CN220185892U - 一种阀芯及超高温阀门 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种阀芯及超高温阀门，所述阀芯包括阀芯本体，所述阀芯本体的外侧壁上开设有呈环形的阀芯弹性槽，所述阀芯弹性槽适于在高温下收缩变形以减小阀芯本体的膨胀量。本实用新型在阀芯本体的外侧壁上开设阀芯弹性槽，高温下阀芯弹性槽可吸收热膨胀变形能，相对于不开设弹性槽的方式，在高温下本实用新型阀芯本体向右端的膨胀量更小，进而避免了阀芯本体与阀座之间高温卡死的情况发生。并且阀芯设置弹性槽，介质力作用下通过弹性槽弹性变形有利于实现密封。

Description

一种阀芯及超高温阀门

技术领域

本实用新型涉及阀门技术领域，具体涉及一种阀芯及超高温阀门。

背景技术

阀门是在流体系统中，用来控制流体的方向、压力、流量的装置。高温球阀的主要特点是本身结构紧凑，密封可靠，结构简单，维修方便，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，适用于水、溶剂、酸和天然气等一般工作介质，而且还适用于工作条件恶劣的介质，如氧气、过氧化氢、甲烷和乙烯等，在各行业得到广泛的应用。

高温球阀，尤其是在600℃以上温度的阀门，密封很困难，容易出现高温卡死的情况，主要存在以下两个问题：

一是高温膨胀导致关闭件卡死。阀芯和阀座都为金属件，常温下紧密接触，高温下阀芯和阀座都受热膨胀，导致它们接触过紧，接触力过大，阀芯就无法在驱动力作用下旋转或者移动，导致卡死。

二是密封泄露、外漏。如阀体和阀盖接触部位采用耐高温金属密封，由于外漏属于静密封，相对来说实现密封难度不是太大；对于内漏即阀芯与阀座之间的泄露，常温下阀芯与阀座紧密接触，无泄露，高温下阀芯和阀座受热膨胀变形，阀芯为异形结构，受热变形不均匀，阀座理论上为对称结构，实际各部位温度会有差异，也导致变形不均匀，所以高温下阀芯与阀座360°整个密封环带挤压压力不均匀，甚至局部不能紧密接触而导致泄露。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有的高温球阀容易出现高温卡死的缺陷，从而提供一种阀芯及超高温阀门，以实现阀门在高温介质下的可靠密封，防止出现卡死变形现象。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种阀芯，包括阀芯本体，所述阀芯本体的外侧壁上开设有呈环形的阀芯弹性槽，所述阀芯弹性槽适于在高温下收缩变形以减小阀芯本体的膨胀量。

进一步优化技术方案，所述阀芯本体的左端为开口状，所述阀芯本体的右端为阀芯密封面，阀芯密封面设置为球面；所述阀芯本体的顶端开设有第一定位孔，所述阀芯本体的底端开设有第二定位孔，第一定位孔与第二定位孔同心设置，第一定位孔与第二定位孔的中心连接线的中点为阀芯本体的旋转中心。

进一步优化技术方案，所述阀芯本体的旋转中心与阀芯密封面的球面中心具有偏心距。

一种超高温阀门，包括：

阀体，所述阀体的内部为空腔状的阀体内腔；

阀盖，所述阀盖可拆卸设置在阀体的右端，所述阀盖的内部设置有与阀体内腔相连通的阀盖通道；

阀座，所述阀座固定设置在阀盖上，所述阀座的内部设置有与阀体内腔相连通的阀座通道；

所述的阀芯，所述阀芯设置在阀体内腔内部并与阀座配合密封；

阀芯驱动机构，所述阀芯驱动机构与阀芯连接并适于带动阀芯转动。

进一步优化技术方案，所述阀盖的左端开设有阶梯孔，所述阀座设置在阶梯孔内并与阶梯孔贴合，所述阀座的右端通过焊接部与阀盖相固定。

进一步优化技术方案，所述阀座的内侧壁上以及与阶梯孔贴合的阀座外侧壁上分别设置有一个或多个环向设置的阀座弹性槽；

所述阀座的内侧壁上开设的阀座弹性槽与阀座外侧壁上开设的阀座弹性槽交错布置。

进一步优化技术方案，所述阀座的左端为阀座密封面，阀座密封面设置为球面。

进一步优化技术方案，所述阀盖通道上开设有环向设置的阀盖弹性槽。

进一步优化技术方案，所述阀体与阀盖之间、阀体与下轴之间以及加长上盖与阀体之间均通过金属密封环密封。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的一种阀芯，在阀芯本体的外侧壁上开设阀芯弹性槽，高温下阀芯弹性槽可吸收热膨胀变形能，相对于不开设弹性槽的方式，在高温下本实用新型阀芯本体向右端的膨胀量更小，进而避免了阀芯本体与阀座之间高温卡死的情况发生。并且阀芯设置弹性槽，介质力作用下通过弹性槽弹性变形有利于实现密封。

2.本实用新型提供的一种阀芯，阀芯本体的旋转中心与阀芯密封面的球面中心具有偏心距，偏心距为e，阀芯旋转小于90°即与阀座接触，继续驱动阀芯旋转，可使阀芯与阀座更加紧密贴合密封，实现强制密封。

3.本实用新型提供的一种超高温阀门，采用独特的阀芯和阀座设计，高温下可实现可靠的双向密封功能。

4.本实用新型提供的一种超高温阀门，阀座与阀盖之间焊接固定，减少了泄漏点。

5.本实用新型提供的一种超高温阀门，阀座的内侧壁上以及与阶梯孔贴合的阀座外侧壁上分别设置有一个或多个环向设置的阀座弹性槽。在介质力作用下，通过阀座弹性槽的弹性变形有利于实现密封。当高温介质从阀盖通道向阀体内腔输送时，位于阀座的内侧壁上的阀座弹性槽向槽内收缩形变，进而保证阀座不会向左端过度膨胀。并且当高温介质从阀体内腔向阀盖通道输送时，位于阀座的外侧壁上的阀座弹性槽向槽内收缩形变，进而保证阀座不会过度膨胀。

6.本实用新型提供的一种超高温阀门，阀座的内侧壁上开设的阀座弹性槽与阀座外侧壁上开设的阀座弹性槽交错布置，弹性槽的开口方向不同，达到了弹性变形补偿的目的。

7.本实用新型提供的一种超高温阀门，阀座的左端为阀座密封面，阀座密封面设置为球面，进而能够更好地与阀芯密封面密封配合。

8.本实用新型提供的一种超高温阀门，阀盖通道上开设有环向设置的阀盖弹性槽，当高温介质在阀盖通道内输送时，阀盖弹性槽吸收热膨胀变形能(即阀盖弹性槽在高温下向槽内收缩形变)，防止高温下阀盖发生轴向膨胀而导致阀座与球体抱死。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种阀芯的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种阀芯的俯视图；

图3为本实用新型提供的一种超高温阀门的结构示意图；

图4为本实用新型提供的一种超高温阀门的俯视图；

图5为本实用新型提供的一种超高温阀门的部分结构示意图；

图6为本实用新型提供的一种超高温阀门处于关闭状态下介质在阀体内腔时的结构示意图；

图7为本实用新型提供的一种超高温阀门处于关闭状态下介质在阀盖通道时的结构示意图。

附图标记：

1、阀芯，2、阀座，3、阀盖，4、阀体，5、下轴，6、阀杆，7、加长上盖，8、第一金属环，9、第二金属环，10、第三金属环，11、填料，12、压板，13、螺栓，14、阀芯弹性槽，15、阀座弹性槽，16、阀盖弹性槽，17、焊接部，a、旋转中心，b、球面中心线，e、偏心距。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例公开了一种阀芯，包括阀芯本体，阀芯本体的外侧壁上开设有呈环形的阀芯弹性槽14。阀芯弹性槽14为U型沟槽，阀芯弹性槽14适于在高温下收缩变形，以减小阀芯本体的膨胀量。

上述一种阀芯，在阀芯本体的外侧壁上开设阀芯弹性槽14，高温下阀芯弹性槽14可吸收热膨胀变形能，相对于不开设弹性槽的方式，在高温下本实用新型阀芯本体向右端的膨胀量更小，进而避免了阀芯本体与阀座之间高温卡死的情况发生。并且阀芯设置弹性槽，介质力作用下通过弹性槽弹性变形有利于实现密封。

其中，开设的阀芯弹性槽14能够防止高温卡死的原因为：

阀芯、阀座、阀盖均为金属材料，金属材料受热会发生膨胀。如长度为100mm的不锈钢零件，600℃下长度方向膨胀量约0.5mm，那么与之常温下就紧密接触的零件在高温下的接触更为紧密，容易出现卡死现象。本实用新型在金属材料的阀芯上加了弹性槽以后，相当于缩短了阀芯的长度，长度方向上的膨胀量小于0.5mm。并且弹性槽底部是圆角，开槽部位厚度稍薄，易弹性变形，该部位向槽内收缩，可以防止长度方向上膨胀尺寸过大。

作为一种具体的实施方式，阀芯本体的左端为开口状，阀芯本体的右端为阀芯密封面。阀芯本体的顶端开设有第一定位孔，阀芯本体的底端开设有第二定位孔，第一定位孔与第二定位孔同心设置，第一定位孔与第二定位孔的中心连接线的中点为阀芯本体的旋转中心a。

作为一种进一步改进的实施方式，阀芯密封面设置为球面，使得阀芯与阀座的接触面积更大，能够更好地与阀座贴合。

作为一种进一步改进的实施方式，阀芯本体的旋转中心a与阀芯密封面的球面中心具有偏心距e，旋转中心a与球面中心线b之间为3°。阀芯旋转小于90°(如87°)即与阀座接触，继续驱动阀芯旋转，可使阀芯与阀座更加紧密贴合密封，实现强制密封。从常温到高温各个温度段阀芯都可与阀座紧密配合，实现密封。

实施例2

如图3至图7所示，本实施例公开了一种超高温阀门，包括：阀体4、阀盖3、阀座2、阀芯1和阀芯驱动机构。

阀体4的内部为空腔状的阀体内腔，阀体4的左端设置有左连接法兰。

阀盖3可拆卸设置在阀体4的右端，阀盖3的右端设置有右连接法兰。阀盖3的内部设置有与阀体内腔相连通的阀盖通道。

阀座2固定设置在阀盖3上，阀座2的内部设置有与阀体内腔相连通的阀座通道。

阀芯设置在阀体内腔内部并与阀座2配合密封。阀芯为实施例1中的阀芯。

阀芯驱动机构与阀芯连接，并适于带动阀芯转动，控制阀门整体的通断。当阀芯1与阀座2配合密封时，阀门整体处于关闭的状态。当阀芯1转动打开时，阀门整体处于打开的状态。

作为一种具体的实施方式，阀盖3的左端开设有阶梯孔，阀座2设置在阶梯孔内并与阶梯孔贴合。阶梯孔包括第一阶梯孔、第二阶梯孔和第三阶梯孔。其中，第三阶梯孔设置为锥孔状。为了更好地与第一阶梯孔、第二阶梯孔和第三阶梯孔贴合，阀座2上设置为台阶凸起状，阀座包括第一凸起部、第二凸起部和第三凸起部，第一凸起部与第一阶梯孔相贴合，第二凸起部与第二阶梯孔相贴合，第三阶梯孔与第三阶梯孔相贴合。

阀座2的右端通过焊接部17与阀盖3相固定，即阀座2与阀盖3之间焊接固定，减少了泄漏点。

作为一种进一步改进的实施方式，阀座2的内侧壁上以及与阶梯孔贴合的阀座2外侧壁上分别设置有一个或多个环向设置的阀座弹性槽15。本实用新型除了在阀芯1上开设弹性槽外，还在阀座2上开设有弹性槽。并且在介质力作用下，通过阀座弹性槽的弹性变形有利于实现密封。当高温介质从阀盖通道向阀体内腔输送时，位于阀座2的内侧壁上的阀座弹性槽向槽内收缩形变，进而保证阀座2不会向左端过度膨胀。并且当高温介质从阀体内腔向阀盖通道输送时，位于阀座2的外侧壁上的阀座弹性槽向槽内收缩形变，进而保证阀座2不会过度膨胀。

作为一种进一步改进的实施方式，阀座2的内侧壁上开设的阀座弹性槽与阀座2外侧壁上开设的阀座弹性槽交错布置，弹性槽的开口方向不同，达到了弹性变形补偿的目的。

作为一种进一步改进的实施方式，阀座2的左端为阀座密封面，阀座密封面设置为球面，进而能够更好地与阀芯密封面密封配合。

作为一种进一步改进的实施方式，阀盖通道上开设有环向设置的阀盖弹性槽16，当高温介质在阀盖通道内输送时，阀盖弹性槽16吸收热膨胀变形能(即阀盖弹性槽16在高温下向槽内收缩形变)，防止高温下阀盖发生轴向膨胀而导致阀座与球体抱死。

阀芯驱动机构包括阀杆6、压板12、下轴5以及驱动电机。阀杆6竖向设置并与阀芯顶端的第一定位孔相连接，阀杆6的顶端连接有驱动电机。下轴5竖向设置并与阀芯底端的第二定位孔转动连接，下轴5的底端通过锁紧螺栓定位在阀体4上。阀杆6的外围还设置有加长上盖7，加长上盖7通过螺栓13锁紧定位至阀体4上，加长上盖7的底端伸入至阀体以及阀芯的第一定位孔内部，阀芯1与加长上盖7之间间隙配合，阀芯1可绕加长上盖7转动。加长上盖7的顶部与阀杆6之间还设置有填料11，通过填料11实现加长上盖7与阀杆6之间的密封。加长上盖7的顶端通过连接螺栓连接设置有压板12，压板12位于阀杆6的外围。

加长上盖7的外侧壁上还设置有散热片结构，散热片结构由若干散热片间隔构成，以降低填料处温度。

作为一种进一步改进的实施方式，阀体4与阀盖3之间、阀体4与下轴5之间以及加长上盖7与阀体4之间均通过金属密封环密封。更为具体地，为了提高阀门整体的密封性能，阀体4与阀盖3的连接处设置有第一金属环8，加长上盖7与阀体4的连接处设置有第二金属环9，阀体4与下轴5的连接处设置有第三金属环10，能够避免阀体4内的介质外泄。

上述一种超高温阀门在关闭时，驱动电机带动阀杆6正向转动，进而带动阀芯1转动，阀芯密封面与阀座密封面配合密封。并且因阀芯偏心设置，阀芯转动小于90°即与阀座接触，继续转动阀芯可实现阀芯1与阀座的紧密密封。

上述一种超高温阀门在开启时，驱动电机带动阀杆6反向转动，进而带动阀芯1转动，阀芯密封面与阀座密封面脱离密封，介质可通过阀体内腔流动。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种阀芯，其特征在于，包括阀芯本体，所述阀芯本体的外侧壁上开设有呈环形的阀芯弹性槽(14)，所述阀芯弹性槽(14)适于在高温下收缩变形以减小阀芯本体的膨胀量。

2.根据权利要求1所述的一种阀芯，其特征在于，所述阀芯本体的左端为开口状，所述阀芯本体的右端为阀芯密封面，阀芯密封面设置为球面；所述阀芯本体的顶端开设有第一定位孔，所述阀芯本体的底端开设有第二定位孔，第一定位孔与第二定位孔同心设置，第一定位孔与第二定位孔的中心连接线的中点为阀芯本体的旋转中心。

3.根据权利要求2所述的一种阀芯，其特征在于，所述阀芯本体的旋转中心与阀芯密封面的球面中心具有偏心距。

4.一种超高温阀门，其特征在于，包括：

阀体(4)，所述阀体(4)的内部为空腔状的阀体内腔；

阀盖(3)，所述阀盖(3)可拆卸设置在阀体(4)的右端，所述阀盖(3)的内部设置有与阀体内腔相连通的阀盖通道；

阀座(2)，所述阀座(2)固定设置在阀盖(3)上，所述阀座(2)的内部设置有与阀体内腔相连通的阀座通道；

如权利要求1至3中任意一项所述的阀芯，所述阀芯设置在阀体内腔内部并与阀座(2)配合密封；

阀芯驱动机构，所述阀芯驱动机构与阀芯连接并适于带动阀芯转动。

5.根据权利要求4所述的一种超高温阀门，其特征在于，所述阀盖(3)的左端开设有阶梯孔，所述阀座(2)设置在阶梯孔内并与阶梯孔贴合，所述阀座(2)的右端通过焊接部(17)与阀盖(3)相固定。

6.根据权利要求5所述的一种超高温阀门，其特征在于，所述阀座(2)的内侧壁上以及与阶梯孔贴合的阀座(2)外侧壁上分别设置有一个或多个环向设置的阀座弹性槽(15)；

所述阀座(2)的内侧壁上开设的阀座弹性槽与阀座(2)外侧壁上开设的阀座弹性槽交错布置。

7.根据权利要求4所述的一种超高温阀门，其特征在于，所述阀座(2)的左端为阀座密封面，阀座密封面设置为球面。

8.根据权利要求4所述的一种超高温阀门，其特征在于，所述阀盖通道上开设有环向设置的阀盖弹性槽(16)。

9.根据权利要求4所述的一种超高温阀门，其特征在于，所述阀芯驱动机构包括：

阀杆(6)，所述阀杆(6)竖向设置并与阀芯顶端相连接；

驱动电机，所述驱动电机连接在阀杆(6)的顶端；

下轴(5)，所述下轴(5)竖向设置，所述下轴(5)的一端与阀芯底端转动连接，所述下轴(5)的另一端固定至阀体(4)上；

加长上盖(7)，所述加长上盖(7)固定至阀体(4)上并位于阀杆(6)外围，所述加长上盖(7)的顶部与阀杆(6)之间设置有填料；所述加长上盖(7)的外侧壁上还设置有散热片结构，散热片结构由若干散热片间隔构成；

压板(12)，所述压板(12)固定设置在加长上盖(7)顶端。

10.根据权利要求9所述的一种超高温阀门，其特征在于，所述阀体(4)与阀盖(3)之间、阀体(4)与下轴(5)之间以及加长上盖(7)与阀体(4)之间均通过金属密封环密封。