CN113007379A - 一种上装式球阀及其装配工具和工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种上装式球阀及其装配工具和工艺，其结构包括阀体、球体、阀座，阀座由弹簧座和卡簧通过专用装配工具安装在阀体进出口通道内，解决了现有技术阀座通过螺纹传动导致螺纹易损坏的问题，对阀座与弹簧座之间的配合精度要求低，部件加工容易，装配和拆卸方便，装配质量可靠。

Description

一种上装式球阀及其装配工具和工艺
技术领域
本发明属于阀门领域，尤其涉及一种上装式深冷球阀。本发明适用于-196℃液氮、液氧等深冷介质工况。
背景技术
目前国内外的上装式深冷球阀多采用螺纹阀座结构或铰链阀座结构。螺纹阀座结构的金属阀座通过螺纹环安装与阀体内，在深冷工况中，金属阀座和螺纹环均需采用奥氏体不锈钢材料，奥氏体不锈钢材料的硬度低韧性大的特点，装配时，首先通过旋转螺纹环将阀座退进阀腔两侧的通道内，球体装入阀腔后再反向旋转螺纹环将阀座向球体压紧；其缺点是：金属阀座和螺纹环采用同材质，装配时两者螺纹易咬合，很难可靠将螺纹旋紧到位，在旋紧过程中，用力不均会将螺牙挤压变形和损坏，甚至掉落铁屑损伤阀座软密封面；而且，螺纹阀座要求加工精度较高，间隙、公差配合要求精准合适，加工难度大，尤其不适合大口径深冷球阀。铰链阀座结构的铰链采用多段圆弧拼接而成，制作繁琐，安装麻烦，而且使用过程中存在铰链联接接头脱落隐患，可靠性差。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的缺点，提供一种加工容易、装配方便、质量可靠的上装式球阀及其装配工具和工艺。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种上装式球阀，包括阀体、球体、阀座，阀座密封面内嵌装橡胶密封圈与球体相互配合组成软密封副，阀座从靠近球体一端到远离球体一端的外圆面具有直径逐渐减小的第一外圆柱面、第二外圆柱面、第三外圆柱面，阀体从阀腔一侧到远离阀腔一侧的通道内制有内径逐渐减小的第一圆柱腔和第二圆柱腔，阀座的第二外圆柱面和阀体的第二圆柱腔内壁之间动密封配合，阀座内孔与阀体通道直径相等，阀体中腔具有上装口；其特征是：阀座由弹簧座、卡簧安装在阀体进出口通道内，弹簧座安装在阀座第二外圆柱面与阀体第一圆柱腔内壁之间的环形空腔内，弹簧座内孔壁与阀座第二外圆柱面间隙配合，外圆面与阀体第一圆柱腔内壁间隙配合，弹簧座轴向长度小于环形空腔的轴向长度，使弹簧座可在所述环形空腔内轴向移动，在弹簧座内孔具有径向内台阶，该径向内台阶内设有弹簧腔，阀座第一外圆柱面与第二外圆柱面之间的径向外台阶与弹簧腔之间安装弹簧，弹簧座外圆面设有环形卡槽，卡簧安装在该环形卡槽内；在阀体第二圆柱腔与通道之间具有径向内台阶，该径向内台阶与阀座端面之间具有轴向空间；在弹簧座位于阀腔内侧设有环形凸肩。
最好是，在阀座第三外圆柱面与阀体第二圆柱腔内壁之间安装唇形橡胶密封圈，该唇形橡胶密封圈的开口朝着阀座端面方向，在唇形橡胶密封圈的开口内嵌装钢圈；钢圈由压环、对开隔环压装在唇形橡胶密封圈的开口内，对开隔环卡装在阀座第三外圆柱面的卡槽内，其外圆面设有卡紧槽，在卡紧槽内安装卡箍。
一种上装式球阀的装配工具，其特征是：由螺套、螺杆和卡环组成，螺套内孔两端制有方向相反的内螺纹，螺套内孔两端的内螺纹分别螺纹连接一螺杆，两侧螺杆的另一端分别固定安装一卡环，卡环下端面制有卡槽。
最好是，卡环下端面为圆弧形，在圆弧形下端面内制有圆弧形卡槽。
一种上装式球阀的装配工艺，其特征是采用以下装配步骤：
1、将钢圈嵌装在唇形橡胶密封圈内，一体套装在阀座的第三外圆柱面上，把压环套装在阀座的第三外圆柱面上与钢圈压紧接触；
2、把对开隔环装入阀座第三外圆柱面的卡紧槽内，并在其卡紧槽内安装卡箍；
3、在弹簧座的弹簧腔内安装弹簧后套装在阀座第二外圆柱面上，卡簧装在弹簧座外圆柱面靠近环形凸肩一侧；
4、将阀座、弹簧座组件一体从阀体中腔的上装口装入到阀体的进出口通道内；
5、将球体、阀杆组件一体从阀体中腔的上装口装入阀腔内，并把球体调整到与阀座处于全关位置；
6、把装配工具从球体流道孔两端位置的阀体上装口放入阀腔内，将装配工具两端卡环的卡槽嵌在弹簧座的环形凸肩上，旋转螺套，通过螺杆和卡环将弹簧座向球体方向拉紧，把卡簧装入弹簧座外圆柱面的环形卡槽内，取出装配工具；
7、在阀体上装口安装阀盖。
本发明与现有技术相比的有益效果是：阀座由弹簧座和卡簧通过专用装配工具安装在阀体进出口通道内，对阀座与弹簧座之间的配合精度要求低，部件加工容易，装配和拆卸方便，装配质量可靠。
附图说明
图1是本发明装配工具使用状态示意图。
图2是本发明图1中阀座局部结构示意图。
图3是本发明装配工具结构示意图。
图中：1球体、2弹簧座、3阀座、4卡簧、5弹簧、6唇形橡胶密封圈、7卡箍、8对开隔环、9阀体、10压环、11钢圈、12橡胶密封圈、13螺套、14螺杆、15卡环。
具体实施方式
如图1、图2所示的上装式球阀，包括阀体9、球体1、阀座3，阀座3密封面内嵌装橡胶密封圈12与球体1相互配合组成软密封副，阀座3从靠近球体1一端到远离球体1一端的外圆面具有直径逐渐减小的第一外圆柱面、第二外圆柱面、第三外圆柱面，阀体9从阀腔一侧到远离阀腔一侧的通道内制有内径逐渐减小的第一圆柱腔和第二圆柱腔，阀座3的第二外圆柱面和阀体9的第二圆柱腔内壁之间动密封配合，使阀座3的第二外圆柱面与阀体9的第二圆柱腔之间构成活塞式结构，阀座3内孔与阀体9通道直径相等，阀体9中腔具有上装口,阀座3、球体1从所述上装口装入阀腔，构成上装式结构；其特征是：阀座3由弹簧座2、卡簧4安装在阀体9进出口通道内，弹簧座2安装在阀座3第二外圆柱面与阀体9第一圆柱腔内壁之间的环形空腔内，弹簧座2内孔壁与阀座3第二外圆柱面间隙配合，外圆面与阀体9第一圆柱腔内壁间隙配合，弹簧座2轴向长度小于环形空腔的轴向长度，使弹簧座2可在所述环形空腔内轴向移动，在弹簧座2内孔具有径向内台阶，该径向内台阶内设有弹簧腔，阀座3第一外圆柱面与第二外圆柱面之间的径向外台阶与弹簧腔之间安装弹簧5，将阀座3推向球体1压紧密封，弹簧座2外圆面设有环形卡槽，卡簧4安装在该环形卡槽内，限制阀座3向远离球体1方向移动，卡簧4与弹簧5共同推动阀座3压紧球体1；在阀体9第二圆柱腔与通道之间具有径向内台阶，该径向内台阶与阀座3端面之间具有轴向空间，该轴向空间保证阀座3具有足够的轴向位移；在弹簧座2位于阀腔一侧设有环形凸肩，该环形凸肩用来安装专用拆装工具，便于装配。阀体9采用一体结构，阀座3、弹簧座2采用奥氏体不锈钢材料，卡簧4采用开口的弹性不锈钢圈，阀体9、球体1、阀座3、弹簧座2通过深冷处理工艺后加工成型，使部件具有耐超低温性能。阀座3与阀体9组成DBB结构，实现双向密封，同时中腔超压时阀座3可自动泄压到低压端，保证了深冷球阀的使用安全性和密封可靠性。
在阀座3第三外圆柱面与阀体9第二圆柱腔内壁之间安装唇形橡胶密封圈6，该唇形橡胶密封圈6的开口朝着阀座3端面方向，即背离阀腔方向，在唇形橡胶密封圈6的开口内嵌装钢圈11，介质压力推动钢圈11撑开唇形橡胶密封圈6，增强阀座3外圆面与阀体9内腔壁之间的自密封性能；钢圈11由压环10、对开隔环8压装在唇形橡胶密封圈6的开口内，压环10一端将钢圈11顶压在唇形橡胶密封圈6的开口内，另一端与对开隔环8接触，防止唇形橡胶密封圈6轴向移动磨损，保证阀座3自动泄压后的密封性能，对开隔环8卡装在阀座3第三外圆柱面的卡槽内，其外圆面设有卡紧槽，在卡紧槽内安装卡箍7，卡箍7将对开隔环8卡紧在阀座3的卡紧槽内。
如图3所示的上装式球阀的装配工具，其特征是：由螺套13、螺杆14和卡环15组成，螺套13内孔两端制有方向相反的内螺纹，即螺套13内孔左端制有左螺纹，右端制有右螺纹，螺套13内孔两端的内螺纹分别螺纹连接一螺杆14，两侧螺杆14的另一端分别固定安装一卡环15，卡环15下端面制有卡槽，安装阀座时，左右两端卡环15的卡槽同时嵌装在左右阀座上弹簧座的环形凸肩上，转动螺套13时，左右两侧的螺杆14同时伸缩。
卡环15下端面的卡槽为圆弧形卡槽，提高与弹簧座环形凸肩的配合性能，圆弧形卡槽的弧度最佳值为1/4圆弧。
上装式球阀的装配工艺，其特征是采用以下装配步骤：
1、将钢圈11嵌装在唇形橡胶密封圈6内，一体套装在阀座3的第三外圆柱面上，把压环10套装在阀座3的第三外圆柱面上与钢圈11压紧接触；
2、把对开隔环8装入阀座3第三外圆柱面的卡紧槽内，并在其卡紧槽内安装卡箍7；
3、在弹簧座2的弹簧腔内安装弹簧5后套装在阀座3第二外圆柱面上，卡簧4装在弹簧座2外圆柱面靠近环形凸肩一侧；
4、将阀座3、弹簧座2组件一体从阀体9中腔的上装口装入到阀体9的进出口通道内；
5、将球体1从阀体9中腔的上装口装入阀腔内，并把球体1调整到与阀座3处于全关位置，球体1先与阀杆组成一体组件，再一体装入阀腔内；
6、把装配工具从球体1流道孔两端位置的阀体9上装口放入阀腔内，将装配工具两端卡环15的卡槽嵌在弹簧座2的环形凸肩上，在球体1流道孔两端位置各安装一个装配工具，提高弹簧座2调节平稳性，旋转螺套13，通过螺杆14和卡环15将弹簧座2向球体1方向拉紧，把卡簧4装入弹簧座2外圆柱面的环形卡槽内，取出装配工具；卡簧4将阀座3从阀体9进出口通道内推出与球体1压紧密封，解决了现有技术的阀座通过螺纹旋转缩进阀体通道或伸出阀体通道存在问题；
7、在阀体9上装口安装阀盖。
拆卸时，将装配工具两侧的卡环15嵌装两侧弹簧座2的环形凸肩上，旋转螺套13，将弹簧座2向阀腔移动，把卡簧4从弹簧座2外圆面的环形卡槽内取出，反向旋转螺套13，把阀座3退进阀体9通道内，即可取出球体1、阀座3。拆卸维修方便。

Claims (5)

1.一种上装式球阀，包括阀体（9）、球体（1）、阀座（3），阀座（3）从靠近球体（1）一端到远离球体（1）一端的外圆面具有直径逐渐减小的第一外圆柱面、第二外圆柱面、第三外圆柱面，阀体（9）从阀腔一侧到远离阀腔一侧的通道内制有内径逐渐减小的第一圆柱腔和第二圆柱腔，阀座（3）的第二外圆柱面和阀体（9）的第二圆柱腔内壁之间动密封配合，阀座（3）内孔与阀体（9）通道直径相等，阀体（9）中腔具有上装口；其特征是：阀座（3）由弹簧座（2）、卡簧（4）安装在阀体（9）进出口通道内，弹簧座（2）安装在阀座（3）第二外圆柱面与阀体（9）第一圆柱腔内壁之间的环形空腔内，弹簧座（2）内孔壁与阀座（3）第二外圆柱面间隙配合，外圆面与阀体（9）第一圆柱腔内壁间隙配合，弹簧座（2）轴向长度小于环形空腔的轴向长度，在弹簧座（2）内孔具有径向内台阶，该径向内台阶内设有弹簧腔，阀座（3）第一外圆柱面与第二外圆柱面之间的径向外台阶与弹簧腔之间安装弹簧（5），弹簧座（2）外圆面设有环形卡槽，卡簧（4）安装在该环形卡槽内；在阀体（9）第二圆柱腔与通道之间具有径向内台阶，该径向内台阶与阀座（3）端面之间具有轴向空间；在弹簧座（2）位于阀腔一侧设有环形凸肩。
2.根据权利要求1所述的上装式球阀，其特征是：在阀座（3）第三外圆柱面与阀体（9）第二圆柱腔内壁之间安装唇形橡胶密封圈（6），该唇形橡胶密封圈（6）的开口朝着阀座（3）端面方向，在唇形橡胶密封圈（6）的开口内嵌装钢圈（11）；钢圈（11）由压环（10）、对开隔环（8）压装在唇形橡胶密封圈（6）的开口内，对开隔环（8）卡装在阀座（3）第三外圆柱面的卡槽内，其外圆面设有卡紧槽，在卡紧槽内安装卡箍（7）。
3.一种上装式球阀的装配工具，其特征是：由螺套（13）、螺杆（14）和卡环（15）组成，螺套（13）内孔两端制有方向相反的内螺纹，螺套（13）内孔两端的内螺纹分别与螺杆（14）的一端螺纹连接，两侧螺杆（14）的另一端分别固定安装一卡环（15），卡环（15）下端面制有卡槽。
4.根据权利要求3所述的上装式球阀的装配工具，其特征是：卡环（15）下端面的卡槽为圆弧形卡槽。
5.根据权利要求2所述的上装式球阀的装配工艺，其特征是：包括以下装配步骤：
1）、将钢圈（11）嵌装在唇形橡胶密封圈（6）内，一体套装在阀座（3）的第三外圆柱面上，把压环（10）套装在阀座（3）的第三外圆柱面上与钢圈（11）压紧接触；
2）、把对开隔环（8）装入阀座（3）第三外圆柱面的卡紧槽内，并在其卡紧槽内安装卡箍（7）；
3）、在弹簧座（2）的弹簧腔内安装弹簧（5）后套装在阀座（3）第二外圆柱面上，卡簧（4）装在弹簧座（2）外圆柱面靠近环形凸肩一侧；
4）、将阀座（3）、弹簧座（2）组件一体从阀体（9）中腔的上装口装入到阀体（9）的进出口通道内；
5）、将球体（1）从阀体（9）中腔的上装口装入阀腔内，并把球体（1）调整到与阀座（3）处于全关位置；
6）、把装配工具从球体（1）流道孔两端位置的阀体（9）上装口放入阀腔内，装配工具两端的卡环嵌在弹簧座（2）的环形凸肩上，旋转螺套，通过螺杆和卡环将弹簧座（2）向球体（1）方向拉紧，把卡簧（4）装入弹簧座（2）外圆柱面的环形卡槽内，取出装配工具；
7）、在阀体（9）上装口安装阀盖。
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