CN220354524U - 一种≥42Mpa的高温硬密封球阀阀座结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于阀门技术领域，特别涉及一种≥42Mpa的高温硬密封球阀阀座结构，包括阀座本体，所述阀座本体包括阀座以及依次套设在所述阀座上的模压石墨圈、挡圈、夹持器、耐磨挡圈和阀座压环，所述夹持器内设有石墨弹簧，石墨弹簧的另一端和所述挡圈相抵，所述耐磨挡圈在和所述阀座压环的接触面上等距开设有多个泄压槽，且耐磨挡圈的内外表面均开设有防尘槽，所述阀座压环和所述阀座的通道内沿内周均等距开设有多个旋转安装槽，其结构简单，适用于额定工作压力≥42Mpa硬密封浮动球阀或硬密封固定球阀，其中模压石墨圈压实的力由阀座压环提供，而不是由阀体或阀盖提供，因此不会传递给球体，从而降低球体与阀座间的力，从而大幅减小阀门的操作扭矩。
Description
技术领域
本实用新型属于阀门技术领域，特别涉及一种≥42Mpa的高温硬密封球阀阀座结构。
背景技术
随着石化行业的发展，对硬密封球阀的要求不断提高，当介质温度超过橡胶、塑料等常用软密封圈的使用温度极限时，石墨密封圈就成为阀座静压面处理想的密封材料，当前国内阀门行业常用的高温阀座结构如图15，阀门装配完毕后，阀门试压前，石墨密封组17必须实现密实状态，否则随着试验介质压力的升高，介质会进入石墨密封组内部，甚至石墨可能被吹出到体腔里去，导致石墨密封失效，所以必须保证阀体或阀盖提供压实力F（有的生产厂家是靠弹簧提供压实力F），压实力F将石墨密封组17压实，但是这个压实力F最终会通过阀座，传递给球体上，因为石墨密封组通常是模压制成，很硬很难被压缩，或者即便石墨组不硬，想要封住26Mpa及以上的压力，压石墨密封组17的压实力F也要相当大，而且随着试验压力升高，需要的压实力也越大。在压实石墨密封组17后，这个压实力F最终会将阀座推向球，球体会被阀座紧紧抱住，产生较大扭矩，有时甚至会破坏球体密封面，实际生产订单中室温下想封住42Mpa几乎很难一次报检合格，需要反复返修才能勉强通过，产生大量的材料成本和时间成本, 即使能通过密封实验，其阀门扭矩也是远超O型圈或Lip Seal圈静压面的阀门。经过长期生产经验，额定工作压力是26Mpa时，上述结构相对能够实现，但是额定工作压力达到6000psi(42Mpa)时上述结构几乎很难通过阀门出厂试验，另外在双向硬密封浮动球阀的设计生产中，上述阀座结构直接制约了大口径规格的设计和生产。
实用新型内容
针对上述存在的问题，本实用新型提供针对克服现有技术中的缺陷，提供一种≥42Mpa的高温硬密封球阀阀座结构。
本实用新型的技术解决方案是：一种≥42Mpa的高温硬密封球阀阀座结构，包括阀座本体，所述阀座本体包括阀座以及依次套设在所述阀座上的模压石墨圈、挡圈、夹持器、耐磨挡圈和阀座压环，所述夹持器内设有石墨弹簧，所述石墨弹簧的另一端和所述挡圈相抵，所述耐磨挡圈在和所述阀座压环的接触面上等距开设有多个泄压槽，且所述耐磨挡圈的内外表面均开设有防尘槽，所述阀座压环和所述阀座的通道内沿内周均等距开设有多个旋转安装槽。
本实用新型的进一步改进在于：所述阀座压环内设有螺纹段。
本实用新型的进一步改进在于：温度≤650℃时，所以阀座压环采用XM-19材料，温度≤816℃时，所以阀座压环采用F310H材料，所述阀座压环进行全表面离子渗氮形成全表面高硬耐磨保护层，硬度不小于60HRC。
本实用新型的进一步改进在于：所述耐磨挡圈在与所述阀座压环的接触面上进行HVOF喷涂碳化铬，形成碳化铬耐高温耐磨层，所述碳化铬层研磨后厚度不小于20丝，粘合强度不小于10000Psi，硬度不小于72HRC，能提供850℃以下的稳定工作能力。
本实用新型的进一步改进在于：所述防尘槽内放置有防尘物，所述防尘物为石墨盘根。
本实用新型的进一步改进在于：所述石墨弹簧采用多个圆柱弹簧，所述夹持器在和所述挡圈的接触端均匀开设有多个安装孔，所述圆柱弹簧置于所述弹簧安装孔内。
本实用新型的进一步改进在于：所述石墨弹簧为碟簧，所述夹持器在和所述挡圈的接触端开设有用于安装碟簧的沉孔。
本实用新型的进一步改进在于：所述模压石墨圈一端和所述阀座之间为斜面连接，所述阀座的斜面设置为45°，所述模压石墨圈的斜面为40°
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1.其结构简单，适用于额定工作压力≥42Mpa硬密封浮动球阀或硬密封固定球阀，其中模压石墨圈压实的力由阀座压环提供，而不是由阀体或阀盖提供，因此不会传递给球体，从而降低球体与阀座间的力，从而大幅减小阀门的操作扭矩，而且额定工作压力越高效果越明显；2. 石墨弹簧的设置是防止模压石墨圈松弛，通常石墨在预压缩后24小时内会慢慢松弛，石墨弹簧可以在装配状态下阀座压环拧紧到位后，在操作状态下仍然保证模压石墨圈持续在压实状态，有利于密封高压介质；3.所述耐磨挡圈在和所述阀座压环的接触面上等距开设有多个泄压槽，防止接触面表面不平，与阀座压环压紧后，进入存贮介质，产生高压腔体，使旋转扭矩变大，阻碍阀座在试验返修时阀座压环拧紧操作；4.在所述耐磨挡圈的内外表面均开设有防尘槽，当管道介质是含有硬颗粒物时，在防尘槽处设置防尘物，防止粉尘进入夹持器，堆积在石墨弹簧周围，防止弹簧失效；5.所述阀座压环和所述阀座通道上开设的旋转安装槽，用于和外部拧紧工装连接，一方面用于旋转安装时使用，另一方面可以方便试压和返修调试。
附图说明
图1是本实用新型安装在阀体内结构示意图；
图2是本实用新型结构示意图；
图3是本实用新型中石墨弹簧为圆柱弹簧时夹持器示意图；
图4是本实用新型中石墨弹簧为圆柱弹簧时夹持器端面示意图；
图5是本实用新型中石墨弹簧为碟簧时夹持器示意图；
图6是本实用新型中石墨弹簧为碟簧时夹持器端面示意图；
图7是本实用新型中阀座压环结构示意图；
图8是本实用新型中耐磨挡圈右视图；
图9是本实用新型中耐磨挡圈结构示意图；
图10是本实用新型中阀座压环侧示图；
图11是本实用新型中模压石墨圈结构示意图；
图12是本实用新型中模压石墨圈侧端面示意图；
图13是本实用新型中阀座结构示意图；
图14是本实用新型中阀座侧端面示意图；
图15是现有的常用的高温阀座结构示意图；
其中： 1-阀体，2-球体，3-阀座，4-模压石墨圈，5-挡圈，6-石墨弹簧，7-夹持器，8-耐磨挡圈，9-阀座压环，10-弹簧，11-安装孔，12-沉孔，13-泄压槽，14-防尘槽，15-螺纹段，16-旋转安装槽，C-阀座压环上和耐磨挡圈的接触面，D-耐磨挡圈上和阀座压环的接触面，17-石墨密封组。
具体实施方式
为了加深对本实用新型的理解，下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不对本实用新型的保护范围构成限定。
如图1、图2所示，本实施例的技术解决方案是：一种≥42Mpa的高温硬密封球阀阀座结构，其安装在阀体1内并和球体2抵接，包括阀座本体，所述阀座本体包括阀座3、模压石墨圈4、挡圈5、石墨弹簧6、夹持器7、耐磨挡圈8和阀座压环9，所述石墨弹簧6被夹持在夹持器7内，所述模压石墨圈4、挡圈5、夹持器7、耐磨挡圈8和阀座压环9依次套设在所述阀座3上，装配时需要先将弹簧10装入阀体1里，然后再将阀座本体装入阀体1中（让模压石墨圈4处于自然状态），然后旋紧阀座压环9，直到阀座压环9与阀座3之间的距离L达到预定的距离尺寸，模压石墨圈4就被压实，阀门公称压力越高，L距离越小。
如图3、图4、图5、图6所示，所述夹持器7用于固定所述石墨弹簧6，所述石墨弹簧6的另一端抵接挡圈，当阀门口径大时，空间足够的情况下，石墨弹簧6可采用圆柱弹簧，所述夹持器7在和所述挡圈5的接触端上均匀开设有多个安装孔11，所述圆柱弹簧置于所述弹簧安装孔11内；当阀门口径小时，空间不够的情况下，所述石墨弹簧采用碟簧，所述夹持器7在和所述挡圈的接触端开设有用于放置碟簧的沉孔12，石墨弹簧6的设置是防止模压石墨圈4松弛，通常石墨在预压缩后24小时内会慢慢松弛，石墨弹簧6的作用就是在装配状态下阀座压环拧紧到位后，在操作状态下仍然保证模压石墨圈持续在压实状态，有利于密封高压介质。
如图8、图9所示，所述耐磨挡圈8在和所述阀座压环9的接触面上等距开设有4个弧形的泄压槽13，且所述耐磨挡圈8的内外表面均开设有防尘槽14，所述防尘槽14内放置有石墨盘根，泄压槽13的设置可以防止接触面表面不平，与阀座压环压紧后，进入存贮介质，产生高压腔体，使旋转扭矩变大，阻碍阀座在试验返修时阀座压环拧紧操作。防尘槽14的设置，当管道介质是含有硬颗粒物时，在防尘槽14处设置石墨盘根，防止粉尘进入夹持器7，堆积在石墨弹簧6周围，防止石墨弹簧6失效。
如图7、图9所示，所述阀座压环内设有螺纹段15，并根据石墨压缩力选定螺纹规格和旋合长度，所以阀座压环9采用XM-19(≤650℃时使用)或F310H（≤816℃时使用）材料，所述阀座压环进行全表面离子渗氮形成全表面高硬耐磨保护层，硬度不小于60HRC，所述耐磨挡圈8在与所述阀座压环9的接触面D上进行HVOF喷涂碳化铬，形成碳化铬耐高温耐磨层，所述碳化铬层研磨后厚度不小于20丝，粘合强度不小于10000Psi，硬度不小于72HRC，能提供850℃以下的稳定工作能力，碳化铬耐高温，不仅硬度高，而且与阀座压环9的接触面C也形成了硬度差。由于模压石墨圈4本身是模压制成，有的厂家甚至经过烧结，所以通常要压实石墨密封圈4需要的力是很大的，而且选用模压石墨圈4作为静压面的阀门通常是用在高温环境下工作的，需要的材料在高温下要具有足够的硬度和强度，对于阀门来说，结构即便是合理的，当材料不能满足工况要求时，也不能让结构达到预期的效果，所以阀座压环9采用XM-19或F310H材料，而且要进行表面离子渗氮，硬度不小于60HRC，使其和耐磨挡圈8的接触面C和螺纹段15处都能足够的耐磨，同时其与耐磨挡圈8的接触面D处的硬度72HRC形成硬度差，防止转动时咬合。
如图10、图14所示，所述阀座压环9和所述阀座3的通道内沿内周均等距开设有多个旋转安装槽16，该旋转安装槽16用于和外部拧紧工装连接，一方面用于旋转安装时使用，另一方面可以方便试压和返修调试。
如图13、14所示，所述模压石墨圈4一端和所述阀座3之间为斜面连接，所述阀座的斜面设置为45°，所述模压石墨圈的斜面为40°，有利于实现两者之间的楔紧密封。
本实施例提供的一种≥42Mpa的高温硬密封球阀阀座结构，为额定工作压力≥42Mpa硬密封浮动球阀或硬密封固定球阀的静压面采用模压石墨圈的高温阀座结构，在安装时，该阀座结构必须在阀体里拧紧阀座压环9，如果在进入阀体或阀盖1之前就拧紧阀座压环9会破坏模压石墨圈4，而且破坏后的阀座结构很难装入阀体或阀盖1。该结构中对模压石墨圈4压实的力由阀座压环9提供的，而不是由阀体1提供，因此不会传递给球体2，降低球体2与阀座3间的力，从而大幅减小阀门的操作扭矩，而且额定工作压力越高效果越明显。
本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种≥42Mpa的高温硬密封球阀阀座结构，包括阀座本体，其特征在于：所述阀座本体包括阀座以及依次套设在所述阀座上的模压石墨圈、挡圈、夹持器、耐磨挡圈和阀座压环，所述夹持器内设有石墨弹簧，所述石墨弹簧的另一端和所述挡圈相抵，所述耐磨挡圈在和所述阀座压环的接触面上等距开设有多个泄压槽，且所述耐磨挡圈的内外表面均开设有防尘槽，所述阀座压环和所述阀座的通道内沿内周均等距开设有多个旋转安装槽。
2.根据权利要求1所述的一种≥42Mpa的高温硬密封球阀阀座结构，其特征在于：所述阀座压环内设有螺纹段。
3.根据权利要求1所述的一种≥42Mpa的高温硬密封球阀阀座结构，其特征在于：所以阀座压环采用XM-19或F310H材料，所述阀座压环进行全表面离子渗氮形成表面高硬耐磨保护层，硬度不小于60HRC。
4.根据权利要求1所述的一种≥42Mpa的高温硬密封球阀阀座结构，其特征在于：所述耐磨挡圈在与所述阀座压环的接触面上进行HVOF喷涂碳化铬，形成碳化铬耐高温耐磨层，所述碳化铬层研磨后厚度不小于20丝，粘合强度不小于10000Psi，硬度不小于72HRC，能提供850℃以下的稳定工作能力。
5.根据权利要求1所述的一种≥42Mpa的高温硬密封球阀阀座结构，其特征在于：所述防尘槽内放置有防尘物，所述防尘物为石墨盘根。
6.根据权利要求1所述的一种≥42Mpa的高温硬密封球阀阀座结构，其特征在于：所述石墨弹簧采用多个圆柱弹簧，所述夹持器在和所述挡圈的接触端均匀开设有多个安装孔，所述圆柱弹簧置于弹簧安装孔内。
7.根据权利要求1所述的一种≥42Mpa的高温硬密封球阀阀座结构，其特征在于：所述石墨弹簧为碟簧，所述夹持器在和所述挡圈的接触端开设有用于安装碟簧的沉孔。
8.根据权利要求1所述的一种≥42Mpa的高温硬密封球阀阀座结构，其特征在于：所述模压石墨圈一端和所述阀座之间为斜面连接，所述阀座的斜面设置为45°，所述模压石墨圈的斜面为40°。
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