专利名称：球面线密封波纹管截止阀的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种球面线密封和采用多层波纹管及迷踪填料技术防止阀杆轴向泄漏的截止阀，主要应用于较高温度、较大压力、对介质泄漏零容忍的场合，如核电站、船舶核动力装置一回路边界的中、小口径阀门。
背景技术：
截止阀用于实现流体介质的截断，其关键技术包括流体的内密封和外密封。对于内密封，一般采用平面密封、锥面密封和球面密封的金属-金属硬密封形式。在高温高压大口径阀门使用领域，平面密封结构使用比较頻繁；锥面密封用在中小口径的较多。平面密封由于密封面较大，堆焊的硬质合金面较宽，开关阀门的轴向カ较大；高温高 压流体介质易对密封面造成冲刷和磨损。锥面密封的自对中性能较差，装配精度要求较高，使用过程中，易受到高速流体的扰动造成定位超差，破坏密封效果。从日常维修统计数据来看，对于经常动作的阀门，平面密封和锥面密封这两种密封面结构的阀门，维修和更换周期都比较短；特别是压力边界上的中小口径阀门，由于使用频度较高，锥面和平面类型的密封面受到破坏的几率较高，影响了动力装置的使用。球面密封是锥面密封的ー种变形，由于其球面的自定位功能，消除了装配时对安装精度的较高要求；在阀门开关过程中，阀球的自找正能保证阀门开关时的灵敏度和稳定度。球面密封的自补偿功能通过阀球和阀座球面的配合移动，对密封面的损伤在一定程度内进行修正。对于外密封，一般采用填料形式的轴向密封形式，并且填料函的结构也经过了多年的改进大大改善了轴向动密封的性能。对于高温高压带有放射性的介质，单纯的填料密封形式已不能满足安全设计的要求，为此出现了全封闭带屏蔽套的阀门，这种阀门的口径一般都用在DN65以上的阀门，现阶段在DN32 口径上也出现了这种结构。但是这种结构阀门先天就存在的一个问题就是体积过大，不能用在较小口径上。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种可靠性高、使用寿命长、维修保养方便的零泄漏小口径截止阀。球面线密封波纹管截止阀，包括阀体I、阀盖2、上阀杆12、压紧螺帽3、手轮4、阀瓣组件、波纹管组件、填料函组件；阀体I内部设有ー凸台；阀瓣组件包括阀瓣座6和阀球7，阀球7设于阀体I内的凸台上，阀球7通过滚边形式固定于阀瓣座6上，阀瓣座6的上端部设有用于与波纹管组件连接的螺纹接ロ ；波纹管组件包括下阀杆8、上衬环9、波纹管10和下衬环11，下阀杆8的外部从上往下依次套有上衬环9、波纹管10和下衬环11，上衬环9底面与阀体I的接触面通过金属-金属硬平面形式密封，上衬环9、波纹管10和下衬环11焊接固定为一体并与下阀杆8通过焊接连接，形成一个密闭的空腔，隔离下阀杆8与流体介质的接触，实现第一层的轴向密封；下阀杆8的下端与阀瓣座6的螺纹接ロ相接，下阀杆8的上端与上阀杆12的底端通过T型活接头连接；填料函组件包括填料压盖13、迷宮型填料14和填料垫15，填料垫15套在上阀杆12的中部，迷宮型填料14填充于填料垫15上，填料压盖13放置在迷宮型填料14上，向填料压盖13施加压力，驱使迷宮型填料14变形在其内部形成不同大小的流道，阻碍流体介质流动，从而实现第二层的轴向密封；阀盖2的底端连接阀体1，上端连接用于向填料压盖13施加预紧カ的压紧螺帽3，阀瓣组件、波纹管组件、上阀杆12和填料函组件均封装于阀盖2内；上阀杆12的上端穿过压紧螺帽3连接手轮4。进ー步地，所述阀球7采用精密轴承用钢珠。进ー步地，所述下阀杆8上安装有限位平键以防止阀杆过行程。进ー步地，所述波纹管10采用多层薄壁结构。本实用新型的有益效果是I、阀体密封面采用凸台设计，方便密封面的研磨加工，提高表面的粗糙度等级；密封面抬高，利用流体的流动特性，将固体异物颗粒积存在低洼处，避免异物附着在堆焊密封层上，防止阀门关闭时压伤或划伤密封面；2、利用阀球球面的自定位特性，降低安装时的精度要求，避免轴线不对中产生的密封面接触不良、密封比压不均衡等问题；3、密封面采用球面配合，利用球面密封面的自补偿特性，对密封面轻微划伤进行自修正，延长使用可靠性；后期维修时，采用球体研磨棒，成形好，定位不易偏差；4、为了防止波纹管组件意外破损后介质沿阀杆泄漏，设置了阀杆填料函，填料内部采用动密封效果较好的迷宮式结构，一同防止阀门沿阀杆的外漏。进ー步优选地，波纹管采用多层薄壁结构，材料采用弹塑性能好的奥氏体不锈钢，经过多重热处理工艺消除材料应力，提高其变形性能，拉变形可达阀门公称通径的1/2，波纹管工作寿命；多层波纹管和迷踪结构填料的组合用于小口径(DN25以内)阀门在高温高压条件下，特别是放射性介质环境下，可以很好的解决的轴向泄漏的问题。
图I为本实用新型的剖视图；图2为图I中阀体I的局部剖视图；图3为阀瓣组件I的剖视图；图4为波纹管组件II的外形图；图5为T型活接头阀杆示意图；图6为填料函剖视图。图中1-阀体，2-阀盖，3-压紧螺帽，4-手轮，5-堆焊硬质合金的密封面凸台，6-阀瓣座，7-阀球，8-下阀杆，9-上衬环，10-波纹管，11-下衬环，12-T型活接头上阀杆，13-填料压盖，14-迷宮型填料，15-填料垫，I -阀瓣组件，II -波纹管组件。
具体实施方式
[0029]如图I 图6所示，球面线密封波纹管截止阀，它包括阀体I、阀盖2、阀瓣组件I、波纹管组件II、上阀杆12、填料函组件、压紧螺帽3和手轮4。阀瓣组件I设于阀体I内，用于流体介质的截断。如图3所示，阀瓣组件包括阀瓣座6和阀球7。阀体I内部设有ー凸台，阀球7设于凸台上方，阀球7通过滚边形式固定于阀瓣座6上，阀瓣座6的上端部设有螺纹接ロ，用于与波纹管组件连接。凸台与阀球形成球面配合，利用球面密封面的自补偿特性，可对密封面轻微划伤进行自修正，延长使用可靠性。阀球优选采用精密轴承用钢珠，钢珠的硬度比阀座密封面堆焊层稍高，利用硬度差，提高密封效果；波纹管组件II用于实现第一层的轴向密封，如图4所示，包括下阀杆8，下阀杆8的外部从上往下依次套有上衬环9、波纹管10和下衬环11，上衬环9底面与阀体I的接触面通过金属-金属硬平面形式密封，上衬环9、波纹管10和下衬环11焊接固定为一体，上、下衬环9，11与下阀杆8通过焊接连接，上衬环9、波纹管10、下衬环11与下阀杆8形成一 个密闭的空腔，隔离下阀杆8与流体介质的接触，实现第一层的轴向密封。下阀杆8的下端与阀瓣座6的上端螺纹接ロ相接，下阀杆8的上端与上阀杆12的底端通过T型活接头连接(參见图5)。波纹管组件与阀杆组件采用T型活头连接，降低运动部件中线位置度的精度要求，波纹管组件可整体自由转动，防止薄壁波纹管受到径向扭矩的作用，延长波纹管动作的寿命，并取消波纹管组件抗扭键的约束设置，降低了阀杆动作时的轴向摩擦力。下阀杆8上安装有限位平键以防止阀杆过行程。波纹管10采用多层薄壁结构，能够满足阀门承受流体介质的压力、温度和变形需求。填料函组件安放于上阀杆12的中部，用于实现第二层的轴向密封。如图6所示，填料函组件包括填料压盖13、迷宮型填料14和填料垫15。填料垫15套在上阀杆12的中部，迷宮型填料14填充于填料垫15上，填料压盖13放置在迷宮型填料14上。向填料压盖13施加压力，驱使迷宮型填料14变形在其内部形成不同大小的流道，阻碍流体介质流动，从而实现第ニ层的轴向密封。阀盖2的底端连接阀体1，上端连接压紧螺帽3。前述阀瓣组件、波纹管组件、上阀杆12和填料函组件均封装于阀盖2内。压紧螺帽3用于向填料压盖13施加预紧力。上阀杆12的上端穿过压紧螺帽3连接手轮4，旋转手轮4，驱使上阀杆12旋转，带动下阀杆向下移动，阀球与凸台接触，实现对流体介质的截止；反向旋转手轮4，下阀杆向上移动，阀球与凸台脱离，中断对流体介质的截止。工作过程为顺时针旋转手轮4，上阀杆12向下移动推动下阀杆8、阀瓣组件I 一同下移，使阀球7与阀体I中的凸台密封面接触，切断介质的流动；逆时针旋转手轮4，上阀杆12上移，通过T型活接头带动下阀杆8、阀瓣组件I 一同上移，使阀球7与阀体I中的凸台密封面脱离，介质可以流动。阀体I凸台堆焊Co-Cr-W硬质合金，硬度达到HRC40以上；密封面硬度和阀球硬度之间保持一定的硬度差，密封面硬度比阀球硬度小HRC5 8 ;硬质合金堆焊面采用与阀球直径相近的高硬度研磨棒研磨成配对球面，并将流道内表面用圆柱形研磨棒研磨以提高表面粗糙度精度；堆焊合金后通过恰当的热处理工艺消除堆焊时的热影响，防止后期工作吋，合金堆焊层脱落和开裂。阀球优选9Crl8或更好性能的材料制造，外形球面精度、尺寸按照紧密滚珠轴承用钢珠的要求进行处理，并采用表面硬化处理工艺提高其硬度，防止被介质中的异物压伤或划伤。填料采用石墨金属缠绕垫、增强聚四氟こ烯、纯石墨等，并按照一定的迷宮形式(例如回字型、坑道型、复合型等等)设计，填料垫和压盖配合使用保证填料受カ压縮，内部结构让填料受カ变形尽可能沿轴向分布均匀，避免常规填料函各部件出力不均衡的情況。手轮以外的部件优选不锈钢材质，适用于高温高压环境。本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不 用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.球面线密封波纹管截止阀，包括阀体(I)、阀盖(2)、上阀杆(12)、压紧螺帽(3)、手轮(4)、阀瓣组件、波纹管组件和填料函组件，其特征在于； 阀体(I)内部设有一凸台； 阀瓣组件包括阀瓣座(6 )和阀球(7 )，阀球(7 )设于阀体(I)内的凸台上，阀球(7 )通过滚边形式固定于阀瓣座(6)上，阀瓣座(6)的上端部设有用于与波纹管组件连接的螺纹接Π ； 波纹管组件包括下阀杆(8 )、上衬环(9 )、波纹管(10 )和下衬环(11)，下阀杆(8 )的外部从上往下依次套有上衬环(9 )、波纹管(10 )和下衬环(11)，上衬环(9 )底面与阀体(I)的接触面通过金属-金属硬平面形式密封，上衬环(9)、波纹管(10)和下衬环(11)焊接固定为一体并与下阀杆(8)通过焊接连接，形成一个密闭的空腔，隔离下阀杆(8)与流体介质的接触，实现第一层的轴向密封；下阀杆(8)的下端与阀瓣座(6)的螺纹接口相接，下阀杆(8)的上端与上阀杆(12)的底端通过T型活接头连接； 填料函组件包括填料压盖(13)、迷宫型填料(14)和填料垫(15)，填料垫(15)套在上阀杆(12)的中部，迷宫型填料(14)填充于填料垫(15)上，填料压盖(13)放置在迷宫型填料(14)上，向填料压盖(13)施加压力，驱使迷宫型填料(14)变形在其内部形成不同大小的流道，阻碍流体介质流动，从而实现第二层的轴向密封； 阀盖(2)的底端连接阀体(1)，上端连接用于向填料压盖(13)施加预紧力的压紧螺帽(3)，阀瓣组件、波纹管组件、上阀杆(12)和填料函组件均封装于阀盖(2)内； 上阀杆(12)的上端穿过压紧螺帽(3)连接手轮(4)。
2.根据权利要求I所述的球面线密封波纹管截止阀，其特征在于，所述阀球(7)采用精密轴承用钢珠。
3.根据权利要求I所述的球面线密封波纹管截止阀，其特征在于，所述下阀杆(8)上安装有限位平键以防止阀杆过行程。
4.根据权利要求I所述的球面线密封波纹管截止阀，其特征在于，所述波纹管(10)采用多层薄壁结构。
专利摘要本实用新型提供了一种球面线密封波纹管截止阀，主要包括阀体、阀盖、阀瓣组件、波纹管组件和填料函组件，阀体内设有凸台，阀瓣组件包括阀瓣座和阀球，阀球设于凸台上，阀球通过滚边形式固定于阀瓣座上，波纹管组件与阀瓣座相接实现第一层的轴向密封；紧靠阀瓣组件设置阀杆填料函，填料内部采用动密封效果较好的迷宫式结构，实现第二层的轴向密封；阀盖用于封装各组件。本实用新型可靠性高、使用寿命长、维修保养方便。
文档编号F16K1/36GK202612682SQ20122024654
公开日2012年12月19日 申请日期2012年5月29日 优先权日2012年5月29日
发明者龚自力, 王会, 贾臻, 邱金荣, 徐俊峰, 宋飞飞, 林原胜, 王晓斌 申请人:中国船舶重工集团公司第七一九研究所