三片式法兰连接低温锻钢固定球阀的制作方法
【专利摘要】三片式法兰连接低温锻钢固定球阀，是由左右阀体、设在左右阀体之间的阀座、设在阀座内的球体、阀杆及手柄组成；球体的下部通过固定轴与右阀体固定连接起来，固定轴的自由端通过固定轴压板及内六角圆柱螺钉与右阀体紧固连接；阀座与左右阀体的轴向连接处分别设有弹簧及阀座石墨垫；阀座与左右阀体的径向连接处分别设有O形圈；左右阀体的连接之间设有阀体密封垫；手柄通过阀杆与球体上部连接起来，阀杆倒密封处为球形结构；本实用新型由于采用三角密封套密封、阀杆球楔倒密封及微观锯齿环密封对接结构，使得密封体积小，效率高，密封性能更加可靠；另外手柄锁紧平台与驱动器安装平台采用螺纹连接，这将大大降低阀门的制造成本。
【专利说明】三片式法兰连接低温锻钢固定球阀
【技术领域】
[0001]本实用新型属于机械工程配件【技术领域】，具体涉及的是一种三片式法兰连接低温锻钢固定球阀。
【背景技术】
[0002]阀门是流体输送与控制的开关，凡阀门都有一个开关装置，如球阀中的球，闸阀中的闸板，截止阀中的阀瓣；阀门开关装置设置在阀体的流体通道中，有一个允许流体穿过的开通位置和一个阻止流体穿过的关闭位置，其从开到关和从关到开的运动是通过阀杆来实现的；阀杆都是在体外通过手柄或气动头或电动头操纵的；阀杆从阀体或阀盖内伸到体夕卜，需要严格的密封，开关装置的关闭结构或通道的连接或固定也需要严格的密封。
[0003]因现有阀门结构的密封结构存在密封不理想，密封安全隐患一直是人们急需解决的问题，本案由此而生。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是针对以上技术的不足，提供一种结构设计合理，对温度进行补偿密封结构的三片式法兰连接低温锻钢固定球阀。
[0005]因考虑到密封的任务是填平补齐对接表面的凸凹不平，密封对接表面一般都是由车镗工艺加工而成的，因此，密封的任务是填平补齐车镗加工引起的表面几何误差；机械加工表面几何误差有表面粗糙度、表面波纹和表面形状误差三种；表面粗糙度是由切削刃迹构成的轮廓元宽度较窄(或波长较短)的表面微观几何误差，其轮廓元(宽度XS/高度Zt)〈50 ;表面波纹度是加工振动所致的轮廓元宽度稍宽(或波长稍长)的表面微观几何误差，其轮廓元(宽度XS/高度Zt )=50-1000 ;表面形状误差是机床导轨或工件安装夹紧所致的轮廓元宽度较宽(或波长较长)表面宏观几何误差，其轮廓元(宽度XS/高度Zt) >1000 ;密封面宽度远小于机床导轨平行度与垂直度引起的表面形状误差波长，反映在对封面上的表面形状误差可忽略不计，工件安装夹紧所致的表面形状误差应当而且可以避免；普通车镗加工手段属稍精细的机械加工范畴，需要使用稍高的主轴转速和稍细的进给速度，振动所致的表面波纹度的波长较短，刃迹构成的粗糙度的波长更短；因此密封要填平补齐的是对接表面上较细腻的微观表面波纹度和粗糙度量级的凸凹不平。
[0006]由于常用密封材料在某个常温范围，其它材料在某个高温范围，几乎都是晶体区与非晶体区相互不停转换与共存的粘弹材料，而晶体区致材料显固相特性、有强度和刚性，非晶体区致材料显液相特性、有粘性和弹性；液相成分的流动性可导致密封垫的压力传递各向同性，无论介质作用面与密封面是平行还是垂直，都有可能将垫表面压强全数转换为密封面的密封压力；液相成分的体积不可压缩性可导致密闭压缩中的密封垫，象油缸中的液压油一样，有超强的抗压能力一只要挤出间隙足够小，就决不会被挤破；液相成分的粘性可导致密封垫应变滞后应力，或导致垫密封应力松弛或导致密封垫冷流，引起密封失效；液相成分的粘性还可导致密封垫的压力传递高度递减；固相成分的稳固性可导致密封垫的压缩应力，至多只能按泊松比和虎克定律，减半地转换成其正交方向上的延伸应力(因为常用密封材料的泊松系小于0.5)，因此，有可能只能将自密封垫的表面压强，按投影转换成其它方向、按泊松比转换成正交方向的密封应力；所以，质地较软的弹性橡胶垫几乎可按液体传递压力，质地硬的垫几乎只能按固体泊松比和矢量传递压力，质地软硬中等的聚四氟乙烯垫可在屈服前在微观上按液相、宏观上按固相传递压力，可在屈服后在宏观上按液相传递压力。
[0007]密封的结构原理是，无介质压力时，结构实现初始密封所必须的最小名义应力y应当足够小，小至有介质压力时，结构的密封维持系数或抗干扰系数m (=结构的密封作用力FS/介质去密封作用力Fu)有意义，即小至有介质压力时，结构的密封性是由m决定的:m=l时，结构的密封作用力(FS)=介质密封作用力(Fu)，结构处于密封与非密封临界状态，m稍大于I时，结构进行密封维持状态，m比I越大，结构维持密封的能力越强，可靠性越高；也就是说密封结构设计在于首先使其无介质压力时的y值小至有介质压力时的m有意义，然后使其m>l。
[0008]如前所述，如果使用垫而不用锯齿环对接，则由于垫比对接金属软，因此，一般都可通过承受极限工作压力的那份预紧固力实现初始密封；所以，任何密封对接结构，只要恰当应用微观锯齿环和软垫，都可按密封维持系数或抗干扰系数m (=结构的密封作用力FS/密封面上的介质去密封作用力Fu)大于I设计和考核。
[0009]基本槽垫密封结构，用作垫密封的非金属材料比对接金属表面材软，易于消除对接金属表面的原始泄漏，但却又带给对接新的泄漏一沿垫材内微隙的穿透泄漏；无论是动密封还是静密封，有效阻止介质沿密封表面通道泄漏的关键在于给垫密封面予足够接触压应力以使垫材充分填平补齐对接表面的凸凹不平，有效阻止介质沿垫材内通道泄漏的关键在于同时给垫各向予足够压应力以充分关闭垫材内微隙口，并不在乎挤压力来自对接面还是压力介质；由于力在粘性液体材料中的传递是递减的，力在弹性固体材料中的传递是纵横有别的，因此，对常温下固相和液相共存的密封垫的开放压缩不可能使垫在其各向表面同时受到相同程度的挤压而有效关闭各路泄漏通道，或者说，只有封闭压缩密封垫才有可能使垫在其各向表面同时受到相同程度的挤矸而有效同时关闭介质沿密封面的泄漏通道和介质穿透垫材的泄漏通道；加之，封闭压缩中的密封材料，就像液压缸中的液压油一样，只要挤出间足够小，就决不会被挤破，因此，可以说，最理想的垫密封结构，无论是通过安装机械力还是通过介质压力压缩，都应当是垫受封闭压缩的槽垫密封结构。
[0010]本实用新型是通过以下技术方案实现的:三片式法兰连接低温锻钢固定球阀，是由左右阀体、设在左右阀体之间的阀座、设在阀座内的球体、阀杆及手柄组成；球体的下部通过固定轴与右阀体固定连接起来，该固定轴的自由端通过固定轴压板及内六角圆柱螺钉与右阀体紧固连接；阀座与左右阀体的轴向连接处分别设有弹簧及阀座石墨垫，并且该弹簧是设在弹簧座内；阀座与左右阀体的径向连接处分别设有O形圈；左右阀体的连接之间设有阀体密封垫；左右阀体的连接部位为微观锯齿环密封对接结构和槽垫密封结构；所述的手柄通过阀杆与球体上部连接起来，阀杆倒密封处为球形结构。
[0011]所述阀座与球体之间还设有阀座密封圈。
[0012]所述左右阀体是通过螺母和双头螺柱相固定起来。
[0013]所述的阀体密封垫设置为微观锯齿环密封对接结构，由于微观锯齿环密封对接结构的初始接触为线接触，材料越硬，接触面积越逼近零，因此，可以说，无论材料多强多硬，对接结构通过线接触实现初始密封所需的作用力都象软材料一样，都可小至忽略不计；也就是说，无论材料硬还是软，只要适时应用微观锯齿环密封结构，任何对接结构为实现初始密封所需的那份力均可做到忽略不计，或无介质压力时任何对接结构实现密封所必须的最低密封应力y均可做到忽略不计。
[0014]所述阀杆的下端设有阀杆轴套及防静电装置。
[0015]阀杆的上端与手柄的连接之间设有阀杆压套，阀杆压套与阀杆的上端连接处设有阀杆止推垫、三角密封套及填料压套进行完全密封；由于三角密封套直接受径向压力而又高度均匀对称，因此，具有密封效率高、补偿调节灵敏，耐磨持久等特点。
[0016]所述阀杆的上端为球楔倒密封结构。
[0017]所述阀杆止推垫为斜面楔状结构。
[0018]所述阀座截面的基准结构为等边三角形。
[0019]本实用新型的有益效果体现在于:与现有技术相比，本实用新型由于采用三角密封套密封、阀杆球楔倒密封及微观锯齿环密封对接结构，使得密封体积小，效率高，密封性能更加可靠；另外手柄锁紧平台与驱动器安装平台采用螺纹连接，这将大大降低阀门的制造成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]下面结合附图对本实用新型进行详细的说明。
[0021]图1为本实用新型截面结构示意图。
[0022]下列是图中各标识的具体名称:1右阀体、2弹簧、3阀座石墨垫、4 O形圈、5内六角圆柱螺钉、6固定轴压板、7固定轴、8固定轴套、9阀体密封垫、10阀座密封圈、11阀座、12弹簧座、13左阀体、14球体、15防静电装置、16阀杆、17阀杆压套、18三角密封套、19填料压套、20手柄、21阀杆止推垫。
【具体实施方式】
[0023]如图1所示，三片式法兰连接低温锻钢固定球阀，是由左右阀体(13、1)、设在左右阀体(13、1)之间的阀座11、设在阀座11内的球体14、阀杆16及手柄20组成；球体14的下部通过固定轴7与右阀体I固定连接起来，固定轴是安装在固定轴套8内，该固定轴7的自由端通过固定轴压板6及内六角圆柱螺钉5与右阀体I紧固连接；阀座11与左右阀体(13、I)的轴向连接处分别设有弹簧2及阀座石墨垫3，并且该弹簧2是设在弹簧座12内；阀座11与左右阀体(13、1)的径向连接处分别设有O形圈4 ;左右阀体(13、1)的连接之间设有阀体密封垫9 ;左右阀体(13、1)的连接部位为微观锯齿环密封对接结构和槽垫密封结构；所述的手柄20通过阀杆16与球体14上部连接起来，阀杆16倒密封处为球形结构。
[0024]所述阀座11与球体14之间设有阀座密封圈10。
[0025]所述左右阀体(13、I)是通过螺母和双头螺柱相固定起来。
[0026]所述的阀体密封垫9为微观锯齿环密封对接结构；该微观锯齿环密封对接结构可适合用作各种表面，如平面与平面，锥面与锥面或球面，球面与球面或锥面等的对接密封结构；实际上，只要在稍凸起的有对接锯齿环结构的面上，由机床导轨平行度和垂直度以及工件装夹变形所致的表面形状误差轮廓波高度，不大于切削振动所致的表面波纹度轮廓元高度和不大于切削刃迹所致的表面粗糙度轮廓元高度，那么，一切表面对接都可靠齿高稍大的微观锯齿环实现对接密封。
[0027]所述阀杆16的下端设有阀杆轴套及防静电装置。
[0028]阀杆16的上端与手柄20的连接之间设有阀杆压套17，阀杆压套17与阀杆16的上端连接处设有阀杆止推垫21、三角密封套18及填料压套19进行完全密封；由于三角密封套18直接受径向压力而又高度均匀对称，因此，具有密封效率高、补偿调节灵敏，耐磨持久等特点。
[0029]所述阀杆16的上端为球楔倒密封结构。
[0030]所述阀杆止推垫21为斜面楔状结构，有效提高了密封的可靠性。
[0031]阀座11截面的基准结构为等边三角形，阀座11的任务是完成开关球体14与左右阀体(13、I)的斜角对接，因此，阀座11至少三个互成角度的表面:一个对开关球体的密封面、一个对阀体的密封面和一个求阀体的力平衡支承面；该等边三角截面阀座其三面相等受力和不等受力面积(因回转半径差异)正好理想地满中各面不等应力的需求，应力稍大的球密封面正好满足其对球的动密封，应力稍小的体密封面正好满足其对体的静密封，应力再稍小的支承面正好满足其在支承环上的滑动；再者，只有等边三角截面才能避免阀座出现小于60度的弱尖角；因此，如果阀座必须满足等边三角形为截面。
【权利要求】
1.三片式法兰连接低温锻钢固定球阀，是由左右阀体、设在左右阀体之间的阀座、设在阀座内的球体、阀杆及手柄组成；其特征在于:球体的下部通过固定轴与右阀体固定连接起来，该固定轴的自由端通过固定轴压板及内六角圆柱螺钉与右阀体紧固连接；阀座与左右阀体的轴向连接处分别设有弹簧及阀座石墨垫，并且该弹簧是设在弹簧座内；阀座与左右阀体的径向连接处分别设有O形圈；左右阀体的连接之间设有阀体密封垫；左右阀体的连接部位为微观锯齿环密封对接结构和槽垫密封结构；手柄通过阀杆与球体上部连接起来，阀杆倒密封处为球形结构。
2.根据权利要求1所述的三片式法兰连接低温锻钢固定球阀，其特征在于:阀杆的上端与手柄的连接之间设有阀杆压套，阀杆压套与阀杆的上端连接处设有阀杆止推垫、三角密封套及填料压套进行完全密封。
3.根据权利要求2所述的三片式法兰连接低温锻钢固定球阀，其特征在于:阀杆的上端为球楔倒密封结构。
4.根据权利要求2所述的三片式法兰连接低温锻钢固定球阀，其特征在于:阀杆止推垫为斜面楔状结构。
5.根据权利要求1所述的三片式法兰连接低温锻钢固定球阀，其特征在于:阀座截面的基准结构为等边三角形。
6.根据权利要求1所述的三片式法兰连接低温锻钢固定球阀，其特征在于:阀体密封垫设置为微观锯齿环密封对接结构。
【文档编号】F16K41/00GK203604696SQ201320666935
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年10月28日 优先权日:2013年10月28日
【发明者】陈占基, 杨铭 申请人:洞头华夏阀门有限公司