阀座密封结构及安装该密封结构的上装式低温固定球阀的制作方法

本实用新型涉及阀门技术领域，尤其涉及阀座密封结构及安装该密封结构的上装式低温固定球阀。

背景技术：

中国的能源消费结构以煤碳为主，随着环保要求的提高，清洁能源将大幅加大在一次能源中的占比，尤其国内近年来对管输天然气、LNG液化天然气需求量加大，冬季“气荒”已经形成常态，短期内难有改善。LNG液化天然气具有极高的压缩比(625：1)，其运输方便(船运)、易于调峰、成本低于长距离管输天然气等优点，因此，随着国内和国际能源市场对LNG液化天然气的需求和开发不断增长，LNG液化工厂、接收站/储备库在不断地加大建设，2017年国内已建329个、拟建174个LNG液化工厂，已建69个、拟建136个接收站/储备库，LNG用超低温阀门(-196℃)的市场也更加广阔。然而目前，LNG项目-196℃超低温球阀实际应用几乎全部采用进口，国内LNG用-196℃超低温球阀是从近10年才开始起步，但现有超低温固定球阀大多采用LipSeal唇形密封或石墨填料密封。

现有技术采用LipSeal唇形密封的上装式固定球阀阀座结构，LipSeal密封结构具有极高的难度，对表面要求极高，制造难度极大，密封稳定性和可靠性较差。在上装式固定球阀LipSeal唇形密封圈的安装和拆卸过程中，大退开间隙不可避免，LipSeal唇形密封圈的密封面要经过大行程的磨擦，极易损坏，通常不能多次重复使用，但价格却极其昂贵。

对于现有技术采用石墨填料的阀座密封结构，石墨填料为压制成型，微观下观察不是整体的，组织较为松散，安装和拆卸时容易掉屑，当卡在阀座密封面上将引起阀门内漏。此外，由于石墨填料是由压环从尾部进行压紧，因此也让阀门只能从通道中操作锁紧，阀门若不从管道取下，就不能进行内部密封件的更换，因而丧失了阀门安装到管线后的在线维修功能。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供阀座密封结构及安装该密封结构的上装式低温固定球阀，淘汰了性能不稳定的LipSeal唇形密封圈和石墨填料的阀座密封结构，提高阀门密封稳定性和可靠性。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

阀座密封结构，包括球体、阀体和阀座组件，所述球体与阀座组件设于球体内，所述阀座组件包括密封阀座、阀座支承圈、螺孔座、压紧环、变形密封片、弹簧座和弹簧，所述阀座支承圈和弹簧座设于密封阀座与阀体之间，阀座支承圈位于密封阀座与弹簧座之间，弹簧轴向设于弹簧座与阀体之间；在弹簧的作用下，密封阀座与球体密封配合；

变形密封片为环形，所述阀座支承圈相对于密封阀座的另一端与变形密封片的内径端固接，所述螺孔座和压紧环均套装在阀座支承圈上，压紧环位于螺孔座与变形密封片之间，螺孔座中装有顶紧螺钉,顶紧螺钉顶在压紧环上，在压紧环的作用下，变形密封片与阀体密封配合。

进一步的，变形密封片与阀体的密封面处设有密封环，密封环安装在阀体上。

进一步的，所述阀座支承圈相对于变形密封片的另一端设有凸缘，所述凸缘上安装有螺钉，所述螺钉与螺孔座螺纹连接，凸缘与螺孔座之间有预留间隙。

进一步的，所述阀体上设有用于安装定位环的环槽，定位环安装在环槽中，螺孔座位于定位环与压紧环之间，所述定位环的内径小于螺孔座的外径。

进一步的，阀座组件还包括用于连接阀座支承圈与密封阀座的阀座锁环，所述阀座锁环一端与阀座支承圈的外圆周面螺纹连接；阀座锁环的另一端套装在密封阀座上并与密封阀座止口配合。

进一步的，所述阀座支承圈与密封阀座之间设有阀座密封环。

其中，变形密封片与阀座支承圈焊接，或者变形密封片与阀座支承圈一体制造。

进一步的，所述阀体、弹簧座、压紧环、阀座支承圈上开设有斜面形成供变形密封片自由变形的空间。

其中，弹簧座上有弹簧腔，所述弹簧一端装在弹簧腔中，弹簧另一端顶在阀体上。

上装式低温固定球阀，除了包括上述阀座密封结构外，还包括阀杆和阀盖，阀盖与阀体顶部固接，所述阀杆下端与球体连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型淘汰了性能不稳定的LipSeal唇形密封圈的阀座密封结构，变形密封片在定位环、螺孔座、螺钉的压紧下，与阀座支承圈一起隔绝了介质通过阀体与阀座组件间的泄漏通道，并可在调节螺钉旋紧力的作用下调节其变形密封片上的密封力大小，同时，变形密封片与阀体间设置金属和密封环的复合密封结构，增加密封性能；

2.本实用新型淘汰了阀门在线维修功能不足的石墨填料密封结构，提高阀门密封稳定可靠性的同时降低制造加工难度；

3.阀座组件的所有密封位置都是可以通过专门的调节部件实现人为调整密封力的大小，可在线多次调整密封松紧度；可以极普通的内六角板手工具，方便的实现在线维修，而不必使用特殊的专用工具；

4.本实用新型的上装式低温固定球阀在线维修更换密封件时，只须要将密封阀座与阀座支承圈松开即可将球体和密封阀座一同取出阀体，操作方便。

附图说明

图1是阀座密封结构为金属密封时的结构示意图；

图2是阀座密封结构为软密封时的结构示意图；

图3是上装式低温固定球阀的结构示意图；

图4是上装式低温固定球阀的在线维修示意图；

图5是图4中剖视图；

图中：1-球体、2-密封阀座、3-阀座锁环、4-阀座密封环、5-阀座支承圈、6-螺钉、7-定位环、8-螺孔座、9-顶紧螺钉、10-压紧环、11-变形密封片、12-弹簧座、13-弹簧、14-密封环、15-阀体、16-阀座、17-阀盖、18-阀杆、101-小退开间隙、102-预留间隙、104-自由变形空间、105-取出球体组件。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。

如图1、2所示，本实用新型公开的阀座密封结构，包括球体1、阀体15和阀座组件16，所述球体1与阀座组件16设于球体1内，阀座组件16包括密封阀座2、阀座支承圈5、螺孔座8、压紧环10、变形密封片11、弹簧座12和弹簧13，阀座支承圈5和弹簧座12设于密封阀座2与阀体15之间，阀座支承圈5位于密封阀座2与弹簧座12之间，弹簧13轴向设于弹簧座12与阀体15之间；通过球体1的球面和密封阀座2的密封面相贴合实现密封，密封阀座2贴合到球体1上的推力由弹簧13提供，并由弹簧座12、阀座支承圈5、密封阀座2的顺序作用到密封面上。其中，弹簧座12上有弹簧腔，弹簧13一端装在弹簧腔中，弹簧13另一端顶在阀体15上。

变形密封片11为环形，阀座支承圈5相对于密封阀座2的另一端与变形密封片11的内径端固接，其中，变形密封片11与阀座支承圈5焊接，或者变形密封片11与阀座支承圈5一体制造。螺孔座8和压紧环10均套装在阀座支承圈5上，压紧环10位于螺孔座8与变形密封片11之间，螺孔座8中装有顶紧螺钉9,顶紧螺钉9顶在压紧环10上，在压紧环10的作用下，变形密封片11与阀体15密封配合。变形密封片11与阀体15的密封面处设有密封环14，密封环14安装在阀体15上，密封环14位于变形密封片11外端。阀座组件16与阀体8之间通过变形密封片11与阀体15和密封环14的复合密封来实现。

阀体15上设有用于安装定位环14的环槽，定位环14安装在环槽中，螺孔座8位于定位环14与压紧环10之间，定位环14的内径小于螺孔座8的外径。阀座支承圈5相对于变形密封片11的另一端设有凸缘，凸缘上安装有螺钉6，螺钉6与螺孔座8螺纹连接，凸缘与螺孔座8之间有预留间隙102。

阀座组件16的分段面上的密封由阀座锁环3在锁紧状态下实现密封。阀座锁环3一端与阀座支承圈5的外圆周面螺纹连接；阀座锁环3的另一端套装在密封阀座2上并与密封阀座2止口配合。阀座锁环3的内圆周面上同时设置有与密封阀座2的配合光孔及定位止口，以及与阀座支承圈5的配合螺纹。密封阀座2外圆周面上有与定位止口适配的台阶面。同时，阀座锁环3的外圆面上设计若干个均匀分布的工艺孔用于扳动，这样密封阀座2可以用阀座锁环3进行压紧密封，同时在阀座支承圈5上设置有内六角圆柱头螺钉进行防转。

密封阀座2与球体1之间可为硬密封或软密封。如图1所示，密封阀座2与球体1之间为金属硬密封，同时阀座支承圈5与密封阀座2之间设有阀座密封环4。如图2所示，密封阀座2与球体1之间为软密封。

阀座支承圈5由于各零部件的制造误差等原因，会出现轴向位置的变动。当其位置变动时，变形密封片11内缘处随阀座支承圈5一起移动，变形密封片11的外缘处则被顶紧螺钉9和压紧环10压紧在阀体15上，并与阀体15和密封环14组合而成的复合密封结构实现严密的密封。变形密封片11可在实现密封的同时自动变形，同时如图2所示，在阀体15、弹簧座12、压紧环10、阀座支承圈5上开设有斜面形成供变形密封片11自由变形的空间104，以便适应阀座支承圈的轴向位置变化。

阀座组件16为可调式阀座密封结构：一方面，密封阀座2与阀座支承圈5和阀座密封环4之间的密封力，可以通过外圆上设置有扳紧用插孔的阀座锁环3的旋紧力度进行调节；另一方面，变形密封片11与阀体15和密封环14的复合密封的力度，也可以通过拧紧螺钉9的力度进行调节。

本实用新型阀座组件的所有密封位置都是可以通过专门的调节部件实现人为调整密封力的大小，可在线多次调整密封松紧度；可以极普通的内六角板手工具，方便的实现在线维修，而不必使用特殊的专用工具。

如图3所示，上装式低温固定球阀，球阀为上装式结构，除了包括上述阀座密封结构外，还包括阀杆18和阀盖17，阀盖17与阀体15顶部固接，阀杆18下端与球体1连接。如图4、5所示，当装式超低温固定球阀进行在线维修时，在将阀盖17和阀杆18移除后，先将阀座锁环3拧松并从阀座支承5上脱开，然后只须用扳手普通工具旋紧螺钉6，拉紧阀座支承圈5到螺孔座8上，即消除预留间隙102，让其阀座支承圈5右移而让出小退开间隙101，即可将取出球体组件105一起从阀体内取出实现在线维修。安装时，操作顺序则反之。本实用新型能够极其稳定地在超低温工况下运行，可实现性能稳定的批量化生产。

当然，本实用新型还可有其它多种实施方式，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。