CN105626892A - 浮动球阀阀座结构 - Google Patents

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郑榕知
陈鹏
郑清杰
陈吉梓
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Abstract

本发明公开了浮动球阀阀座结构，其包括两个间隔设置的阀座以及设在两个阀座之间的球体，两个阀座上均设有内球面与球体连接，所述阀座内球面的小头端上设有一圈以上的开槽结构，该开槽结构为环形槽或由多个间隔且在一个同心圆上的弧形槽组成。采用以上结构，在不提高碟簧预紧力的情况下，通过改变阀座结构来实现高低压密封分离，低压时保证低压密封区有更加充分的密封比压，高压时保证有足够的密封面宽度满足材料许用比压要求。

Description

浮动球阀阀座结构
技术领域
本发明涉及中小口径球阀软密封领域，尤其涉及浮动球阀阀座结构。
背景技术
中小口径浮动球阀目前广泛应用于石油、化工、市政、电力等领域，具有体积小、维修简单、操作方便等优点。随着科学技术的发展和工业技术的日益提高，对球阀的耐久性和可靠性提出了更高要求，泄漏是不耐久和不可靠的主要表现形式。对于浮动式阀门，低压阀座密封泄漏则是阀门泄漏及不可靠的主要原因。为提高阀门使用寿命，目前国内外浮动球大多采用补偿式阀座设计来保证球阀可靠密封。在低压情况下，密封由阀座碟簧加载阀座获得。在高压情况下，阀球在介质作用下向下游移动，使下游阀座挠曲并增强密封。此类结构虽有较好的磨损耐久性，但仍有很大的提高空间。主要问题有：（1）由于高压阀门软性阀座具有较高的刚度以至于碟簧初始预紧力没能很好的通过变形阀座作用于阀球密封面上，低压情况下容易产生微漏，大大减低阀座磨损寿命；（2）为保证阀座材质的许用密封比压，阀座设计必须有一定密封受压宽度，密封宽度越大，密封比压越小，容易导致泄漏；（3）个别厂商为提高低压密封，不断提高碟簧初始预紧力，最后导致阀门操作转矩增大，还可能出现阀座将阀球“扼死”现象，导致启闭失灵，甚至损坏阀座。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种不提高碟簧预紧力的情况下，改变阀座结构来实现高低压密封分离，低压时保证低压密封区有更加充分的密封比压，高压时保证有足够的密封面宽度满足材料许用比压要求的浮动球阀阀座结构。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
浮动球阀阀座结构，包括两个间隔设置的阀座以及设在两个阀座之间的球体，两个阀座上均设有内球面与球体连接，所述阀座内球面的小头端上设有一圈以上的开槽结构，该开槽结构为环形槽或由多个间隔且在一个同心圆上的弧形槽组成。
所述阀座为PEEK材料成型。
所述球体为不锈钢成型。
本发明采用以上技术方案，开槽结构将阀座上的内球面分为两个部分，位于内球面大头端且面积最大的部分为外圈，外圈为高压密封区域，而其他内球面部分均为内圈，内圈为低压密封区域；由于内圈的接触面积大大减小，密封比压增大，低压密封更加可靠，大大增加了阀门的使用寿命；其次，由于开槽后阀座内圈的弹性变形挠度增大，密封预紧力变大，低压密封就更可靠。此外，阀座内球面的高压密封区域比较大，保证材料受压表面的应力在许用应力范围内，不至于阀座变形过大而失效。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明：
图1为本发明浮动球阀阀座结构的剖面示意图；
图2为本发明中开槽结构的实施例1；
图3为本发明中开槽结构的实施例2；
图4为本发明中阀座内球面的示意图。
具体实施方式
如图1至图4之一所示，本发明包括两个间隔设置的阀座1以及设在两个阀座1之间的球体2，两个阀座1上均设有内球面4与球体2连接，阀座1内球面4的小头端上设有一圈以上的开槽结构3。如图2所示，开槽结构3为环形槽，或如图3所示，开槽结构3也可以是由多个间隔且在一个同心圆上的弧形槽组成。
另外，阀座1为PEEK材料成型，PEEK材料具有韧性和刚性兼备的特点，同时对交变应力具有优良的耐疲劳能力，应用于阀座可有效地提高阀座的使用寿命。另外，球体2为不锈钢成型。
开槽结构3将阀座1上的内球面4分为两个部分，位于内球面4大头端且面积最大的部分为外圈41，外圈41为高压密封区域，而其他内球面4部分均为内圈42，内圈42为低压密封区域。
阀座1的内球面4上经开槽后使得阀座1内球面4内圈42位置的挠性刚度大大降低，使阀座1作用在内球面4上的密封力提高20%，由于碟簧与阀座1的受力点在阀座1内球面4的内圈42上，在低压情况下，阀座1密封区域将移到内圈42，阀座1内球面4上的外圈41基本不受力。由于阀座1内球面4上内圈42的密封在预紧力提高的同时减小了低压密封宽度，因此低压密封比压大大提高。高压情况下，由于上游介质压力增大，后阀座1内球面4上的外圈41高压密封区域开始受压，加大承压面积，为此作用于后阀座1面上的比压不超过材料许用比压值。
现有不开槽的阀座和本实用型开槽的阀座在其他条件保持一致的情况下，现有不开槽阀座的低压密封预紧力为26.2N，而本实用型开槽的阀座的低压密封预紧力为31.3N，可以得到开槽后的阀座的低压密封预紧力得到有效提高，因此密封性更好。
另外，现有不开槽的阀座内球面的局部接触应力为25.8MPa，而本实用型开槽的阀座内球面内圈的局部接触应力为52.2MPa，由此增大了低压密封比压，使低压密封更可靠，大大增加磨损寿命。

Claims (3)

1.浮动球阀阀座结构，包括两个间隔设置的阀座以及设在两个阀座之间的球体，两个阀座上均设有内球面与球体连接，其特征在于：所述阀座内球面的小头端上设有一圈以上的开槽结构，该开槽结构为环形槽或由多个间隔且在一个同心圆上的弧形槽组成。
2.根据权利要求1所述的浮动球阀阀座结构，其特征在于：所述阀座为PEEK材料成型。
3.根据权利要求1或2所述的浮动球阀阀座结构，其特征在于：所述球体为不锈钢成型。
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