一种上装式高压氦气密封球阀的制作方法

本实用新型涉及阀门技术领域，具体涉及一种上装式高压氦气密封球阀。

背景技术：

球阀具有结构简单、密封可靠、操作和维修方便的特点，在现代工业领域中得到广泛的应用。普通球阀通常应用于常温、低压和密封性要求不高的场合，但是随着现代工艺技术和材料工业的不断发展，球阀的结构被不断优化和改进，以满足各种实际工况要求，各种新型结构的球阀因其优良的性能而被广泛地应用于电力、石油化工、冶金炼钢、水处理、天然气开采和海上平台等领域，在这些用于过程控制的管线上发挥了重要作用。在一些特殊应用领域，例如在高温气冷堆核电站中的燃料装卸系统反吹过滤器管路中，管路介质为高压氦气，其带有辐射，需要使用球阀执行管路中高压氦气的通断功能，实现对高压氦气的控制，但是现有球阀的密封性和安全可靠性无法满足要求。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种上装式高压氦气密封球阀，其密封性和安全可靠性高，特别适合在高压氦气等介质带有辐射的工作环境下使用。

为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种上装式高压氦气密封球阀，其用于高温气冷堆核电站中的燃料装卸系统反吹过滤器管路中氦气的通断，其包括阀体和盖设于所述阀体上的阀盖，所述阀体内设有阀球，所述阀球连接有一阀杆，所述阀体内设有用于与反吹过滤器管路相连通的气道，所述阀体靠近所述阀球一端设有一台阶，所述台阶处设有一碟簧支撑圈，所述碟簧支撑圈靠近所述台阶的端面与所述台阶之间形成一间隙，所述间隙内设有一碟簧，所述间隙与所述气道相连通，所述端面的朝向适于当端面受氦气气压时使碟簧支撑圈具有向阀球方向的运动趋势，所述碟簧支撑圈的周向表面与所述阀体之间设有至少一个第一O型密封圈，所述碟簧支撑圈与所述阀球之间设有阀座，且所述阀座材料为弹性材料。

在上述技术方案的基础上，所述球阀还包括阀座支撑圈，所述阀座支撑圈卡接于所述阀座周向表面上；

所述碟簧支撑圈的周向表面包括配合面和密封槽，所述配合面与所述阀座支撑圈内表面配合连接，所述第一O型密封圈设于所述密封槽内。

在上述技术方案的基础上，所述第一O型密封圈的材料为耐辐射材料。

在上述技术方案的基础上，所述阀体(1)与所述阀盖(2)的密封面上设有第二O型密封圈和密封件，两个所述第二O型密封圈的材料均为耐辐射材料，所述密封件为缠绕垫片。

在上述技术方案的基础上，所述阀盖靠近所述阀杆的一侧设有第一阀盖台阶，所述第一阀盖台阶处设有一承摩垫，所述承摩垫用于限制所述阀杆的轴向位置；

所述阀杆与所述阀盖之间设置有上轴承，所述阀杆与所述阀球之间设置有下轴承，所述上轴承和下轴承用于所述阀杆的周向旋转定位。

在上述技术方案的基础上，所述球阀还包括填料压盖，所述填料压盖套设于所述阀杆上，且固定在所述阀盖的顶面上，所述填料压盖与所述阀杆之间设有阀杆轴承；

所述阀盖与所述阀杆的连接面上设有凹槽，所述阀盖顶部设有第二阀盖台阶，所述填料压盖、第二阀盖台阶和所述阀杆之间形成一填料间隙。

在上述技术方案的基础上，所述阀杆与所述阀盖之间设置有密封结构；

所述密封结构包括第三O型密封圈、止推垫片和填料，所述第三O型密封圈和止推垫片均设于所述凹槽内，所述填料填充于所述填料间隙内；

所述第三O型密封圈为耐辐射材料，所述填料为石墨。

在上述技术方案的基础上，所述阀球底部与所述阀体之间设置有下调整垫和阀球轴承，所述下调整垫用于限制所述阀球在垂直管路方向上的位置，所述阀球轴承用于所述阀球的旋转定位。

在上述技术方案的基础上，所述阀体、阀盖、阀球和阀杆均为锻件。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

(1)当氦气压力较低时，阀座的密封面的一部分贴紧阀球表面，当球阀气道中的氦气压力增加时，高压氦气通过支撑圈将阀座压向阀球，阀座发生弹性变形，使阀座上的阀座密封面与阀球表面贴合的面积增加，从而确保本球阀在高压氦气下的密封性，提高整个管路的安全可靠性。

(2)本球阀阀体、阀盖、阀球和阀杆均为锻件，结构简单，安装方便，采用上装式结构，在管路现场不需拆卸即可维修，安全可靠性高，完全可以满足使用环境要求。

(3)本球阀中的支撑圈与阀体之间采用O型密封圈密封，阀体与阀盖之间的密封采用缠绕垫片和第二O型密封圈的双重密封结构，阀杆与阀盖之间采用柔性石墨密封结构和第三O型密封圈的双重密封结构，O型密封圈的材料充分考虑辐射因素的影响，满足耐辐射要求，确保阀体和阀杆的密封安全可靠，特别适合高压氦气(介质带有辐射)的工作环境下使用。

(4)本球阀已经应用于核电厂的高温气冷堆核电站燃料装卸系统反吹过滤器管路中。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为图1中A的放大示意图；

图3为图1中B的放大示意图；

图4为图1中C的放大示意图；

图5为图1中D的放大示意图；

图6为图1中E的放大示意图。

图中：1-阀体，11-气道，12-台阶，13-间隙，2-阀盖，21-凹槽，22-阀盖台阶，23-填料空间，3-阀球，4-阀杆，5-碟簧支撑圈，51-第一O型密封圈，52-配合面，53-密封槽，6-碟簧，7-阀座，71-阀座支撑圈，72-阀座密封面，81-第二O型密封圈，82-密封件，91-承摩垫，92-上轴承，93-下轴承，94-阀杆轴承，10-填料压盖，201-第三O型密封圈，202-止推垫片，203-填料，30-下调整垫，40阀球轴承，50-支架，60-电动执行机构，70-防静电弹簧。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明。

参见图1和图2所示，本实用新型提供一种上装式高压氦气密封球阀，其用于高温气冷堆核电站中的燃料装卸系统反吹过滤器管路中氦气的通断，其包括阀体1和设于阀体1上的阀盖2，阀体1内设有阀球3，阀球3连接有一阀杆4，阀体1内设有用于与反吹过滤器管路相连通的气道11。

阀体1靠近阀球3一端设有一台阶12，台阶12处设有一碟簧支撑圈5，碟簧支撑圈5靠近台阶12的端面与台阶12之间形成一间隙13，间隙13内设有一碟簧6，间隙13与气道11相连通，端面的朝向适于当端面受氦气气压时使碟簧支撑圈5具有向阀球3方向的运动趋势，碟簧支撑圈5的周向表面与阀体1之间设有至少一个第一O型密封圈51，碟簧支撑圈5与阀球3之间设有阀座7，且阀座7材料为弹性材料。

球阀还包括阀座支撑圈71，阀座支撑圈71卡接于阀座7周向表面上。

当氦气压力较低时，蝶簧6的弹力通过碟簧支撑圈5将阀座7压向阀球3，使阀座7上的阀座密封面72的一部分贴紧阀球3的表面，实现本球阀的密封安全可靠。随着球阀气道11中氦气压力的增加，高压氦气通过碟簧支撑圈5将阀座7压向阀球3，阀座7发生弹性变形，使阀座7上的阀座密封面72与阀球3表面的贴紧部分扩大，直到全部阀座密封面72均与阀球3表面的贴紧，从而确保高压氦气下本球阀的密封安全可靠。

碟簧支撑圈5的周向表面包括配合面52和密封槽53，配合面52与阀座支撑圈71内表面配合连接，第一O型密封圈51设于密封槽53内。

第一O型密封圈51的材料为耐辐射材料。

耐辐射材料在承受核电站辐射情况下，仍能保持良好性能的软密封材料，例如聚醚醚酮polyetheretherketone(简称PEEK)PEEK450g。

碟簧支撑圈3与阀体1之间采用的第一O型密封圈51具有耐辐射、弹性好的特点，在氦气压力的作用下产生变形，顺利实现碟簧支撑圈5与阀体1之间的密封。

具体的，碟簧支撑圈5的周向表面设有两个密封槽53，每一密封槽53内均设有一个第一O型密封圈51。

阀体1与阀盖2的密封面上设有第二O型密封圈81和密封件82，两个第二O型密封圈81的材料均为耐辐射材料，密封件82为缠绕垫片。

阀体1与阀盖2之间的密封采用缠绕垫片和第二O型密封圈81的双重密封结构，第二O型密封圈81为耐辐射材料，第二O型密封圈81和缠绕垫片在阀体1与阀盖2之间螺柱的预紧力作用下产生变形，保证阀体1与阀盖2的密封可靠性。

阀盖2靠近阀杆4的一侧设有第一阀盖台阶21，第一阀盖台阶21处设有一承摩垫91，承摩垫91用于限制阀杆4的轴向位置。

阀杆4与阀盖2之间设置有上轴承92，阀杆4与阀球3之间设置有下轴承93，上轴承92和下轴承93用于阀杆4的周向旋转定位。

球阀还包括填料压盖10，填料压盖10套设于阀杆4上，且固定在阀盖2的顶面上，填料压盖10与阀杆4之间设有阀杆轴承94；

阀盖2与阀杆4的连接面上设有凹槽22，阀盖2顶部设有第二阀盖台阶23，填料压盖10、第二阀盖台阶23和阀杆4之间形成一填料间隙24。

阀杆4与阀盖2之间设置有密封结构；密封结构包括第三O型密封圈201、止推垫片202和填料203，第三O型密封圈201和止推垫片202均设于凹槽22内，填料203填充于填料间隙24内。

第三O型密封圈201为耐辐射材料，填料203为石墨。

阀杆4与阀盖2之间采用柔性石墨密封结构，为了确保阀杆4的密封安全可靠，在阀杆4与阀盖2之间添加耐辐射材料第三O型密封圈201，顺利实现阀杆4的密封。

阀球3底部与阀体1之间设置有下调整垫30和阀球轴承40，下调整垫30用于限制阀球3在垂直管路方向上的位置，阀球轴承40用于阀球3的旋转定位。

阀体1、阀盖2、阀球3和阀杆4均为锻件。

本球阀阀体1、阀盖2、阀球3和阀杆4均为锻件，结构简单，安装方便，采用上装式结构，在管路现场不需拆卸即可维修，安全可靠性高，完全可以满足使用环境要求。

第一O型密封圈51、第二O型密封圈81和第三O型密封圈201均为耐辐射材料，耐辐射材料在承受核电站辐射情况下，仍能保持良好性能的软密封材料，例如聚醚醚酮polyetheretherketone(简称PEEK)PEEK450g。

本球阀的安装过程如下：

先将第一O型密封圈51套在支撑圈5上，将碟簧6和碟簧支撑圈5装配放入阀体1中的台阶12处；将阀球轴承40装入阀体1下耳轴孔中，将下调整垫30装配到阀球轴承40上，然后将阀座7、阀座支撑圈71、阀球3一起装入阀体1中，并将阀座支撑圈71推入碟簧支撑圈5中以压紧阀座7。

将第二O型密封圈81装入阀盖2上的沟槽中，以及第三O型密封圈201和止推垫片202装入凹槽21中，依次将上轴承92和下轴承93压入阀盖2，然后将承摩垫91和阀杆4一起压入阀盖2内。将填料203装入阀盖2，并将阀杆轴承94、防静电弹簧70依次装入填料压盖10内，再将填料压盖10装入阀盖2内，并用螺栓固定。

将支架50装入阀盖2，并用螺栓拧紧，将缠绕垫片放入阀体1的沟槽内，行车吊住支架50，调整好阀杆4四方位置，将阀盖2缓慢放进阀体1，拧紧螺栓螺母，最后将电动执行机构60装入支架50上，并用螺栓螺母固定。

本球阀还优化了阀球3流道口的结构，当阀球3从阀体1取出来时，阀球3处于开的状态，阀球3口的锥角带着阀座7一起取出来，这种结构便于本球阀的拆装。

阀杆4与阀球3之间通过四方连接，阀杆4顺时针旋转90°，本球阀关闭，阀杆4逆时针旋转90°，本球阀开启。

本球阀已经应用于核电厂的高温气冷堆核电站燃料装卸系统反吹过滤器管路中，能够保证实现8.3MPa下最大氦气外漏5x10^-7Pam³/s，最大氦气内漏1x10^-5Pam³/s，且在本球阀的寿命周期内都可实现安全可靠的密封。

本实用新型不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。