CN114110242A - 一种双膜片密封结构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种双膜片密封结构，涉及开关控制阀的技术领域，其包括包括阀体、安装在阀体内壁上的阀座以及转动安装在阀体内的阀芯，阀座滑动抵紧在阀芯上，阀体的内腔侧壁上固定有安装环，安装环套设在阀座的外壁上，安装环的两侧壁与阀座的两侧壁分别一一配合形成两个膜片环槽，两膜片环槽内均密封安装有膜片。本申请利用球阀内流过的蒸汽对膜片进行挤压，推动阀座向阀芯的方向移动并抵紧阀芯，实现对球阀的密封。两相对设置的膜片共同对球阀内的高压蒸汽进行阻挡，降低高压蒸汽进入两膜片之间的腔室的风险，降低腔室内的高压蒸汽向两膜片相互远离的方向推动膜片，导致膜片在膜片环槽内脱离的风险，改善了改善阀芯与阀座的密封不稳定的问题。

Description

一种双膜片密封结构

技术领域

本申请涉及开关控制阀的技术领域，尤其是涉及一种双膜片密封结构。

背景技术

控制阀在海工和船舶领域又称为截止阀,是一种由阀杆带动启闭件绕其自身轴线作旋转运动的阀门。控制阀在管路中主要用来起到切断、分配和改变介质的流动方向的作用。在我国，控制阀被广泛的应用在石油炼制、长输管线、化工、造纸、制药、水利、电力、市政、钢铁等行业，在国民经济中占有举足轻重的地位。

控制阀因其自身优秀的流阻特性和密封性能被广泛应用在高、低温工况下，控制阀一般为活塞式浮动阀，在弹性件载荷和介质压力的作用下，可自动补偿因温度变化引起材料收缩或伸胀的间隙，保证了阀座与阀芯间的密封性能。相关技术中，控制阀包括阀体、浮动安装在阀体内的阀座、转动安装在阀座内的阀芯以及用于转动阀芯的阀杆，阀杆通过对阀芯的转动实现控制阀的开关控制。为了提高阀门的控制效果，即提高阀门的密封性能，往往在阀体与阀座之间安装密封圈，以实现浮动阀座与阀体之间的密封，根据应用场景的不同密封圈一般选用橡胶材质或者石墨材质。

针对上述中的相关技术，发明人发现，受到自身材质的影响在极端温度环境中，橡胶密封垫圈会发生脆断失效或者烧毁失效，石墨密封垫圈会发生膨胀变形对阀座产生挤压，导致阀座密封失效，两种类型的密封圈并不完全适应温度范围度-256℃～+800℃之间的全部工况，密封件在极端环境的条件下很容易发生变形失效，导致阀芯与阀座的密封不稳定的问题。

发明内容

为了改善阀芯与阀座的密封不稳定的问题，本申请提供一种双膜片密封结构。

本申请提供的一种双膜片密封结构采用如下的技术方案：

一种双膜片密封结构，包括阀体、安装在阀体内壁上的阀座以及转动安装在所述阀体内的阀芯，所述阀座滑动抵紧在所述阀芯上，所述阀体的内腔侧壁上固定有安装环，所述安装环套设在所述阀座的外壁上，所述安装环的两侧壁与所述阀座的两侧壁分别一一配合形成两个膜片环槽，两所述膜片环槽内均密封安装有膜片。

通过采用上述技术方案，通过在安装环与阀座的两侧壁开设膜片环槽，并在两膜片环槽内密封设置膜片，阀座向阀芯移动抵紧的过程中，阀体与阀座之间产生缝隙，控制阀内的介质沿缝隙进入作用在远离阀芯的膜片上，膜片发生变形推动阀座向阀芯移动抵紧，实现阀座与阀芯的密封，降低介质从阀座与阀芯之间的缝隙流出的风险。同时膜片对作用在其自身的高压蒸汽进行阻挡，降低介质从阀座与安装环的间隙流出造成介质泄露的风险。

阀芯在转动过程中，仍然会与阀座之间产生间隙，使得控制阀内的介质沿间隙流入反作用在远离阀芯的膜片上，最终导致远离阀芯膜片的脱落。靠近阀芯的膜片对反作用在远离阀芯的膜片的介质进行阻挡，使得介质无法作用在远离阀芯的膜片上，提高了膜片与膜片环槽配合的稳定性，改善了改善阀芯与阀座的密封不稳定的问题。

可选的，所述膜片包括密封板，以及设置在所述密封板两侧的连接板，两所述连接板分别与所述膜片环槽的槽壁固定连接。

通过采用上述技术方案，利用两连接板与膜片环槽进行密封连接，增大了膜片与膜片环槽槽壁的接触面积，提高膜片与膜片环槽槽壁连接的稳定性；同时增大了膜片与膜片环槽槽壁连接的密封效果，降低高温高压蒸汽沿膜片与膜片环槽槽壁的缝隙进入两膜片之间腔室的风险。

可选的，所述膜片环槽内安装有膜片内环和膜片外环，所述膜片内环套设压紧在所述连接板的外壁上，所述膜片外环抵紧在另一所述连接板的内壁上，且所述膜片内环与所述膜片外环之间形成有卡环间隙。

通过采用上述技术方案，膜片内环和膜片外环对膜片的连接板进行抵紧挤压，提高膜片与膜片环槽配合的稳定性，降低膜片脱离的风险。

可选的，所述密封板上设置有波峰，且所述波峰的数量设置为多个。

通过采用上述技术方案，波峰使得膜片具备一定的抻展性，使得阀座移动时，膜片与阀座始终可以保持连接状态，降低阀座移动时，膜片与阀座脱离的风险。多个波峰进一步提高膜片的抻展效果，使得膜片与阀座不脱离状态下，增大阀座的轴向位移距离。

所述阀座与所述安装环相抵接的内壁上开设有多个密封槽，所述密封槽内安装有多个密封垫圈，所述密封垫圈与所述安装环的内壁相抵接。

通过采用上述技术方案，通过在阀座的外壁开设多个密封槽并在密封槽内设置密封垫圈，利用密封槽和密封垫圈对两膜片进行间隔密封，在单侧膜片破损失效后，降低高压蒸汽对另一膜片进行挤压，导致另一膜片从膜片环槽内脱离导致密封失效的风险，起到二次密封保护的作用。另外，由于安装环与阀座之间具有间隙，利用密封槽和密封垫圈有利于实现阀座与安装环的同轴定位，即实现阀座与阀体的同轴定位。

可选的，所述膜片与所述膜片环槽的槽壁通过焊接的方式连接。

通过采用上述技术方案，膜片与膜片环槽的槽壁焊接的连接方式，使得膜片与安装环以及膜片与阀座的连接更加稳定，同时提高了膜片的密封性能，增强了膜片与安装环连接处的刚度，提高安装环、膜片以及阀座的整体性。

可选的，所述膜片与所述膜片环槽的槽壁通过螺栓加载的方式连接。

通过采用上述技术方案，膜片与膜片环槽通过螺纹旋合的方式连接，实现膜片在膜片环槽内的可拆卸安装，膜片与膜片环槽的连接更加可靠。

可选的，所述阀体的侧壁上开设有卡槽，所述安装环插接固定在所述卡槽内。

通过采用上述技术方案，利用卡槽对阀体进行径向的限位固定，方便安装环在阀体内的安装，提高安装环与阀体连接的稳定性，降低安装环与阀体产生相对位移的风险。

可选的，所述阀体与所述阀座之间还设置有预载结构，所述预载结构包括抵接在所述阀座上的弹性件座、开设在所述弹性件座靠近所述阀体端面的安装槽以及安装在所述安装槽内的弹性件，所述弹性件的一端抵接在所述阀体靠近所述弹性件座的端面上，另一端抵接在所述安装槽的槽底。

通过采用上述技术方案，在弹性件弹力作用下，弹性件通过弹性件座沿轴线方向推动阀座，使得阀座的端部始终抵接在阀芯上，实现阀座的初始密封。

可选的，所述阀座侧壁固定连接有用于对安装环进行限位的压紧组件，所述压紧组件包括套设在所述安装环外壁的牵制环和限位环、嵌设安装在所述阀体上的多开环以及穿设在所述限位环内的固定螺栓，所述牵制环的外壁和侧壁均与诉搜狐阀体相抵接，且所述牵制环远离所述阀体的侧壁与所述多开环相抵接，所述多开环螺纹旋合压紧在所述限位环的外壁上，所述限位环的外壁还与所述阀体相抵接，所述固定螺栓依次穿过所述安装环和所述牵制环与所述阀体固定连接。

通过采用上述技术方案，螺栓通过限位环对安装环进行固定，多开环对牵制环进行侧壁的挤压定位，实现牵制环对安装环在直径方向的限位，提高压紧组件对多开环固定压紧的稳定性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

通过在安装环与阀座的两侧壁开设膜片环槽，并在两膜片环槽内密封设置膜片，球阀内流过的蒸汽对膜片进行挤压，推动阀座向阀芯的方向移动并抵紧阀芯，实现对球阀的密封。两相对设置的膜片共同对球阀内的高压蒸汽进行阻挡，降低高压蒸汽进入两膜片之间的腔室的风险，降低腔室内的高压蒸汽向两膜片相互远离的方向推动膜片，导致膜片在膜片环槽内脱离的风险，改善了改善阀芯与阀座的密封不稳定的问题；

利用两连接板与膜片环槽进行密封连接，增大了膜片与膜片环槽槽壁的接触面积，提高膜片与膜片环槽槽壁连接的稳定性；同时增大了膜片与膜片环槽槽壁连接的密封效果，降低高温高压蒸汽沿膜片与膜片环槽槽壁的缝隙进入两膜片之间腔室的风险；

通过在膜片环槽内安装膜片内环和膜片外环，利用两连接板与膜片环槽进行密封连接，增大了膜片与膜片环槽槽壁的接触面积，提高膜片与膜片环槽槽壁连接的稳定性；同时增大了膜片与膜片环槽槽壁连接的密封效果，降低高温高压蒸汽沿膜片与膜片环槽槽壁的缝隙进入两膜片之间腔室的风险。

附图说明

图1是本申请实施例1的整体结构示意图。

图2是本申请实施例1为展示膜片的剖面结构示意图。

图3是图2中A结构的局部放大示意图。

图4是本申请实施例2为展示密封结构装配关系的装配结构示意图。

附图标记说明：1、阀体；2、阀座；3、卡槽；4、安装环；5、压紧组件；51、牵制环；52、限位环；53、多开环；54、固定螺栓；6、膜片环槽；7、膜片；71、密封板；72、连接板；8、膜片内环；9、膜片外环；10、卡环间隙；11、波峰；12、预载结构；121、弹性件座；122、安装槽；123、弹性件13、密封槽；14、密封垫圈；15、阀芯。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种双膜片密封结构。

实施例1：

参照图1和图2，一种双膜片密封结构包括阀体1、通过压紧组件5固定安装在阀体1上的安装环4、穿设在安装环4内的阀座2以及设置在阀座2与阀体1之间的预载结构12。阀座2的外壁与安装环4的内壁相抵接，阀座2与安装环4靠近抵接位置的两侧壁形成有膜片环槽6，两膜片环槽6内分别安装有膜片7，预载结构12在轴线方向向阀芯方向抵推阀座2，使阀座2始终与阀芯抵紧，起到初始密封作用。

阀座2向阀芯15方向移动的过程中，控制阀内的介质沿缝隙进入作用在远离阀芯的膜片7上，膜片7发生变形推动阀座2向阀芯15移动抵紧，实现阀座2与阀芯15的密封抵紧，降低介质从阀座2与阀芯15之间的缝隙流出的风险。同时膜片7对作用在其自身的高压蒸汽进行阻挡，降低介质从阀座2与安装环4的间隙流出造成介质泄露的风险。靠近阀芯15的膜片7对反作用在远离阀芯15的膜片7的介质进行阻挡，使得介质无法作用在远离阀芯15的膜片7上，提高了膜片7与膜片环槽6配合的稳定性，金属材料制成的膜片7可适应高低温和高压环境，改善了改善阀芯15与阀座2的密封不稳定的问题。

参照图2和图3，任一膜片7包括圆环状的密封板71以及一体成型在密封板71两端的连接板72，连接板72位于密封板71的同侧，膜片7的为冲压制成的板材或型材，膜片7的两连接板72与膜片环槽6的槽壁通过螺纹旋合压紧的方式连接，以此实现膜片7在膜片环槽6内的密封固定。螺纹旋合压紧的方式实现膜片7在膜片环槽6内的可拆卸安装，使得膜片7与膜片环槽6的连接更加可靠。控制阀一端膜片7和膜片环槽6关于安装环4径向的二等分面对称设置，两膜片7共同对球阀内的高压蒸汽进行阻挡，降低高压蒸汽进入两膜片7之间，导致膜片7在膜片环槽6内脱离的风险。

连接板72的中心位置形成有波峰11，波峰11使得膜片7具备一定的抻展性，使得阀座2移动时，膜片7与阀座2始终可以保持连接状态，降低阀座2移动时，膜片7与阀座2脱离的风险。波峰11的数量可为一个或者多个，波峰11的数量可以根据阀座2设定的位移量进行调整，阀座2设定的移动量越大，则需要波峰11的数量越多。多个波峰11进一步提高膜片7的抻展效果，使得膜片7与阀座2不脱离状态下，增大阀座2的轴向位移距离。

膜片7两相互靠近的侧壁卡接安装有膜片内环8和膜片外环9，膜片7与膜片外环9之间形成有卡环间隙10，膜片内环8套设在膜片7的连接板72上，将膜片7内壁压紧在阀座2外壁上，膜片外环9抵接在膜片7的另一连接板72上，将膜片7外壁压紧在安装环4的内壁上。膜片内环8与膜片外环9共同对膜片7作用，降低膜片7从膜片7槽内脱离的风险，且对膜片7与膜片环槽6接触的两侧壁进行压紧，降低膜片7两侧壁发生变形的风险。

阀座2与安装环4相抵接的内壁上开设有多个密封槽13，密封槽13内安装有密封垫圈14，密封垫圈14与安装环4的内壁相抵接，优选的，密封槽13和密封垫圈14的数量设置为三个，且在阀座2上均匀设置。利用密封槽13和密封垫圈14对两膜片7进行间隔密封，起到二次密封保护的作用，在单侧膜片7破损失效后，降低高压蒸汽对另一膜片7进行挤压，导致另一膜片7从膜片环槽6内脱离导致密封失效的风险。另外，由于安装环4与阀座2之间具有间隙，利用密封槽13和密封垫圈14有利于实现阀座2与安装环4的同轴定位，即实现阀座2与阀体1的同轴定位。

预载结构12包括抵接在阀座2上的弹性件座121、开设在弹性件座121靠近阀体1端面的安装槽122以及安装在安装槽122内的弹性件123，弹性件123的一端抵接在阀体1靠近弹性件座121的端面上，另一端抵接在安装槽122的槽底。本实施例中，弹性件123可为碟簧或波形弹簧。在弹性件123弹力作用下，弹性件123通过弹性件座121沿轴线方向推动阀座2，使得阀座2的端部始终抵接在阀芯上，实现阀座2的初始密封。

压紧组件5包括开设在阀体1内壁的卡槽3，套设在膜片7压环外壁的牵制环51和限位环52、抵接在阀体1内壁的多开环53以及穿设在限位环52上的固定螺栓54。安装环4插接固定在卡槽3内，对卡槽3进行径向限位，牵制环51的侧壁和外壁均与阀体1相抵紧；多开环53可选用三开环或者四开环，本申请实施例中，多开环53选用三开环，多开环53固定在阀体1开设的压环槽内，对牵制环51远离阀体1的侧壁进行抵紧，且牵制环51套设在安装环4的外壁；限位环52抵接在安装环4的侧壁上，将安装环4抵紧固定在卡槽3上，固定螺栓54依次穿过安装环4和牵制环51与阀体1固定连接。

本申请实施例一种双膜片密封结构的实施原理为：在球阀工作时，高温高压蒸汽沿弹性件座121与阀座2之间的间隙经卡环间隙10流至膜片环槽6内，对阀座2和膜片环槽6内的膜片7进行挤压，在预载结构12和高温高压蒸汽对膜片7的共同作用下，使得阀座2向阀芯方向移动并与阀芯抵紧，实现密封作用，改善阀芯与阀座2的密封不稳定的问题。

实施例2：

参照图4，本申请实施例与实施例的不同之处在于，膜片7与膜片7槽的连接方式不同，膜片7与膜片7槽通过焊接连接的方式连接，膜片7的连接板72与膜片环槽6的两槽壁焊接连接。焊接的连接方式，使得膜片7与垫片的连接更加稳定，同时提高了膜片7的密封性能，增强了膜片7与安装环4连接处的刚度，提高安装环4、膜片7以及阀座2的整体性。

实施例2的实施原理为：膜片7与安装环4以及膜片7与阀座2焊接的连接方式，使得膜片7与垫片的连接更加稳定，同时提高了膜片7的密封性能，增强了膜片7与安装环4连接处的刚度，提高安装环4、膜片7以及阀座2的整体性。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双膜片密封结构，包括阀体（1）、安装在阀体（1）内壁上的阀座（2）以及转动安装在所述阀体（1）内的阀芯（15），所述阀座（2）滑动抵紧在所述阀芯（15）上，其特征在于：所述阀体（1）的内腔侧壁上固定有安装环（4），所述安装环（4）套设在所述阀座（2）的外壁上，所述安装环（4）的两侧壁与所述阀座（2）的两侧壁分别一一配合形成两个膜片环槽（6），两所述膜片环槽（6）内均密封安装有膜片（7）。

2.根据权利要求1所述的一种双膜片密封结构，其特征在于：所述膜片（7）包括密封板（71）以及设置在所述密封板（71）两侧的连接板（72），两所述连接板（72）分别与所述膜片环槽（6）的槽壁固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种双膜片密封结构，其特征在于：所述膜片环槽（6）内安装有膜片内环（8）和膜片外环（9），所述膜片内环（8）套设压紧在所述连接板（72）的外壁上，所述膜片外环（9）抵紧在另一所述连接板（72）的内壁上，且所述膜片内环（8）与所述膜片外环（9）之间形成有卡环间隙（10）。

4.根据权利要求2所述的一种双膜片密封结构，其特征在于：所述密封板（71）上设置有波峰（11），且所述波峰（11）的数量设置为单个或多个。

5.根据权利要求4所述的一种双膜片密封结构，其特征在于：所述阀座（2）与所述安装环（4）相抵接的内壁上开设有多个密封（13），所述密封（13）内安装有多个密封垫圈（14），所述密封垫圈（14）与所述安装环（4）的内壁相抵接。

6.根据权利要求1所述的一种双膜片密封结构，其特征在于：所述膜片（7）与所述膜片环槽（6）的槽壁通过焊接的方式连接。

7.根据权利要求1所述的一种双膜片密封结构，其特征在于：所述膜片（7）与所述膜片环槽（6）的槽壁通过通过螺栓加载的方式连接。

8.根据权利要求1所述的一种双膜片密封结构，其特征在于：所述阀体（1）的侧壁上开设有卡槽（3），所述安装环（4）插接固定在所述卡槽（3）内，所述卡槽（3）内可设置软质垫片、硬质垫片或本体密封。

9.根据权利要求1所述的一种双膜片密封结构，其特征在于：所述阀体（1）与所述阀座（2）之间还设置有预载结构（12），所述预载结构（12）包括抵接在所述阀座（2）上的弹性件座（121）、开设在所述弹性件座（121）靠近所述阀体（1）端面的安装槽（122）以及安装在所述安装槽（122）内的弹性件（123），所述弹性件（123）的一端抵接在所述阀体（1）靠近所述弹性件座（121）的端面上，另一端抵接在所述安装槽（122）的槽底。

10.根据权利要求1所述的一种双膜片密封结构，其特征在于：所述阀座（2）侧壁固定连接有用于对安装环（4）进行限位的压紧组件（5），所述压紧组件（5）包括套设在所述安装环（4）外壁的牵制环（51）和限位环（52）、嵌设安装在所述阀体（1）上的多开环（53）以及穿设在所述限位环（52）内的固定螺栓（54），所述牵制环（51）的外壁和侧壁均与所述阀体（1）相抵接，且所述牵制环（51）远离所述阀体（1）的侧壁与所述多开环（53）相抵接，所述多开环（53）螺纹旋合压紧在所述限位环（52）的外壁上，所述限位环（52）的外壁还与所述阀体（1）相抵接，所述固定螺栓（54）依次穿过所述安装环（4）和所述牵制环（51）与所述阀体（1）固定连接。

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