高压填料自密封平衡型锻式开关球阀的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种高压填料自密封平衡型锻式开关球阀，是可广泛用于炼油行业的高压球阀，属于仪表控制领域。其包括中阀体，中阀体两侧通过螺栓分别连接一个侧阀体，中阀体上设有阀球安装孔，阀球安装孔开口处通过螺栓连接上盖，上盖上通过螺栓连接填料压板。阀球安装孔内安装整体式阀球，整体式阀球下端连接中阀体底部，上端伸出上盖。本发明保证原油炼化装置安全、稳定地运行。本发明密封性能优越、高动作可靠性、长寿命。
【专利说明】高压填料自密封平衡型锻式开关球阀
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高压填料自密封平衡型锻式开关球阀，是可广泛用于炼油行业的高压球阀，属于仪表控制领域。
【背景技术】
[0002]石油作为一种不可再生资源，所面临的供应危机正在对社会经济的发展产生越来越大的影响，这种持续加剧的影响不断渗透进每个人的生活。更新技术和工艺、提高对石油资源的利用效率目前是应对这一问题的主要方案之一，而在整个石油产业中处于龙头地位的原油炼化则显得尤为关键。从加工方法到加工装置的运转周期，炼油业正被迫经历着巨大的变化，更先进的精细炼化技术提高了产量和环保标准，但也对装置的耐高温、高压能力和使用寿命提出了苛刻要求。上述变化加上低硫燃料标准的出台、低品级原油的加工要求以及更多的塔底残留物需要转换，使得可以耐2500LB及以上压力的高压切断球阀需求量急剧攀升。
[0003]原油运至炼油厂后首先需经脱盐罐进行脱盐处理，然后进入常压蒸馏塔进行蒸馏分离，从常压蒸馏塔出来的石脑油、汽油、柴油等不同分子量的轻油和重油分别进入相应的下游精炼装置进行精细化处理，经过连续催化重整、固定床加氢处理、固定床氢化裂解、沸腾床氢化裂解等一系列处理后最终成为车用汽油、柴油、航空煤油、浙青等终端产品。在整个精炼装置中几乎绝大多数关键工艺位置都需要安装2500LB以上压力的高压切断球阀，较为典型的如固定床加氢处理、固定床氢化裂解、沸腾床氢化裂解等工艺装置，实际工作压力达20.5MPa以上的高分气或冷高分气油需要严密切断，不能有任何内漏或外漏现象，并且阀门在长期处于关闭状态的情况下必须保证随时可以打开，这都对阀门的耐高压能力、密封性能、动作可靠性、使用寿命提出了非常苛刻的要求。
[0004]在目前已有技术中，用于高压工况的切断球阀通常将阀杆和阀球用扁榫相连接，球的底部安装有从动轴用于支撑球体、减小介质压力导致的偏移量，阀杆部位采用可反复压紧的填料密封结构，阀座部位则采用O型圈密封。上述结构的切断球阀如果使用在1500LB及以下压力的普通高压工况中一般不会出现明显问题，但是在2500LB以上的工况压力下却必须承担如下风险:首先阀球会被巨大O 20MPa)的介质压力推向一侧，导致阀球偏离阀座密封面，泄漏量逐渐增大，更严重的是由于阀球偏移导致阀杆动作卡涩，阀门难以正常开关，极端情况下造成阀杆扭断；其次阀座与阀体之间采用的O型圈密封结构无法承受2500LB的工作压力，上游的高分气或冷高分气油通过阀座与阀体间隙泄漏进入下游管道产生质量事故；最后由于普通填料密封结构在2500LB的高压下长期工作极易老化，导致阀杆部位填料密封失效，管道中的高易燃性介质经由填料函外漏至大气中。炼油厂着火始终是一件非常危险的事情，但是假如火势蔓延到装有大量原油的常压蒸馏主塔和相关的侧线汽提塔，火灾就会迅速演变成一场无法估量其后果的灾难。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服上述不足之处，从而为炼油行业的特殊工况提供一种耐高压、密封性能优越、高动作可靠性、长寿命的高压填料自密封平衡型锻式开关球阀，保证原油炼化装置安全、稳定地运行。
[0006]按照本发明提供的技术方案，高压填料自密封平衡型锻式开关球阀包括中阀体，其特征是:中阀体两侧通过螺栓分别连接一个侧阀体，中阀体上设有阀球安装孔，阀球安装孔开口处通过螺栓连接上盖，上盖上通过螺栓连接填料压板；阀球安装孔内安装整体式阀球，整体式阀球下端连接中阀体底部，上端伸出上盖；中阀体和两侧的侧阀体连接处设有阀座密封组件；整体式阀球中部设有阀球限位台阶，阀球限位台阶处安装平面轴承，平面轴承上端设有套装在整体式阀球上的保持架，保持架上端设有套装在整体式阀球上的压紧组件，压紧组件将保持架压紧；压紧组件上端设有上密封组件，上密封组件将整体式阀球和填料压板之间密封。
[0007]进一步的，阀座密封组件包括阀座，阀座后端连接支撑环，支撑环后端设有碟形弹簧，碟形弹簧将支撑环压紧支撑环和阀座；阀座和支撑环之间设有平衡密封环。
[0008]进一步的，压紧组件包括弹簧座，弹簧座底部设有多个弹簧安装孔，每个弹簧安装孔中设有一个将保持架压紧的螺旋弹簧。
[0009]进一步的，上密封组件包括填料垫，填料垫上端设有高压填料，高压填料上端设有填料压盖。
[0010]进一步的，整体式阀球和填料压板之间设有第一衬套。
[0011]进一步的，整体式阀球和保持架之间设有第二衬套。
[0012]进一步的，整体式阀球和中阀体之间设有第三衬套。
[0013]进一步的，所述整体式阀球上部设有传动轴，阀球底部设有从动轴。
[0014]本发明与已有技术相比具有以下优点:
1、三片式阀体结构便于加工、装配，且安装精度较高，锻造成型的阀体保证了阀门的耐高压性能。
[0015]2、整体式阀球刚性较好，阀球不会因为介质压力产生偏移，避免了分体式阀球、阀杆结构在高压工况下偏移量大、易卡死的问题。
[0016]3、整体式阀球的传动轴及从动轴部分设有三重衬套支撑，保证了阀门在高压下的动作可靠性、平稳性。
[0017]4、阀座与阀体之间采用平衡密封环进行密封，解决了过去O型圈密封结构随着压力上升而导致密封效果减弱甚至失效的问题。
[0018]5、高压填料组并不是依靠从外界不断压紧填料压板实现密封，而是由底部的螺旋弹簧预紧，然后随着压力升高弹簧座对填料的压力相应增大来达到自密封效果，解决了高压下填料易老化、介质从填料函处外漏的问题。
[0019]6、螺旋弹簧的弹力可以向下抵消整体式阀球在介质作用下产生的不平衡力，防止阀球向上移动造成密封效果减弱或者阀门动作不畅。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明的结构示意图。
[0021]图2为整体式阀球的结构示意图。[0022]图3为图1中A处放大图。
[0023]图4为图1中B处放大图。
[0024]附图标记说明:1-中阀体、2-侧阀体、3-整体式阀球、4-阀座、5-平衡密封环、6-支撑环、7-碟形弹簧、8-上盖、9-保持架、10-平面轴承、11-弹簧座、12-螺旋弹簧、13-第二衬套、14-填料垫、15-高压填料、16-填料压盖、17-填料压板、18-第一衬套、19-第三衬套、20-阀球安装孔、21-阀球限位台阶。
【具体实施方式】
[0025]下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述:
如图f 2所示，本发明主要包括中阀体1，中阀体I两侧通过螺栓分别连接一个侧阀体
2。中阀体I和侧阀体2采用锻造成型。
[0026]中阀体I上设有阀球安装孔20，阀球安装孔20开口处通过螺栓连接上盖8，上盖8上通过螺栓连接填料压板17。阀球安装孔20内安装整体式阀球3。所述整体式阀球3下端连接中阀体I底部，上端伸出上盖8。
[0027]中阀体I和两侧的侧阀体2连接处设有阀座密封组件。如图3所示，所述阀座密封组件包括阀座4，阀座4后端连接支撑环6，支撑环6后端设有碟形弹簧7，碟形弹簧7将支撑环6压紧支撑环6和阀座4。阀座4和支撑环6之间设有平衡密封环5。
[0028]整体式阀球3中部设有阀球限位台阶21，阀球限位台阶21处安装平面轴承10，平面轴承10上端设有套装在整体式阀球3上的保持架9，保持架9上端设有套装在整体式阀球3上的压紧组件，压紧组件将保持架9压紧。压紧组件上端设有上密封组件，上密封组件将整体式阀球3和填料压板17之间密封。
[0029]如图4所示，所述压紧组件包括弹簧座11，弹簧座11底部设有多个弹簧安装孔，每个弹簧安装孔中设有一个将保持架9压紧的螺旋弹簧12。所述上密封组件包括填料垫14，填料垫14上端设有高压填料15，高压填料15上端设有填料压盖16。
[0030]所述整体式阀球3和填料压板17之间设有第一衬套18。
[0031]所述整体式阀球3和保持架9之间设有第二衬套13。
[0032]所述整体式阀球3和中阀体I之间设有第三衬套19。
[0033]所述整体式阀球上部设有传动轴，阀球底部设有从动轴。
[0034]本发明的工作原理:三片式的阀体设计便于加工、装配，采用锻造成型的中阀体与侧阀体保证了阀门的耐高压性能。整体式阀球刚性较好，阀球不会因为介质压力产生偏移，避免了分体式阀球、阀杆结构在高压工况下偏移量大、易卡死的问题。整体式阀球的上、中、下三个部位分别设有三重衬套支撑，保证了阀门在高压下的动作可靠性、平稳性。阀座与侧阀体之间采用阀座密封组件进行密封，当阀门处于关闭状态时阀座密封组件的密封效果会随着压力的上升而增强，避免介质从阀座背面渗漏。具有高压自密封功能的压紧组件改变了以往依靠从外界不断压紧填料压板实现密封的模式，而是由底部的螺旋弹簧预紧，然后利用介质压力推动弹簧座来达到自密封效果。螺旋弹簧的弹力可以向下抵消整体式阀球在介质作用下产生的不平衡力，防止阀球向上移动造成密封效果减弱或者阀门动作不畅。
【权利要求】
1.一种高压填料自密封平衡型锻式开关球阀，包括中阀体(1)，其特征是:中阀体(I)两侧通过螺栓分别连接一个侧阀体(2)，中阀体(I)上设有阀球安装孔(20)，阀球安装孔(20)开口处通过螺栓连接上盖(8)，上盖(8)上通过螺栓连接填料压板(17);阀球安装孔(20)内安装整体式阀球(3)，整体式阀球(3)下端连接中阀体(I)底部,上端伸出上盖(8)；中阀体(I)和两侧的侧阀体(2)连接处设有阀座密封组件；整体式阀球(3)中部设有阀球限位台阶(21)，阀球限位台阶(21)处安装平面轴承(10)，平面轴承(10)上端设有套装在整体式阀球(3)上的保持架(9)，保持架(9)上端设有套装在整体式阀球(3)上的压紧组件，压紧组件将保持架(9)压紧；压紧组件上端设有上密封组件，上密封组件将整体式阀球(3)和填料压板(17)之间密封。
2.如权利要求1所述的高压填料自密封平衡型锻式开关球阀，其特征是:所述阀座密封组件包括阀座(4 )，阀座(4 )后端连接支撑环(6 )，支撑环(6 )后端设有碟形弹簧(7 )，碟形弹簧(7 )将支撑环(6 )压紧阀座(4 );阀座(4 )和支撑环(6 )之间设有平衡密封环(5 )。
3.如权利要求1所述的高压填料自密封平衡型锻式开关球阀，其特征是:所述压紧组件包括弹簧座(11)，弹簧座(11)底部设有多个弹簧安装孔，每个弹簧安装孔中设有一个将保持架(9 )压紧的螺旋弹簧(12)。
4.如权利要求1所述的高压填料自密封平衡型锻式开关球阀，其特征是:所述上密封组件包括填料垫(14)，填料垫(14)上端设有高压填料(15)，高压填料(15)上端设有填料压盖(16)。
5.如权利要求1所述的高压填料自密封平衡型锻式开关球阀，其特征是:所述整体式阀球(3 )和填料压板(17 )之间设有第一衬套(18 )。
6.如权利要求1所述的高压填料自密封平衡型锻式开关球阀，其特征是:所述整体式阀球(3 )和保持架(9 )之间设有第二衬套(13 )。
7.如权利要求1所述的高压填料自密封平衡型锻式开关球阀，其特征是:所述整体式阀球(3)和中阀体(I)之间设有第三衬套(19)。
8.如权利要求1所述的高压填料自密封平衡型锻式开关球阀，其特征是:所述整体式阀球(3)上部设有传动轴，阀球底部设有从动轴。
【文档编号】F16K5/08GK103591327SQ201310588903
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20日
【发明者】陈彦, 陈忠鑫, 史强修, 钟伟, 武显强 申请人:无锡智能自控工程股份有限公司