高壓調(diào)節(jié)球閥壓力平衡式金屬閥座密封結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及閥座密封結(jié)構(gòu)，具體地說(shuō)是一種高壓調(diào)節(jié)球閥壓力平衡式金屬閥座密封結(jié)構(gòu)，屬于流體控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓調(diào)節(jié)球閥在電廠、鋼鐵、煉油、煤化工等行業(yè)應(yīng)用非常廣泛。由于球閥特有的整球、同心旋轉(zhuǎn)、雙閥座等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得其比其他形式的閥門(mén)能承受更大的壓力和壓差，目前高壓調(diào)節(jié)球閥的公稱(chēng)壓力等級(jí)可以達(dá)到ANSI 4500LB，而其他形式閥門(mén)通常只能在小于ANSI 1500LB的公稱(chēng)壓力下工作。加上球閥具有流通能力大、壓力損失小、密封效果好、制造及維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，使得高壓調(diào)節(jié)球閥在一些壓力較高、需要頻繁動(dòng)作的使用場(chǎng)合需求量不斷攀升。
[0003]在目前已有技術(shù)中，高壓調(diào)節(jié)球閥通常采用蝶形彈簧或圓柱彈簧作為金屬閥座的彈性補(bǔ)償元件，依靠彈簧提供的彈力將金屬閥座壓緊在閥球表面，以此來(lái)保證良好的密封效果所必須的比壓。在閥門(mén)動(dòng)作過(guò)程中，金屬閥座與閥球始終處于高壓摩擦狀態(tài)，使得高壓球閥需要較大的操作扭矩，同時(shí)金屬閥座與閥球密封面非常容易因頻繁動(dòng)作而損傷，因此采用上述結(jié)構(gòu)的高壓球閥比較適用于動(dòng)作頻率較低、特殊狀況下需要緊急切斷的使用場(chǎng)合。如果將上述閥門(mén)應(yīng)用于需要長(zhǎng)期頻繁動(dòng)作的調(diào)節(jié)工況，會(huì)導(dǎo)致閥門(mén)使用壽命大大縮短，其中金屬閥座密封結(jié)構(gòu)已成為此類(lèi)高壓調(diào)節(jié)工況中球閥動(dòng)作靈活性及使用壽命的瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種高壓調(diào)節(jié)球閥壓力平衡式金屬閥座密封結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用該密封結(jié)構(gòu)的高壓調(diào)節(jié)球閥性能可靠，適合于在需要頻繁動(dòng)作的苛刻工況下使用，具有扭矩適中、耐磨損、動(dòng)作靈活、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，保證裝置長(zhǎng)期高效、安全穩(wěn)定運(yùn)行。
[0005]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案:高壓調(diào)節(jié)球閥壓力平衡式金屬閥座密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括壓力平衡式金屬閥座、前密封環(huán)、金屬?gòu)椥栽瞿墉h(huán)和后密封環(huán)，所述壓力平衡式金屬閥座內(nèi)端設(shè)有與閥球表面相配合的密封面；所述壓力平衡式金屬閥座外周壁上設(shè)置有臺(tái)肩，所述閥體內(nèi)腔內(nèi)周壁上設(shè)置有臺(tái)階，所述金屬?gòu)椥栽瞿墉h(huán)設(shè)置在臺(tái)肩與臺(tái)階之間；所述壓力平衡式金屬閥座上設(shè)有平衡孔，所述平衡孔內(nèi)端開(kāi)口位于密封面上，平衡孔外端開(kāi)口位于臺(tái)肩平面上；所述前密封環(huán)和后密封環(huán)均密封裝配在壓力平衡式金屬閥座外周壁與閥座內(nèi)腔內(nèi)周壁之間，前密封環(huán)位于金屬?gòu)椥栽瞿墉h(huán)外側(cè)，后密封環(huán)位于金屬?gòu)椥栽瞿墉h(huán)內(nèi)側(cè)。
[0006]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述壓力平衡式金屬閥座外端的外周壁上設(shè)置有第一環(huán)形溝槽，壓力平衡式金屬閥座內(nèi)端的外周壁上設(shè)置有第二環(huán)形溝槽，所述前密封環(huán)嵌裝在第一環(huán)形溝槽內(nèi)，所述后密封環(huán)嵌裝在第二環(huán)形溝槽內(nèi)。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述金屬?gòu)椥栽瞿墉h(huán)為空心結(jié)構(gòu)，其空腔內(nèi)充滿(mǎn)惰性氣體。
[0008]本發(fā)明與已有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用該密封結(jié)構(gòu)的高壓調(diào)節(jié)球閥性能可靠，適合于在需要頻繁動(dòng)作的苛刻工況下使用，具有扭矩適中、耐磨損、動(dòng)作靈活、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，保證裝置長(zhǎng)期高效、安全穩(wěn)定運(yùn)行。
[0009]2、本發(fā)明中的金屬?gòu)椥栽瞿墉h(huán)能夠依靠金屬?gòu)椥宰冃渭岸栊詺怏w壓縮變形所產(chǎn)生的彈力對(duì)壓力平衡式金屬閥座進(jìn)行預(yù)緊，當(dāng)閥門(mén)空載時(shí)以較低的比壓使壓力平衡式金屬閥座貼合在閥球表面；
3、本發(fā)明中的金屬?gòu)椥栽瞿墉h(huán)為氣囊壓縮結(jié)構(gòu)，使得其使用壽命相比普通碟形彈簧或圓柱彈簧得以大幅度提高。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明實(shí)施例金屬閥座密封結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為應(yīng)用圖1中金屬閥座密封結(jié)構(gòu)的閥門(mén)處于關(guān)閉位置時(shí)的狀態(tài)圖。
[0012]圖3為應(yīng)用圖1中金屬閥座密封結(jié)構(gòu)的閥門(mén)處于打開(kāi)位置時(shí)的狀態(tài)圖。
[0013]圖4為圖1中壓力平衡式金屬閥座的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖5為圖1中金屬?gòu)椥栽瞿墉h(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]附圖標(biāo)記說(shuō)明:1_閥體、Ia-臺(tái)階、2_壓力平衡式金屬閥座、2a_臺(tái)肩、2b_平衡孔、2c-第一密封凹槽、2d-第二密封凹槽、3-閥球、4-前密封環(huán)、5-金屬?gòu)椥栽瞿墉h(huán)、5a-空腔、6-后密封環(huán)、PV-閥座背壓、Pl-閥入口處壓力、P2-閥腔壓力。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0017]如圖所示:實(shí)施例中的高壓調(diào)節(jié)球閥壓力平衡式金屬閥座密封結(jié)構(gòu)主要由閥座2、前密封環(huán)4、金屬?gòu)椥栽瞿墉h(huán)5和后密封環(huán)6組成。
[0018]如圖1~圖4所示，所述壓力平衡式金屬閥座2內(nèi)端設(shè)有密封面，該密封面與閥球3表面相配合；所述壓力平衡式金屬閥座2外周壁上設(shè)置有臺(tái)肩2a，所述閥體I內(nèi)腔內(nèi)周壁上設(shè)置有臺(tái)階la，所述金屬?gòu)椥栽瞿墉h(huán)5設(shè)置在臺(tái)肩2a與臺(tái)階Ia之間；所述壓力平衡式金屬閥座2上設(shè)有平衡孔2b，所述平衡孔2b內(nèi)端開(kāi)口位于密封面上，平衡孔2b外端開(kāi)口位于臺(tái)肩2a平面上；所述前密封環(huán)4和后密封環(huán)6均密封裝配在壓力平衡式金屬閥座2外周壁與閥座2內(nèi)腔內(nèi)周壁之間，前密封環(huán)4位于金屬?gòu)椥栽瞿墉h(huán)5外側(cè)，后密封環(huán)6位于金屬?gòu)椥栽瞿墉h(huán)5內(nèi)側(cè)。
[0019]如圖4所示，所述壓力平衡式金屬閥座2外端的外周壁上設(shè)置有第一環(huán)形溝槽2c，壓力平衡式金屬閥座2內(nèi)端的外周壁上設(shè)置有第二環(huán)形溝槽2d，所述前密封環(huán)4嵌裝在第一環(huán)形溝槽2c內(nèi)，所述后密封環(huán)6嵌裝在第二環(huán)形溝槽2d內(nèi)。
[0020]如圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例中，所述金屬?gòu)椥栽瞿墉h(huán)5為空心結(jié)構(gòu)，其空腔5a內(nèi)充滿(mǎn)惰性氣體。這樣結(jié)構(gòu)的金屬?gòu)椥栽瞿墉h(huán)5能夠依靠金屬?gòu)椥宰冃渭岸栊詺怏w壓縮變形所產(chǎn)生的彈力對(duì)壓力平衡式金屬閥座2進(jìn)行預(yù)緊，當(dāng)閥門(mén)空載時(shí)以較低的比壓使壓力平衡式金屬閥座2貼合在閥球3表面。并且由于金屬?gòu)椥栽瞿墉h(huán)5為氣囊壓縮結(jié)構(gòu)，使得其使用壽命相比普通碟形彈簧或圓柱彈簧得以大幅度提高。
[0021]本發(fā)明的工作原理如下:
如圖2所示，當(dāng)應(yīng)用該金屬閥座2密封機(jī)構(gòu)的閥門(mén)處于關(guān)閉位置時(shí)，由于壓力平衡式金屬閥座2背面臺(tái)肩2a處的腔室通過(guò)平衡孔2b與閥體I的流道相連通，此時(shí)腔室內(nèi)所具有的閥座背壓PV與閥入口處壓力Pl相等，并且閥座背壓PV大于閥腔壓力P2，閥座背壓PV與閥腔壓力P2形成的壓力差將壓力平衡式金屬閥座2壓緊在閥球3表面，閥門(mén)依靠介質(zhì)自身壓力實(shí)現(xiàn)密封。
[0022]如圖3所示，當(dāng)應(yīng)用該金屬閥座2密封機(jī)構(gòu)的閥門(mén)處于打開(kāi)位置時(shí)，壓力平衡式金屬閥座2與閥球3的流道之間形成節(jié)流斷面，根據(jù)流體動(dòng)力學(xué)原理，介質(zhì)通過(guò)節(jié)流斷面時(shí)流速升高、靜壓降低，此時(shí)閥座背壓PV小于閥腔壓力P2，此時(shí)閥座背壓PV與閥腔壓力P2形成的壓力差產(chǎn)生反作用力，該反向作用力將壓力平衡式金屬閥座2推離閥球3表面，從而減輕閥座2密封面的摩擦磨損、延長(zhǎng)閥門(mén)使用壽命，同時(shí)降低閥門(mén)的操作扭矩，提高閥門(mén)頻繁動(dòng)作時(shí)的靈活性，提尚閥門(mén)的調(diào)節(jié)性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.高壓調(diào)節(jié)球閥壓力平衡式金屬閥座密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括壓力平衡式金屬閥座(2)、前密封環(huán)(4)、金屬?gòu)椥栽瞿墉h(huán)(5)和后密封環(huán)(6)，所述壓力平衡式金屬閥座(2)內(nèi)端設(shè)有與閥球(3)表面相配合的密封面；所述壓力平衡式金屬閥座(2)外周壁上設(shè)置有臺(tái)肩(2a)，所述閥體(I)內(nèi)腔內(nèi)周壁上設(shè)置有臺(tái)階(la)，所述金屬?gòu)椥栽瞿墉h(huán)(5)設(shè)置在臺(tái)肩(2a)與臺(tái)階(Ia)之間；所述壓力平衡式金屬閥座(2)上設(shè)有平衡孔(2b)，所述平衡孔(2b)內(nèi)端開(kāi)口位于密封面上，平衡孔(2b )外端開(kāi)口位于臺(tái)肩(2a)平面上；所述前密封環(huán)(4 )和后密封環(huán)(6)均密封裝配在壓力平衡式金屬閥座(2)外周壁與閥座(2)內(nèi)腔內(nèi)周壁之間，前密封環(huán)(4)位于金屬?gòu)椥栽瞿墉h(huán)(5 )外側(cè)，后密封環(huán)(6 )位于金屬?gòu)椥栽瞿墉h(huán)(5 )內(nèi)側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的高壓調(diào)節(jié)球閥壓力平衡式金屬閥座密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述壓力平衡式金屬閥座(2)外端的外周壁上設(shè)置有第一環(huán)形溝槽(2c)，壓力平衡式金屬閥座(2)內(nèi)端的外周壁上設(shè)置有第二環(huán)形溝槽(2d)，所述前密封環(huán)(4)嵌裝在第一環(huán)形溝槽(2c)內(nèi)，所述后密封環(huán)(6)嵌裝在第二環(huán)形溝槽(2d)內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的高壓調(diào)節(jié)球閥壓力平衡式金屬閥座密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述金屬?gòu)椥栽瞿墉h(huán)(5)為空心結(jié)構(gòu)，其空腔(5a)內(nèi)充滿(mǎn)惰性氣體。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及高壓調(diào)節(jié)球閥壓力平衡式金屬閥座密封結(jié)構(gòu)。壓力平衡式金屬閥座內(nèi)端設(shè)有與閥球表面相配合的密封面；壓力平衡式金屬閥座外周壁上設(shè)置有臺(tái)肩，閥體內(nèi)腔內(nèi)周壁上設(shè)置有臺(tái)階，金屬?gòu)椥栽瞿墉h(huán)設(shè)置在臺(tái)肩與臺(tái)階之間；壓力平衡式金屬閥座上設(shè)有平衡孔，所述平衡孔內(nèi)端開(kāi)口位于密封面上，平衡孔外端開(kāi)口位于臺(tái)肩平面上，平衡孔外端開(kāi)口與金屬?gòu)椥栽瞿墉h(huán)對(duì)應(yīng)配合；前密封環(huán)和后密封環(huán)均密封裝配在壓力平衡式金屬閥座外周壁與閥座內(nèi)腔內(nèi)周壁之間，前密封環(huán)位于金屬?gòu)椥栽瞿墉h(huán)外側(cè)，后密封環(huán)位于金屬?gòu)椥栽瞿墉h(huán)內(nèi)側(cè)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用該密封結(jié)構(gòu)的高壓調(diào)節(jié)球閥性能可靠，扭矩適中、耐磨損、動(dòng)作靈活、使用壽命長(zhǎng)。
【IPC分類(lèi)】F16K5-20, F16K5-06
【公開(kāi)號(hào)】CN104653809
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510073372
【發(fā)明人】陳彥, 史強(qiáng)修, 何甜庭, 王文明
【申請(qǐng)人】無(wú)錫智能自控工程股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2015年2月10日