CN117231774B - 一种金属密封球阀 - Google Patents

Abstract

本发明属于球阀领域，具体涉及一种金属密封球阀，所述金属密封球阀包括主阀体、侧阀体和球体；所述球体与所述主阀体之间、所述球体与所述侧阀体之间均设置有金属阀座，所述金属阀座包括依次设置的第一圆柱段、第二圆柱段和第三圆柱段，沿所述金属阀座的轴向，在所述第一圆柱段上安装有止推垫，在所述第二圆柱段上安装有密封组件，在所述第三圆柱段的外周面上设置有安装槽，所述安装槽内设置有防火填料。该金属密封球阀结构简单，能有效保证球阀密封性能，同时降低加工损失和制造成本。

Description

一种金属密封球阀

技术领域

本发明属于球阀领域，具体涉及一种金属密封球阀。

背景技术

在现有技术的常温金属硬密封球阀中，当金属阀座与阀体之间采用O型密封圈的结构用于密封时，会在金属阀座上设置螺旋弹簧，螺旋弹簧首先推动金属阀座压向球体，实现预紧密封；当管道内存在介质时，介质的压力将再次推动O型密封圈，使其带动金属阀座压向球体，实现自密封。

然而，在上述金属硬密封球阀中，当设置多个螺旋弹簧时，容易导致阀座压向球体的预紧力过大，从而抱死球阀或增大开闭球阀所需的扭矩。同时，弹簧孔的加工精度较高，否则容易导致螺旋弹簧的实际预紧力与设计预紧力偏差过大。而且，上述设置方式使得金属阀座较长，不能保证铸钢阀体具备足够的壁厚，降低结构强度。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种金属密封球阀，该金属密封球阀结构简单，能有效保证球阀密封性能，同时降低加工损失和制造成本。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种金属密封球阀，所述金属密封球阀包括主阀体、侧阀体和球体，所述主阀体的右侧与所述侧阀体连接，所述球体设置于所述主阀体与所述侧阀体之间；所述主阀体的上下两端均设置有通孔，阀杆从上端***所述主阀体后与所述球体连接，固定轴从下端***所述主阀体后与所述球体连接；所述阀杆上端依次设置有连接盘和压盖，所述连接盘和所述压盖与所述主阀体之间均通过紧固件连接；所述球体与所述主阀体之间、所述球体与所述侧阀体之间均设置有金属阀座，所述金属阀座包括依次设置的第一圆柱段、第二圆柱段和第三圆柱段，沿所述金属阀座的轴向，在所述第一圆柱段上安装有止推垫，在所述第二圆柱段上安装有密封组件，在所述第三圆柱段的外周面上设置有安装槽，所述安装槽内设置有防火填料；所述密封组件一端与所述主阀体或所述侧阀体抵靠，另一端与所述第三圆柱段抵靠；所述止推垫一端与所述主阀体或所述侧阀体抵靠，另一端与所述第二圆柱段抵靠。

优选地，所述密封组件为X型，包括基础部分以及沿所述基础部分周向均匀设置的四个突出部分，所述突出部分由第一连接段和第二连接段组成，所述第一连接段和所述第二连接段外周为圆弧面，并且两段所述圆弧面之间平滑过渡；每个所述突出部分中间均开设有凹槽，相邻两个所述突出部分之间设置有截面为U型的弹性件，其中所述弹性件具有使相邻的两个所述突出部分向中间靠拢的预紧力。

优选地，所述凹槽的长度从所述第一连接段开始并延伸至所述基础部分，相邻两个所述凹槽之间的角度为85度~95度。

优选地，所述弹性件设置为从所述第二连接段延伸至所述第一连接段，且所述弹性件最底端不超过所述基础部分。

优选地，在所述基础部分中开设有引导通道，所述引导通道用于连通远离所述球体一侧的两个所述凹槽。

优选地，所述止推垫的截面形状为“山”字型，包括主体部分以及位于所述主体部分两侧的第一臂，所述第一臂向后延伸形成支撑部。

优选地，在所述主体部分中部面向所述金属阀座的一侧设置有第二臂；在第一状态下，所述第二臂与所述金属阀座之间存在间隙，在第二状态下，所述第二臂与所述金属阀座抵靠。

优选地，所述主体部分两侧的所述第一臂向靠近所述第二臂的方向倾斜设置，所述第一臂的外侧为倾斜设置的斜面。

优选地，所述主体部分与第一臂的连接处设置有弧形的弹性槽，所述第一臂上还设置有引导面，所述引导面与所述弹性槽相交。

优选地，所述弹性槽内选择性地安装有调整弹片，所述调整弹片具备使所述第一臂向远离所述第二臂的方向变形的弹性力。

与现有技术相比，本发明提供的一种金属密封球阀具备如下有益的技术效果：

1、利用第二密封组件自身的弹性来推动金属阀座压向球体，避免了现有技术中由于设置螺旋弹簧导致金属阀座压向球体的压力过大，从而抱死球阀或增大开闭球阀所需的扭矩。

2、在阀体与金属阀座配合处，即使阀体和金属阀座在长度方向上配合的尺寸加工精度不够，甚至尺寸误差较大时，都可以通过重新调整止推垫的厚度来适配，从而避免重新加工甚至报废阀体、金属阀座带来的损失，提高了经济性。

3、在现有的金属密封球阀中，由于金属阀座过长，导致不能利用软密封球阀的阀体，而在本发明采用的密封结构中，由于金属阀座可以做到最短、结构简单，能使用软密封球阀的铸造阀体。并且，由于不需要螺旋弹簧实现预紧密封，无需加工弹簧孔，能够降低产品成本，提高经济性。

4、通过将第二密封组件设置为具备基础部分和突出部分的X型密封圈，并在每个突出部分中间设置凹槽，在相邻两个突出部分之间设置截面为U型的弹性件，使相邻的两个突出部分能够向中心收缩。因此，增加了第二密封组件沿金属阀座轴向的预紧力和沿金属阀座径向的密封压力，由此提高了金属阀座密封性。

5、通过在基础部分中开设引导通道，利用介质的压力，使对应的两个突出部分向两侧发生弹性变形，从而能提高第二密封组件沿金属阀座轴向的预紧力和沿金属阀座径向的密封压力。

6、通过将止推垫设置为包括主体部分以及位于主体部分两侧的第一臂，在主体部分中部面向金属阀座的一侧设置第二臂，不用通过调整止推垫的厚度即可弥补尺寸误差，简单且方便。并且，借助第二臂能有效阻止金属阀座进一步压向第二密封组件，以保护第二密封组件。

附图说明

图1为现有技术中金属密封球阀；

图2为本发明的金属密封球阀；

图3为图2中的局部放大示意图；

图4为金属阀座的局部放大示意图；

图5为密封组件的一种实施方式的示意图；

图6为密封组件安装在金属阀座上的局部示意图；

图7为止推垫的一种实施方式的示意图。

其中，图中标注符号的含义如下：

1、主阀体；2、侧阀体；3、球体；4、阀杆；5、固定轴；6、连接盘；7、压盖；8、金属阀座；81、第一密封组件；82、螺旋弹簧；83、第二密封组件；84、止推垫；85、防火填料；86、第一圆柱段；87、第二圆柱段；88、第三圆柱段；89、金属密封面；

831、基础部分；832、突出部分；833、第一连接段；834、第二连接段；835、凹槽；836、弹性件；

841、主体部分；842、第一臂；843、支撑部；844、第二臂；845、斜面；846、弹性槽；847、引导面；848、调整弹片。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，这类术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参见附图1所示，现有技术的金属密封球阀包括主阀体1、侧阀体2和球体3。主阀体1的右侧与侧阀体2连接，球体3设置于主阀体1与侧阀体2之间。主阀体1的上下两端均设置有通孔，阀杆4从上端***主阀体1后与球体3连接，固定轴5从下端***主阀体1后与球体3连接。阀杆4上端依次设置有连接盘6和压盖7，连接盘6和压盖7与主阀体1之间均通过紧固件连接。球体3与主阀体1之间、球体3与侧阀体2之间均设置有金属阀座8，金属阀座8的外周面上设置有第一密封组件81，其中第一密封组件81为O型密封圈，用于实现金属阀座8与球体3之间的自密封。沿金属阀座8的轴向开设有弹簧孔，弹簧孔安装有螺旋弹簧82，其一端与金属阀座8抵靠，另一端与主阀体1或侧阀体2抵靠，用于实现金属阀座8与球体3之间的预紧密封。金属阀座8与球体3接触的部分设置有金属密封面89，该金属密封面89经过硬质合金处理以提高金属阀座8与球体3之间的密封性能。

如前所述的，现有技术中采用O型密封圈和螺旋弹簧用于实现金属阀座与球体之间的密封，存在阀座压向球体的预紧力过大等技术问题。为解决上述技术问题，如附图2-附图7中所示的，本发明提供的金属密封球阀中，金属阀座8包括依次设置的第一圆柱段86、第二圆柱段87和第三圆柱段88，沿金属阀座8的轴向，在第一圆柱段86上安装有止推垫84，在第二圆柱段87上安装有第二密封组件83，在第三圆柱段88的外周面上设置有安装槽，安装槽内设置有防火填料。第二密封组件83一端与主阀体1或侧阀体2抵靠，另一端与第三圆柱段88抵靠，止推垫84一端与主阀体1或侧阀体2抵靠，另一端与第二圆柱段87抵靠。其中，第二密封组件83为O型密封圈。

在上述结构中，通过在球体的上、下游侧各设置一个金属阀座，金属阀座与阀体之间设置O型密封圈。由于O型密封圈一般采用橡胶材质，弹性很好，如同附图1中螺旋弹簧一样，利用O型密封圈自身的弹性将金属阀座推向球体，实现预紧密封。当管道内存在介质时，利用介质的压力再次推动O型密封圈，使其带动金属阀座压向球体实现自密封。避免了现有技术中由于设置螺旋弹簧导致金属阀座压向球体的压力过大，从而抱死球阀或增大开闭球阀所需的扭矩。

同时，通过在金属阀座与阀体之间设置止推垫，当下游的金属阀座在压向O型密封圈，并超过O型密封圈的许用变形后，下游侧金属阀座后面设置的止推垫会阻止金属阀座进一步压向O型密封圈，从而能保护O型密封圈。并且，当阀体、金属阀座在长度方向上的加工精度不够或尺寸存在偏差，可以通过调整止推垫的厚度来弥补尺寸误差。

优选地，参见附图5-附图6中所示的，第二密封组件83为X型，包括基础部分831以及沿基础部分831周向均匀设置的四个突出部分832，突出部分832由第一连接段833和第二连接段834组成，第一连接段833和第二连接段834外周为圆弧面，并且两段圆弧面之间平滑过渡；每个突出部分832中间均开设有凹槽835，相邻两个突出部分832之间设置有截面为U型的弹性件836，其中弹性件836具有向中心收缩的预紧力F，从而使得相邻的两个突出部分832能够向中间靠拢。

采用O型密封圈虽然能够将金属阀座推向球体，但是能够提供的预紧力较小，无法实现有效预紧密封。在优选的实施方式中，将第二密封组件设置为具备基础部分和突出部分的X型密封圈，并在每个突出部分中间设置凹槽，在相邻两个突出部分之间设置截面为U型的弹性件，使相邻的两个突出部分能够向中心收缩。因此，增加了第二密封组件沿金属阀座轴向的预紧力和沿金属阀座径向的密封压力，由此提高了金属阀座密封性。

优选地，凹槽835的长度从第一连接段833开始并延伸至基础部分831，相邻两个凹槽835之间的角度为85度~95度，使四个凹槽835基本互相垂直。弹性件836设置为从第二连接段834延伸至第一连接段833，且弹性件836最底端不超过基础部分831。根据上述优选实施方式，使突出部分能够提供充分的弹性变形和结构强度，以保证第二密封组件具备足够的预紧力和密封压力，提高金属阀座密封性。

优选地，在基础部分831中开设有引导通道，该引导通道用于将远离球体3一侧的两个凹槽835连通。如附图6中所示的，当管道内存在介质时，介质将沿着阀体与金属阀座之间的缝隙流入远离球体3一侧中位于左下方的第一个凹槽835，经过基础部分831中开设的引导通道后，从远离球体3一侧中位于左上方的第二个凹槽835中流出。在介质的压力作用下，使远离球体3一侧的两个突出部分832向两侧发生弹性变形，从而能提高第二密封组件沿金属阀座轴向的预紧力和沿金属阀座径向的密封压力。当然，也可使引导通道将第二密封组件83上开设的四个凹槽835均连通，从而使得在介质的压力作用下，使四个突出部分832均向两侧发生弹性变形，可进一步提高预紧力和密封压力。

优选地，参见附图3、附图7中所示，止推垫84的截面形状为“山”字型，包括主体部分841以及位于主体部分841两侧的第一臂842，第一臂842向后延伸形成支撑部843，第一臂842与金属阀座8抵靠，支撑部843与主阀体1或侧阀体2抵靠。在主体部分841中部面向金属阀座8的一侧设置有第二臂844，在第一状态下，第二臂844与金属阀座8之间存在间隙，在第二状态下，第二臂844与金属阀座8抵靠。主体部分841两侧的第一臂842向靠近第二臂844的方向倾斜设置，其外侧为倾斜设置的斜面845，主体部分841与第一臂842的连接处设置有弧形的弹性槽846，第一臂842上还设置有引导面847，引导面847与弹性槽846相交，弹性槽846内选择性地安装有调整弹片848，调整弹片848具备使第一臂842向远离第二臂844的方向变形的弹性力。

当阀体、金属阀座在长度方向上的加工尺寸存在偏差，使得安装止推垫的实际空间比设计空间小时，由于止推垫84的第一臂842向靠近第二臂844的方向倾斜设置，并具备一定弹性，因此第一臂842可向靠近第二臂844的方向变形，从而弥补上述尺寸误差。反之，当安装止推垫的实际空间比设计空间大时，此时可在弹性槽846内安装调整弹片848，调整弹片848能够使第一臂842向远离第二臂844的方向变形，也能弥补上述尺寸误差。因此，不用通过调整止推垫的厚度来弥补尺寸误差，简单且方便。

同时，下游侧的第二密封组件处于正常密封状态时，此时第一臂842与金属阀座8抵靠，支撑部843与侧阀体2抵靠（即第一状态）。而当第二密封组件超过许用变形时，随着第一臂842向靠近第二臂844的方向变形，使第二臂844与金属阀座8抵靠（即第二状态），此时止推垫84能有效阻止金属阀座进一步压向第二密封组件，以保护第二密封组件。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种金属密封球阀，其特征在于：所述金属密封球阀包括主阀体、侧阀体和球体，所述主阀体的右侧与所述侧阀体连接，所述球体设置于所述主阀体与所述侧阀体之间；所述主阀体的上下两端均设置有通孔，阀杆从上端***所述主阀体后与所述球体连接，固定轴从下端***所述主阀体后与所述球体连接；所述阀杆上端依次设置有连接盘和压盖，所述连接盘和所述压盖与所述主阀体之间均通过紧固件连接；所述球体与所述主阀体之间、所述球体与所述侧阀体之间均设置有金属阀座，所述金属阀座包括依次设置的第一圆柱段、第二圆柱段和第三圆柱段，沿所述金属阀座的轴向，在所述第一圆柱段上安装有止推垫，在所述第二圆柱段上安装有密封组件，在所述第三圆柱段的外周面上设置有安装槽，所述安装槽内设置有防火填料；所述密封组件一端与所述主阀体或所述侧阀体抵靠，另一端与所述第三圆柱段抵靠；所述止推垫一端与所述主阀体或所述侧阀体抵靠，另一端与所述第二圆柱段抵靠；

所述密封组件为X型，包括基础部分以及沿所述基础部分周向均匀设置的四个突出部分，所述突出部分由第一连接段和第二连接段组成，所述第一连接段和所述第二连接段外周为圆弧面，并且两段所述圆弧面之间平滑过渡；每个所述突出部分中间均开设有凹槽，相邻两个所述突出部分之间设置有截面为U型的弹性件，其中所述弹性件具有使相邻的两个所述突出部分向中间靠拢的预紧力。

2.如权利要求1所述的金属密封球阀，其特征在于：所述凹槽的长度从所述第一连接段开始并延伸至所述基础部分，相邻两个所述凹槽之间的角度为85度~95度。

3.如权利要求2所述的金属密封球阀，其特征在于：所述弹性件设置为从所述第二连接段延伸至所述第一连接段，且所述弹性件最底端不超过所述基础部分。

4.如权利要求1-3中任意一项所述的金属密封球阀，其特征在于：在所述基础部分中开设有引导通道，所述引导通道用于连通远离所述球体一侧的两个所述凹槽。

5.如权利要求4所述的金属密封球阀，其特征在于：所述止推垫的截面形状为“山”字型，包括主体部分以及位于所述主体部分两侧的第一臂，所述第一臂向后延伸形成支撑部。

6.如权利要求5所述的金属密封球阀，其特征在于：在所述主体部分中部面向所述金属阀座的一侧设置有第二臂；在第一状态下，所述第二臂与所述金属阀座之间存在间隙，在第二状态下，所述第二臂与所述金属阀座抵靠。

7.如权利要求6所述的金属密封球阀，其特征在于：所述主体部分两侧的所述第一臂向靠近所述第二臂的方向倾斜设置，所述第一臂的外侧为倾斜设置的斜面。

8.如权利要求7所述的金属密封球阀，其特征在于：所述主体部分与第一臂的连接处设置有弧形的弹性槽，所述第一臂上还设置有引导面，所述引导面与所述弹性槽相交。

9.如权利要求8所述的金属密封球阀，其特征在于：所述弹性槽内安装有调整弹片，所述调整弹片具备使所述第一臂向远离所述第二臂的方向变形的弹性力。