一种混合密封型顶装式低温球阀的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种混合密封型顶装式低温球阀。一种混合密封型顶装式低温球阀由阀体、球体、阀座、加长阀盖、加长阀杆、易拆装隔水盘和执行机构组成。所述阀座与球体之间、阀座与阀体之间、阀杆与阀盖之间均设置有混合密封装置，极大地提高了密封可靠性。阀座与阀体之间、阀杆与阀盖之间均设置了防火密封圈，有效地提高了防火性能。在加长阀盖上还设置了易拆装隔水盘，可有效地防止冷凝液体对阀体的腐蚀。此外，在连接盘与阀杆的配合中和增加可限位装置和指示装置，便于维修。总体来讲，本发明公开的混合密封型顶装式低温球阀具有很好的工业推广价值。
【专利说明】一种混合密封型顶装式低温球阀
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种顶装式低温球阀，特别是指一种混合密封型顶装式低温球阀。
【背景技术】
[0002]球阀自从问世以来，由于其具有结构简单、密封性能好，而且驱动力矩小，操作简便、易实现快速启闭等优点，成为了近几十年来发展最为迅速的阀门品种之一。
[0003]传统的低温管道用球阀是由阀体、球体阀芯、阀座、加长阀盖、加长阀杆和驱动装置等零部件装配而成，由加长阀杆的旋转运动带动球体阀芯的转动从而控制阀门的启闭状态。阀体内设有供工作介质流动的流入通道和流出通道，所述流入通道和流出通道之间设有可放置球体的中腔，所述球体是一个带导流孔的圆形球，在流入通道和流出通道与阀体中腔处设置了阀座，所述阀座是嵌入合成塑料材质组成的软质密封面，阀座能相对阀体直线移动，阀门的密封主要依靠介质工作压力推动浮动阀座与球体形成软质材料与金属硬面配对的软-硬密封来实现的。所述阀体与端盖、端盖与管道之间采用法兰垫片连接，所述阀座与阀体之间的密封、阀杆与阀盖之间的密封均采用O形密封圈。
[0004]这种常规的管道球阀在工况下会经常遇到以下几种问题:
阀杆与填料之间的密封通常采用O形密封圈，结构单一，一旦O形密封圈磨损失效无法修复，将会造成易燃或有毒介质外漏的安全隐患。其次是即使采用了填料压紧装置，但出现泄漏时因调整方式不符合填料受力特点，再次密封效果有限。
[0005]阀座上的密封圈通常仅采用一道有机合成的塑料，其缺点是该密封圈在频繁开关中易磨损而且在开关瞬间时易受介质冲刷而损坏，从而使阀门密封失效，无法正常工作；且阀座上的密封圈在低温工况下会收缩变形，因该密封圈结构无补偿功能而易产生内部泄漏，影响阀门关闭时的密封性能。
[0006]管道系统一旦发生火灾,传统产品的密封结构和密封材料不具备防火功能，阀体端部的法兰垫片、阀体与阀盖的法兰垫片、阀座外圆上的密封圈和阀杆密封用O形密封圈会烧损，火势会蔓延到阀门外面和管道下游整个管线，给石化装置和人民生命财产带来严重的安全问题。
[0007]加长阀盖的加长部分其外壁在低温工况下会出现冷凝液体，冷凝液体流入阀门保温层会影响阀门的保温效果，冷凝液体流在阀盖中法兰上会造成螺栓等零部件锈蚀。
[0008]带执行机构的管道球阀，指示阀门开关的限位装置通常设置在执行机构上，而阀门上却未有设置。在检修时一旦移走执行机构，就无法确定阀门关闭件的开关位置，不符合国际标准/国家标准关于“在阀门和执行机构应提供其关闭件的限位装置的规定”。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于:针对现有技术的不足，本发明提供了一种密封性能可靠、防火性能好的混合密封型顶装式低温球阀。
[0010]本发明是通过以下技术方案来实现的: 一种混合密封型顶装式低温球阀，包括阀体、球体、密封阀座、加长阀盖、加长阀杆、易拆装隔水盘和执行机构，所述球体设置在阀体通道空腔内，球体设有通孔，球体与加长阀杆联动配合，阀体与球体之间设有密封阀座，密封阀座靠近球体一端外圆上设置有调整螺母，调整螺母和阀体之间设置有螺旋弹簧，加长阀盖、加长阀杆接触面上设置有填料函，加长阀盖上设有与填料函相通的注脂接头，其特征在于:所述填料函内设置有防火密封机构和弹性密封机构，所述防火密封机构包括上压套、下压套、防火密封圈和压套螺钉，所述上压套和下压套通过压套螺钉紧固连接，上压套和下压套配合形成两个同心环形密封腔体，所述腔体内设置有防火密封圈，两道防火密封圈分别与加长阀杆、加长阀盖密封配合；所述弹性密封机构包括弹簧密封圈和弹性密封圈，所述弹性密封机构的密封性能通过弹簧密封圈和弹性密封圈两者之一或两者组合来实现，所述弹簧密封圈包括唇形圈体、凸形补偿圈体和设置在唇形圈体两唇之间的张力环，所述张力环与唇形圈体压紧配合，所述唇形圈体与加长阀杆、加长阀盖密封配合；所述弹性密封圈设置在弹性密封圈机构内，弹性密封圈机构包括压簧和弹性挡圈，所述压簧和弹性挡圈之间设置有压板和衬套，所述压板和衬套由衬套螺钉紧固连接，所述压簧、弹性挡圈与压板、衬套压紧配合，所述压板和衬套配合形成两个同心环形腔体，所述腔体中设有弹性密封圈，两道弹性密封圈分别与加长阀杆、加长阀盖密封配合。
[0011]通过采用上述方案，其结果是:调整螺母用于装配时调整混合密封阀座的与球体的相互距离，螺旋弹簧用于推动阀座使其密封圈接触球体并施加初始密封力。加长阀盖、力口长阀杆接触面上设置有填料函，加长阀盖上设有与填料函相通的注脂接头，所述填料函中设有密封机构，注脂接头可用于密封结构的再密封。所述填料函内设置有防火密封机构和弹性密封机构，所述防火密封机构可用于防止火势在阀体内部向阀体外部蔓延，所述弹性密封机构可用于防止阀体内流体向外泄露，极大地提高了所述球阀的密封可靠性，同时还具备很好的防火性。
[0012]本发明的进一步设置为:所述密封阀座靠近阀体一端外圆设置有第一台肩和第二台肩，所述第一台肩与阀体之间设置有挡圈，挡圈通过固定销与密封阀座紧固连接，挡圈与第二台肩形成环形密封腔，环形密封腔内设置有弹簧密封圈，所述弹簧密封圈包括唇形圈体、凸形补偿圈体和设置在唇形圈体两唇之间的张力环，张力环与唇形圈体压紧配合，密封阀座与阀体配合面之间设置有安装槽，安装槽内设置有防火密封环；所述密封阀座与球体之间为软硬混合式密封，密封阀座靠近球体的一端上设置有两个与阀体通道同轴的圆筒形凹槽，靠近通道的凹槽为第一安装槽，远离通道的凹槽为第二安装槽，主密封圈安装在第一安装槽内，主密封圈与第一安装槽过盈配合，副密封圈安装在第二安装槽中，副密封圈与第二安装槽滑动配合，副密封圈与第二安装槽底部之间设置有密封弹性补偿装置，副密封圈外圆与第二安装槽壁配合面上设置有滑槽，第二安装槽槽壁对应滑槽处设置有弹性挡环，滑槽与弹性挡环限位配合，所述主密封圈两侧阀座面上设有金属硬密封面。
[0013]通过采用上述方案，其结果是:所述密封阀座与阀体之间设置了弹簧密封圈和防火密封圈，所述弹簧密封圈可防止阀腔内流体经密封阀座与阀体间隙向阀杆间隙泄露，所述防火密封圈可防止火势在上下游管道之间蔓延。所述密封阀座与球体之间为软硬混合式密封，在所述主密封圈磨损的情况下，所述副密封圈可在所述弹性补偿装置的推动下起到密封作用，同时主密封圈两侧的金属硬密封面可在主副密封圈均失效的情况下单独起到密封作用，极大地提高了所述密封阀座的密封可靠性。
[0014]本发明的进一步设置为:所述密封弹性补偿装置为内设U形压簧的U形弹性密封圈。
[0015]通过采用上述方案，其结果是:可以在提供弹性补偿作用外，还可以满足密封要求。
[0016]本发明的进一步设置为:所述唇形圈体两唇中间底部设置有开口。
[0017]通过采用上述方案，其结果是:可以有效地增大所述唇形圈体的涨开幅度，在低温工况下仍能很好地完成密封任务。
[0018]本发明的进一步设置为:所述易拆装隔水盘包括两个半圆扇环，两个半圆扇环一端由连接螺钉铰链式连接，两个半圆扇环的另一端通过螺栓和螺母固定连接，易拆装隔水盘与加长阀盖箍紧配合，拆装隔水盘与加长阀盖之间设有塑性密封垫片。
[0019]通过采用上述方案，其结果是:可以根据保温层的厚度来调整隔水盘的高度，能同时满足不同工况的要求，可防止冷凝液体流入低温层，减少对阀体的腐蚀，有效地增长了所述球阀的使用寿命。
[0020]本发明的进一步设置为:所述加长阀盖的上部与执行机构之间设置有连接盘，所述连接盘内孔处设置有扇环形限位凹槽，限位凹槽两端径向延伸并标有与执行机构相对应的开关标识，所述加长阀杆上与凹槽结构与连接盘配合处设有键，所述限位凹槽与安装在加长阀杆上的键限位配合。
[0021]通过采用上述方案，其结果是:所述凹槽结构能与安装在加长阀杆上的键配合起到球体开关的限位作用和位置指示作用。在检修时一旦移走执行机构，根据键所在的“开”和“关”字体就能清楚显示阀门关闭件的开关位置。
[0022]本发明的进一步设置为:所述阀体与加长阀盖焊接配合，所述阀体通道两端端部设置有与管道焊接的坡口。
[0023]通过采用上述方案，其结果是:使得阀体与阀盖之间和阀体两端端部与连接管道之间均无对外泄漏点，壳体焊接式组合件还具有因不用法兰而减少了法兰连接的重量及免除了法兰连接使用维护费用的优点。
[0024]下面结合附图对本发明做进一步的说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1本发明混合密封型顶装式低温球阀的结构图；
图2是图1中混合密封阀座结构图；
图3是图1中填料函结构图；
图4是图1中弹簧密封圈结构图；
图5是图1中易拆装隔水盘结构图；
图6是图1中连接盘结构图；
图7是图1中阀体与加长阀盖焊缝结构图。
[0026]图1中:1、阀体，2、球体，3、混合密封阀座，4、加长阀盖，5、加长阀杆，6、易拆装隔水盘，7、填料函，8、连接盘，9、执行机构，10、注脂接头，11、坡口，12、焊缝；
图2中:31、阀座，32、挡圈，33、固定销，34、调整螺母，35、螺旋弹簧，36弹簧密封圈，37、防火密封环，38、主密封圈，39、副密封圈，391、弹性补偿装置，392、滑槽，393、弹性挡环，30、金属密封面；
图3中:71、压簧，72、压板，73、衬套，74、弹性密封圈，75、弹性挡圈，76、弹簧密封圈，77、下压套，78、防火密封圈，79、上压套，701、牙套螺钉，702、紧定螺钉；
图4中:761 (361)、唇形圈体，762 (362)、凸形补偿圈体，763 (363)、张力环，764(364)、缺口 ；
图5中:61、半圆扇环，62、连接螺钉，63、螺栓，64、螺母，65、塑性密封垫片；
图6中:51、键，81、限位凹槽。
【具体实施方式】
[0027]如图1-图7所示，本具体实施例是一种混合密封型顶装式低温球阀，包括阀体1、球体2、密封阀座3、加长阀盖4、加长阀杆5、易拆装隔水盘6、设置在加长阀盖4和加长阀杆5接触面之间的填料函7、连接盘8和执行机构9，所述球体2设置在阀体I通道空腔内，球体2设有通孔，球体2与加长阀杆5联动配合，阀体I与球体2之间设有密封阀座3，密封阀座3靠近球体2 —端外圆上设置有调整螺母34，调整螺母34和阀体I之间设置有螺旋弹簧35,加长阀盖4、加长阀杆5接触面上设置有填料函7,加长阀盖4上设有与填料函7相通的注脂接头10，所述填料函7内由下到上依次设置有弹性密封装置、弹簧密封装置和防火密封装置。所述弹性密封装置上下两端分别设置有弹性挡圈75和压簧71，所述弹性挡圈75和压簧71之间设置有压板72和衬套73，所述压板72和衬套73由衬套螺钉紧固连接，所述压簧71、弹性挡圈75与压板72、衬套压紧配合73，所述压板72和衬套73配合形成两个同心环形腔体，所述腔体中设有弹性密封圈74，两道弹性密封圈74分别与加长阀杆5、加长阀盖4密封配合，所述压簧71为碟簧，所述弹性密封圈74为O型弹性密封圈；
所述弹簧密封圈包括唇形圈体761、凸形补偿圈体762和设置在唇形圈体两唇之间的张力环763，所述张力环763与唇形圈体761压紧配合，所述唇形圈体761与加长阀杆5、加长阀盖4密封配合，所述唇形圈体761两唇中间底部设置有开口 764。
[0028]所述防火密封机构包括上压套79、下压套77、防火密封圈78和压套螺钉701，所述上压套79和下压套77通过压套螺钉701紧固连接，上压套79和下压套77配合形成两个同心环形密封腔体，所述腔体内设置有防火密封圈78，两道防火密封圈78分别与加长阀杆
5、加长阀盖密4封配合,所述防火密封圈78采用柔性石墨材质。
[0029]所述密封阀座靠近阀体一端外圆设置有第一台肩和第二台肩，所述第一台肩与阀体之间设置有挡圈32，挡圈32通过固定销33与密封阀座3紧固连接，挡圈与第二台肩形成环形密封腔，环形密封腔内设置有弹簧密封圈36，所述弹簧密封圈包括唇形圈体361、凸形补偿圈体362和设置在唇形圈体两唇之间的张力环363，张力环363与唇形圈体361压紧配合，所述唇形圈体361两唇中间底部设置有开口 364。
[0030]密封阀座3与阀体I配合面之间设置有安装槽，安装槽内设置有防火密封环37，所述防火密封环37采用柔性石墨材质。
[0031]所述密封阀座3与球体2之间为软硬混合式密封，密封阀座靠近球体的一端上设置有两个与阀体通道同轴的圆筒形凹槽，靠近通道的凹槽为第一安装槽，远离通道的凹槽为第二安装槽，主密封圈38安装在第一安装槽内，主密封圈与第一安装槽过盈配合，副密封圈39安装在第二安装槽中，副密封圈与第二安装槽滑动配合，副密封圈与第二安装槽底部之间设置有密封弹性补偿装置391，所述密封弹性补偿装置391为内设U形压簧的U形弹性密封圈。副密封圈外圆与第二安装槽壁配合面上设置有滑槽392，第二安装槽槽壁对应滑槽处设置有弹性挡环393，滑槽392与弹性挡环393限位配合，所述主密封圈38两侧阀座面上设有金属硬密封面30。
[0032]所述易拆装隔水盘包括两个半圆扇环61,两个半圆扇环61 —端由连接螺钉62铰链式连接，两个半圆扇环61的另一端通过螺栓63和螺母64固定连接，所述螺母64为蝶型螺母，易拆装隔水盘6与加长阀盖5箍紧配合，拆装隔水盘6与加长阀盖5之间设有塑性密封垫片65。
[0033]所述加长阀盖4的上部与执行机构9之间设置有连接盘8，所述连接盘8内孔处设置有扇环形限位凹槽81，限位凹槽81两端径向延伸并标有与执行机构相对应的开关标识，所述加长阀杆5上与凹槽结构与连接盘配8合处设有键51,所述限位凹槽81与安装在加长阀杆上的键51限位配合。
[0034]所述阀体I与加长阀盖4焊接配合，所述阀体I通道两端端部设置有与管道焊接的坡口 11。所述阀体与阀盖之间的焊缝12在离阀座3较远的阀体I中口之上，并且采用采用窄间隙U形坡口、埋弧自动焊工艺焊接，所述窄间隙U形坡口埋弧自动焊其坡口角度α为I度?7度，坡口底层间隙h最小为7mm，采用能插入坡口的专用窄焊嘴以使焊丝送达窄坡口底层。这不仅避免了焊接过程对阀座3密封面的热影响，而且也避免了焊缝12承受主管道因安装和冷热低温工况冷热变化造成的管道应力，提高了焊缝12的工作可靠性。另外壳体焊接式组合件还具有因不用法兰而减少了法兰连接的重量及免除了法兰连接使用维护费用的优点。
【权利要求】
1.一种混合密封型顶装式低温球阀，包括阀体、球体、密封阀座、加长阀盖、加长阀杆、易拆装隔水盘、连接盘和执行机构，所述球体设置在阀体通道空腔内，球体设有通孔，球体与加长阀杆联动配合，阀体与球体之间设有密封阀座，密封阀座靠近球体一端外圆上设置有调整螺母，调整螺母和阀体之间设置有螺旋弹簧，加长阀盖、加长阀杆接触面上设置有填料函，加长阀盖上设有与填料函相通的注脂接头，其特征在于:所述填料函内设置有防火密封机构和弹性密封机构，所述防火密封机构包括上压套、下压套、防火密封圈和压套螺钉，所述上压套和下压套通过压套螺钉紧固连接，上压套和下压套配合形成两个同心环形密封腔体，所述腔体内设置有防火密封圈，两道防火密封圈分别与加长阀杆、加长阀盖密封配合；所述弹性密封机构包括弹簧密封圈和弹性密封圈，所述弹性密封机构的密封性能通过弹簧密封圈和弹性密封圈两者之一或两者组合来实现，所述弹簧密封圈包括唇形圈体、凸形补偿圈体和设置在唇形圈体两唇之间的张力环，所述张力环与唇形圈体压紧配合，所述唇形圈体与加长阀杆、加长阀盖密封配合；所述弹性密封圈设置在弹性密封圈机构内，弹性密封圈机构包括压簧和弹性挡圈，所述压簧和弹性挡圈之间设置有压板和衬套，所述压板和衬套由衬套螺钉紧固连接，所述压簧、弹性挡圈与压板、衬套压紧配合，所述压板和衬套配合形成两个同心环形腔体，所述腔体中设有弹性密封圈，两道弹性密封圈分别与加长阀杆、加长阀盖密封配合。
2.根据权利要求1所述的混合密封型顶装式低温球阀，其特征在于:所述密封阀座靠近阀体一端外圆设置有第一台肩和第二台肩，所述第一台肩与阀体之间设置有挡圈，挡圈通过固定销与密封阀座紧固连接，挡圈与第二台肩形成环形密封腔，环形密封腔内设置有弹簧密封圈，所述弹簧密封圈包括唇形圈体、凸形补偿圈体和设置在唇形圈体两唇之间的张力环，张力环与唇形圈体压紧配合，密封阀座与阀体配合面之间设置有安装槽，安装槽内设置有防火密封环；所述密封阀座与球体之间为软硬混合式密封，密封阀座靠近球体的一端上设置有两个与阀体通道同轴的圆筒形凹槽，靠近通道的凹槽为第一安装槽，远离通道的凹槽为第二安装槽，主密封圈安装在第一安装槽内，主密封圈与第一安装槽过盈配合，副密封圈安装在第二安装槽中，副密封圈与第二安装槽滑动配合，副密封圈与第二安装槽底部之间设置有密封弹性补偿装置，副密封圈外圆与第二安装槽壁配合面上设置有滑槽，第二安装槽槽壁对应滑槽处设置有弹性挡环，滑槽与弹性挡环限位配合，所述主密封圈两侧阀座面上设有金属硬密封面。
3.根据权利要求2所述的混合密封型顶装式低温球阀，其特征在于:所述密封弹性补偿装置为内设U形压簧的U形弹性密封圈。
4.根据权利要求1或2所述的混合密封型顶装式低温球阀，其特征在于:所述唇形圈体两唇中间底部设置有开口。
5.根据权利要求1或2所述的混合密封型顶装式低温球阀，其特征在于:所述易拆装隔水盘包括两个半圆扇环，两个半圆扇环一端由连接螺钉铰链式连接，两个半圆扇环的另一端通过螺栓和螺母固定连接，易拆装隔水盘与加长阀盖箍紧配合，拆装隔水盘与加长阀盖之间设有塑性密封垫片。
6.根据权利要求1或2所述的混合密封型顶装式低温球阀，其特征在于:所述加长阀盖的上部与执行机构之间设置有连接盘，所述连接盘内孔处设置有扇环形限位凹槽，限位凹槽两端径向延伸并标有与执行机构相对应的开关标识，所述加长阀杆上与凹槽结构与连接盘配合处设有键，所述限位凹槽与安装在加长阀杆上的键限位配合。
7.根据权利要求1或2所述的一种混合密封型顶装式低温球阀，其特征在于:所述阀体与加长阀盖焊接配合，所述阀体通道两端端部设置有与管道焊接的坡口。
【文档编号】F16K5/08GK104154265SQ201410370458
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】张晓忠, 陈佑军, 王璐, 厉陈足 申请人:保一集团有限公司