一种自锁式密封阀的制作方法

本发明涉及流体输送过程中起阻断或调节的装置，特别涉及一种自锁式密封阀，该自锁式密封阀是利用流体的流动(或流体自身能量)所产生的推力进行自动挤压密封的方式达到阻断流体的作用，且结构简单，密封效果好，性能稳定。

背景技术：

传统的截止阀是一种由阀体、阀芯和阀杆组成，阀体和阀芯有密封啮合面，阀杆和阀芯连接在一起。当截止阀关闭时是阀杆挤压阀芯，使阀芯和阀体啮合在一起达到啮合面密封，流体阻断后，流体作用在阀芯上的压力方向和阀杆挤压力的方向相反。因此，截止阀关闭时，阀杆总是处于受力的工作状态，阀芯和阀体密封啮合面的密封挤压力是阀杆作用在阀芯的力减去流体作用在阀芯上的力。在这种状况下，由于流体作用在阀芯上的力会波动，导致密封面会发生波动性的挤压或摩擦作用，而引起密封啮合面的损伤，容易泄漏。这就是为什么传统的截止阀寿命短，容易泄漏的原因。

技术实现要素：

为克服上述传统截止阀的这些不良现象，本发明的目的是提供一种自锁式密封阀，提高密封效果，使性能稳定可靠。

本发明的技术方案如下：

一种自锁式密封阀，包括阀体、阀芯和阀杆，阀体内部为流体通道，阀芯位于阀体内，阀芯和阀体有密封啮合面，阀芯和阀杆连接在一起；其特征在于，当密封阀关闭时，阀杆对阀芯的挤压力方向和流体作用在阀芯上的压力方向一致，使阀芯和阀体的密封啮合面紧密贴合在一起。

本发明的自锁式密封阀的结构形式多种多样，只要是使用流体自身压力挤压达到密封的方式的阀门都属于本发明的自锁式密封阀，其中最重要的有两种：一种是阀杆下压自锁式密封阀，另一种是阀杆上提自锁式密封阀。

具体的，在阀杆下压自锁式密封阀中，阀芯位于阀体的入口通道和出口通道之间的密封啮合面的下方，流体在阀体密封啮合面处的流动方向是自下而上；当密封阀关闭时，阀芯与阀体的密封啮合面贴合在一起，流体流动被阻断，流体自下而上的压力将阀芯挤压在阀体密封啮合面处，使阀芯和阀体的密封啮合面贴合得更紧密；开启密封阀时，下压阀杆带动阀芯向下移动，阀芯脱离阀体的密封啮合面。

上述阀杆下压自锁式密封阀的阀芯连接在阀杆下端，阀杆上端穿过阀体上端面，与阀体外的转动机构连接；为便于安装，在阀体下端面设有开口，该开口通过法兰盖密封。

在阀杆上提自锁式密封阀中，阀芯位于阀体的入口通道和出口通道之间的密封啮合面的上方，流体在阀体密封啮合面处的流动方向是自上而下；当密封阀关闭时，阀芯与阀体的密封啮合面贴合在一起，流体流动被阻断，流体自上而下的压力将阀芯挤压在阀体密封啮合面处，使阀芯和阀体的密封啮合面贴合得更紧密；开启密封阀时，阀杆带动阀芯向上移动，阀芯脱离阀体的密封啮合面。

在阀杆上提自锁式密封阀中，在入口通道设有使流体向上流动的流线型导流结构，流体进入阀体的入口通道后，先向上流动，然后在阀体的密封啮合面处自上而下流入出口通道。在本发明的一个实施例中，所述流线型导流结构是位于阀体入口通道顶面的弧形导流面。

在本发明的自锁式密封阀中，阀芯和阀体的密封啮合面可以是锥形密封啮合面，也可以是平面形密封啮合面，优选为锥形密封啮合面。本发明的自锁式密封阀通过流体作用在阀芯上的压力使阀芯挤压在阀体上，从而使阀芯和阀体的密封啮合面紧密贴合在一起，达到密封作用。阀芯上受到的压力越大，阀芯挤压阀体的压力越大，阀体和阀芯的密封啮合面啮合得越紧，密封效果越好。同时，在流体作用力的作用下，阀体和阀芯之间会互相研磨，使密封面啮合得更好，这就是为什么这种自锁式密封阀寿命长，不易泄漏的原因。

本发明的自锁式密封阀可以用来控制或阻断管道中流动的水或各种流体，包括高粘度流体，能有效避免流体返混。所述高粘度流体例如：食用油、硅油、改性硅油、液态沥青油、桐树子油、液态石蜡油、矿物油、棕榈油等，以及用于烟道气除尘工艺的有机除尘剂，脱硫剂和脱硝剂等。

附图说明

图1是一种阀杆下压自锁式密封阀的结构示意图(剖面图)，其中：1是阀体，2是阀芯，3是密封啮合面，4是联接器，5是密封圈，6是阀杆支架定位螺栓，7是阀杆密封器，8是阀杆支架，9是升降导圈，10是阀杆，11是手轮，12是手轮固定螺母，13法兰盖螺栓，14是法兰盖密封圈，15是法兰盖，16是流体进口，17是流体出口。

图2是一种阀杆上提自锁式密封阀的结构示意图(剖面图)，其中：16是流体进口，17是流体出口，18是阀体，18-1是弧形导流面，19是阀芯，20是密封啮合面，21是联接器，22是密封圈，23是阀杆支架定位螺栓，24是阀杆密封器，25是阀杆支架，26是阀杆，27是升降导圈，28是手轮，29是手轮固定螺母。

图3是一种自锁式密封阀的阀体和阀芯的啮合面为锥形密封啮合面的结构示意图(剖面图)，其中：30是锥形密封啮合面，31是锥形密封阀芯。

图4是一种自锁式密封阀的阀体和阀芯的啮合面为平面形密封啮合面的结构示意图(剖面图)，其中：32是平面形密封啮合面，33是平面形密封阀芯。

图5是传统截止阀的结构示意图(剖面图)，其中：16是流体进口，17是流体出口，34是阀体，35是阀芯，36是密封啮合面，37是联接器，38是密封圈，39是阀杆支架定位螺栓，40是阀杆支架，41是阀杆密封器，42是阀杆，43是升降导圈，44是手轮，45是手轮固定螺母。

图6是阀门检测台示意图，其中46是液体贮槽，47是高压柱塞泵，48是缓存罐，49是压力表，50是第一检测口阻断阀，51是第二检测口阻断阀，52是第一检测口受检阀，53是第二检测口受检阀，54是液体收集斗。

具体实施方式

下面结合具体的实施方案来描述本发明的一种自锁式密封阀。所述的实施方案是为了更好地说明本发明，而不能理解为是对本发明的权利要求的限制。

本发明的自锁式密封阀的结构形式多种多样，只要是使用流体自身压力挤压达到密封的方式的阀门都属于自锁式密封阀，为了更好地阐述本发明，本实施例中着重介绍两种实施方案：实施方案一是一种阀杆下压自锁式密封阀的实施方案，实施方案二是一种阀杆上提自锁式密封阀的实施方案。

实施方案一：一种阀杆下压自锁式密封阀的结构示意图(剖面图)如图1所示：先用联接器4将阀芯2和阀杆10连接在一起，然后装入阀体1中，使阀芯2和阀体1配合在一起形成密封啮合面3；将密封圈5装在阀体1上，再用阀杆支架定位螺栓6将阀杆支架8固定在阀体1上，密封圈5使阀体1和阀杆支架8之间密封；再装入阀杆密封器7使阀杆10和阀杆支架8之间密封，并将升降导圈9安装在阀杆支架8和阀杆10之间，升降导圈9和阀杆10之间的连接方式是螺纹，升降导圈9定位在阀杆支架8之中，当阀杆10转动时，由于在升降导圈9的作用下使阀杆10和阀杆支架8之间产生相对的上下滑动运动，使阀芯2离开阀体1，密封啮合面3打开形成流体流道；将手轮11套在阀杆10上，并用手轮固定螺母12固定，使阀杆10和手轮11之间不发生相对滑动；最后套上法兰盖密封圈14，再用法兰盖螺栓13将法兰盖15固定在阀体1上，法兰盖密封圈14使法兰盖15和阀体1密封。密封啮合面3的密封形式有两种：一种是自锁式密封阀的阀体和阀芯的啮合面为锥形密封啮合面，其结构示意图(剖面图)如图3所示，其中：30是锥形密封啮合面，31是锥形密封阀芯；另一种是自锁式密封阀的阀体和阀芯的啮合面为平面形密封啮合面，其结构示意图(剖面图)如图4所示，其中：32是平面形密封啮合面，33是平面形密封阀芯。

本实施方案一所示的阀杆下压自锁式密封阀的工作方式是：流体从流体进口16进入自锁式密封阀中，当阀芯2和阀体1处于啮合密封状态时，由于流体的压力作用下，阀芯2受到流体的挤压后，和阀体1的相互挤压力增大，流体压力越大，该挤压力越大，那么阀芯2和阀体1配合在一起形成的密封啮合面3密封得越好，流体越不容易泄漏；当按开启方向转动手轮11，在阀杆支架8的定位下和升降导圈9的导向作用下，阀杆10向下滑动，同时在联接器4的限定下，阀杆10将阀芯2向下顶，使得阀芯2和阀体1相互脱离，密封啮合面3打开，阀门处于开启状态，在阀芯2和阀体1之间形成流道，流体穿过该流道，并从流体出口17流出。当按关闭方向转动手轮11，在阀杆支架8的定位下和升降导圈9的导向作用下，阀杆10向上滑动，同时在联接器4的限定下，阀杆10将阀芯2向上提，使得阀芯2和阀体1相互啮合，密封啮合面3密闭，阀门处于关闭状态，在阀芯2和阀体1之间形成密封啮合面3，流体被切断，流体出口17无流体流出。

实施方案二：一种阀杆上提自锁式密封阀的的结构示意图(剖面图)如图2所示：先用联接器21将阀芯19和阀杆26连接在一起，然后装入阀体18中，使阀芯19和阀体18配合在一起形成密封啮合面20；将密封圈22装在阀体18上，再用阀杆支架定位螺栓23将阀杆支架25固定在阀体18上，密封圈22使阀体18和阀杆支架25之间密封；再装入阀杆密封器24使阀杆26和阀杆支架25之间密封，并将升降导圈27安装在阀杆支架25和阀杆26之间，升降导圈27和阀杆26之间的连接方式是螺纹，升降导圈27定位在阀杆支架25之中，当阀杆26转动时，由于在升降导圈27的作用下使阀杆26和阀杆支架25之间产生相对的上下滑动运动，使阀芯19离开阀体18，密封啮合面20打开形成流体流道；将手轮28套在阀杆26上，并用手轮固定螺母29固定，使阀杆26和手轮28之间不发生相对滑动。密封啮合面20的密封形式有两种：一种是自锁式密封阀的阀体和阀芯的啮合面为锥形密封啮合面，其结构示意图(剖面图)如图3所示，其中：30是锥形密封啮合面，31是锥形密封阀芯；另一种是自锁式密封阀的阀体和阀芯的啮合面为平面形密封啮合面，其结构示意图(剖面图)如图4所示，其中：32是平面形密封啮合面，33是平面形密封阀芯。

本实施方案二所示的阀杆上提自锁式密封阀的工作方式是：流体从流体进口16进入自锁式密封阀中，为了减少流体阻力，在阀体入口通道的顶面设计了流线型弧形导流面18-1，使流体按圆滑流线型的路径先向上流动到阀芯19之上，当阀芯19和阀体18处于啮合密封状态时，由于流体的压力作用下，阀芯19受到流体的挤压后，和阀体18的相互挤压力增大，流体压力越大，该挤压力越大，那么阀芯19和阀体18配合在一起形成的密封啮合面20密封得越好，流体越不容易泄漏；当按开启方向转动手轮28，在阀杆支架25的定位下和升降导圈27的导向作用下，阀杆26向上滑动，同时在联接器21的限定下，阀杆26将阀芯19向上提起，使得阀芯19和阀体18相互脱离，密封啮合面20打开，阀门处于开启状态，在阀芯19和阀体18之间形成流道，流体穿过该流道，并从流体出口17流出。当按关闭方向转动手轮28，在阀杆支架25的定位下和升降导圈27的导向作用下，阀杆26向下滑动，同时在联接器4的限定下，阀杆26将阀芯19向下挤压，使得阀芯19和阀体18相互啮合，密封啮合面20密闭，阀门处于关闭状态，在阀芯19和阀体18之间形成密封啮合面20，流体被切断，流体出口17无流体流出。

传统截止阀的实施方案如图5所示：先用联接器37将阀芯35和阀杆42连接在一起，然后装入阀体34中，使阀芯35和阀体34配合在一起形成密封啮合面36；将密封圈38装在阀体34上，再用阀杆支架定位螺栓39将阀杆支架40固定在阀体34上，密封圈38使阀体34和阀杆支架40之间密封；再装入阀杆密封器41使阀杆42和阀杆支架40之间密封，并将升降导圈43安装在阀杆支架40和阀杆42之间，升降导圈43和阀杆42之间的连接方式是螺纹，升降导圈43定位在阀杆支架40之中，当阀杆42转动时，由于在升降导圈43的作用下使阀杆42和阀杆支架40之间产生相对的上下滑动运动，使阀芯35离开阀体34，密封啮合面36打开形成流体流道；将手轮44套在阀杆42上，并用手轮固定螺母45固定，使阀杆42和手轮44之间不发生相对滑动。密封啮合面36的密封形式有两种：一种是自锁式密封阀的阀体和阀芯的啮合面为锥形密封啮合面，其结构示意图(剖面图)如图3所示，其中：30是锥形密封啮合面，31是锥形密封阀芯；另一种是自锁式密封阀的阀体和阀芯的啮合面为平面形密封啮合面，其结构示意图(剖面图)如图4所示，其中：32是平面形密封啮合面，33是平面形密封阀芯。

如图5所示的传统截止阀的工作方式是：流体从流体进口16进入传统截止阀中，当阀芯35和阀体34处于啮合密封状态时，由于流体的压力作用下，阀芯35受到流体的挤压后，阀芯33会和阀体34之间的相互挤压力减小，此时，为了密封的更好，阀杆42对阀芯35就要提供更大的与流体挤压阀芯35的力的反向力，流体压力越大，该挤压力越大，那么阀芯35和阀体34配合在一起形成的密封啮合面36密封得越不紧密，流体就更容易泄漏；当按开启方向转动手轮44，在阀杆支架40的定位下和升降导圈43的导向作用下，阀杆42向上滑动，同时在联接器37的限定下，阀杆42将阀芯35向上提起，使得阀芯35和阀体34相互脱离，密封啮合面36打开，阀门处于开启状态，在阀芯35和阀体34之间形成流道，流体穿过该流道，并从流体出口17流出。当按关闭方向转动手轮44，在阀杆支架40的定位下和升降导圈43的导向作用下，阀杆42向下滑动，同时在联接器37的限定下，阀杆42将阀芯35向下挤压，使得阀芯35和阀体34相互啮合，密封啮合面36密闭，阀门处于关闭状态，在阀芯35和阀体34之间形成密封啮合面36，流体被切断，流体出口17无流体流出，只有当阀杆42对阀芯35的挤压力远远大于流体对阀芯35的反挤压力时，才能密封住，否则无法密封。当传统截止阀处于关闭状态时，阀杆42永远受到一个强大的反向作用力，在这种情况下，和阀杆42相接触的各个部件容易损坏，造成传统截止阀无法密封。

为了验证本发明的一种自锁式密封阀的密封性能，按实施方案二的图2和传统截止阀图5所示的结构(他们的密封面全部采用图3所示的锥形密封啮合面)，分别制造了PN1.6/DN50，PN1.6/DN65，PN1.6/DN80(即压力等级为1.6MPa，公称直径分别为50mm、65mm和80mm)等各种规格的自锁式密封阀和传统截止阀各一台进行密封性能比较试验。

密封性能比较试验在如图6所示的阀门检测台上进行。其试验过程是：首先将自锁式密封阀作为第一检测口受检阀52，安装到位；再将传统截止阀作为第二检测口受检阀53，安装到位。然后开启高压柱塞泵47，将液体贮槽46中的液体(水)输送到缓存罐48中，排尽缓存罐48中的气体，打开第一检测口阻断阀50和第二检测口阻断阀51，关上第一检测口受检阀52的自锁式密封阀和第二检测口受检阀53的传统截止阀。始终开启高压柱塞泵47，自动控制缓存罐48中的压力，使压力表49的数值恒定在2.5MPa左右，误差控制在±0.01MPa之内，观察第一检测口受检阀52的自锁式密封阀和第二检测口受检阀53的传统截止阀的泄漏情况，并记录时间和泄漏情况，当恒压到达5分钟时关闭第一检测口阻断阀50和第二检测口阻断阀51，打开第一检测口受检阀52的自锁式密封阀和第二检测口受检阀53的传统截止阀，流出的液体放到液体收集斗54中，一起汇集到液体贮槽46中，第一次检测试验完毕。接着进行第二次试验，关闭第一检测口受检阀52的自锁式密封阀和第二检测口受检阀53的传统截止阀，打开第一检测口阻断阀50和第二检测口阻断阀51，始终开启高压柱塞泵47，自动控制缓存罐48中的压力，使压力表49的数值恒定在2.5MPa左右，误差控制在±0.01MPa之内，观察第一检测口受检阀52的自锁式密封阀和第二检测口受检阀53的传统截止阀的泄漏情况，并记录时间和泄漏情况，当恒压到达5分钟时关闭第一检测口阻断阀50和第二检测口阻断阀51，打开第一检测口受检阀52的自锁式密封阀和第二检测口受检阀53的传统截止阀，流出的液体放到液体收集斗54中，一起汇集到液体贮槽46中，第二次检测试验完毕。如此进行第三次试验，第四次试验，…，直至第N次试验。当发现受检阀泄漏时，该受检阀检测完毕，记录该受检阀出现泄漏时经过的试验次数。按照这种方式，对PN1.6/DN50，PN1.6/DN65，PN1.6/DN80等各种规格的自锁式密封阀和传统截止阀进行了试验，试验结果列入表1中。

表1各种规格的自锁式密封阀和传统截止阀密封性能测试结果

备注：试验介质为水，试验压力为2.5MPa，每次保压时间为5分钟。

从试验结果来看，自锁式密封阀和传统截止阀密封性能都比较好。但是，传统截止阀的阀杆42和升降导圈43的螺纹出现磨损现象，而自锁式密封阀的阀杆26和升降导圈27的螺纹没有发现明显的磨损。因此自锁式密封阀比传统截止阀使用寿命要长。