專利名稱：固定球膜片式金屬密封球閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種金屬密封球閥，特別是一種固定球膜片式金屬密封球閥。它適用于石油、化工、冶煉、發(fā)電廠及核工業(yè)領(lǐng)域的高溫、高壓、磨損性介質(zhì)管道的開關(guān)和流量控制。
背景技術(shù)：
球閥按照其密封性質(zhì)來分，有軟密封球閥和硬密封球閥，軟密封球閥閥座一般為PTFE類塑料，因其材料限制，一般用于溫度小于250℃、介質(zhì)比較純凈的流體。而對于高溫(大于250℃)或有顆粒磨損性強(qiáng)的工況，則必須采用硬密封球閥。硬密封球閥的閥座為金屬材料，且表面經(jīng)過硬化處理，其球體和閥座密封面之間完全由高硬度的金屬面進(jìn)行密封，這種球閥，按照結(jié)構(gòu)又分為固定球和浮動(dòng)球兩種結(jié)構(gòu)。浮動(dòng)球因其結(jié)構(gòu)限制，一般用于低壓力、小口徑球閥，對大口徑的球閥則必須采用固定球這種結(jié)構(gòu)。金屬密封球閥在高溫工況中使用時(shí)，首先需要解決的是金屬材料的高溫膨脹問題，一般的硬密封球閥在高溫工況使用時(shí)，球體與閥座密封面之間往往因材料的膨脹，導(dǎo)致閥門啟閉困難，甚至脹死，為保證固定球式硬密封球閥的密封效果并克服高溫下球體與閥座因材料膨脹導(dǎo)致閥門啟閉困難，就要求閥座必須是浮動(dòng)的，要有活塞效應(yīng)，同時(shí)有足夠的空間滿足高溫膨脹的需要。
目前，最通常采用的浮動(dòng)式閥座球閥的結(jié)構(gòu)是在閥座和閥體之間設(shè)置有螺旋彈簧或蝶形彈簧，并采用“O”形圈密封。這種球閥是利用彈簧來吸收球體與閥座之間的高溫膨脹，并提供初始密封比壓，依靠“O”形圈和閥座構(gòu)成活塞達(dá)到活塞效應(yīng)，這種結(jié)構(gòu)的球閥密封性能很好，通用性、互換性和可維修性也很好，不足的是“O”形圈的耐溫性差，使用溫度受到限制，在溫度超過250℃后，無法使用。
現(xiàn)在市場上常見的金屬密封球閥，還有一些采用填料式結(jié)構(gòu)對閥座進(jìn)行密封的，即在閥座和閥體之間填充石棉、石墨類的密封材料，依靠填充材料的彈塑性變形產(chǎn)生側(cè)向密封力實(shí)現(xiàn)密封。這種結(jié)構(gòu)完全依靠彈簧壓縮提供填料和閥座之間的密封比壓，介質(zhì)壓力越高，要求彈簧提供的密封預(yù)緊力越大，超過300LB級(jí)后，密封就會(huì)遇到一定困難，特別是大口徑(6″以上)的，在對彈簧輸出提出較高要求的同時(shí)閥座的剛性也面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)，并且這種結(jié)構(gòu)還受溫度的限制，介質(zhì)溫度達(dá)到一定高度后，彈簧、石棉和石墨會(huì)產(chǎn)生屈服變形，密封力迅速下降，密封可靠性降低。
還有一些采用波紋管結(jié)構(gòu)，如專利CN02143055.1公開的一種波紋管金屬密封球閥，該球閥的閥座和波紋管焊接在一起，而波紋管又和閥體焊接在一起。這種結(jié)構(gòu)的球閥有兩大缺點(diǎn)(1)沒有活塞效應(yīng)。雖然這種結(jié)構(gòu)沒有非金屬材料，但是因?yàn)閼峙陆橘|(zhì)損傷波紋管，將介質(zhì)與波紋管隔離，致使閥座和球面的密封比壓只能靠彈簧提供。在高溫工況下，彈簧會(huì)減弱，直接影響其密封性能。而且這種結(jié)構(gòu)的球閥，閥座雖然是浮動(dòng)的，但是沒有活塞效應(yīng)，所以高壓密封性能也不可靠。(2)這種結(jié)構(gòu)的球閥因?yàn)殚y座、波紋管、閥體焊在了一起，因此通用性、互換性都很差，現(xiàn)場維修很困難，閥座難以更換。而且波紋管的加工難度很大，還要受焊接質(zhì)量影響，所以制造成本高。所有這些因素都局限了它的應(yīng)用和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有固定球式金屬密封球閥在高溫、高壓工況下使用時(shí)密封性能差的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種在高溫(830℃)、高壓(2500LB)下使用時(shí)其密封性能可達(dá)到ANIB16、104Class VI級(jí)甚至零泄漏，并且通用性、互換性和可維修性好的固定球膜片式金屬密封球閥。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的解決方案是該固定球膜片式金屬密封球閥包括閥蓋、彈簧、閥座支撐環(huán)、閥座、金屬膜片、膜片壓環(huán)、緊定環(huán)、擋圈和螺釘，閥蓋內(nèi)加工有臺(tái)階和環(huán)槽，閥座支撐環(huán)、膜片壓環(huán)及緊定環(huán)依次安裝在閥蓋的臺(tái)階內(nèi)，限制緊定環(huán)位置的擋圈安裝在環(huán)槽內(nèi)，膜片壓環(huán)套裝在閥座上，螺釘旋于緊定環(huán)內(nèi)，它的前端緊抵在膜片壓環(huán)上，膜片與閥座焊接在一起，同時(shí)又被膜片壓環(huán)緊壓在閥蓋上，閥座支撐環(huán)安裝在閥座前面的閥蓋臺(tái)階內(nèi)，彈簧設(shè)于閥蓋與閥座支撐環(huán)的底部之間，閥座支撐環(huán)的另一端緊抵在膜片及閥座上。
上述技術(shù)方案中的金屬膜片是用不銹鋼材料經(jīng)特殊工藝制成的，它具有很好的彈性變形和密封性能，本實(shí)用新型方案正是依靠這種金屬膜片的形變實(shí)現(xiàn)閥座浮動(dòng)，達(dá)到活塞效應(yīng)的。
本實(shí)用新型由于不受非金屬材料的限制，所以能在830℃的工況下正常使用，同時(shí)由于金屬膜片保證閥座能夠?qū)崿F(xiàn)良好的活塞效應(yīng)，所以本實(shí)用新型具有很好的密封性能，其密封性能在830℃高溫、2500LB高壓下能達(dá)到ANIJ16.104Class VI級(jí)甚至零泄漏；同時(shí)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)相對簡單，通用性、互換性和維修性都比較好，制造難度也不大，不管其中任何零件損壞，都可以置換，即使閥座或者球體損壞，也可以互換后重新配研投入使用，并能達(dá)到ANIB16.104Class V-VI級(jí)的要求。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖1為本實(shí)用新型的剖視圖(圖中沒有畫出剖面線)。
圖2為圖1中膜片密封結(jié)構(gòu)部分的局部放大圖。
圖中1—閥蓋 2—彈簧 3—閥座支撐環(huán) 4—閥座 5—膜片6—膜片壓環(huán) 7—緊定環(huán) 8—擋圈 9—球體 10—閥桿 11—螺釘
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型包括閥蓋1、彈簧2、閥座支撐環(huán)3、閥座4、金屬膜片5，膜片壓環(huán)6、緊定環(huán)7、擋圈8、球體9、閥桿10和螺釘11，閥蓋1內(nèi)加工有臺(tái)階和環(huán)槽，閥座支撐環(huán)3、膜片壓環(huán)6及緊定環(huán)7依次安裝在閥蓋1的臺(tái)階內(nèi)，擋圈8安裝在環(huán)槽內(nèi)，它的作用是限制緊定環(huán)7的位置，膜片壓環(huán)6套裝在閥座4上，螺釘11旋于緊定環(huán)7內(nèi)，它的前端緊抵在膜片壓環(huán)6上，膜片5與閥座4焊接在一起，膜片壓環(huán)6在螺釘11的作用下，將膜片5緊壓在閥蓋1上，從而實(shí)現(xiàn)閥座4與閥蓋1之間的靜密封。閥座支撐環(huán)3安裝在閥座4前面的閥蓋臺(tái)階內(nèi)，彈簧2設(shè)于閥蓋1與閥座支撐環(huán)3的底部之間，它提供閥座4與球體9之間的初始密封比壓。
本實(shí)用新型由于膜片5和彈簧2都具有很好的彈性變形特性，因此不僅能夠吸收在高溫工況下球體9和閥座4的膨脹，而且能夠在實(shí)際工況中，在管線壓力差的推動(dòng)下，讓閥座4如活塞般緊貼在球體9上，管線壓力差越大，貼得越緊，所以閥座4與球體9之間有足夠的密封比壓保證密封效果。
本實(shí)用新型根據(jù)實(shí)際需要，可以制作成單向密封，也可以作成雙向密封或者多重密封。
權(quán)利要求1.一種固定球膜片式金屬密封球閥，它包括閥蓋(1)、彈簧(2)、閥座(4)、球體(9)和閥桿(10)，其特征在于它還包括閥座支撐環(huán)(3)、金屬膜片(5)、膜片壓環(huán)(6)、緊定環(huán)(7)、擋圈(8)和螺釘(11)，閥蓋(1)內(nèi)加工有臺(tái)階和環(huán)槽，閥座支撐環(huán)(3)、膜片壓環(huán)(6)及緊定環(huán)(7)依次安裝在閥蓋(1)的臺(tái)階內(nèi)，限制緊定環(huán)(7)位置的擋圈(8)安裝在環(huán)槽內(nèi)，膜片壓環(huán)(6)套裝在閥座(4)上，螺釘(11)旋于緊定環(huán)(7)內(nèi)，它的前端緊抵在膜片壓環(huán)(6)上，膜片(5)與閥座(4)焊接在一起，同時(shí)又被膜片壓環(huán)(6)緊壓在閥蓋(1)上，閥座支撐環(huán)(3)安裝在閥座(4)前面的閥蓋臺(tái)階內(nèi)，彈簧(2)設(shè)于閥蓋(1)與閥座支撐環(huán)(3)的底部之間，閥座支撐環(huán)(3)緊抵在膜片(5)及閥座(4)上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種固定球膜片式金屬密封球閥，該球閥包括閥蓋(1)、彈簧(2)、閥座支撐環(huán)(3)、閥座(4)、金屬膜片(5)、膜片壓環(huán)(6)、緊定環(huán)(7)、擋圈(8)、球體(9)、閥桿(10)和螺釘(11)，閥座支撐環(huán)(3)、膜片壓環(huán)(6)及緊定環(huán)(7)依次安裝在閥蓋(1)的臺(tái)階內(nèi)，限制緊定環(huán)(7)位置的擋圈(8)安裝在環(huán)槽內(nèi)，螺釘(11)旋于緊定環(huán)(7)內(nèi)，它的前端緊抵在膜片壓環(huán)(6)上，膜片(5)與閥座(4)焊接在一起，同時(shí)又被膜片壓環(huán)(6)緊壓在閥蓋(1)上，彈簧(2)設(shè)于閥蓋(1)與閥座支撐環(huán)(3)的底部之間。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型在高溫(830℃)，高壓(2500LB)下使用時(shí)可達(dá)到ANIB16.104Class VI級(jí)甚至零泄漏，并且通用性、互換性和可維修性都比較好。
文檔編號(hào)F16K5/20GK2926698SQ200620033738
公開日2007年7月25日 申請日期2006年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月7日
發(fā)明者葛紹成, 李斌 申請人:李洪