CN101162058A - 小流量高温高压截止阀 - Google Patents

Abstract

小流量高温高压截止阀，属于流体机械工程技术领域，其特征是该小流量高温高压截止阀主要由阀杆1、压盖2、阀体3和金属隔膜12组成。本发明的效果和益处在于：本发明提供的小流量高温高压截止阀，由于在开启状态的密封和关闭状态的密封都是金属对金属的静密封，且通过强制压紧力可保证有足够的密封比压，因而能有效克服现有小流量高温高压截止阀在开启状态难以保证密封的缺点，即使在非常高的压力和温度(或在非常高的压力或非常高的温度)下，也能满足使用要求。本发明的效果和益处是可广泛应用于化学、化工、石油化工等领域涉及高温高压流体介质，尤其在一些温度和压力非常高的场合。

Description

小流量高温高压截止阀

技术领域

本发明属于流体机械工程技术领域，涉及高温高压下流体介质的截止阀，尤其涉及小流量高温高压截止阀。

背景技术

在化学、化工、石油化工等领域，广泛涉及高温高压流体介质(气体、液体及其混合物等)，阀门是这些流体介质管路上必不可少的配件。流体介质的温度和压力越高，阀门的工作性能(主要是密封性)就越差。高温高压下阀门的密封问题，一直是一个尚未很好解决的技术难题。尤其在一些温度和压力非常高(例如温度达500℃左右，压力达50MPa左右)的场合，为了满足科学研究和实际生产需要(例如相平衡研究和取样分析等)，往往需要配置小流量高温高压截止阀，且对其密封性能要求很高，而现有的截止阀难以满足这一要求。

附图1是现有的可用于高温高压场合的小流量针形截止阀的原理图。图中：1阀杆，2填料压盖，3密封填料，4阀体，5阀腔，6介质出口，7线密封处，8阀座，9介质入口。这种截止阀有两道密封：即关闭状态的密封和开启状态的密封。前者在阀杆1与阀座8之间建立；后者在阀杆1与密封填料3之间建立。阀杆1与阀座8之间的密封容易实现，通过金属对金属的线密封(附图1线密封处7)容易满足高温高压下的密封要求。然而，阀杆1与密封填料3之间的密封很难保证，尤其在高温下就更难了。阀杆1与密封填料3之间的密封比压，决定于填料压盖2施加的压紧力。该压紧力太大，密封填料就会“抱死”在阀杆1上，使截止阀开启不灵活；该压紧力太小，则阀杆1与密封填料3之间的密封比压会达不到要求，无法在二者之间建立初始密封。即使在阀杆1和密封填料3之间建立了初始密封，但在此后阀门的开启和关闭过程中，阀杆1相对密封填料3上下移动，会引起这种初始密封条件的改变。往往经过若干次开启和关闭操作，会导致阀杆1与密封填料3之间的密封失效。在高温高压下，这一问题更为突出。就密封填料3的材料而言：一方面，由于它只能选用非金属材料，因而本身就很难适应高压密封；另一方面，可供高压下使用的材料很有限，而且高温会使材料的密封特性(例如弹性扩张能力)恶化甚至消失。因此，现有的小流量截止阀，在特别高的温度和压力(或特别高的温度或特别高的压力)下，往往是“一关就死，一开就漏”，无法满足使用要求。其主要原因是开启状态的密封(即阀杆1与密封填料3之间的密封)，尚无很好的解决方案。

发明内容

本发明的目的是，提供一种小流量高温高压截止阀，它能有效克服现有小流量高温高压截止阀在开启状态难以保证密封的缺点，满足在特别高的温度和压力(或特别高的温度或特别高的压力)下的使用要求。

本发明的技术方案如下：

本发明的小流量高温高压截止阀。其特征在于：它主要由阀杆、压盖、阀体和金属隔膜组成。柱状阀杆螺纹连接在柱状压盖之内，该压盖螺纹连接在阀体之内，该阀体上设置一个环形阀体密封面。在柱状压盖的一端设置一个环形压盖端面，该压盖端面将圆形金属隔膜压紧在环形阀体密封面上。在阀体上设置一个环形阀座密封面，在柱状阀杆的一端设置一个圆形阀杆端面，该阀杆端面在阀关闭时将圆形金属隔膜压紧在环形阀座密封面上。阀体上的环形阀座密封面与环形阀体密封面间设置一个环形介质导流腔，该介质导流腔与介质出口通道连通。阀体上的环形阀座密封面内侧与介质入口通道连通。在阀体上的环形阀体密封面和环形阀座密封面之间设置有一个高度差，这个高度差即为阀杆升程。

上述的小流量高温高压截止阀工作时，柱状压盖上的环形压盖端面将圆形金属隔膜压紧在阀体上的环形阀体密封面上，并通过柱状压盖的压紧力在圆形金属隔膜与环形阀体密封面之间建立起密封(即前述的开启状态的密封)。由于该密封是金属对金属的静密封(此时金属隔膜起到了金属密封垫片的作用)，且通过柱状压盖的压紧力能保证足够的密封比压，因此该处密封在高温高压下也能满足密封要求。在关闭状态时，柱状阀杆上的圆形阀杆端面将圆形金属隔膜压紧在阀体上的环形阀座密封面上，并通过柱状阀杆的压紧力在圆形金属隔膜与环形阀座密封面之间建立起密封(即前述的关闭状态的密封)。由于该密封也是金属对金属的静密封(此时金属隔膜也起到了金属垫片的作用)，且通过柱状阀杆的压紧力能保证足够的密封比压，因此该处密封在高温高压下同样能满足密封要求。正是圆形金属隔膜与环形阀座密封面间的这道密封，隔断了介质入口通道与介质导流腔，从而隔断了介质入口通道与介质出口通道，实现了阀的关闭功能。在开启状态时，卸除柱状阀杆对圆形金属隔膜的压紧力，并使柱状阀杆沿卸除压紧力的方向继续位移，位移量为阀杆升程(即阀体上的环形阀体密封面与环形阀座密封面之间的高度差)。在介质入口通道的介质压力作用下，圆形金属隔膜紧贴在柱状阀杆的圆形阀杆端面上也发生位移，位移量也为阀杆升程。正是这个阀杆升程，将介质入口通道与介质导流腔连通，从而使介质入口通道与介质出口通道连通，实现了阀的开启功能。

本发明的效果和益处是：本发明提供的小流量高温高压截止阀，由于在开启状态的密封和关闭状态的密封都是金属对金属的静密封，且通过强制压紧力可保证有足够的密封比压，因而能有效克服现有小流量高温高压截止阀在开启状态难以保证密封的缺点，即使在非常高的压力和温度(或在非常高的压力或非常高的温度)下，也能满足使用要求。

附图说明

附图1是现有的可用于高温高压场合的小流量针形截止阀的原理图。图中：1阀杆，2填料压盖，3密封填料，4阀体，5阀腔，6介质出口，7线密封处，8阀座，9介质入口。

附图2是本发明的一个实施例。图2a是开启状态，图2b是关闭状态。图中：1阀杆，2压盖，3阀体，4阀杆端面，5压盖端面，6阀体密封面，7介质出口通道，8介质导流腔，9阀座密封面，10介质入口通道，11阀杆升程，12金属隔膜。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。

附图2所示的小流量高温高压截止阀，主要由阀杆1、压盖2、阀体3和金属隔膜12组成。柱状阀杆1螺纹连接在柱状压盖2之内，压盖2螺纹连接在阀体3之内，在阀体3上设置一个环形阀体密封面6，在压盖2的一端设置一个环形压盖端面5，压盖端面5将圆形金属隔膜12压紧在阀体密封面6上。在阀体3上设置一个环形阀座密封面9，在阀杆1的一端设置一个圆形阀杆端面4，阀杆端面4在阀关闭时将金属隔膜12压紧在阀座密封面9上。阀体3上的阀座密封面9与阀体密封面6间设置一个环形介质导流腔8，该介质导流腔8与介质出口通道7连通。阀体3上的阀座密封面9内侧与介质入口通道10连通。在阀体3的阀体密封面6和阀座密封面9之间设置有一个高度差，这个高度差即为阀杆升程11。

上述的小流量高温高压截止阀工作时，压盖2上的压盖端面5将金属隔膜12压紧在阀体3上的阀体密封面6上，并通过压盖2的压紧力在金属隔膜12与阀体密封面6之间建立起密封(即前述的开启状态的密封)。由于该密封是金属对金属的静密封(此时金属隔膜12起到了金属密封垫片的作用)，且通过压盖2的压紧力能保证足够的密封比压，因此该处密封在高温高压下也能满足密封要求。在关闭状态(见图2b)时，阀杆1上的阀杆端面4将金属隔膜12压紧在阀体3上的阀座密封面9上，并通过阀杆1的压紧力在金属隔膜12与阀座密封面9之间建立起密封(即前述的关闭状态的密封)。由于该密封也是金属对金属的静密封(此时金属隔膜12也起到了金属垫片的作用)，且通过阀杆1的压紧力能保证足够的密封比压，因此该处密封在高温高压下同样能满足密封要求。正是金属隔膜12与阀座密封面9间的这道密封，隔断了介质入口通道10与介质导流腔8，从而隔断了介质入口通道12与介质出口通道7，实现了阀的关闭功能。在开启状态(见图2a)时，卸除阀杆1对金属隔膜12的压紧力，并使阀杆1沿卸除压紧力的方向继续位移，位移量为阀杆升程11(即阀体3上的阀体密封面6与阀座密封面9之间的高度差)。在介质入口通道10的介质压力作用下，金属隔膜12紧贴在阀杆1的阀杆端面4上也发生位移，位移量也为阀杆升程11。正是这个阀杆升程11，将介质入口通道10与介质导流腔8连通，从而使介质入口通道10与介质出口通道7连通，实现了阀的开启功能。

Claims (1)

1.小流量高温高压截止阀；其特征在于：主要由阀杆(1)、压盖(2)、阀体(3)和金属隔膜(12)组成；柱状阀杆(1)螺纹连接在柱状压盖(2)之内，该压盖(2)螺纹连接在阀体(3)之内，该阀体(3)上设置一个环形阀体密封面(6)；在柱状压盖(2)的一端设置一个环形压盖端面(5)，该压盖端面(5)将圆形金属隔膜(12)压紧在柱状阀体密封面(6)上；在阀体(3)上设置一个环形阀座密封面(9)，在柱状阀杆(1)的一端设置一个圆形阀杆端面(4)，该阀杆端面(4)在阀关闭时将圆形金属隔膜(12)压紧在环形阀座密封面(9)上。阀体(3)上的环形阀座密封面(9)与环形阀体密封面(6)间设置一个环形介质导流腔(8)，该介质导流腔(8)与介质出口通道(7)连通；阀体(3)上的环形阀座密封面(9)内侧与介质入口通道(10)连通。在阀体(3)的环形阀体密封面(6)和环形阀座密封面(9)之间设置有一个高度差。

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