本发明属于低温或抗硫球阀技术领域，特别是涉及一种防止阀座密封件滑动的lng超低温顶装式球阀。
背景技术：
液化天然气(lng)是清洁能源，天然气是在气田中自然开采出来的可燃气体，主要由甲烷构成。lng是通过在常压下气态的天然气冷却至超低温-162℃，使之凝结成液体。天然气液化后可以大大节约储运空间，而且具有热值大、性能高等特点。是国家能源战略的重点行业。但是关键区域的阀门还一直依赖进口，尤其是大口径、高压超低温顶装式球阀，上游阀座3-1为单活塞效应阀座，下游阀座3-2为双活塞效应阀座，阀门中腔超压时只能向上游方向泄压。
国内现有的超低温顶装式球阀，在装配时阀座尾部会预留较长的装配余量，这就使得装好后lip-seal沟槽尺寸太长，在承受不同方向的压力时，lip-seal会产生较大位移，从而密封存在较大的不稳定性，本发明完全解决了此问题。
本发明采用隔断装置将多重lip-seal相互隔开，形成独立固定的lip-seal沟槽，把顶装式球阀装配时阀座尾的装配余量排除在lip-seal沟槽外，避免了lip-seal在沟槽内滑动，保证了阀座稳定的密封性,提供了阀门的使用寿命。本发明产品可在线维修，实现了lng介质等超低温工况下高压顶装式球阀的密封，有效的解决了超压时向上游方向泄压，保证整个阀门的安全性能。本发明性能已完全达到了国外同类产品的水平，填补了国内空白，将逐步替代进口。
技术实现要素：
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种防止阀座密封件滑动的lng超低温顶装式球阀；实现了lng介质等超低温工况下高压顶装式球阀的密封问题，有效的解决了超压时向上游方向泄压，保证整个阀门的密封和安全性能，延长了密封构件的使用寿命。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种防止阀座密封件滑动的lng超低温顶装式球阀，包括阀体、球体、阀座、阀杆以及阀盖，其中所述球体和阀座安装于所述阀体的通道中，所述阀盖通过紧固件安装在阀体的上端部，在阀盖内穿装阀杆，在阀体的通道中所述阀杆连接球体，其中所述阀座分为上游阀座和下游阀座，上游阀座为单活塞效应阀座，下游阀座为双活塞效应阀座，上游阀座和下游阀座分置于所述球体的两侧；并且上游阀座滑动安装在阀体的上游阀座安装腔内，所述下游阀座滑动安装在阀体的下游阀座安装腔内；
在阀体的上游阀座安装腔的底部固定安装有上游固定圈，所述上游固定圈的端面上沿圆周方向均布设有数个上游定位销，所述上游定位销的轴向方向与阀体的水平中线平行设置；所述上游阀座的上游端面上对应定位销位置设有上游销孔，所述上游定位销插装在上游销孔内，所述上游阀座沿上游定位销轴向移动；所述上游阀座上设有两级阶梯式密封台，每个密封台上均设有上游唇形密封构件，所述阀体对应上游阀座外圆周的上游唇形密封构件设有密封台；所述上游唇形密封件与阀体内壁接触形成密封结构；所述上游阀座靠近球体的一端设有外螺纹段，在外螺纹段上配装有上游压环；所述上游压环与所述阀体内的外台阶孔肩之间设置上游预紧蝶簧；
所述上游压环向上游预紧弹簧方向旋进时，压缩所述上游预紧蝶簧；同时，所述上游预紧蝶簧推动上游阀座向外运动，直至靠上球体，继续旋进上游预紧蝶簧时上游阀座上的阀座密封圈与球体压紧，形成上游密封结构；
在阀体的下游阀座安装腔的底部固定安装有下游固定圈，所述下游固定圈的端面上沿圆周方向均布设有数个下游定位销，所述下游定位销的轴向方向与阀体的水平中线平行设置；所述下游阀座的下游端面下对应定位销位置设有下游销孔，所述下游定位销插装在下游销孔内，所述下游阀座沿下游定位销轴向移动；所述下游阀座上套装有下游唇形密封构件，所述阀体对应下游阀座外圆周的下游唇形密封构件设有密封台；所述下游唇形密封件与阀体内壁接触形成密封结构；所述下游阀座靠近球体的一端设有外螺纹段，在外螺纹段下配装有下游压环；所述下游压环与所述阀体内的外台阶孔肩之间设置下游预紧蝶簧；所述下游压环向下游预紧弹簧方向旋进时，压缩所述下游预紧蝶簧；同时，所述下游预紧蝶簧推动下游阀座向外运动，直至靠上球体，继续旋进下游预紧蝶簧时下游阀座上的阀座密封圈与球体压紧，形成下游密封结构；
其特征在于：在上游阀座和阀体之间安装有防止上游唇形密封构件轴向移动的第一上游密封构件阻隔环组件；靠近球体侧的上游唇形密封构件与上游阀座螺纹段内端面之间安装有防止上游唇形密封构件轴向移动的第二上游密封构件阻隔环；在阀体和上游阀座之间形成独立固定的上游唇形密封构件安装空间；在上游唇形密封构件安装空间内安装上游唇形密封构件；
在下游阀座和阀体上所述下游唇形密封构件与下游阀座螺纹段内端面之间安装有防止下游唇形密封构件轴向移动的下游密封构件阻隔环；在阀体和下游阀座之间形成独立固定的下游唇形密封构件安装空间，下游唇形密封构件安装空间内安装有下游唇形密封构件。
本发明还可以采用如下技术方案：
靠近上游阀座尾部的上游唇形密封构件包括两个同向设置的唇形密封构件。
靠近球体侧上游阀座上的上游唇形密封构件包括两个呈背向设置的唇形密封构件。
所述上游压环和下游压环的外环面上均设置有防松限位环，所述防松限位环通过防松螺钉固定；在所述防松限位环的端部设有凸起，所述凸起能够与在阀体内侧壁上设置的凸台相抵触，从而限制所述上、下游压环旋转。
所述上游压环和下游压环靠近球体的端面上均设置有用来插入工装旋动上、下游阀座压用的工艺孔。
在上游阀座和阀体之间、下游阀座和阀体之间设有柔性石墨密封圈。
所述第一上游密封构件阻隔环组件包括内隔环、外压环以及中间隔环，阀体的内壁设有中间隔环安装槽，内隔环的外壁设有中间隔环安装槽止口，所述中间隔环采用对开环或者四开环结构。
本发明具有的优点和积极效果是：由于本发明采用上述技术方案，具有以下优点：
1、采用阻隔环构件将多重唇形密封构件(lip-seal)相互隔开，形成独立固定的唇形密封构件(lip-seal)沟槽，把顶装式球阀装配时阀座尾的装配余量排除在唇形密封构件(lip-seal)沟槽外，避免了唇形密封构件(lip-seal)在沟槽内滑动，保证了阀座稳定的密封性,提供了阀门的使用寿命。解决了现有的超低温顶装式球阀在装配时阀座尾部会预留较长的装配余量，避免了装好后唇形密封构件(lip-seal)沟槽尺寸太长，在承受不同方向的压力时，唇形密封构件(lip-seal)会产生较大位移，从而提高了密封的稳定性。
2、本发明采用单双活塞结构分体式阀座，分别置于球体两侧，通过合理设计和计算，可实现合理的阀门超压泄放功能；上游阀座为单活塞效应阀座，下游阀座为双活塞效应阀座，实现lng介质超压时只能向上游方向泄漏，并保证整个阀门的密封性能。
3、通过设计螺纹配合形式的上、下游阀座与上、下压环的结构，并设置上下游固定圈，使上、下游阀座只能沿轴向方向作直线移动，并防止在旋转上、下游压环时阀座因跟转而损伤唇形密封构件(lip-seal)，设置蝶簧可有效提供了球阀的初始密封。
总之，本发明可在线维修，实现了lng介质等超低温工况下高压顶装式球阀的密封问题，有效的解决了超压时向上游方向泄压，保证整个阀门的密封和安全性能。本发明性能已完全达到了国外同类产品的水平，填补了国内空白，将逐步替代进口。
附图说明
图1为球阀的总装结构示意图。
图2为球体装配时与阀座间隙示意图。
图3为球体装配后阀座与阀体的间隙示意图。
图4为上游带压时上游阀座密封的受力示意图。
图5为下游带压时下游阀座密封的受力示意图。
图6为中腔带压时下游阀座密封的受力示意图。
图7为中腔带压时上游阀座自动泄压的受力示意图；
图8是防松限位环结构示意图；
图9是分体式第一上游密封构件阻隔环组件结构示意图。
图中：1、阀体；1-1、凸台；2、球体；3-1、上游阀座；3-2、下游阀座；4、阀杆；5、阀盖；6、上游固定圈；7、上游定位销；8、上游销孔；9、上游唇形密封构件；10、上游压环；11、上游预紧蝶簧；12、下游固定圈；13、下游定位销；14、下游销孔；15、下游唇形密封构件；16、下游压环；17、下游预紧蝶簧；18、防松限位环；18-1、凸起；19、防松螺钉；20、工艺孔；21、柔性石墨密封圈；22-1、第一上游密封构件阻隔环组件；22-10、内隔环；22-11、外压环；22-12、中间隔环；22-2、第二上游密封构件阻隔环组件；23、下游密封构件阻隔环。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1，一种防止阀座密封件滑动的lng超低温顶装式球阀，包括阀体1、球体2、阀座、阀杆4以及阀盖5，其中所述球体和阀座安装于所述阀体的通道中，所述阀盖5通过紧固件安装在阀体的上端部，在阀盖内穿装阀杆4，在阀体的通道中所述阀杆连接球体2，其中所述阀座分为上游阀座3-1和下游阀座3-2，上游阀座3-1为单活塞效应阀座，下游阀座3-2为双活塞效应阀座，上游阀座3-1和下游阀座3-2分置于所述球体2的两侧；并且上游阀座3-1滑动安装在阀体的上游阀座3-1安装腔内，所述下游阀座3-2滑动安装在阀体的下游阀座3-2安装腔内；
在阀体1的上游阀座3-1安装腔的底部固定安装有上游固定圈6，所述上游固定圈6的端面上沿圆周方向均布设有数个上游定位销7，所述上游定位销7的轴向方向与阀体的水平中线平行设置；所述上游阀座3-1的上游端面上对应定位销位置设有上游销孔8，所述上游定位销7插装在上游销孔8内，所述上游阀座3-1沿上游定位销7轴向移动；所述上游阀座3-1上设有两级阶梯式密封台，每个密封台上均设有上游唇形密封构件9，所述阀体对应上游阀座3-1外圆周的上游唇形密封构件9设有密封台；所述上游唇形密封件与阀体内壁接触形成密封结构；所述上游阀座3-1靠近球体的一端设有外螺纹段，在外螺纹段上配装有上游压环10；所述上游压环10与所述阀体内的外台阶孔肩之间设置上游预紧蝶簧11；
所述上游压环10向上游预紧弹簧方向旋进时，压缩所述上游预紧蝶簧11；同时，所述上游预紧蝶簧11推动上游阀座3-1向外运动，直至靠上球体，继续旋进上游预紧蝶簧11时上游阀座3-1上的阀座密封圈与球体压紧，形成上游密封结构；
在阀体的下游阀座3-2安装腔的底部固定安装有下游固定圈12，所述下游固定圈12的端面上沿圆周方向均布设有数个下游定位销13，所述下游定位销13的轴向方向与阀体的水平中线平行设置；所述下游阀座3-2的下游端面下对应定位销位置设有下游销孔14，所述下游定位销13插装在下游销孔14内，所述下游阀座3-2沿下游定位销13轴向移动；所述下游阀座3-2上套装有下游唇形密封构件15，所述阀体对应下游阀座3-2外圆周的下游唇形密封构件15设有密封台；所述下游唇形密封件与阀体内壁接触形成密封结构；所述下游阀座3-2靠近球体的一端设有外螺纹段，在外螺纹段下配装有下游压环16；所述下游压环16与所述阀体内的外台阶孔肩之间设置下游预紧蝶簧17；所述下游压环16向下游预紧弹簧方向旋进时，压缩所述下游预紧蝶簧17；同时，所述下游预紧蝶簧17推动下游阀座3-2向外运动，直至靠上球体，继续旋进下游预紧蝶簧17时下游阀座3-2上的阀座密封圈与球体压紧，形成下游密封结构；
在上游阀座3-1和阀体之间安装有防止上游唇形密封构件轴向移动的第一上游密封构件阻隔环组件22-1，靠近球体侧的上游唇形密封构件9与上游阀座3-1螺纹段内端面之间安装有防止上游唇形密封构件9轴向移动的第二上游密封构件阻隔环22-2；在阀体和上游阀座3-1之间形成独立固定的上游唇形密封构件9安装空间；在下游阀座3-2和阀体上所述下游唇形密封构件15与下游阀座3-2螺纹段内端面之间安装有防止下游唇形密封构件15轴向移动的下游密封构件阻隔环23；在阀体和下游阀座3-2之间形成独立固定的下游唇形密封构件安装空间，在下游唇形密封构件内安装下游唇形密封构件15。
优选的，靠近上游阀座3-1尾部的上游唇形密封构件9包括两个同向设置的唇形密封构件。
优选的，靠近球体侧上游阀座3-1上的上游唇形密封构件9包括两个呈背向设置的唇形密封构件。
优选的，为了防止上、下游压环16松动，所述上游压环10和下游压环16的外环面上均设置有防松限位环18，所述防松限位环通过防松螺钉19固定；在所述防松限位环的端部设有凸起18-1，所述凸起能够与在阀体内侧壁上设置的凸台1-1相抵触，从而限制所述上游压环10旋转。
优选的，所述上游压环10和下游压环16靠近球体的端面上均设置有用来插入工装旋动上、下游阀座3-1压用的工艺孔20。
优选的，在上游阀座3-1和阀体之间、下游阀座3-2和阀体之间设有柔性石墨密封圈21。
上述结构中使用的唇形密封构件(lip-seal)是一种弹性密封圈，属于现有技术，它依靠唇部紧贴密封耦合件的表面，阻塞泄露通道而获得密封效果，当密封介质压力增大时，唇口被撑开，更加紧密地与密封面贴合。采用唇形密封构件(lip-seal)组可以使后面的密封圈进一步压紧，密封性进一步增强。唇形密封构件(lip-seal)压紧力是随介质压力的改变而变化的，既能保证足够的密封压紧力，又不至产生过大的摩擦。各组唇形密封构件(lip-seal)的结构形式也可不尽相同，根据实际需要，上游阀座3-1和下游阀座3-2通过合理设计和计算，实现内腔lng介质超压时只能向上游方向泄漏，并保证整个阀门的密封性能。
上述结构中，上游固定圈6和下游固定圈12接缝处点焊固定，焊接于阀体内的台阶孔的底端，一般在端部取几点均布点焊(一般为4点即可)。
上述结构中，为防止螺纹的咬合，上、下游压环10&16采用了高强度和硬度的材料，一般采用inconel718，防止和阀座咬死。
上述结构中，上、下游压环16在预紧密封时起着不可忽视的作用，上、下游阀座3-2与上、下游压环16螺纹密封的结构更有其独特的作用，依靠上、下游压环16的旋进旋出来调节蝶簧的预紧力。如图3所示，向内旋进上、下游压环16时(即向蝶簧旋进)，可以给蝶簧施加一定的预紧力，这时，蝶簧在预紧力作用下会带动互为螺纹连接的上、下游压环16和上、下游阀座3-2二者共同向外推出，从而使上、下游阀座3-2顶住球体，实现密封。
上述结构中第一上游密封构件阻隔环即可采用一体结构，如图2所示；为了延长上游密封构件的使用寿命，防止挤压变形；所述第一上游密封构件阻隔环组件采用如下分体结构，如图9；第一上游密封构件阻隔环包括内隔环22-10、外压环22-11以及中间隔环22-12，阀体的内壁设有中间隔环安装槽，内隔环的外壁设有中间隔环安装槽止口，所述中间隔环采用对开环或者四开环结构，对开环或者四开环结构的目的是便于安装，对开环或者四开环结构属于现有技术，也就说将一个闭环的中间隔环等分为对开环或四开环，然后在组装时逐一安装。
这个预紧力的施加过程可通过如下操作实现：阀体内腔在装入球体前，在阀体内先装上、下游固定圈和上下游定位销，然后将上、下游唇形密封构件和上、下游密封构件阻隔环套在上、下游阀座上，并使用工装压入阀体的阀座孔内，再装蝶簧，再进一步旋上上、下游压环，使上、下游阀座端面与上、下游压环端面平齐，把上、下游阀座推至阀体的阀座孔尾部，上、下游阀座与球体之间预留装配间隙为l1(如图3)，保持球体在阀座全开位置时装入；然后再利用工装旋转上、下游压环，使上、下游压环向蝶簧的方向进给，也就是使上、下游阀座向球体推进直至顶住球体，并产生球阀密封时的最小密封预紧比压，实现初始密封。此时，阀座尾部间隙为l2(如图2)，此间隙不影响上、下游唇形密封构件沟槽的尺寸，在整个装配过程中，上、下游唇形密封构件和上、下游压环始终保持固定。
为了进一步说明本使用的使用状态，特依本实用在不同的状态下的受力分析加以说明：
如图4所示，当上游介质压力为p1时，上游阀座3-1起密封作用，受力面积a1＞b1，面积差为c1,此时在介质压力作用下，将上游阀座3-1推向球体，实现密封，阻断介质通过。
如图5所示，当下游介质压力为p3时，下游阀座3-2起密封作用，受力面积a2＞b2，面积差为c2,此时在介质压力作用下，将下游阀座3-2推向球体，实现密封，阻断介质通过。
如图6所示，当中腔压力异常升压或上游阀座3-1擦伤时，此时中腔介质压力为p2，此时下游阀座3-2起密封作用，受力面积a3＞b3，面积差为c2，此时在介质压力作用下，将下游阀座3-2推向球体，实现密封，阻断泄漏的介质通过下游阀座3-2，实现可靠的密封。
如图7所示，当球体从全开到全关，阻断介质流动，此时p1＝p2，当阀门中腔介质lng发生气化，p2急剧增加，远大于p1，此时，上游阀座a4＞b4，面积差为c4，在p2的作用下，将上游阀座3-1推离球体，介质向管线上游泄放，此时下游阀座3-2在p2的作用下，将下游阀座3-2推向球体，实现密封，阻断介质向下游泄漏。
本发明一种lng超低温顶装式球阀，因唇形密封构件(lip-seal)沟槽的尺寸固定，防止阀座密封件滑动保证了阀门的密封性和稳定性，避免了因阀门内腔lng气化、压力急剧增加时，使阀门和管线避免发生爆炸危险的可能性，又能截断介质向下游发生泄漏，并能在线维修，从根本上保证lng工程的质量和运行安全。
以上所述，仅为较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，具体密封形式可根据阀门的压力等级和口径大小酌情调整多重唇形密封构件(lip-seal)的数量，使其达到最佳的密封效果，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明试制成功，填补了国内空白，将逐步改变国内长期进口的状况，提高了企业的市场竞争力，使企业不断发展壮大，为企业创造很好的效益。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。