一种适用于低温工况的阀座密封机构的制作方法

本发明涉及阀门领域，特别涉及一种采用唇形密封圈的适用于低温工况的阀座密封机构。

背景技术：

球阀作为管路系统的切断阀，广泛应用于石油、化工、电力、城建等各类工业领域，具有流体阻力小，密封性能好，开关迅速等优点。在使用过程中，球阀的球体不发生移动，只发生旋转，球体旋转90°能够开启或关闭管道。固定球阀的球体一般通过上下支撑轴或支撑板进行支撑，通过在阀座背后施加弹簧力以及管道中的介质力，使阀座能够紧密的贴合在球体上，从而达到阀座密封面的可靠密封。

目前，常规球阀通常采用橡胶o型圈对阀座和阀体进行密封，但是在低温下橡胶o型圈会开裂或失去弹性，无法有效密封。因此低温固定球阀的阀座与阀体之间不能采用o型圈进行密封，而是采用唇形密封圈进行密封，但是在-196℃的工况时，尽管在唇形密封圈内设置弹簧进行支撑，但唇形密封圈的唇口在低温下有很大的收缩，此时的唇形密封圈与阀座及阀体配合面的过盈量会大大减小，很难保证唇形密封圈的可靠密封。另外，唇形密封圈在低温下弹性降低，材料变硬，也不利于唇形密封圈的密封。为了使唇形密封圈在更低的温度下可靠密封，人们试图通过增大阀座、阀体与唇形密封圈配合面的过盈量来解决密封问题，但是配合的过盈量太大会导致唇形密封圈安装的困难，甚至会在安装时损坏唇形密封圈，因此，对于很低温度的球阀，采用常规的唇形密封圈密封机构设计，很难保证阀座与阀体之间的可靠密封。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于提供一种密封效果好的适用于低温工况的阀座密封机构。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种适用于低温工况的阀座密封机构，包括阀体和安装在阀体内的球体，阀体内还安装有与球体密封配合的阀座，所述阀座与阀体之间设置有密封圈安装腔，该密封圈安装腔内设有唇形密封圈，所述唇形密封圈的唇口之间设有支撑弹簧圈，所述阀体与阀座之间还设有压圈，所述压圈包括有压圈主体以及固定设置于压圈主体并对应唇口位置的压圈凸起部，阀座与阀体之间对应密封圈安装腔的外端连通设置有压圈主体滑移腔，所述的压圈主体滑移设置于压圈主体滑移腔内且压圈主体与阀座对应压圈主体滑移腔的内壁限位配合，所述压圈主体与所述阀体之间设有预紧弹簧，预紧弹簧驱动压圈主体抵压在阀座对应压圈主体滑移腔的内壁上，压圈凸起部伸入到密封圈安装腔并与支撑弹簧圈压接配合，支撑弹簧圈将唇形密封圈撑开构成阀体和阀座之间的密封配合。

通过采用上述技术方案，压圈凸起部设置在唇形密封圈的唇口之间并与唇形密封圈中的支撑弹簧圈相抵，预紧弹簧的弹力作用在压圈主体上，弹簧的弹力一方面可以使阀座紧密的贴靠在球体上，使球体与阀座具有良好的密封性能，另一方面，通过压圈凸起部对支撑弹簧圈施加作用力，唇形密封圈在支撑弹簧圈的挤压下发生形变使唇口撑开，从而唇形密封圈与阀体和阀座更紧密的贴靠在一起，即使在很低的温度下唇形密封圈的唇口有一定程度的收缩，仍然能够确保唇形密封圈的可靠密封，从而使阀座与阀体之间具有更好的密封性能。通过设置压圈主体滑移腔使预紧弹簧的弹力通过压圈主体作用在阀座上，再通过压圈凸起部抵住支撑弹簧圈，压圈滑主体移腔的内壁控制压圈主体的滑移距离，防止作用在支撑弹簧圈上的压力过大而损坏支撑弹簧圈。通常技术人员采用增大阀体和阀座装配的过盈量来提高密封性，这会导致唇形密封圈安装困难及安装时损坏唇形密封圈，通过本发明的设置，很好的协调了安装的便捷性和阀座与阀体之间的密封性。

进一步设置为：所述阀体设有第一限位阶面，所述阀座设有与所述第一限位阶面相抵的第二限位阶面，所述第一限位阶面与第二限位阶面之间设有第一装配间隙。

通过采用上述技术方案，在阀座和阀体之间设置装配间隙防止阀门卡死。

进一步设置为：所述压圈主体抵接到阀座对应压圈主体滑移腔的内壁时压圈主体的外壁与阀体对应压圈主体滑移腔的外壁设有第二装配间隙，所述第二装配间隙大于第一装配间隙。

通过采用上述技术方案，使压圈主体在压圈主体滑移腔内的滑移位移小于第一装配间隙，从而保障阀座和阀体之间更好的密封性，也防止预紧弹簧被破坏。

进一步设置为：所述压圈主体抵接到阀座对应压圈主体滑移腔的内壁时，所述压圈凸起部挤压支撑弹簧圈产生形变，形变量的为支撑弹簧圈的内直径的1/5至1/3。

通过采用上述技术方案，压圈主体抵接到是阀座对应压圈主体滑移腔的内壁时，支撑弹簧圈受到最大作用力，形变量的为支撑弹簧圈的内直径的1/5至1/3，本设计能够保证支撑弹簧圈不会受到压圈凸起部过大的作用力，本发明设计能够控制唇形密封圈唇口的撑开，既保证唇形密封圈圈在低温下的可靠密封，也能够避免唇形密封圈圈受到过大的外力作用而损坏。

进一步设置为：所述压圈凸起部与密封圈安装腔的上壁和下壁之间均设有间隙。

通过采用上述技术方案，设置间隙更便于压圈凸起部在预紧弹簧的作用力下向阀座挤压，同时间隙也可以给唇形密封圈的变形提供容纳空间。

进一步设置为：所述压圈凸起部沿朝向支撑弹簧圈的方向逐渐变小。

通过采用上述技术方案，由于朝向支撑弹簧圈的压圈凸起部逐渐变小，则压圈凸起部与支撑弹簧圈的接触面变小，从而增大压圈凸起部作用在支撑弹簧圈上的压强，使唇形密封圈更易受挤压发生形变。

进一步设置为：所述阀体上设有供所述预紧弹簧插设的弹簧腔。

通过采用上述技术方案，对预紧弹簧进行限位，防止预紧弹簧从阀体脱落。

进一步设置为：所述的唇形密封圈与阀座及阀体之间过盈配合。

通过采用上述技术方案，设置过盈量使唇形密封圈安装到阀座与阀体之间后形成密封。

进一步设置为：所述支撑弹簧圈为首尾相接的螺旋弹簧。

通过采用上述技术方案，螺旋弹簧制造容易，结构紧凑，能量利用率高。

进一步设置为：一种包括权利要求1-9任一项所述的阀座密封机构的低温固定球阀。

通过采用上述技术方案，使低温固定球阀容易装配密封效果又好。

附图说明

图1为本实施例的结构示意图；

图2为图1中a处的放大图；

图3为本实施例中密封圈安装腔部位的示意图；

图中：1、阀体；101、第一限位阶面；2、阀座；201、第二限位阶面；3、唇形密封圈；301、支撑弹簧圈；401、压圈主体；402、压圈凸起部；5、球体；6、预紧弹簧；7、密封圈安装腔；8、压圈主体滑移腔；801、阀座对应压圈主体滑移腔的内壁；802、阀体对应压圈主体滑移腔的外壁；9、弹簧腔；10、第一装配间隙；11、第二装配间隙。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参考图1至图3，本发明提供一种适用于低温工况的阀座2密封机构，包括阀体1和安装在阀体1内的球体5，阀体1内还安装有与球体5密封配合的阀座2，所述阀座2与阀体1之间设置有密封圈安装腔7，该密封圈安装腔7内设有唇形密封圈3，所述唇形密封圈3与阀座2及阀体1过盈配合，所述唇形密封圈3的唇口之间设有支撑弹簧圈301，所述阀体1与阀座2之间还设有压圈，所述压圈包括有压圈主体401以及固定设置于压圈主体401并对应唇口位置的压圈凸起部402，阀座2与阀体1之间对应密封圈安装腔7的外端连通设置有压圈主体滑移腔8，所述的压圈主体401滑移设置于压圈主体滑移腔8内且压圈主体401与阀座对应压圈主体滑移腔的内壁801限位配合，所述压圈主体401与所述阀体1之间设有预紧弹簧6，预紧弹簧6驱动压圈主体401抵住阀2对应压圈主体滑移腔的内壁801，压圈凸起部402伸入到密封圈安装腔7并与支撑弹簧圈301压接配合，支撑弹簧圈301将唇形密封圈3撑开构成阀体1和阀座2之间的密封。其中，唇形密封圈3采用纯的或增强的ptfe、tfe、pctfe等非金属材料制造，支撑弹簧圈301采用金属材料制造。为了确保唇形密封圈3的可靠密封，与唇形密封圈3相接触的阀座2及阀体1表面有很高的光洁度。另外，唇形密封圈3与阀体1、阀座2过盈配合，且过盈量不小于0.7mm使阀座2阀体1之间形成密封。支撑弹簧圈301为首尾相接的螺旋弹簧。

所述阀体1设有第一限位阶面101，所述阀座2设有与所述第一限位阶面101相抵的第二限位阶面201，所述第一限位阶面101与第二限位阶面201之间设有第一装配间隙10。所述压圈主体401抵接到阀座对应压圈主体滑移腔的内壁801时，压圈主体401的外壁与阀体对应压圈主体滑移腔的外壁802设有第二装配间隙11，所述第二装配间隙11大于第一装配间隙10。

阀体1上设有供预紧弹簧6插设的弹簧腔9，弹簧腔9对预紧弹簧6进行限位。

本发明还提供一种采用所述的适用于低温工况的阀座2密封机构的低温固定球阀。

阀座2、唇形密封圈3、支撑弹簧圈301、压圈、预紧弹簧6及阀体1装配后，预紧弹簧6的弹力通过压圈主体401作用在阀座2上，压圈凸起部402收到弹力向支撑弹簧圈301挤压，压圈主体401抵接到阀座2对应压圈主体滑移腔的内壁801时，所述压圈凸起部402进入到唇形密封圈3的唇口里，使支撑弹簧圈301产生相当于自身内直径的1/5的形变量。压圈凸起部402与密封圈安装腔7的上壁和下壁之间均设有间隙。支撑弹簧圈301受挤压后使唇形密封圈3的唇口撑开填充压圈凸起部402与密封圈安装腔7之间的间隙，从而使唇形密封圈3与阀体1和阀座2更紧密的贴合密封，即使在很低的温度下唇形密封圈3的唇口有一定程度的收缩，仍然能够确保唇形密封圈3的可靠密封。压圈凸起部402沿朝向支撑弹簧圈301的方向逐渐变小，使支撑弹簧圈301更易受力变形。该机构设计解决了常规唇形密封圈3的密封机构无法确保在低温下的密封可靠性问题。通过设置压圈主体滑移腔8使压圈主体贴靠在阀座2上，限制压圈凸起部402向支撑弹簧圈301的挤压距离，保证唇形密封圈3中的支撑弹簧圈301不会受到压圈凸起部402过大的作用力，因此，本机构设计能够控制唇形密封圈3的唇口的撑开，既保证唇形密封圈3在低温下的可靠密封，也能够避免唇形密封圈3受到过大的外力作用而损坏。

另外，设计时保证阀座2、压圈与阀体1在轴向有一定的间隙，使阀座2能够沿轴向移动，通过阀座2的轴向移动，使阀座2能够紧密的贴合到球体5上，确保阀座2与球体5之间的可靠密封，另外，考虑到阀座2、球体5等零部件因为热胀冷缩而产生尺寸的变化，该间隙的设置能够防止因尺寸变化而导致阀门被卡死。

以上实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围，因此本发明专利的保护范围应以权利要求为准。