高性能双阻断双排放双阀座密封副的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及用于球阀的高性能双阻断双排放双阀座密封副，包括阀体、阀芯球体、在阀体内的进口处和出口处与球体之间分设的多组阀座，各组阀座均为由主阀座和副阀座组合而成的双阀座，在双阀座的内部及周围设置有密封副，其中，在主阀座和副阀座之间、及在副阀座与阀体的圆周配合面之间均设有防火圈和活塞O形圈，在主阀座与球体之间、及在副阀座与球体之间均设有密封圈。本实用新型提供了创新的高效稳定的密封结构，能够在保证阀座灵活浮动的基础上，使阀座与阀体及阀芯球体之间的密封效果长期稳定，而且还具有双重备份的保障效果，并能够使阀体中腔的压力得到及时泄放，从而有效保障球阀对流体控制的安全稳定性，进而保障系统整体的有效运行。
【专利说明】高性能双阻断双排放双阀座密封副
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种球阀密封结构【技术领域】，尤其是一种用于对球阀进出口的两个浮动阀座与阀体阀芯间进行密封的高性能双阻断双排放双阀座密封副。
【背景技术】
[0002]目前，在流体通道控制中应用的阀门以球阀比较广泛，其通常采用浮动阀座以实现阀门的密封和阀体中腔的安全泄压，一般是多组阀座分设在阀体中腔内位于阀体的进口处和出口处，即对应的上游阀座和下游阀座，在阀座的设置中，保证阀座灵活浮动的同时，需要保证阀座与阀体之间及阀座与阀芯球体之间的有效密封，还需要保证能够及时排放泄压，以充分保障阀门关闭时的密封效果和阀体中腔安全泄压的效果。但现有技术中，阀座本身的设置多是单一设置，密封结构即密封副单一，利于泄压，但密封副一旦损坏，则会造成关闭不严，导致管道流体不能控制，并引起系统的整体故障。
[0003]现有技术中，发明专利ZL201210199554.X涉及一种煤制油装备球阀的球体和阀座密封副，包括:球体、上游阀座和下游阀座，上游阀座和下游阀座连接，球体设置在上游阀座和下游阀座之间，下游阀座与球体通过密封副连接，球体通道上游进口直径小于下游出口直径，出口直径等于公称通径，通道总体上呈现锥形，形成一锥形角。该发明有效地减少了流体流动过程中对阀芯球体的磨损度，提高了阀芯球体的使用寿命，但其阀座本身仍是单一密封副的设置，对于球阀阀门关闭的密封效果不能得到稳定的保障。
[0004]实用新型专利ZL201120430669.6涉及到球阀的双偏心双向双金属硬密封球阀，其球体在阀体内，阀体和球体通过阀轴连接，所述的阀座固接在阀体上，球体密封圈连接在球体上，球体中心线与阀轴中心线纵向偏角、球体密封线与阀轴中心线横向偏距离。该实用新型从球体与阀轴的方位上进行受力分析确定阀座与阀体和球体间的密封副，此密封结构在一定程度上提高了密封效果，减少了结构设置，但长期使用磨损后，密封结构易损，阀座本身的单一设置也易使此种设置的密封性保障缺乏长期的稳定性。
[0005]因此，为实现球阀对通道流体的有效控制，保障球阀本身的长期稳定控制效果，需研究开发出具备高效稳定的密封副，使阀座与阀体及球体之间的密封效果长期稳定，并使阀体中腔的压力得到及时泄放，从而有效保障球阀对流体控制的安全稳定性，进而保障系统整体的有效运行。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的是，针对现有技术存在的问题，提供高性能双阻断双排放双阀座密封副，使阀座与阀体及阀芯球体之间的密封均得到有效保障，并能够使阀体中腔的压力得到及时泄放，从而实现球阀对通道流体的长期稳定有效的控制。
[0007]本实用新型解决问题的技术方案是:高性能双阻断双排放双阀座密封副，包括阀体、在阀体中腔内设置的阀芯球体、在阀体内的进口处和出口处与球体之间分设的多组阀座，其中:所述各组阀座均为由主阀座和副阀座组合而成的双阀座，在所述双阀座的内部及周围设置有密封副，其中，在所述主阀座和副阀座之间、及在所述副阀座与阀体的圆周配合面之间均设有防火圈和活塞O形圈，在所述主阀座与球体之间、及在所述副阀座与球体之间均设有密封圈。
[0008]进一步地，在所述主阀座和副阀座之间活塞O形圈的外圆直径大于在所述主阀座与球体之间密封圈的外圆直径；在所述副阀座与阀体的圆周配合面之间活塞O形圈的外圆直径大于在所述副阀座与球体之间密封圈的外圆直径。
[0009]进一步地，在所述主阀座和副阀座上均设有与所述密封圈对应的凹槽，所述密封圈设置在所述凹槽内，所述密封圈与所述主阀座和副阀座之间均为过盈配合，形成软密封副。
[0010]进一步地，在所述球体与所述双阀座之间的配合面均为软密封配合面。
[0011]进一步地，在所述双阀座与所述阀体之间设置有弹簧，用于给阀座密封面预紧密封提供所必须的推力。
[0012]优选地，所述弹簧设置在所述副阀座与阀体之间、或者设置在所述主阀座与阀体之间。
[0013]优选地，所述弹簧置于阀体上、或者副阀座上、或者主阀座上。
[0014]进一步地，为增强密封保障，在所述阀体上设置有密封油脂注入机构。
[0015]优选地，所述密封油脂注入机构包括相连接的注脂阀、档密封脂O形圈和注脂孔；所述注脂孔设置在所述阀体上，所述注脂孔贯穿所述双阀座并与所述球体和双阀座之间的配合面间隙相通；所述注脂阀设置在位于所述阀体边缘的注脂孔处；所述档密封脂O形圈设置在所述主阀座与阀体之间，用于需要注入油脂密封时防止油脂从主阀座尾部流出。
[0016]在本实用新型高性能双阻断双排放双阀座密封副中，所述各部件的材质根据球阀的具体工作介质及周边环境来选取。
[0017]应用本实用新型高性能双阻断双排放双阀座密封副，其中，双阀座的设计有效地克服了现有技术中每组浮动阀座与球体间以单一阀座来实现的缺陷，在现有的单一阀座中，阀座密封面一旦失效，阀门密封也随之失效，从而造成阀门不能截断介质，进而导致系统故障；而在本实用新型中，每组阀座均为双阀座结构，而且在双阀座的内部和周围设置了密封副，使每组阀座均实现了双重阻断双排放的效果，为密封副对通道流体的控制提供了双重保障；即:在主阀座密封面失效时，另外的副阀座的密封面也能够继续保证阀门的密封效果，及时控制通道的流体，从而保障系统正常运行；反之，若是副阀座的密封面失效，则主阀座的密封面能够继续维持阀门的控制效果，进而保障系统有效运行。此外，当阀体中腔压力异常升高时，本实用新型还能对阀体中腔压力进行缓冲泄放，从而避免出现故障。
[0018]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:提供了创新的高效稳定的密封结构，能够在保证阀座灵活浮动的基础上，使阀座与阀体及阀芯球体之间的密封效果长期稳定，而且还具有双重备份的保障效果，并能够使阀体中腔的压力得到及时泄放，从而有效保障球阀对流体控制的安全稳定性，进而保障系统整体的有效运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型高性能双阻断双排放双阀座密封副的结构示意图；
[0020]图2为图1中E处的放大结构示意图；[0021]图3为本实用新型高性能双阻断双排放双阀座密封副在管道介质压力高于阀体的中腔介质压力时运行的部分结构示意图；
[0022]图4为本实用新型高性能双阻断双排放双阀座密封副在阀体中腔介质压力高于管道介质压力时运行的部分结构示意图。
[0023]图中所示:1-密封油脂注入机构；2-球体；3_阀体；4_副密封圈；5_主密封圈；6-主防火圈；7_主阀座；8_主活塞O形圈；9_挡密封脂O形圈；10_弹簧；11_副阀座；12_副活塞O形圈；13_副防火圈。
【具体实施方式】
[0024]以下结合附图对本实用新型进行详细描述，另外，为了避免对本实用新型实质的理解造成不必要的混淆，并没有详细说明众所周知的方法、流程、部件等。
[0025]如图1和图2所示，本实用新型的一种高性能双阻断双排放双阀座密封副，包括阀体3、在阀体3中腔内设置的球体2、在阀体3内的进口处和出口处与球体之间分设的多组阀座，其中:所述各组阀座均为由主阀座7和副阀座11组合而成的双阀座，在所述双阀座的内部及周围设置有密封副，其中，所述密封副通过如下结构实现的:在主阀座7和副阀座11之间、及在副阀座11与阀体3的圆周配合面之间均设有防火圈和活塞O形圈，在主阀座7与球体2之间、及在副阀座11与球体2之间均设有密封圈。具体地，如图2所示:主阀座7与副阀座11之间设置的主防火圈6和主活塞O形圈8，形成主阀座7与副阀座11之间的包括防火密封在内的软密封；主阀座7与球体2之间设置的主密封圈5，形成主阀座7与球体2之间的软密封；副阀座11与球体2之间设置的副密封圈4，形成副阀座11与球体2之间的软密封；副阀座11与阀体3之间设置的副防火圈13和副活塞O形圈12，形成副阀座11与阀体3之间的包括防火密封在内的软密封；在球体2与所述双阀座之间的配合面均形成软密封配合面。
[0026]上述实施例中，为使阀体内的压力及时泄放，以保障球阀的安全稳定，在主阀座7和副阀座11之间的主活塞O形圈8的外圆直径大于在主阀座7与球体2之间的主密封圈5的外圆直径；在副阀座11与阀体3的圆周配合面之间的副活塞O形圈4的外圆直径大于在副阀座11与球体2之间的副密封圈4的外圆直径。
[0027]上述实施例中，为更好地实现软密封的效果，在主阀座7和副阀座11上均设有与主密封圈5和副密封圈4分别相对应的凹槽，主密封圈5和副密封圈4分别设置在与之相对应的凹槽内；为更有利地保障密封副的开启和关闭控制的灵活性，主密封圈5和副密封圈4与各自对应的主阀座7和副阀座11之间均为过盈配合，形成软密封副。
[0028]上述实施例中，为进一步增强密封效果，在所述双阀座与阀体3之间设置弹簧10，给阀座密封面预紧密封提供所必须的推力；其中，弹簧10能够根据需要设置为多组，优选为副阀座11与阀体3之间，较佳的选择是单独内设在副阀座11上或者阀体3上，便于实现推力的全面作用。
[0029]上述实施例中，为增强密封效果，并在即使双阀座的密封面均失效的情况下，仍能够充分保障对通道流体的控制，在所述阀体3上设置有密封油脂注入机构1，根据实际控制需要进行注油密封。优选地，对密封油脂注入机构I的设置如下:密封油脂注入机构I包括相连接的注脂阀、挡密封脂O形圈9和注脂孔，所述注脂孔设置在阀体3上，所述注脂孔贯穿所述双阀座，并与球体2和双阀座的主阀座7和副阀座11之间的配合面间隙相通；所述注脂阀设置在位于阀体3边缘的注脂孔处，用于控制油脂的注入量；挡密封脂O形圈9设置在主阀座7与阀体3之间，用于避免在需要注入油脂密封时防止油脂从主阀座7尾部流出。
[0030]应用本实用新型高性能双阻断双排放双阀座球阀进行通道流体控制，在不同工况时的运行情况如下。
[0031](一)如图3所示，阀门处于全关或全开位置时，在管道介质压力高于阀体3的中腔介质压力的情况下:
[0032]在双阀座前后压力差较低时，阀体3通过弹簧10推动副阀座11和主阀座7整体移动，使副密封圈4和主密封圈5与球体2接触形成密封；与此同时，副活塞O形圈12、主活塞O形圈8将副阀座11与主阀座7、副阀座11与阀体3之间的接触形成密封，从而实现进口端阀座初始密封。随着管道介质压力与阀体3中腔压力差逐步增加，由于主活塞O形圈8密封处的截面积大于主密封圈5密封处的截面积，主活塞O形圈8内圆直径大于主密封圈5密封面外圆直径,即图3中所不的MI大于NI,由于介质压力的作用，使主阀座7进一步推向球体2，主密封圈5与球体2形成更大的密封比压，从而保证了更高压力差下主阀座与球体的密封；同样地，因副活塞O形圈12密封处的截面积大于副密封圈4密封处的截面积，副活塞O形圈12的内圆直径大于副密封圈4密封面的外圆直径，即图3中所示的Al大于BI,在介质压力的作用下,使副阀座11进一步推向球体2,副密封圈4与球体2形成更大的密封比压，从而保证了副阀座与球体间的密封。
[0033](二)如图4所示，当阀门处于全关或全开位置时，在阀体3中腔介质压力高于管道介质压力的情况下:
[0034]在阀座前后压力差较低时，阀体3通过弹簧10推动副阀座11和主阀座7整体移动，使副密封圈4和主密封圈5与球体2接触形成密封；同时，副活塞O形圈12、主活塞O形圈8将副阀座11与主阀座7、副阀座11与阀体3之间的接触形成密封。随着阀体3中腔压力与管道介质压力差逐步增加，由于主活塞O形圈8密封处的截面积大于主密封圈5密封处的截面积，主活塞O形圈8内圆直径大于主密封圈5密封面外圆直径，即图4中所示的AO大于B0，在介质压力的作用下，当介质压力差形成的作用力大于弹簧10总推力时，使副阀座11脱离球体，副密封圈4与球体2形成缝隙，从而将阀体3中腔介质压力向主密封圈5和副密封圈4中间泄放；同理，因副活塞O形圈12密封处的截面积大于副密封圈4密封处的截面积，副活塞O形圈12的内圆直径大于副密封圈4密封面的外圆直径，即图4中所示的MO大于NO，在主密封圈5和副密封圈4中间介质压力的作用下，使主阀座快速脱离球体，主密封圈5与球体形成缝隙，从而将主密封圈5和副密封圈4中间的压力迅速泄放到管道，以保证阀体使用安全。
[0035](三)当阀体中腔压力异常升高时，由于每组阀座均为双阀座结构，此种双阻断双排放双阀座及其密封副的设置，升高的压力能够把两端的阀座推开，将阀体中腔压力自动泄放到管道，有效避免故障发生，充分保证阀腔安全，尤其是阀前密封类型阀门，采用两组阀座对称结构设计的球阀，当阀门下游端压力异常升高时，下游端阀座也能阻断介质逆流进入上游端。而且，由于在双阀座的周围设置了双阀座的密封副，使每组阀座均实现了双重阻断双重排放的效果，为球阀对通道流体的控制提供了双重保障；即:在主阀座密封面失效时，另外的副阀座的密封面也能够继续保证阀门的密封效果，及时控制通道的流体，从而保障系统正常运行；反之，若是副阀座的密封面失效，则主阀座的密封面能够继续维持阀门的控制效果，进而保障系统有效运行。即便发生阀门的双重密封均失效，例如当管道发生火灾时，阀座被推向球体，金属阀座对金属球体形成硬密封起到密封作用，从而阻止了火灾的进一步扩大。若是在其他情况下发生阀门的双重密封均失效，也能够通过密封油脂注入机构I加注密封脂，起到临时密封的功能，从而有效维护系统运行，避免故障发生。
[0036]本实用新型不限于上述实施方式，本领域技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更，都不会超出本实用新型的构思和所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.高性能双阻断双排放双阀座密封副，包括阀体、在阀体中腔内设置的阀芯球体、在阀体内的进口处和出口处与球体之间分设的多组阀座，其特征在于:所述各组阀座均为由主阀座和副阀座组合而成的双阀座，在所述双阀座的内部及周围设置有密封副，其中，在所述主阀座和副阀座之间、及在所述副阀座与阀体的圆周配合面之间均设有防火圈和活塞O形圈，在所述主阀座与球体之间、及在所述副阀座与球体之间均设有密封圈。
2.根据权利要求1所述的高性能双阻断双排放双阀座密封副，其特征在于，在所述主阀座和副阀座之间活塞O形圈的外圆直径大于在所述主阀座与球体之间密封圈的外圆直径; 在所述副阀座与阀体的圆周配合面之间活塞O形圈的外圆直径大于在所述副阀座与球体之间密封圈的外圆直径。
3.根据权利要求1所述的高性能双阻断双排放双阀座密封副，其特征在于，在所述主阀座和副阀座上均设有与所述密封圈对应的凹槽，所述密封圈设置在所述凹槽内，所述密封圈与所述主阀座和副阀座之间均为过盈配合。
4.根据权利要求1所述的高性能双阻断双排放双阀座密封副，其特征在于，在所述双阀座与所述阀体之间设置有弹簧。
5.根据权利要求4所述的高性能双阻断双排放双阀座密封副，其特征在于，所述弹簧设置在所述副阀座与阀体之间、或者设置在所述主阀座与阀体之间。
6.根据权利要求4所述的高性能双阻断双排放双阀座密封副，其特征在于，所述弹簧置于阀体上、或者副阀座上、或者主阀座上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的高性能双阻断双排放双阀座密封副，其特征在于，在所述阀体上设置有密封油脂注入机构。
8.根据权利要求7所述的高性能双阻断双排放双阀座密封副，其特征在于，所述密封油脂注入机构包括相连接的注脂阀、挡密封脂O形圈和注脂孔； 所述注脂孔设置在所述阀体上，所述注脂孔贯穿所述双阀座并与所述球体和双阀座之间的配合面间隙相通； 所述注脂阀设置在位于所述阀体边缘的注脂孔处； 所述挡密封脂O形圈设置在所述主阀座与阀体之间。
【文档编号】F16K5/20GK203627881SQ201320840410
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】殷道成, 陈双聘 申请人:雷蒙德（北京）阀门制造有限公司