一种金属硬密封球阀的石墨密封环安装测试工具的制作方法

本实用新型涉及阀门领域，具体地说涉及一种金属硬密封球阀的石墨密封环安装测试工具。

背景技术：

随着化工工艺的改进及节能减排的推进，越来越多的装置对设备要求在不断提高，出现了高温高压强腐蚀共存的工况，并且该工况下还需满足低泄漏要求，所以需求一种能在此工况下实现可靠切断的切断阀，因球阀工作稳定，耐高温能力强，能适应各种苛刻工况，故金属硬密封球阀应运而生。

目前，金属密封球阀的密封环是行业内公认的技术难题，石墨材料耐高温高压，抗氧化，与现有的绝大多数介质不发生反应，所以是密封环的理想材质之一，采用石墨材料作为密封材料时，因加工工艺限制，同一批次的石墨密封环，存在密度、尺寸、压缩量等的差异，导致同一批次的阀门，密封环性能会有相应差异，因此需要一个用于测试石墨密封环密封性能、压缩性能以及安装槽尺寸的工具，而现有技术中缺少这样的工具。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够对石墨密封环进行预压缩，并能够模拟出真实环境来检测石墨密封环的气密性的金属硬密封球阀的石墨密封环安装测试工具。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：金属硬密封球阀的石墨密封环安装测试工具，包括底座和压板，所述工具使用到金属硬密封球阀的阀体、阀座和密封环座；

所述阀体成筒状，所述阀体的上端内壁向外凹陷而形成沿所述阀体周向延伸的呈环形的安装槽，所述底座可拆卸连接在所述阀体的下端并将所述阀体的下端口密封，所述底座上设有与所述阀体的内腔连通的通气孔道；

所述石墨密封环和所述密封环座从上至下依次支撑在所述安装槽内，所述阀座呈环状，所述石墨密封环套设在所述阀座的外周面，所述阀座的上端外壁向外突出而形成沿所述阀座周向延伸的呈环形的凸缘，所述凸缘压设在所述石墨密封环的上端，所述压板压设在所述阀座的上端并将所述阀座的孔道密封，且所述压板的外周面与所述阀座的上端面以及所述阀体的上端内壁围成用于容纳液体的气密性观测环槽。

进一步地，所述工具还使用到金属硬密封球阀的蝶形弹簧，所述蝶形弹簧垫设在所述密封环座的下端。

进一步地，所述底座的顶面具有第一凸台，所述第一凸台卡入所述阀体内，且所述第一凸台的外周面与所述阀体的内壁之间安装有第一密封圈。

进一步地，所述通气孔道从所述底座的外周面延伸至所述第一凸台的顶面。

进一步地，所述通气孔道的进气孔安装有气源接口。

进一步地，所述压板的底面设有第二凸台，所述第二凸台卡入所述阀座内，且所述第二凸台的外周面与所述阀座的内周面之间安装有第二密封圈。

进一步地，所述底座上设有多个螺柱，所述螺柱穿过所述阀体并使用螺母锁紧，以此实现所述底座可拆卸连接在所述阀体的下端。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型利用产品自身的零件测试，减小了其他因素对石墨密封环密封试验的影响，能够模拟石墨密封环在阀体内部真实的工作状态，可以对石墨密封环进行预压缩，而且可以直观地检测石墨密封环的气密性，能够研究多个参数对密封性能的影响，对石墨密封环的各项性能进行检测和测试，使其在满足泄漏量要求的情况下，调整相关参数，使石墨密封环满足设计要求。

本实用新型能够解决石墨密封环的安装及调试过程中各类难题，简化调试步骤，测试密封环的密封性能及影响参数，大大提高金属硬密封球阀的安装调试效率。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的结构示意图。

图2是本实用新型一实施例的结构分解图。

图3是A处放大图。

附图中各部件的标记为：1底座、11第一凸台、12第一密封圈、13通气孔道、14气源接口、2压板、21第二凸台、22第二密封圈、3石墨密封环、4阀体、5阀座、6密封环座、7蝶形弹簧、8螺柱、9螺母、C1安装槽、C2气密性观测环槽、m压缩量参考平面。

具体实施方式

下面将参考附图来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参见图1至图3。

本实用新型金属硬密封球阀的石墨密封环安装测试工具，包括底座1和压板2，所述工具使用到金属硬密封球阀的阀体4、阀座5和密封环座6；

所述阀体4成筒状，所述阀体4的上端内壁向外凹陷而形成沿所述阀体4周向延伸的呈环形的安装槽C1，所述底座1可拆卸连接在所述阀体4的下端并将所述阀体4的下端口密封，所述底座1上设有与所述阀体4的内腔连通的通气孔道13，

所述石墨密封环3和所述密封环座6从上至下依次支撑在所述安装槽C1内，所述阀座5呈环状，所述石墨密封环3套设在所述阀座5上，所述阀座5的上端外壁向外突出而形成沿所述阀座5周向延伸的呈环形的凸缘，所述凸缘压设在所述石墨密封环3的上端，所述压板2压设在所述阀座5的上端并将所述阀座5的孔道密封，且所述压板2的外周面与所述阀座5的上端面以及所述阀体4的上端内壁围成用于容纳液体的气密性观测环槽C2。

本实用新型可以进行石墨密封环的预压缩和气密性检测，具体操作如下：

按照上面描述，将部件连接组装好，即在图1所示的基础上去掉蝶形弹簧，然后将整体放入万能弹簧试验机上，在压板上加载正压力（1.5~3倍蝶形弹簧弹力），对石墨密封环进行预压缩；

预压缩完成后，令弹簧试验机保持1倍蝶形弹簧设计弹力位置，经由通气孔道向阀体内通入400Kpa的仪表气源，并在气密性观测环槽中注入肥皂水，观测有无气泡，以此检测石墨密封环的气密性。

一般情况下，球阀使用的是多片石墨密封环的组合，而密封环之间存在间隙，球阀的碟簧提供的弹力有限，如果直接安装，会导致球阀工作一段时间后，因为介质压力的作用，将原有空隙填充后，石墨的压缩量减小，回弹性能变差，导致球阀泄漏。

而通过本实用新型利用产品自身的零件测试，减小了其他因素对石墨密封环密封试验的影响，能够模拟石墨密封环在阀体内部真实的工作状态，在安装前，在真实零件中对石墨密封环进行多倍压力的预压缩处理，能够消除石墨层与石墨层之间、密封环与密封环之间、密封环与安装槽之间的间隙，使得较小的碟形弹簧弹力预紧即可实现密封环挤压密封，保证密封环耐压性能。

另外，本实用新型还能实现石墨密封环的压缩量检测与调试，具体还要使用到金属硬密封球阀的蝶形弹簧，具体操作如下：

将经过上述预压缩和气密性检测后的压板拆下，然后将蝶形弹簧7垫设在所述密封环座的下端，正如图1显示，之后同样地，将整体放入万能弹簧试验机上，在压板上加载1倍碟形弹簧弹力的正压力进行预压缩，测量此时压板的上平面到压缩量参考平面m（即阀体的上端面）的高度，利用这个高度，就可以计算石墨密封环及碟形弹簧的整体压缩量，再与图纸设计值进行对比，可得出需要追加工的余量进行调试，调试时，仍然在压板上加载1倍的正压力进行预压缩，保持万能弹簧试验机高度不变，由通气孔道向阀体内通入400Kpa的仪表气源，并在气密性观测环槽中注入肥皂水，观测有无气泡，检测石墨密封环的气密性及整个石墨密封环位置的密封性能，并及时调整碟形弹簧的弹力和石墨密封环的压缩量，使石墨密封环达到最佳的压缩量，满足泄漏量要求。

现有技术中，往往忽略柔性石墨的压缩量不固定这一技术细节，仅考虑碟形弹簧的力学性能，来保证碟形弹簧弹力。但是单独保证每一个零件的性能并不能保证整体综合性能。

而通过本实用新型则可以深入分析石墨密封环的密封性能和工作状态，将碟形弹簧、石墨密封环、密封环座及阀座作为一个整体考虑，固定球阀的阀座是采用碟型弹簧提供初始面压的，在这个过程中，碟型弹簧需要提供压缩石墨密封环的压力，同时需要提供阀座与球体之间的初始面压，所以这个整体在工作状态下拥有一个固定的总体高度，在对石墨密封环进行试压的过程中，采取一个碟形弹簧设计弹力来压缩这个整体，将能间接测量到这个整体的压缩量，并且已包含各零件的尺寸公差，将这个总高度与设计进行对比，得到碟形弹簧和石墨密封环综合的压缩量差异，在这个基础上对相关调整零件进行返工处理，可实现密封环与设计值相当，保证设计蝶形弹簧弹力下，密封函处所有零件的总高度满足设计值。

基于上述操作，本实用新型还可以实现以下功能：本实用新型可以采用控制变量法测量多个参数对密封性能影响，可通过控制变量法，测试表面例如密封环压缩量、压力、密封环宽度、密封环密度、密封环公差、安装槽尺寸、安装槽公差、安装槽粗糙度对密封性能的影响，得到最佳的设计参数，可一套工具实现测试多个参数与密封性能的对应关系，并验证结构可行性，一站式解决行业内金属硬密封球阀调试困难的难题。

现有技术最常见的是通过通用的一套工具，实现检测同一个规格的性能，这样，如果石墨密封环的密封性能对个体差异较明显，互换性能差，将导致试验准确性存在疑问，所以严谨的对比试验，需尽可能的还原密封环的工作状态，并有控制变量的手段。

而本实用新型则利用产品自身的零件，减小了其他因素对石墨密封环密封试验的影响，可还原石墨密封环在球阀内部的工作状态，模拟真实的介质环境，测试石墨密封环真实工作环境下的可压缩性能、密封性能及碟型弹簧的力学性能等多项参数，还可采用控制变量法，分别采集各相关参数对密封性能的影响，从而得到若干最佳的密封参数，辅助设计优化和方案设计，在装配调试时，能一站式解决密封环调试所面临的各类难题。

具体实施中，因碟形弹簧为球阀系统的弹性元件，对其要求较高，一般设计在正常工作状态使其长期压缩在50%左右，提供一个有效的弹力，给阀座用于球体和阀座之间密封的初始面压，同时提供一个弹力压缩石墨密封环，使密封环实现密封。

在一实施例中，所述底座1的顶面具有第一凸台11，所述第一凸台11卡入所述阀体4内，且所述第一凸台11的外周面与所述阀体4的内壁之间安装有第一密封圈12，以此实现阀座将阀体的下端口密封，这种方式，结构简单，容易实施而且密封效果可靠。

在一实施例中，所述通气孔道13从所述底座1的外周面延伸至所述第一凸台11的顶面。这样设计，结构合理，容易实施。

在一实施例中，所述通气孔道13的进气孔安装有气源接口14。使用气源接口便于通入气源。

在一实施例中，所述压板2的底面设有第二凸台21，所述第二凸台21卡入所述阀座5内，且所述第二凸台21的外周面与所述阀座5的内周面之间安装有第二密封圈22，以此实现压板将阀座的孔道密封，同样的，这种方式，结构简单，容易实施而且密封效果可靠。

在一实施例中，所述底座1上设有多个螺柱8，所述螺柱8穿过所述阀体4并使用螺母9锁紧，以此实现所述底座1可拆卸连接在所述阀体4的下端。这种可拆卸连接方式，结构简单，容易实施，而且连接牢固可靠。

现有技术中，对石墨密封环的使用，数据来源均来自于国外公司的相关经验，基本都为特定工况下对单个条件的测试，没有能够同时测试多个参数对密封性能影响因素的工具，并且并非真实工况下的数据，另外，本工具能够实现真实工况下对该密封结构的可行性进行验证。而本实用新型可一套工具实现测试多个参数与密封性能的对应关系，并验证结构可行性，可通过控制变量法，测试例如密封环压缩量、压力、密封环宽度、密封环密度、密封环公差、安装槽尺寸、安装槽公差、安装槽粗糙度对石墨密封环性能的影响，辅助参数设计和结构设计采集相关数据，用试验的方法验证结构和方案的可行性和正确性，得到最佳的设计参数。

本实用新型集成密封环预压缩、密封性能检验、碟形弹簧力值检测及调整、阀座及密封沟槽公差和粗糙度对密封环密封性能影响等多个功能于一体，密封沟槽部位完全采用产品零件，并有效还原球阀在工作过程中的介质压力情况及零部件受力情况，保证控制变量唯一，通过控制变量的方法找到各参数变化对性能影响的关系。从而保证安装的每一个石墨密封环都拥有最佳的使用性能。可测试密封环可压缩性能、密封性能、蝶形弹簧力学性能等多项参数。

应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明，并不用于限制本实用新型，本领域技术人员可根据它做出各种修改或变化，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。