一种高抗硫硬密封偏心球阀的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种高抗硫硬密封偏心球阀，包括一球体、阀座、阀盖、阀杆、阀体，其中阀杆的轴线与球体的通道轴线之间有一水平方向偏移距离e，阀座的轴线与阀盖的轴线(即流体通道轴线)之间也有一水平方向偏移距离e，阀杆轴线与阀座轴线在同一平面内，与阀盖轴线平行；球体的通道轴线与流体通道轴线以球体中心为旋转中心，偏转角度@。球体上还开设有应变槽。本发明通过双偏心设计，使球面与阀座密封面产生密封预紧力而进行密封，并且可使球面与阀座密封快速脱离，减少磨擦，密封性能良好，耐用度高；同时应变槽的设计，避免在高温环境下，球体能适应微变形，进一步保证阀门的密封性，并保证阀门的开关性能，减少维修，适用于油、气井等腐蚀、高温环境。
【专利说明】
一种高抗硫硬密封偏心球阀
技术领域
[0001]本发明涉及阀门技术领域，特别涉及一种用于高温、高压、磨损、腐蚀环境下的硬密封偏心球阀。
【背景技术】
[0002]硬密封球阀被越来越多应用于油井、海洋平台、石化、蒸汽、纸浆、冶金、选矿、电力、煤化工、制粉等生产系统中，介质中多含有粘结性的固体颗粒、含硫磷氯离子等腐蚀性介质，使用一段时间后，容易出现因磨擦、腐蚀、高温冲刷、频繁开关等原因而出现泄漏、卡阻、开关不到位等故障情况，造成系统停工检修，影响正常的生产运行。目前的硬密封球阀类型中有偏心球阀，但不足以解决一些根本矛盾。
[0003]现有常见的硬密封偏心球阀，其结构主要由阀体、阀杆、球体、阀座、密封装置等组成，其球形阀芯大多是一个完整的球形表面，密封用阀座紧压在球面上，形成双面密封副。该类球阀的缺点是:阀芯是球形的，阀芯与阀座的密封是靠阀座压向阀芯球面的预紧力时刻压牢的，无论开启或关闭时都保持密封压紧状态;这样，使得球阀开启或关闭沉重，磨损较快，密封装置发生磨损后就会关闭不严，结果密封性很快遭到破坏，球阀的使用寿命缩短且使用时易发生故障。
【发明内容】
[0004]本发明着力于解决现有硬密封球阀易磨损、易腐蚀、使用寿命不长、高温应变能力差之不足，提供一种双偏心带补偿的高抗硫硬密封偏心球阀，其能够适应高温环境，耐腐蚀、耐磨损、适应密封工况，操作扭矩轻。
[0005]本发明解决以上技术问题所采用的技术方案如下:一种高抗硫硬密封偏心球阀，包括一球体，置于阀体中，在球体通道两侧各接一套阀座与阀盖的组合件，在垂直于通道方向的球体的两侧，各自外接阀杆和底盖；
[0006]所述阀杆的轴线与所述球体的通道轴线之间有一偏移距离e;
[0007]所述阀座的轴线与所述阀盖的轴线之间也有一偏移距离e;
[0008]所述阀座的轴线与阀杆的轴线垂直相交，相交线所在平面平行于所述阀盖的轴线；
[0009]所述球体的通道轴线与阀盖的轴线，以所述球体中心为旋转中心，相互偏转一角度@ O
[0010]进一步讲，所述偏转角度O为1°。
[0011 ]进一步讲，所述球体上开设有应变槽，应变槽是以穿过球体通道中心的垂直平面为对称面，由阀杆插入侧向球体内开设，一直与球体通道相通为止。
[0012]进一步讲，所述球体具有双侧对称平面，在双侧对称平面上各自外接一套阀座和阀盖的组合件，阀座连接球体，阀盖连接阀座。
[0013]进一步讲，所述阀杆穿过接盘和填料箱，安装在球体上;所述底盖穿过阀体连接球体。
[0014]与已有技术相比，本发明显著的有益效果体现在:1.本发明设计的阀密封性强，通过采取轴线间的平行线性偏移设计和轴线间的旋转偏移设计，两种偏移相结合，增强硬密封性。2.在球体上设计应变槽，高温、高压环境下应变能力强，当遇高温时或高压时，应变槽能化解高温或高压产生的微变形，即受挤压时收缩各受力消失后复位，避免阀门卡死/胀死或过分磨擦，使管道系统能正常运行，并提高阀门使用性能和使用寿命。
[0015]本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
【附图说明】
[0016]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表不相同的部件。
[0017]图1为阀门总装图；
[0018]图2为从图1俯视看阀杆轴线与球体通道轴线偏移图；
[0019]图3为从图1左视看阀座与阀盖的中心偏移图；
[0020]图4为球体通道与流体通道中心的角度偏心图；
[0021]图5为球体上应变槽图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明。但本领域的技术人员应该知道，以下实施例并不是对本发明技术方案作的唯一限定，凡是在本发明技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本发明的保护范围。
[0023]如图1所示，本发明提供的这种高抗硫双偏心高温硬密封球阀，是一种高性能偏心球阀，其结构形式为:包括一具有双侧对称平面的球体I，球体I中心具有通道，所述双侧对称平面垂直于球体I通道轴线;在双侧对称平面上各自外接一套与球体I密封的阀座2和阀盖3，其中阀座2压紧球体I，阀盖3压紧阀座2。球体1、阀座2、阀盖3的中心联合形成通道，但其中阀座轴线、球体通道轴线、阀盖轴线三者不完全在一直线上，相互偏转一定角度(见图1)，阀盖轴线即流体通道轴线。球体I置于阀体6中，在置于阀体6中垂直于双侧对称平面的球体I两侧，一侧外接阀杆4，另一侧外接底盖5;底盖5起固定球体I的作用；阀杆4穿过接盘7和填料箱8，在阀杆和填料箱之间放置填料，然后压紧，是防止介质沿阀杆渗出而外泄露。
[0024]在阀门全开或全关时，球体I与阀座2完全靠紧；当需要关或开时，球体I相对阀座2发生微偏转。为了克服上述球体I与阀座2的密封不严问题，本发明做了第一偏心设计:即在装配后阀杆4的轴线与球体I的通道轴线有一水平方向偏移，从图1的俯视方向看，即图2所示，图中中心圆圈部位表示阀杆轴线，阀杆4的轴线与球体I的通道轴线之间水平偏移一距离e。
[0025]同时，为适应阀杆4与球体I之间的位移变化，将阀座2与阀盖3之间也做了同样的偏心设计，在装配后，从图1的左视方向看，如图3所示，阀座2的轴线与阀盖3轴线水平偏移一距离e，其中阀座2的轴线位置与阀杆4的轴线位置对应，即两者垂直相交，位于同一平面内；阀盖3的轴线位置与流体通道轴线位置对应，两条轴线重合;也即阀杆4的轴线与阀盖3的轴线平行相距为e。
[0026]做第一偏心设计的原理类似于单偏心蝶阀的轴线偏心，即回转中线偏心。因该固定硬密封球阀没有弹簧预紧，所以该偏心是起预紧作用，在阀杆4带动球体I转动过程中，由于阀杆4与球体I之间偏心的原因，给球体I与阀座2—个强制预紧比压，实现密封。
[0027]进一步地，为了克服上述球体I与阀座2的密封不严问题，本发明还做了第二偏心设计:从图4看，即在装配后，球体通道轴线与流体通道轴线(也就是阀盖轴线)以球体中心为旋转中心，偏转一定角度@，同时按第一偏心设计流体通道轴线(也就是阀盖轴线)与阀座轴线平行，偏移距离为e。球体通道轴线与流体通道轴线的偏转角度@设计时是个定量，操作时是个变量，在压紧的过程中变化着，最理想的状态是与流道中心重合，且正好密封。所以往往达不到最理想状态时就形成交叉偏转。偏转角度@不大，一般在1°左右，设计时可选1°作为设计值。
[0028]第二偏心设计的原理类似于双偏心蝶阀的角度偏心，该偏心简单说类似于阀杆转动90°后，球体只转动了90°_@，(实际还是转动90°)，只是还有O角度的转动余量，可以再给球体与阀座一个强制密封的力，更好的实现密封。
[0029]第一偏心与第二偏心同时存在，米用此两个偏心，使阀门关闭时球与阀座受挤压密封，实现良好密封;打开时球与阀座迅速脱离，可使球体与阀座之间的摩擦力降到最低，使得阀门使用寿命延长。如果是普通无偏心球阀，怎么转它的压紧力是固定的，正是有了阀杆转动中心与球体中心的偏移，使球体产生位移而对阀座有强制的压力。
[0030]本发明提供的高抗硫双偏心高温硬密封球阀，不仅考虑了阀门的密封性，还考虑了阀门的开关性能，在球体I上开设应变槽9。在阀门全开或全关时，球体I与阀座2完全靠紧；当需要关或开时，特别是当高温或高压时，由于微变形，球体容易被抱死，硬开关时就特别容易损坏密封面导致泄露并寿命短，严重时会打不开或关不上(会泄露)。所以，当在球体上设计了应变槽后，这种现象基本消除，这种设计能化解高温或高压产生的微变形，避免阀门抱死和磨擦。
[0031]如图5所示，应变槽9以球体通道中心平面为对称面，由阀杆4插入侧向球体内部开设，一直与球体通道相通。应变槽9的宽度L设计，根据最高压力和最高温度，先给出经验值，再进行有限元分析确定。
[0032]通过角度偏心和线性偏心，本发明在双偏心的作用下，使球面与阀座密封面产生密封预紧力而进行密封，并且可使球面与阀座密封快速脱离，减少磨擦，密封性能良好，耐用度高。同时应变槽的设计，避免在高温环境下，球体能适应微变形(受挤压收缩，受力消失后复位)，进一步保证阀门的密封性，并保证阀门的开关性能(不会被卡死或胀死)，进一步提高阀门的耐用度，减少系统维护、维修。
[0033]在设计阀门时，注意设计选材满足抗硫、耐高温要求，球体生产时表面喷涂Ni60(硬度HRC55以上)或WC(硬度HRC65以上)，阀座堆焊STL 12(硬度HRC44以上)或喷涂STL20(硬度HRC50以上)。
[0034]加工和装配过程中，一并考虑阀杆轴线与球体通道轴线有偏心距e，阀盖轴线(也是阀门流体通道轴线)与阀座轴线有偏心距e;球体流道轴线与流体通道轴线有偏转角@。
[0035]由于是双阀座，双偏心，为保证球体能够顺利开关，阀座上设置工艺定位孔，保证左右两侧阀盖安装方向要相反，即阀盖上工艺孔不在同一侧，否则装配完成后球体会开不动；同时，因球体上阀杆孔轴线与阀体上阀杆轴线是同一条线，并与球体垂直中线偏心，装配时必须使其与阀盖上的阀座孔纵向轴线偏心方向保持一致，否则也会导致装配后球体会开不动。
[0036]因此，本发明设计的高抗硫双偏心高温硬密封球阀是一种高性能偏心球阀，具有性能稳定，密封可靠，摩擦力小(关闭时挤压，打开时迅速脱离密封面)，开关轻便，耐高温环境，耐磨损，耐油，耐腐蚀，使用寿命长等优点，适用于油井、海洋平台、石化、蒸汽、冶金、选矿、煤化工、粉状气体、腐蚀性介质、以及带颗粒的介质等。
[0037]本发明涉及的产品及系列可包括:口径2〃-24〃，压力能达到600Lb_2500Lb。
[0038]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，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。本发明的研发与试制成功，填补了国内外空白，将逐步提高企业的市场竞争力，为企业创造很好的效益。
【主权项】
1.一种高抗硫硬密封偏心球阀，包括一球体(I)，置于阀体(6)中，在球体(I)通道两侧各接一套阀座(2)与阀盖(3)的组合件，在垂直于通道方向的球体(I)的两侧，各自外接阀杆(4)和底盖(5);其特征在于: 所述阀杆(4)的轴线与所述球体(I)的通道轴线之间有一偏移距离e; 所述阀座(2)的轴线与所述阀盖(3)的轴线之间也有一偏移距离e; 所述阀座(2)的轴线与阀杆(4)的轴线垂直相交，相交线所在平面平行于所述阀盖(3)的轴线； 所述球体(I)的通道轴线与阀盖(3)的轴线，以所述球体中心为旋转中心，相互偏转一角度@。2.根据权利要求1所述的高抗硫硬密封偏心球阀，其特征在于:所述偏转角度O为1°。3.根据权利要求1所述的高抗硫硬密封偏心球阀，其特征在于:所述球体(I)上开设有应变槽(9)，应变槽(9)是以穿过球体通道中心的垂直平面为对称面，由阀杆(4)插入侧向球体内开设，一直与球体通道相通为止。4.根据权利要求1所述的高抗硫硬密封偏心球阀，其特征在于:所述球体(I)具有双侧对称平面，在双侧对称平面上各自外接一套阀座(2)和阀盖(3)的组合件，阀座(2)连接球体(I)，阀盖(3)连接阀座(2)。5.根据权利要求1所述的高抗硫硬密封偏心球阀，其特征在于:所述阀杆(4)穿过接盘(7)和填料箱(8)，安装在球体(I)上;所述底盖(5)穿过阀体(6)连接球体(I)。
【文档编号】F16K5/08GK105972242SQ201610553899
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年7月14日
【发明人】潘明尧, 刘成美, 卞菊芳
【申请人】潘明尧