密封环10的加工精度可以很高，提高其与轴孔之间动密封配合精度，提高金属密封副的密封性能。

阀体1与阀盖2相向端面内设置楔形圆槽12和楔形圆环13相互配合，由螺栓、螺母将楔形圆环13楔紧安装在楔形圆槽12内密封连接，实现阀体1与阀盖2之间硬密封连接，防止火灾等高温烧毁密封垫发生泄漏，防火性能好。

阀座由金属密封面和塑料密封圈11组成，塑料密封圈11的密封面16高出金属密封面3～5µm，正常情况下，球体3压缩塑料密封圈11的密封面16与金属密封面组成多重密封副，当发生火灾等高温烧毁塑料密封圈11后，金属密封面与球体3配合组成密封副，防火性能好。

塑料密封圈11外圆面与内圆面之间构成楔形斜面，安装在楔形阀座腔内，在介质推动球体3压紧塑料密封圈11时，楔形阀座腔比现有技术的正方形或长方形阀座腔使塑料密封圈11产生更大的弹性反作用力，在塑料密封圈11与球体3之间产生更大的密封比压，具有更好的密封性能。楔形阀座腔的腔底设有斜面和圆弧面，塑料密封圈11端面具有与楔形阀座腔相互配合的斜面和圆弧面，塑料密封圈11端面的圆弧面弧度大于楔形阀座腔的圆弧面弧度，使塑料密封圈11在楔形阀座腔内具有压缩变形的空间，提高塑料密封圈11的楔紧弹性力；塑料密封圈11的密封面16采用多个同心的球面密封环组成，多个球面密封环与球体3表面相互配合组成多级线密封副，采用多级密封副逐级隔断从前一级泄漏过来的低压介质，达到塑料密封圈11与球体3之间的零密封性能。塑料密封圈11的密封面16也可以采用球面密封环、平面密封环、锯齿面密封环组成复合型密封面，如图3所示。

从内到外各球面密封环16与球体3组成密封副的密封比压逐级增加，随着压力的增加，球面密封环16自外到内逐个与球体3接触组成密封副，在保持不同压力时密封性能的同时，尽量降低启闭力矩，实现密封性能与启闭力矩的最佳设计。

在塑料密封圈11两侧分别设置与球体3表面相互配合的金属密封面。

Claims (10)

1.一种低扭矩防火球阀，包括阀体（1）、阀盖（2）、阀座、球体（3）、阀杆（4）、传动机构，球体（3）安装在阀体（1）与阀盖（2）之间构成的阀腔内，球体（3）表面与阀座密封面相互配合组成密封副，阀杆（4）下端与球体（3）连接，阀杆（4）上端穿过阀体（1）上的轴孔与传动机构传动连接，在阀杆（4）外圆面与轴孔内圆壁之间安装填料密封装置，在位于填料密封装置下方的阀杆（4）上设有与轴孔径向内台阶相互配合的防打出凸肩（9）；其特征是：填料密封装置采用压力自密封装置，所述压力自密封装置由填料（6）、填料垫（7）、推环（8）组成，填料垫（7）安装在阀杆（4）与阀体（1）轴孔之间构成的填料腔底部的环形台阶上，填料（6）由压盖（5）安装在填料垫（7）上，推环（8）安装在防打出凸肩（9）上环面与填料垫（7）下端面之间；所述防打出凸肩（9）的外圆柱面与轴孔内孔壁之间动密封配合。

2.根据权利要求1所述的低扭矩防火球阀，其特征是：所述填料（6）由若干个锥形圆环组成，所述锥形圆环内环壁与阀杆（4）外圆面接触，外环面与阀体（1）的轴孔内壁接触。

3.根据权利要求2所述的低扭矩防火球阀，其特征是：所述锥形圆环的内环面上端制有径向球面内圆环（14），该径向球面内圆环（14）与阀杆（4）外圆面圆周方向构成线接触；锥形圆环的外环面下端制有径向球面外圆环（15），该径向球面外圆环（15）与阀体（1）轴孔内孔壁圆周方向构成线接触。

4.根据权利要求1或2或3所述的低扭矩防火球阀，其特征是：在防打出凸肩（9）外圆柱面嵌装耐磨合金密封环（10），该耐磨合金密封环（10）外圆面与阀体（1）轴孔内孔壁动密封配合。

5.根据权利要求1或2或3所述的低扭矩防火球阀，其特征是：阀体（1）与阀盖（2）相向端面内设置楔形圆槽（12）和楔形圆环（13）相互配合，由螺栓、螺母将楔形圆环（13）楔紧安装在楔形圆槽（12）内密封连接。

6.根据权利要求4所述的低扭矩防火球阀，其特征是：阀体（1）与阀盖（2）相向端面内设置楔形圆槽（12）和楔形圆环（13）相互配合，由螺栓、螺母将楔形圆环（13）楔紧安装在楔形圆槽（12）内密封连接。

7.根据权利要求1或2或3或6所述的低扭矩防火球阀，其特征是：阀座由金属密封面和塑料密封圈（11）组成，塑料密封圈（11）的密封面（16）高出金属密封面3～5µm。

8.根据权利要求7所述的低扭矩防火球阀，其特征是：塑料密封圈（11）外圆面与内圆面之间构成楔形斜面，安装在楔形阀座腔内，楔形阀座腔的腔底设有斜面和圆弧面，塑料密封圈（11）端面具有与楔形阀座腔相互配合的斜面和圆弧面，塑料密封圈（11）端面的圆弧面弧度大于楔形阀座腔的圆弧面弧度；塑料密封圈（11）的密封面（16）采用多个同心的球面密封环组成，多个球面密封环与球体（3）表面相互配合组成多级线密封副。

9.根据权利要求8所述的低扭矩防火球阀，其特征是：从内到外各球面密封环与球体（3）组成密封副的密封比压逐级增加。

10.根据权利要求8所述的低扭矩防火球阀，其特征是：在塑料密封圈（11）两侧分别设置与球体（3）表面相互配合的金属密封面。

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