CN203656252U - 用于浮动硬密封球阀的密封结构及浮动硬密封球阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于浮动硬密封球阀的密封结构及浮动硬密封球阀，包括适于通过固定件固定安装在阀体上的阀盖，和适于与球体密封连接的阀座，所述阀盖和所述阀座之间形成有安装空间，所述安装空间内安装有用于密封所述阀盖和所述阀座的密封垫，还包括通过定位所述阀座以挤压所述密封垫的预紧装置。通过设置上述预紧装置,使得阀座的定位不再完全依靠于上游弹簧力与介质力对球体的挤压间接实现,预紧装置可直接实现对阀座的始终定位和对密封垫的持续压力。当球体转动时,阀座不会沿通道轴向的方向发生位移,不会造成填料体或密封垫的通过与阀座和阀盖相互挤压接触实现密封的接触面的移动，因而长时间使用也不容易出现密封不严或者泄漏。

Description

用于浮动硬密封球阀的密封结构及浮动硬密封球阀

技术领域

本实用新型涉及一种用于浮动硬密封球阀的密封结构及浮动硬密封球阀，属于球阀技术领域。

背景技术

球阀问世于20世纪50年代，随着科学技术的飞速发展，其生产工艺和产品结构得到不断改进，在短短几十年的时间里，已迅速发展成为一种主要的阀类。球阀主要是通过导通或截断管道中的介质来实现通道的开启或关闭，由于球阀开启后其流通面积与管道的内孔大小基本一致，因而阻力很小，基本无压力损失，故而广泛应用于石油、化工、医药、冶金、矿山、食品、市政建设等等领域。浮动球阀是球阀的一种，其内部的球体是浮动的，在介质压力作用下，球体能产生一定的位移并紧压在出口端的密封面上，从而实现出口端的密封。

中国专利文献CN203297656U公开了一种全焊接浮动球阀，包括阀体、左、右两个阀盖、碟形弹簧、金属支撑圈、阀座、球体和阀杆，左、右两个阀盖分别设置在阀体的左右两侧，球体设置在阀体内部；每个阀盖靠近球体的端部均设置有一浮动的阀座，阀杆连接在球体的顶部，球体的左右侧面分别与两个阀座相接触；金属支撑圈支撑安装在阀座的内孔和底面上，阀座的背面与阀盖之间设置有预紧用的碟形弹簧。上述技术方案通过在阀座背面安装蝶型弹簧预紧，可使得阀座始终贴近球体表面，保证了球阀的密封可靠性；同时在球阀关闭时，碟形弹簧还可以与来自通道上游内部介质的推力一起施加在球体上，推动球体压迫阀座，并进而使得阀座压迫阀体，从而实现球体与阀体之间密封。

球体与阀体之间实现密封的方式一般有两种，一种是将阀座直接与阀盖设计成一体件，如图1所示，阀盖2通过使用螺栓等装置固定在阀体1上，阀盖2和阀体1相接触的面上设有密封用的中腔垫片4，阀盖2和球体3的相互接触面均为密封面。当关闭球阀时，通道上游内部的介质和上游弹簧（如上面所述的碟形弹簧）向通道下游方向（图示从左向右的方向）压迫球体3，球体3上的密封面与阀盖2上的密封面相互压紧实现密封，从而阻断上游通道及内腔5中的介质流向下游通道；同时由于阀盖2和阀体1之间设有密封用的中腔垫片4，内腔5中的介质也不会发生外溢。这种密封方式由于将阀盖和阀座设计成了一体件，不需要单独设计阀座与阀盖之间的密封，少了一道漏点，缺点是一旦阀盖上的密封面损坏就需要更换整个阀盖，维修成本很高。

球体与阀体之间实现密封的另一种方式如图2所示，阀盖和阀座为分体设计，具体为：阀盖2通过使用螺栓等装置固定在阀体1上，阀盖2与阀体1相接触的面上设置有密封用的中腔垫片4，阀座6设置在阀盖2和球体3之间，并通过球体3和阀盖2之间的相互挤压实现定位，阀座6和球体3的相互接触面均为密封面，阀座6和阀盖2之间形成有用于安装填料体7的安装空间，所述安装空间内安装有填料体7。当关闭球阀时，上游通道内部的介质和上游弹簧（如上面所述的碟形弹簧）向下游通道方向（图示从左向右的方向）压迫球体3，球体3上的密封面与阀座6上的密封面相互压紧实现密封；阀座6进一步向着阀盖2的方向移动，并与阀盖2一起沿图中左右方向挤压填料体7，填料体7受压沿图中上下方向撑开，从而实现阀座6与阀盖2之间的密封，进而阻断通道及内腔5中的介质流向下游通道；同时由于阀盖2和阀体1之间设有密封用的中腔垫片4，内腔5中的介质也不会发生外溢。该种密封方式将阀盖和阀座分开设计，阀座上的密封面损坏后只需要更换阀座而不需要更换阀盖，维修成本大大降低，因而应用较广，但是该种密封方式仍存在如下技术问题：1.由于阀座的定位是依靠上游弹簧挤压球体，并进一步使得球体向着阀盖的方向移动，与阀盖一起挤压阀座实现的，当球体转动时，作用在阀座上的力变的不稳定，这导致阀座定位不稳，容易发生位移，并进而使得与填料体沿通道径向撑开时分别与阀座和阀盖相接触以实现密封的接触面发生移动，长时间使用后容易出现密封不严，发生泄漏；2.阀盖与阀座之间的密封是通过阀盖和阀座沿通道轴向方向同时挤压填料体，填料体发生沿通道径向方向的变形之后上下撑开，并分别与阀盖和阀座上相应位置的平面相互挤压，达到一定的压力强度后实现的，因而实现密封所需压力较大；当通道内通过较低压力介质时，球阀关闭后，介质施加在球体上的力量较小，填料体变形后与上述平面发生相互挤压时，容易发生因压力强度不够而导致密封不严的现象。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中因阀座定位不稳以及填料体受压变形后压力强度不够导致的球阀密封性能较低的缺陷，从而提供一种用于浮动硬密封球阀的密封结构。

本实用新型解决的另一个技术问题是提供一种密封性能好的浮动硬密封球阀。

为此，本实用新型提供一种用于浮动硬密封球阀的密封结构，包括适于通过固定件固定安装在阀体上的阀盖，和适于与球体密封连接的阀座，所述阀盖和所述阀座之间形成有安装空间，所述安装空间内安装有用于密封所述阀盖和所述阀座的密封垫，还包括通过定位所述阀座以挤压所述密封垫的预紧装置。

所述预紧装置为弹性件，所述弹性件的一端与所述阀体接触，另一端与所述阀座接触。

所述弹性件的所述一端被设置在所述阀体上的凸起支撑。

所述弹性件为碟形弹簧。

所述预紧装置包括与所述阀座连接的传力件，和通过向所述传力件施力以挤压所述阀座的施力件。

所述传力件为具有通孔的压板。

所述施力件包括设在所述阀盖的向着所述球体一端上的与所述通孔对应的螺纹孔，和穿过所述通孔安装进入所述螺纹孔内时挤压所述压板，并进一步挤压所述阀座的螺栓。

所述阀盖和所述阀座直接挤压所述密封垫，以在所述密封垫的沿着介质流动方向前后两端形成两个密封面。

所述安装空间由设在所述阀盖上的阀盖凸起和/或阀盖凹陷，以及对应设在所述阀座上的阀座凹陷和/或阀座凸起配合形成。

所述密封垫为石墨垫片。

本实用新型还提供了一种浮动硬密封球阀，包括上述的用于浮动硬密封球阀的密封结构。

所述球体上设有球体密封面，所述阀座上设有可与所述球体密封面挤压实现密封的阀座密封面。

所述球体密封面和/或所述阀座密封面为通过硬化处理形成的硬密封材料层。

所述球体密封面的硬度≥所述阀座密封面的硬度。

所述硬密封材料层为碳化钨层或镍基合金层。

所述固定件包括设在所述阀体上的第一螺纹孔、对应设在所述阀盖上的第一通孔，以及可穿过所述第一通孔安装进入到所述第一螺纹孔内而将所述阀盖固定在阀体上的第一螺栓。

在所述阀体和所述阀盖相接触的面上设有用于实现两者密封的中腔垫片。

本实用新型的一种用于浮动硬密封球阀的密封结构及浮动硬密封球阀具有以下优点：

1.本实用新型提供的用于浮动硬密封球阀的密封结构,通过设置预紧装置,使得阀座的定位不再完全依靠于上游弹簧力或者介质力对球体的挤压间接实现,预紧装置可直接实现对阀座的始终定位和对密封垫的持续压力。当球体转动时,阀座不会沿通道轴向的方向发生位移,因而长时间使用也不容易出现密封不严或者泄漏；

而且，当需要密封时，上述预紧装置可以和上游弹簧力、上游介质力一起推动阀座挤压密封垫，从而实现密封；由于预紧装置本身具有一定的压力，因而在密封时增大了挤压在阀座上的压力，从而保证了密封的稳定可靠；进一步的，使用了本实用新型密封结构的浮动硬密封球阀即使应用于通过较低压力介质的通道，也能够保证密封，且密封可靠，因而使得浮动硬密封球阀的应用范围更广。

2.本实用新型提供的用于浮动硬密封球阀的密封结构，设置上述预紧装置为弹性件，其一端与阀体接触，另一端与阀座接触，通过弹性件本身的弹力，将阀座挤压定位，能够实现本实用新型的发明目的，且简单实用，易于实现；进一步的，在阀体上设置凸起，上述弹性件的一端被上述凸起抵靠支撑，使得弹性件的一端被更稳定的限制在阀体上，从而能够更加稳定和方便的利用其本身的弹力挤压定位阀座，而且弹性件本身的定位也因此变得更加牢固可靠；再进一步的，设置上述弹性件为碟形弹簧，碟形弹簧具有变形量小、弹力大的优点，因而使用碟形弹簧不仅可降低密封结构的整体体积，还能提供较大的弹性力，从而保证阀座与阀盖之间结构紧凑且压力较大。

3.本实用新型提供的用于浮动硬密封球阀的密封结构，还可以设置上述预紧装置包括与阀座连接的传力件和通过向所述传力件施力以挤压阀座的施力件；使用施力件施力，并通过传力件传递至阀座，从而将阀座定位并挤压住密封垫，同样可以实现本实用新型的发明目的。

4.本实用新型提供的用于浮动硬密封球阀的密封结构，设置传力件为具有通孔的压板，设置施力件包括螺纹孔和螺栓，螺栓穿过位于传力件上的通孔旋转安装在位于阀盖上的螺纹孔时，可挤压压板并进一步挤压阀座，从而实现阀座的定位和挤压密封垫；与弹性件相比，施力件和传力件均不需要与其他非阀座阀盖的部件（如阀体）发生连接关系，从而使得阀座、阀盖和预紧装置可以成为一个相对独立的功能零件，其他部件发生的损坏变形或位置移动等都不会影响该功能的实现，且易于生产加工和检修拆装更换。

5.本实用新型提供的用于浮动硬密封球阀的密封结构，所述阀盖和所述阀座直接挤压所述密封垫，以在所述密封垫的沿着介质流动方向前后两端形成两个密封面。同现有技术中通过压紧填料并使得填料向上撑起实现密封相比，密封所需的压力较小，而且阀盖和阀座在预紧装置的压力下，可始终对密封垫保持一定的压力，并且使得阀盖和阀座与密封垫之间始终保持较为紧密的接触。因而当关闭球阀时，沿着介质流动方向前后两端的两个密封面可以使密封垫能够与阀座和阀盖实现完全密封，所以即便是在介质压力很小的情况下，也能够实现完全的密封。

6.本实用新型提供的用于浮动硬密封球阀的密封结构，安装空间由设在阀盖上的阀盖凸起和/或阀盖凹陷，以及对应设在阀座上的阀座凹陷和/或阀座凸起配合而成，密封垫安装在上述安装空间内，被上述安装空间限位，并且由于安装空间是由凸起和凹槽形成的，密封垫的至少一个侧面能够嵌入凹槽内，避免由于阀座发生移动导致的密封垫沿着阀盖和阀座之间的密封处上下移动，更容易实现可靠稳定的挤压密封。

7.本实用新型提供的用于浮动硬密封球阀的密封结构，设置密封垫为石墨垫片，结实耐用，不易损坏，而且与现有技术的填料相比，用料更省，更加节约。

8.本实用新型还提供了一种浮动硬密封球阀，并采用了上述用于浮动硬密封球阀的密封结构，因而具有其带来的各项优点。

9.本实用新型提供的一种浮动硬密封球阀，在球体上设有球体密封面，在阀座上设有可与所述球体密封面挤压实现密封的阀座密封面，因而阀座和球体之间可以在球体旋转的任何时候保持密封；进一步的，可设置球体密封面的硬度≥阀座密封面的硬度，这样使用一段时间至密封面磨损后，只需要更换成本较低的阀座，而不需要更换成本较高的球体，从而能够降低维修成本。

10.本实用新型提供的一种浮动硬密封球阀，设置固定件包括设在阀体上的第一螺纹孔、对应设在阀盖上的第一通孔，以及可穿过第一通孔安装进入到第一螺纹孔内而将阀盖固定在阀体上的第一螺栓。这种固定方式简单有效，十分稳定，便于实现。进一步的，在阀体和阀盖相接触的面上还设有用于密封的中腔垫片，可避免介质从阀体和阀盖的连接处外溢，避免造成介质浪费和对外部其他相关零部件的污染。

附图说明

图1是现有技术中一种球体和阀体之间密封结构的结构原理示意图。

图2是现有技术中另一种球体和阀体之间密封结构的结构原理示意图。

图3是本实用新型实施例1中球体和阀体之间密封结构的结构原理示意图。

图4是图3的一种变形。

图5是图3的另一种变形。

图6是图3中密封结构在浮动硬密封球阀内部应用的整体结构示意图。

图7是本实用新型实施例2中球体和阀体之间密封结构的结构原理示意图。

图8是图7的一种变形。

图9是图7的另一种变形。

图10是图7中密封结构在浮动硬密封球阀内部应用的整体结构示意图。

图中附图标记为： 

1-阀体，2-阀盖，21-阀盖凸起，22-阀盖凹陷，23-阀盖凸台，3-球体，4-中腔垫片，5-内腔，6-阀座，61-阀座凹陷，62-阀座凸起，63-阀座凹台，7-填料体，8-密封垫，9-通道，11-碟形弹簧，12-施力件，121-螺栓，122-压板，123-螺纹孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的用于浮动硬密封球阀的密封结构和浮动硬密封球阀做进一步的详细说明。

实施例1

本实施例提供一种用于浮动硬密封球阀的密封结构，包括适于通过固定件固定安装在阀体1上的阀盖2，和适于与球体3密封连接的阀座6，阀盖2和阀座6之间形成有安装空间，安装空间内安装有用于密封阀盖2和阀座6的密封垫8，以及通过定位阀座6以挤压密封垫8的预紧装置。

上述预紧装置为弹性件，弹性件的一端与阀体1接触，另一端与阀座6接触；在本实施例中，上述弹性件为碟形弹簧11。

作为对本实施例的一种改进，还可以在上述阀体1上设置凸起，弹性件的一端与上述凸起抵靠支撑。这使得弹性件的一端被更稳定的限制在阀体1上，从而能够更加稳定的利用其本身的弹力挤压定位阀座6，而且弹性件本身的定位也更加牢固可靠。

如图3所示，上述安装空间由设在阀盖2上的阀盖凸起21，以及对应设在所述阀座6上的阀座凹陷61配合形成；所述密封垫8为石墨垫片。上述阀盖2和阀座6直接压紧密封垫8形成沿介质流动方向前后位置的两个密封面,从而实现密封。

浮动硬密封球阀为打开状态时，介质从管道9的上游流经球体3中部的通孔，并进一步进入管道9的下游流走，此时，碟形弹簧11挤压定位住阀座6，避免其发生位移；上游弹簧也通过压迫球体3，并进一步和碟形弹簧11一起挤压住阀座6，从而使得阀座6能够始终挤压密封垫8，保证密封垫8对阀盖2和阀座6的密封。

浮动硬密封球阀关闭状态时，旋转球体3直至完全关闭上述介质流通通道，此时，碟形弹簧11仍旧挤压定位住阀座6，避免其跟随球体3转动，球体3旋转完毕后，上游弹簧力和介质力一起挤压球体3，并进一步同碟形弹簧11一起挤压阀座6，从而使得阀座6与阀盖2一起挤压密封垫8，并进而实现可靠密封。

作为本实施例的一种变形，所述安装空间的实现方式可以进行如下变形，如图4所示，所述安装空间由设置在所述阀座6上的阀座凸起62和设置在所述阀盖2上的阀盖凹陷22配合形成。

作为本实施例的另一种变形，所述安装空间的实现方式还可以进行如下变形，所述阀盖2上同时设置阀盖凸起21和阀盖凹陷22，所述阀座6上同时设置阀座凹陷61和阀座凸起62，阀盖2和阀座6上的凸起和凹陷同时配合，形成至少两个相互连通的安装空间。

作为本实施例的再一种变形，所述安装空间的实现方式还可以进行如下变形如图5所示，所述安装空间由设置在所述阀盖2上的阀盖凸台23和设置在所述阀座6上的阀座凹台63配合形成。

实施例2

本实施例提供一种用于浮动硬密封球阀的密封结构，其是在实施例1基础上的变形，如图7-9所示，区别在于：在本实施例中，上述预紧装置包括与上述阀座6连接的传力件，和通过向上述传力件施力以挤压上述阀座6的施力件12；上述传力件为具有通孔的压板122；上述施力件12包括设在阀盖2的向着球体3一端上的可与上述通孔对应的螺纹孔123，和可在穿过上述通孔安装进入上述螺纹孔123内时挤压上述压板122，并进一步挤压上述阀座6的螺栓121。

实施例3

本实施例提供一种浮动硬密封球阀，如图6所示，其不仅具有实施例1中所描述的用于浮动硬密封的密封结构，还在球体3上设有球体密封面，在阀座6上设有可与上述球体密封面挤压实现密封的阀座密封面。其中球体密封面和阀座密封面均为通过硬化处理形成硬密封材料层。

在本实施例中，所述硬密封材料层为碳化钨层。

作为本实施例的一种变形，所述硬密封材料层还可以是镍基合金层。

作为对本实施例的另一种变形，设置上述球体密封面的硬度≥上述阀座密封面的硬度，可避免成本较高的球体3的磨损，有利于降低维修成本。

上述阀体1和阀盖2通过固定件固定连接，其中固定件包括设在阀体1上的第一螺纹孔、对应设在阀盖2上的第一通孔，以及穿过上述第一通孔安装进入到上述第一螺纹孔内而将上述阀盖2固定在阀体1上的第一螺栓。在阀体1和阀盖2相接触的面上还设有用于密封阀体1和阀盖2的中腔垫片4。

实施例4    

本实施例提供一种浮动硬密封球阀，其是在实施例3基础上的变形，如图10所示，区别在于：本实施例中的浮动硬密封球阀的密封结构为实施例2中所描述的用于浮动硬密封球阀的密封结构。

显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (17)

1.一种用于浮动硬密封球阀的密封结构，包括适于通过固定件固定安装在阀体（1）上的阀盖（2），和适于与球体（3）密封连接的阀座（6），所述阀盖（2）和所述阀座（6）之间形成有安装空间，所述安装空间内安装有用于密封所述阀盖（2）和所述阀座（6）的密封垫（8），其特征在于：还包括通过定位所述阀座（6）以挤压所述密封垫（8）的预紧装置。

2.根据权利要求1所述用于浮动硬密封球阀的密封结构，其特征在于：所述预紧装置为弹性件，所述弹性件的一端与所述阀体（1）接触，另一端与所述阀座（6）接触。

3.根据权利要求2所述用于浮动硬密封球阀的密封结构，其特征在于：所述弹性件的所述一端被设置在所述阀体（1）上的凸起支撑。

4.根据权利要求3所述用于浮动硬密封球阀的密封结构，其特征在于：所述弹性件为碟形弹簧（11）。

5.根据权利要求2所述用于浮动硬密封球阀的密封结构，其特征在于：所述预紧装置包括与所述阀座（6）连接的传力件，和通过向所述传力件施力以挤压所述阀座（6）的施力件（12）。

6.根据权利要求5所述用于浮动硬密封球阀的密封结构，其特征在于：所述传力件为具有通孔的压板（122）。

7.根据权利要求6所述用于浮动硬密封球阀的密封结构，其特征在于：所述施力件（12）包括设在所述阀盖（2）的向着所述球体（3）一端上的与所述通孔对应的螺纹孔（123），和穿过所述通孔安装进入所述螺纹孔（123）内时挤压所述压板（122），并进一步挤压所述阀座（6）的螺栓（121）。

8.根据权利要求1-7中任一项所述用于浮动硬密封球阀的密封结构，其特征在于：所述阀盖（2）和所述阀座（6）直接挤压所述密封垫（8），以在所述密封垫（8）的沿着介质流动方向前后两端形成两个密封面。

9.根据权利要求8所述用于浮动硬密封球阀的密封结构，其特征在于：所述安装空间由设在所述阀盖（2）上的阀盖凸起（21）和/或阀盖凹陷（22），以及对应设在所述阀座（6）上的阀座凹陷（61）和/或阀座凸起（62）配合形成。

10.根据权利要求9所述用于浮动硬密封球阀的密封结构，其特征在于：所述密封垫（8）为石墨垫片。

11.一种浮动硬密封球阀，其特征在于：包括权利要求1-10中任一项所述的用于浮动硬密封球阀的密封结构。

12.根据权利要求11所述的浮动硬密封球阀，其特征在于：所述球体（3）上设有球体密封面，所述阀座（6）上设有可与所述球体密封面挤压实现密封的阀座密封面。

13.根据权利要求12所述的浮动硬密封球阀，其特征在于：所述球体密封面和/或所述阀座密封面为通过硬化处理形成的硬密封材料层。

14.根据权利要求13所述的浮动硬密封球阀，其特征在于：所述球体密封面的硬度≥所述阀座密封面的硬度。

15.根据权利要求14所述的浮动硬密封球阀，其特征在于：所述硬密封材料层为碳化钨层或镍基合金层。

16.根据权利要求15所述的浮动硬密封球阀，其特征在于：所述固定件包括设在所述阀体（1）上的第一螺纹孔、对应设在所述阀盖（2）上的第一通孔，以及可穿过所述第一通孔安装进入到所述第一螺纹孔内而将所述阀盖(2)固定在阀体(1)上的第一螺栓。

17.根据权利要求16所述的浮动硬密封球阀，其特征在于：在所述阀体（1）和所述阀盖（2）相接触的面上设有用于实现两者密封的中腔垫片（4）。

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