SF₆气体专用阀的制作方法

专利名称：SF₆气体专用阀的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电气制造技术领域，特别是高压电气行业的一种六氟化硫气体 专用阀。
背景技术：
SF6气体是一种无毒的气体。具有极为良好绝缘、冷却特性和灭弧介质。当前， 采用SF6气体介质的高压开关设备非常多，主要包括高压断路器、气体绝缘金属封闭开关 设备(GIS)、各种组合电器和中压负荷开关及充气开关设备等。在对上述设备进行3&气 体充气或连接用于监测设备内SF6气体密度的SF6密度控制器，必然使用各类SF6气体专 用阀。而目前，高压开关设备配套阀大多采用在普通波纹管式截止阀基础上进行改进， 但改进后仍存在以下1)由于阀芯采用平面密封结构，其关闭时阀杆旋转力矩不易掌 握，过小密封不可靠，过大容易损坏密封元件-聚四氟乙烯密封圈，且位移行程长；2) 阀杆与阀芯之间采用波纹管隔离密封，而波纹管属于薄壁弹性元件，其制造中所存在的 一些质量缺陷可能在使用中才能逐步暴露出来，易使阀的密封性能失效。另外，波纹管 与阀体之间的焊接质量也直接影响阀的密封可靠性；3)由于密封元件材料的压缩系数较 小，热胀冷缩系数较大，使其密封可靠性对环境温度较为敏感；4)密封元件-聚四氟乙 烯密封圈的使用寿命较短，且阀体积较大，安装使用不便，且必须注意进出气口方向。
发明内容本实用新型的目的是提供一种SF6气体专用阀，针对波纹管式截止阀的上述缺 点，在阀的密封原理和结构进行创新设计，以提高其密封可靠性、环境适应能力及寿 命，且安装使用方便、可靠。本实用新型的设计方案①密封原理上进行创新，即阀芯、阀体锥面结构设 计及阀芯锥面上的两个密封槽设计，保证其密封性能不受环境温度影响；②连接接头和 阀体钢性不同、曲率半径不同的两个凸凹R面形成两个圆形线钢性密封，不需要密封中 介，具有自动对中功能，且密封性能不受温度影响；③压圈设计成凸台式，使压圈在弹 簧力的作用下，对钢丝挡圈具有自动锁紧功能，可防止其在阀频繁开关闭过程中脱落， 使可靠性大大提高。该六氟化硫气体专用阀的组成SF6气体专用阀主要分为两大类高压开关设 备充气阀和SF6密度控制器连接阀。高压开关设备充气阀中的SF6气体专用阀，其由设备充气口用自封法兰接头和 SF6气体充放气装置管路用自封接头组成，且自封法兰接头由压圈、弹簧座、弹簧、阀 芯、O型密封圈、阀体、钢丝挡圈、O型密封圈组成，O型密封圈分别装在阀芯的锥面 密封槽内，阀芯又装在阀体里，且二者为间隙配合；弹簧的一端为阀芯，另一端为弹簧 座，压圈放在弹簧座上，钢丝挡圈装在阀体的沟槽内使压圈、弹簧座对弹簧形成一定的 预压缩，阀体的上部外壁上制有外螺纹，阀体的外螺纹端面上制有截面为圆弧形的环形凹槽，O型密封圈放在阀体下端面沟槽内；SF6气体充放气装置管路用自封接头由螺母、 O型密封圈、阀芯、O型密封圈、弹簧座、压圈、钢丝挡圈、弹簧、阀体、矩型密封圈 组成，O型密封圈分别装在阀芯的锥面密封槽内，阀芯又装在阀体里，且二者为间隙配 合，弹簧的一端为阀芯，另一端为弹簧座，压圈放在弹簧座上，钢丝挡圈装在阀体的沟 槽内使压圈、弹簧座对弹簧形成一定的预压缩，螺母活套在阀体的下端，阀体的下端面 上制有截面为圆弧形的环形凸槽，且环形凸槽的位置、形状与设备充气口用自封法兰接 头的阀体的外螺纹端面上的环形凹槽相吻合，矩型密封圈装在阀体的外沟槽内，对活套 在阀体的下端的螺母形成限位。SF6密度控制器连接阀中的SF6气体专用阀，其是由设备充气口用自封法兰接 头和密度控制器连接接头组成；设备充气口用自封法兰接头由压圈、弹簧座、弹簧、阀 芯、O型密封圈、阀体、钢丝挡圈、O型密封圈组成，O型密封圈分别装在阀芯的锥面 密封槽内，阀芯又装在阀体里，且二者为间隙配合，弹簧的一端为阀芯，另一端为弹簧 座，压圈放在弹簧座上，钢丝挡圈装在阀体的沟槽内使压圈、弹簧座对弹簧形成一定的 预压缩，阀体的上部外壁上制有外螺纹，阀体的外螺纹端面上制有截面为圆弧形的环形 凹槽，O型密封圈放在阀体下端面沟槽内；密度控制器连接接头由螺母、O型密封圈、 顶芯、挡圈、转换接头、矩型密封圈组成，顶芯装在转换接头内，且二者为间隙配合， 挡圈又装在转换接头内沟槽里，使顶芯固定在转换接头里，O型密封圈放在转换接头内 沟槽里，螺母活套在转换接头的下端，转换接头的下端面上制有截面为圆弧形的环形凸 槽，且环形凸槽的位置、形状与设备充气口用自封法兰接头的阀体的外螺纹端面上的环 形凹槽相吻合，矩型密封圈装在转换接头的外沟槽内，对活套在转换接头下端的螺母形 成限位。本实用新型具有以下优点和效果1)设计结构合理，密封性能可靠，在开启和关闭两种状态下均具有主辅两道 密封，提高了密封可靠性和重复性，其SF6气体渗漏率小于lX10_15MPa.m7s(小于 1 X l(T9Pa.m7s)；2)其密封性能基本不受环境温度的影响，环境适应能力强，且各密封面及密封 元件均有保护措施，工作寿命长。①阀处于开启状态下利用连接接头和阀体钢性不 同、曲率半径不同的两个凸凹R面在旋转力作用下，形成两个圆形线密封来完成密封， 不需要采用密封中介，另外，由于两R面具有自动对中功能，因此密封面的重复性能优 良，两种材料近乎相同的温度膨胀系数，使得密封性能不受温度影响。阀体材料采用良 好的弹性性能的铝合金，即使在较大的旋转力下也不致密封面产生永久变形而损坏。② 阀处于关闭状态下利用阀芯锥面上两个“O”型密封圈在弹簧力和设备内部气体压力 的双重作用下来完成密封，另外阀芯、阀体的锥面结构设计使得关闭状态时具有自动导 向和定位功能。“O”型密封圈合理的压缩量和阀芯密封槽设计，保证了 “O”型密封 圈在较大压力作用下既起到密封作用又不致密封圈受到损坏。③阀处于关闭、开启过渡 状态下利用转换接头或阀体上“O”型密封圈在合理的压缩量下来实现，从而保证在 该状态下气体不致大量泄漏。④压圈设计成凸台式，使压圈在弹簧力的作用下，对钢丝 挡圈具有自动锁紧功能，可防止其在阀频繁开关闭过程中脱落，使可靠性大大提高。3)阀的体积小、重量轻，使操作简单、方便，且外型美观。[0012]4)积木式标准化设计可通过零部件的不同组合及改型很方便地实现产品系列 化，以满足用户的各种使用及安装要求。

图1为本实用新型高压开关设备充气阀中的SF6气体专用阀。图2为本实用新型高压开关设备充气阀中的SF6气体专用阀中的护盖组件示意 图。图3为本实用新型中SF6密度控制器连接阀中的SF6气体专用阀。
具体实施方式
如图1-3所示，本实用新型SF6气体专用阀分为两大类SF6密度控制器连接阀 中的SF6气体专用阀和高压开关设备充气阀中的SF6气体专用阀。1)高压开关设备充气阀由设备充气口用自封法兰接头和SF6气体充放气装置管 路用自封接头组成(见附图1)设备充气口用自封法兰接头由压圈1、弹簧座2、弹簧 3、阀芯5、O型密封圈16、17、阀体18、钢丝挡圈19、O型密封圈20组成，O型密封 圈16、17分别装在阀芯5的锥面密封槽内，阀芯5又装在阀体18里，且二者为间隙配 合，弹簧3的一端为阀芯5，另一端为弹簧座2，压圈1放在弹簧座2上，钢丝挡圈19装 在阀体18的沟槽内使压圈1、弹簧座2对弹簧3形成一定的预压缩，阀体18的上部外壁 上制有外螺纹，阀体18的外螺纹端面上制有截面为圆弧形的环形R凹槽，O型密封圈20 放在阀体18下端面沟槽内；SF6气体充放气装置管路用自封接头由螺母4、O型密封圈 6、阀芯7、O型密封圈8、9、弹簧座10、压圈11、钢丝挡圈12、弹簧13、阀体14、矩 型密封圈15组成，O型密封圈8、9分别装在阀芯7的锥面密封槽内，阀芯7又装在阀体 14里，且二者为间隙配合，弹簧9的一端为阀芯7，另一端为弹簧座10，压圈11放在弹 簧座10上，钢丝挡圈12装在阀体14的沟槽内使压圈11、弹簧座10对弹簧13形成一定 的预压缩，螺母4活套在阀体14的下端，阀体14的下端面上制有截面为圆弧形的环形R 凸槽，且环形R凸槽的位置、形状与设备充气口用自封法兰接头的阀体18的外螺纹端面 上的环形R凹槽相吻合，矩型密封圈15装在阀体14的外沟槽内，对活套在阀体14的下 端的螺母4形成限位。另外该阀还可配有护盖组件(见附图2)护盖组件由O型密封圈
1-1、护盖1-2圈组成，O型密封圈1-1装在护盖1-2内密封槽，护盖1-2的下端内壁上 制有内螺纹，且与阀体18的上部外壁上制有外螺纹相配合。2) SF6密度控制器连接阀由设备充气口用自封法兰接头和密度控制器连接接头 组成(见附图3)设备充气口用自封法兰接头由压圈2-1、弹簧座2-2、弹簧2-3、阀芯
2-5、O型密封圈(2-11、2-12)、阀体2_13、钢丝挡圈2_14、O型密封圈2_15组成， O型密封圈(2-11、2-12)分别装在阀芯2-5的锥面密封槽内，阀芯2_5又装在阀体2_13 里，且二者为间隙配合，弹簧2-3的一端为阀芯2-5，另一端为弹簧座2-2，压圈2-1放 在弹簧座2-2上，钢丝挡圈2-14装在阀体2-13的沟槽内使压圈2-1、弹簧座2_2对弹簧 2-3形成一定的预压缩，阀体2-13的上部外壁上制有外螺纹，阀体2-13的外螺纹端面上 制有截面为圆弧形的环形R凹槽，O型密封圈2-15放在阀体2-13下端面沟槽内；密度 控制器连接接头由螺母2-4、O型密封圈2-6、顶芯2-7、挡圈2-8、转换接头2_9、矩型密封圈2-10组成，顶芯7装在转换接头2-9内，且二者为间隙配合，挡圈2-8又装在转 换接头2-9内沟槽里，使顶芯2-7固定在转换接头2-9里，O型密封圈2-6放在转换接 头2-9内沟槽里，螺母2-4活套在转换接头2-9的下端，转换接头2-9的下端面上制有截 面为圆弧形的环形R凸槽，且环形R凸槽的位置、形状与设备充气口用自封法兰接头的 阀体2-13的外螺纹端面上的环形R凹槽相吻合，矩型密封圈2-10装在转换接头2-9的外 沟槽内，对活套在转换接头2-9下端的螺母2-4形成限位。该六氟化硫气体专用免拆卸阀的工作原理1)高压开关设备充气阀的工作原 理顺时针旋转螺母4时，两阀芯对顶而打开，充气阀开启，此时阀体14下端面的环形 R凸槽与阀体18的外螺纹端面上的环形R凹槽相接触，形成两个圆形线密封来完成导通 密封面密封，可将SF6气体充放气装置内SF6气体充入设备内。设备充气完毕，逆时针 旋转螺母4时两阀芯在各自的弹簧作用下自行关闭，此时阀芯锥面上两个“O”型密封圈 在弹簧力和设备内部气体压力的双重作用下来完成密封。在充气阀的状态切换过程中， 存在关闭密封面已开启，导通密封面尚未形成及导通密封面已经开启，关闭状态密封面 尚未形成两种短暂的过渡状态。此时由阀体14内的O型密封圈6与阀体18上端外圆面 形成过渡密封面来完成密封，此密封面在充气阀处于开启状态时还具有辅助密封作用。 设备充气完毕，给设备用自封法兰接头装上护盖，护盖内的O型密封圈与其上端外螺纹 端面构成辅助密封，而且还可防尘等。2)SF6密度控制器连接阀的工作原理顺时针旋转螺母2-4时，顶芯将迫使阀 芯克服弹簧力而强制打开，连接阀开启，此时转换接头2-9下端面的环形R凸槽与阀体 2-13的外螺纹端面上的环形R凹槽相接触，形成两个圆形线密封来完成导通密封面密 封。逆时针旋转螺母2-4时，顶芯与阀芯脱离接触，阀芯将在弹簧的作用下自动复位， 连接阀关闭。此时，阀芯锥面上两个“O”型密封圈在弹簧力和设备内部气体压力的双 重作用下来完成密封。在连接阀的状态切换过程中，存在关闭密封面已开启，导通密封 面尚未形成及导通密封面已经开启，关闭状态密封面尚未形成两种短暂的过渡状态。此 时由转换接头2-9内的O型密封圈2-6与阀体2-13上端外圆面形成过渡密封面来完成密 封，此密封面在连接阀处于开启状态时还具有辅助密封作用。
权利要求1.高压开关设备充气阀中的SF6气体专用阀，其特征是由设备充气口用自封法兰 接头和SF6气体充放气装置管路用自封接头组成，且自封法兰接头由压圈(1)、弹簧座 (2)、弹簧(3)、阀芯(5)、O型密封圈(16、17)、阀体(18)、钢丝挡圈(19)、O型密封 圈(20)组成，O型密封圈(16、17)分别装在阀芯(5)的锥面密封槽内，阀芯(5)又装在 阀体(18)里，且二者为间隙配合；弹簧(3)的一端为阀芯(5)，另一端为弹簧座(2)， 压圈⑴放在弹簧座⑵上，钢丝挡圈(19)装在阀体(18)的沟槽内使压圈(1)、弹簧座 (2)对弹簧(3)形成一定的预压缩，阀体(18)的上部外壁上制有外螺纹，阀体(18)的外 螺纹端面上制有截面为圆弧形的环形凹槽，O型密封圈(20)放在阀体(18)下端面沟槽 内；SF6气体充放气装置管路用自封接头由螺母(4)、O型密封圈(6)、阀芯(7)、O型密 封圈(8、9)、弹簧座(10)、压圈(11)、钢丝挡圈(12)、弹簧(13)、阀体(14)、矩型密 封圈(15)组成，O型密封圈(8、9)分别装在阀芯(7)的锥面密封槽内，阀芯(7)又装在 阀体(14)里，且二者为间隙配合，弹簧(9)的一端为阀芯(7)，另一端为弹簧座(10)， 压圈(11)放在弹簧座(10)上，钢丝挡圈(12)装在阀体(14)的沟槽内使压圈(11)、弹簧 座(10)对弹簧(13)形成一定的预压缩，螺母(4)活套在阀体(14)的下端，阀体(14)的 下端面上制有截面为圆弧形的环形凸槽，且环形凸槽的位置、形状与设备充气口用自封 法兰接头的阀体(18)的外螺纹端面上的环形凹槽相吻合，矩型密封圈(15)装在阀体(14) 的外沟槽内，对活套在阀体(14)的下端的螺母(4)形成限位。
2.根据权利要求1所述的SF6气体专用阀，其特征是另外该阀还可配有护盖组件，该 护盖组件由O型密封圈(1-1)、护盖(1-2)组成，O型密封圈(1-1)装在护盖(1-2)内密 封槽，护盖(1-2)的下端内壁上制有内螺纹，且与阀体(18)的上部外壁上制有外螺纹相 配合。
3.SF6密度控制器连接阀中的SF6气体专用阀，其特征是由设备充气口用自封法兰 接头和密度控制器连接接头组成；设备充气口用自封法兰接头由压圈(2-1)、弹簧座 (2-2)、弹簧(2-3)、阀芯(2-5)、O型密封圈(2-11、2-12),阀体(2_13)、钢丝挡圈 (2-14)、O型密封圈(2-15)组成，O型密封圈(2-11、2-12)分别装在阀芯(2-5)的锥面 密封槽内，阀芯(2-5)又装在阀体(2-13)里，且二者为间隙配合，弹簧(2-3)的一端为 阀芯(2-5)，另一端为弹簧座(2-2)，压圈(2-1)放在弹簧座(2-2)上，钢丝挡圈(2_14) 装在阀体(2-13)的沟槽内使压圈(2-1)、弹簧座(2-2)对弹簧(2-3)形成一定的预压缩， 阀体(2-13)的上部外壁上制有外螺纹，阀体(2-13)的外螺纹端面上制有截面为圆弧形的 环形凹槽，O型密封圈(2-15)放在阀体(2-13)下端面沟槽内；密度控制器连接接头由 螺母(2-4)、O型密封圈(2-6)、顶芯(2-7)、挡圈(2-8)、转换接头(2_9)、矩型密封圈 (2-10)组成，顶芯(2-7)装在转换接头(2-9)内，且二者为间隙配合，挡圈(2-8)又装在 转换接头(2-9)内沟槽里，使顶芯(2-7)固定在转换接头(2-9)里，O型密封圈(2-6)放 在转换接头(2-9)内沟槽里，螺母(2-4)活套在转换接头(2-9)的下端，转换接头(2-9) 的下端面上制有截面为圆弧形的环形凸槽，且环形凸槽的位置、形状与设备充气口用自 封法兰接头的阀体(2-13)的外螺纹端面上的环形凹槽相吻合，矩型密封圈(2-10)装在转 换接头(2-9)的外沟槽内，对活套在转换接头(2-9)下端的螺母(2-4)形成限位。
专利摘要本实用新型六氟化硫气体专用阀分为两大类，包括高压开关设备充气阀和SF6密度控制器连接阀。其中的SF6气体专用阀中的高压开关设备充气阀，其是由设备充气口用自封法兰接头和SF6气体充放气装置管路用自封接头组成；其中的SF6密度控制器连接阀，其由设备充气口用自封法兰接头和密度控制器连接接头组成。本实用新型设计结构合理，密封性能可靠，在开启和关闭两种状态下均具有主辅两道密封，提高了密封可靠性和重复性，其SF6气体渗漏率小于1×10-15MPa.m3/s(小于1×10-9Pa.m3/s)；其密封性能基本不受环境温度的影响，环境适应能力强，且各密封面及密封元件均有保护措施，工作寿命长。
文档编号F16K15/20GK201795113SQ20092003513
公开日2011年4月13日 申请日期2009年10月21日 优先权日2009年10月21日
发明者冯宣平, 吴征团, 张少平, 魏林海 申请人:秦川机床集团宝鸡仪表有限公司