一种正压保护式阀门填料函密封装置的制作方法

1.本实用新型涉及pta控制阀技术领域，尤其涉及一种正压保护式阀门填料函密封装置。


背景技术：

2.填料(packing)是动密封的填充材料，常用于阀门活动部位的外密封，防止流动介质从相对部位向外界泄漏。填料密封装置是控制阀的关键部位之一。填料密封装置要达到好的密封效果，并且保证阀门动作顺畅，一方面是填料材质选择，填料材料要适应工作工况；另方面则是合理的密封填料装置设计。
3.pta装置流体管线设置有控制阀，流体是31％～33％浓度的pta浆料，温度正常会控制在150℃以上，因为低于150℃温度，pta浆料易结晶，变成晶体状物质。根据工艺设计特点，pta浆料控制角阀需要频繁性幅度往复开关，而且要求稳定性高；控制阀迅速开关动作，带动阀杆抽动运动，运动过程容易会有浆料介质随阀杆带入填料函密封结构中，随着填料函密封结构内的介质结晶硬化，引起填料损坏，阀杆卡涩，甚至无法工作，给装置稳定运行带来了极大影响。传统做法是尽量缩小轴套与阀杆间的间隙，更换摩擦系数小的轴套，定期检查更换填料；这种方法对于填料密封装置的损坏，只能维持比较短的周期；而且该方法还具有零件更换不便，维修成本大等缺点。
4.因此，有必要提供一种正压保护式填料函密封装置解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型为了解决上述技术不足而提供一种正压保护式阀门填料函密封装置，能阻挡浆料介质进入填料函内，消除阀杆卡涩的情况。
6.本实用新型公开了一种正压保护式阀门填料函密封装置，包括：
7.阀体；
8.填料筒：其设置在阀体上，呈圆柱状中空结构，用于装配阀杆和填料；
9.阀杆：其设置在填料筒内部，呈圆柱状结构；
10.填料函密封结构：设置在填料筒内部的阀杆上，用于密封填料筒与阀杆之间的间隙；
11.所述填料函密封结构为：在填料筒内部的阀杆上由内向外依次套接填料金属底垫、第一级密封填料、水封金属隔套、第二级密封填料、填料压环，所述填料筒的最内端对填料金属底垫进行向上支撑，所述填料压环与阀体连接并产生向内的压力，所述水封金属隔套的周向外表面中间部位设置环形内凹结构，在环形内凹结构区域内设置有至少一个贯通其壁厚的注水孔，在水封金属隔套的环形内凹结构所对应的阀体上设置有进水通孔，在进水通孔上连接有进水管，所述进水管用于连接密封水供给机构。
12.作为优化，在第二级密封填料与填料压环之间由内至外依次设置有金属导向套和第三级密封填料。
13.所述水封金属隔套的两端与填料筒内壁贴合，水封金属隔套的内径大于阀杆直径0.1-0.2mm。
14.所述填料筒的底部直径缩小，填料筒底部的直径大于阀杆直径，小于填料金属底垫外径。
15.所述填料金属底垫下端的外壁向内形成坡度倒角，所述填料筒下端侧壁向内形成坡度倒角，所述填料金属底垫的坡度倒角与填料筒的坡度倒角相吻合。
16.在填料筒外部的阀体上设置有若干个内螺纹孔，在填料压环外部压设填料压盖，在内螺纹孔内设置紧固螺柱，所述紧固螺柱穿过填料压环后通过锁紧螺母固定。通过旋进所述锁紧螺母将所述填料压盖向所述填料金属底垫方向靠拢，将已装入所述填料筒内的所述填料压环，所述第三级密封填料，所述金属导向套，所述第二级密封填料，所述水封金属隔套，所述第三级密封填料，所述填料金属底垫，挤压在填料筒内。
17.所述第一级密封填料、第二级密封填料、第三极密封填料均由若干填料片组成，形成环形结构，其内径等于阀杆直径，外径等于填料筒直径。
18.所述密封水供给机构包括止回阀、压力变送器、调压阀及高压密封水管线，所述进水管上连接止回阀，所述止回阀通过中间管道连接调压阀，所述调压阀通过中间管道连接高压密封水管线，在止回阀和调压阀之间的中间管道上设置有压力变送器。
19.所述水封金属隔套上的注水孔的数量为2个以上，且位于环形内凹结构的轴向中间部位的同一圆周上，所有注水孔间隔均匀地呈环形分布在水封金属隔套上。
20.其中一个注水孔与阀体上的进水通孔对中。
21.本实用新型所得到的一种正压保护式阀门填料函密封装置，密封水供给机构将密封水通过所述进水管送入所述水封金属隔套，由于密封水压力比所述阀体内的浆料介质压力大3～5bar(g)，所述水封金属隔套内外两侧安装了所述第一级密封填料和所述第二级密封填料，使所述水封金属隔套内形成了一个正压保护系统，所述阀杆活动过程中，所述阀体内浆料介质将不再进入所述填料函密封结构内；所述填料金属底垫为最短结构设计，在所述第一级密封填料补偿下，也消除了金属与金属之间的摩擦，延长了阀门的使用寿命。
附图说明
22.图1为本实用新型的主体结构示意图；
23.图2为本实用新型的填料筒内部的结构放大示意图；
24.图3为填料函结构分解示意图；
25.图4为本实用新型的密封水供给机构示意图。
具体实施方式
26.为更进一步阐述本实用新型为实现预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
27.实施例1：
28.如图1-图4所示，本实用新型公开了一种正压保护式阀门填料函密封装置，包括：
29.阀体1；
30.填料筒31：其设置在阀体1上，呈圆柱状中空结构，用于装配阀杆5 和填料；
31.阀杆5：其设置在填料筒31内部，呈圆柱状结构；
32.填料函密封结构：设置在填料筒31内部的阀杆5上，用于密封填料筒31与阀杆5之间的间隙；
33.所述填料函密封结构为：在填料筒31内部的阀杆5上由内向外依次套接填料金属底垫39、第一级密封填料38、水封金属隔套37、第二级密封填料36、填料压环33，所述填料筒31的最内端对填料金属底垫39进行向上支撑，所述填料压环33与阀体1连接并产生向内的压力，所述水封金属隔套37的周向外表面中间部位设置环形内凹结构，在环形内凹结构区域内设置有至少一个贯通其壁厚的注水孔44，在水封金属隔套37的环形内凹结构所对应的阀体1上设置有进水通孔25，在进水通孔25上连接有进水管21，所述进水管21用于连接密封水供给机构。
34.作为优化，在第二级密封填料36与填料压环33之间由内至外依次设置有金属导向套35和第三级密封填料34。
35.所述水封金属隔套37的两端与填料筒31内壁贴合，水封金属隔套 37的内径大于阀杆5直径0.1-0.2mm。
36.所述填料筒31的底部直径缩小，填料筒31底部的直径大于阀杆5直径，小于填料金属底垫39外径。
37.所述填料金属底垫39下端的外壁向内形成坡度倒角，所述填料筒31 下端侧壁向内形成坡度倒角，所述填料金属底垫39的坡度倒角与填料筒 31的坡度倒角相吻合。
38.在填料筒31外部的阀体1上设置有若干个内螺纹孔，在填料压环33 外部压设填料压盖32，在内螺纹孔内设置紧固螺柱23，所述紧固螺柱23 穿过填料压环33后通过锁紧螺母24固定。通过旋进所述锁紧螺母24将所述填料压盖32向所述填料金属底垫39方向靠拢，将已装入所述填料筒 31内的所述填料压环33，所述第三级密封填料34，所述金属导向套35，所述第二级密封填料36，所述水封金属隔套37，所述第三级密封填料34，所述填料金属底垫39，挤压在填料筒31内。
39.所述第一级密封填料38、第二级密封填料36、第三极密封填料均由若干填料片组成，形成环形结构，其内径等于阀杆5直径，外径等于填料筒31直径。
40.所述密封水供给机构包括止回阀41、压力变送器42、调压阀43及高压密封水管线4，所述进水管21上连接止回阀41，所述止回阀41通过中间管道连接调压阀43，所述调压阀43通过中间管道连接高压密封水管线 4，在止回阀41和调压阀43之间的中间管道上设置有压力变送器42；其中进水管21、止回阀41、调压阀43、中间管道之间均通过连接法兰22 进行连接。
41.所述水封金属隔套37上的注水孔44的数量为4，且位于环形内凹结构的轴向中间部位的同一圆周上，所有注水孔44间隔均匀地呈环形分布在水封金属隔套37上。
42.其中一个注水孔44与阀体1上的进水通孔25对中。
43.具体实施过程：如图1所示，所述填料筒31是阀体1上的中空圆柱状结构；所述填料筒31内侧底部镂空，镂空直径大于所述阀杆5的直径，小于所述填料筒31外侧端直径；所述填料筒31的深度以完全没入所述第三级密封填料34，所述填料压环33局部位于填料筒31内部，部分位于填料筒31外部，最优为填料压环33深入填料筒31一片填料片深度为宜；所述填
料筒31底部直径缩小的部分有足够的强度，可承受所述填料压盖 32对各级填料的过力挤压而不变形，从而提高填料密封性能。
44.具体实施过程中，如图1、图2、图3所示，所述填料筒31处的阀体 1外壁设置进水通孔25，所述进水通孔25的孔径与所述进水管21内孔孔径相等，且所述进水管21的两端与所述注水通孔、所述连接法兰22内孔一一对应连通；如图2和图3所示，所述水封金属隔套37的截面呈“工”字结构，即轴向外壁设置有环形内凹结构，两端外径等于所述填料筒31 直径，与所述填料筒31内壁贴合，内径大于所述阀杆5直径0.1～0.2mm；所述水封金属隔套37中间段缩径，等高度等距离分布4个注水孔44；所述注水孔44是将所述水封金属隔套37中间段内外圈贯通；当所述填料金属底垫39，所述第一级密封填料38安装结束后，再安装所述水封金属隔套37，所述水封金属隔套37上的其中一个注水孔44与所述阀体1外壁上的注水通孔对中，为保证密封水能够从所述进水管21引入至所述水封金属隔套37，并使密封水能填充所述水封金属隔套37与所述阀杆5和所述填料筒31内壁之间的间隙，从而建立正压保护水封系统。
45.在具体实施过程中，如图3所示，所述填料金属底垫39为空心圆柱状结构，内侧有坡度倒角；同时所述填料筒31内侧底部镂空处也有一定的坡度，所述坡度与填料金属底垫39内侧坡度倒角吻合，上述结构为了使压紧力均匀，使所述阀杆5对中；所述金属导向套35为空心圆柱状结构，无坡度倒角；所述填料金属底垫39、所述金属导向套35的外径均等于或略小于所述填料筒31外侧端直径，为实现阀杆5定心和导向，并使填料受力均衡，减少变形，提高填料的密封效果；所述填料金属底垫39、所述金属导向套35的内径需结合金属的热膨胀系数，调整与所述阀杆5 表面的间隙，间隙范围在0.1-0.2mm，为防止受热环境下金属热胀冷缩，所述填料金属底垫39、所述金属导向套35与所述阀杆5抱死。
46.在具体实施过程中，如图3所示，所述第一级密封填料38、所述第二级密封填料36、所述第三级密封填料34都由不同层数的填料片组成，为圆柱环形结构，外径等于所述填料筒31外侧端直径，内径完全等于所述阀杆5直径；第一级密封填料38主要是为阻拦浆料进入填料筒31内，对填料金属底垫39与阀杆5之间的间隙进行补偿，进行导向，并保持正压水封的压力；设置所述第二级密封填料36与所述第三级密封填料34，并在中间设置了金属导向套35，为使填料受压均衡，减少变形，提高密封效果，防止密封水向外泄漏。
47.在具体实施过程中，如图1所示，所述阀体1端面上设有内螺纹孔、紧固螺柱23、锁紧螺母24；所述紧固螺柱23旋入所述螺纹孔内；所述阀杆5和所述紧固螺柱23分别贯穿所述填料压盖32，通过旋进所述锁紧螺母24将所述填料压盖32向所述填料金属底垫39方向靠拢，将已装入所述填料筒31内的所述填料压环33、所述第三级密封填料34、所述金属导向套35、所述第二级密封填料36、所述水封金属隔套37、所述第一级密封填料38、所述填料金属底垫39，挤压在填料筒31内，为防止填料组件受浆料介质压力影响向外飞出，且通过旋紧所述锁紧螺母24，可以使填料能够压紧，以保障填料与所述阀杆5之间的密封。
48.在具体实施过程中，如图1和图4所示，所述阀体1上的进水管21 上的所述连接法兰22，与所述密封水供给机构连接；所述密封水供给机构包括止回阀41、压力变送器42、调压阀43；所述止回阀41出口与进水管21上的连接法兰22连接，所述止回阀41入口通过一节中间管道与所述调压阀43出口连接，在中间管道上引出一个取压口，在所述取压口安装所述压力变送器42；所述调压阀43入口通过一节中间管道安装在高压密封水管线4上。设置所
述调压阀43是将高压力的密封水的压力降低，使进入水封金属隔套37内的密封水的压力保持与浆料介质压力之间差压维持在3～5bar(g)，差压过大会容易导致所述填料函密封结构损坏，所述压力变送器42用于实时监测调压后的密封水压，实现精准控制。
49.在使用过程中，如图1所示，浆料介质从a流向b，浆料介质会与所述阀杆5、所述填料金属底垫39、所述填料筒31的底部、所述第一级密封填料38接触；所述填料压盖32通过所述紧固螺柱23和所述锁紧螺母 24紧固后，将填料压环33压入所述填料筒31内，通过力的传导，使所述第三级密封填料34、所述金属导向套35、所述第二级密封填料36、所述水封金属隔套37、所述第一级密封填料38、所述填料金属底垫39逐个压实，形成密封；投用所述密封水供给机构，根据浆料介质压力，调整所述调压阀43，使所述调压阀43阀后压力大于浆料介质压力，形成3～5bar(g) 差压，阀后压力值通过所述压力变送器42可以观察到；密封水通过所述止回阀41后进入到所述阀体1上的所述进水管21中，从而进入到所述水封金属隔套37内，通过所述注水孔44使所述水封金属隔套37内充满密封水，密封水压力作用在所述第一级密封填料38和第二级密封填料36上，相对于浆料介质压力，所述水封金属隔套37为一个正压系统；如图1所示，所述阀杆5由c往d方向，由d往c方向往复活动，活动过程中，粘着在所述阀杆5上的浆料介质，较大块结料被所述填料金属底垫39的倒角清除，细小结料被所述第一级密封填料38拦截，所述阀杆5在高频次活动后，所述第一级密封填料38逐渐开始磨损，密封性会略有下降，所述第一级密封填料38与所述阀杆5会逐渐有间隙，所述水封金属隔套 37形成的正压保护系统监测到间隙后，密封水从所述水封金属隔套37中冲向所述第一级密封填料38与所述阀杆5的间隙内，形成水膜，拦截浆料介质，使浆料介质不能进入所述填料筒31内；由于密封水开始流动，所述压力变送器42示值会发生变化，且调压阀43根据压力示值进行调压，维持恒压；此时通过再次紧固所述锁紧螺母24后，所述填料压环33再次通过力的传导，将所述第一级密封填料38压紧，使所述第一级密封填料 38与所述阀杆5间隙再次减小，所述水封金属隔套37内的正压保护系统再次建立；当所述调压阀43的阀前水压突然降低或丧失后，因所述止回阀41阀前压力小于阀后压力，所述止回阀41单向截止，使密封水压力保存。由于正压保护系统持续性且可靠的建立，浆料介质始终无法进入所述填料筒31内，避免出现所述填料筒31内的浆料集结情况，消除了因结料对所述阀杆5造成的卡涩问题。
50.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简化修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。