CN208565627U - 一种阀芯后端密封结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种阀芯后端密封结构，使球阀或闸阀在同时有两个对称阀座的情况下实现双向密封，在阀芯前端密封结构的介质力和弹簧预载荷结构的弹簧力的共同作用下，对阀座施加压沿阀门通道方向的力，以起到密封作用。阀座初始密封比压的建立是依靠阀座后的弹簧力及膜片的初始变形回弹力，即使在极小压差的情况下，也能确保足够的密封比压，无需介质推力，实现双向密封。本实用新型的密封结构采用了阀芯后端密封，确保了阀门的高压密封，同时加强了膜片压环与阀体之间的可靠密封，阀芯不受介质力推动阀座及其他芯部零件压向阀芯的力，因此该密封结构的阀门的启闭力矩将比阀芯前端密封小。

Description

一种阀芯后端密封结构

技术领域

本实用新型涉及一种用于阀门领域的多工况阀门密封结构。

背景技术

在高、低温工况下，对阀门的流阻特性、密封性能等要求特别高，因此，工程中大多选用球阀及闸阀。其中球阀一般采用了活塞式浮动阀座，在弹簧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。但浮动阀座与阀体间的密封一直是该类阀门的软肋，工程中常发生泄漏，严重影响了工程***的运行。

附图1是目前市场上带浮动阀座的球阀阀座600与阀体500间的密封结构。阀座600与阀体500间的密封采用橡胶O型圈，橡胶材料的特性决定了其在低温工况下会发生脆化断裂，在高压工况下会被烧损，它的使用温度范围只能在-70℃～+200℃之间，不适用低温度-256℃～-70℃和高温+200℃～+770℃之间的工况。

在高温工况条件下，球阀阀座600与阀体500间目前市场上采用类似附图2的密封结构。虽然这种密封结构的耐温最高能达到600℃，但石墨密封环在高压状态下容易使石墨材料从阀体500与阀座600的配合缝隙中挤出，因而该结构不耐高压。石墨材料的热膨胀系数较大，大截面的石墨密封环在高温状态下容易使阀体500与阀座600间胀死，使浮动阀座600失去活塞效应，从而使阀门的密封失效。同时，大截面的石墨密封环在高温状态下受热膨胀的影响，还容易使阀门操作扭矩增大，使阀门操作困难，导致阀门性能不稳定。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种阀芯后端密封结构，用以解决高低温、大流量工况下的浮动阀座与阀体之间、浮动阀座与球体或闸板等阀芯部件之间的密封泄漏问题，并尽量减小阀门的启闭力矩，使得阀门便于操作。

实现上述目的的一种技术方案是：一种阀芯后端密封结构，包括位于阀体和阀座的配合间隙内的膜片组合件、压紧结构、弹簧、石墨环和石墨衬垫；

所述膜片组合件包括石墨压环、弹簧座、膜片、膜片外环、膜片内环和对开环；所述弹簧座设置在所述阀座和所述阀体之间，通过所述弹簧与所述阀体接触，通过垫片与所述阀座接触；所述弹簧座的径向外侧设置有石墨压环，所述石墨压环将所述石墨环和所述石墨衬垫压紧在所述弹簧座和所述阀体的配合间隙内；所述压紧结构位于所述阀体和所述阀座之间，将所述膜片、所述膜片外环和所述膜片内环压紧在阀体和石墨压环上；所述对开环设置在所述膜片外环、所述膜片内环与所述膜片的间隙内。

进一步的，所述压紧机构包括牵制环、膜片压环、四开环或三开环；所述牵制环和所述膜片压环间设有螺钉，通过所述螺钉的锁紧将所述膜片、所述膜片外环和所述膜片内环沿径向压紧在所述阀体上；所述四开环或三开环设置在所述膜片压环和所述阀体间，对所述膜片压环起到限位作用。

进一步的，所述压紧机构采用螺纹旋合压紧的结构对所述膜片和石墨密封环产生径向压紧力。

进一步的，所述膜片与所述阀座焊接。

进一步的，所述石墨密封环采用柔性石墨或金属包覆柔性石墨或柔性石墨带内部金属衬或编织石墨或编织石墨带内部金属衬压制成型。

本实用新型的一种多工况阀门密封结构，应用于球阀或闸阀密封***中，作为可拆卸的阀座与阀体之间的密封结构，使球阀或闸阀在同时有两个对称阀座的情况下实现双向密封，在阀芯前端密封结构的介质力和弹簧预载荷结构的弹簧力的共同作用下，对阀座施加压沿阀门通道方向的力，以起到密封作用。阀座初始密封比压的建立是依靠阀座后的弹簧力及膜片的初始变形回弹力，即使在极小压差的情况下，也能确保足够的密封比压，无需介质推力，实现双向密封。本实用新型的密封结构采用了阀芯后端密封。当介质通过膜片外环与膜片内环之间的流道孔快速进入到膜片组合件内部，介质力使膜片向两端撑开，由于阀座与阀体间的密封中径小于于阀座密封面与球体的密封中径，阀座所受到的综合作用力会与介质流动方向相反，进一步加强阀芯后端阀座的活塞效应，确保了阀门的高压密封，同时加强了膜片压环与阀体之间的可靠密封。另外由于采用阀芯后端密封，阀芯不受介质力推动阀座及其他芯部零件压向阀芯的力，因此该密封结构的阀门的启闭力矩将比阀芯前端密封小。

附图说明

图1为现有带浮动阀座的球阀的阀座与阀体间采用橡胶O型圈的密封结构的示意图；

图2为现有带浮动阀座的球阀的阀座与阀体间采用单一、大截面石墨密封环的密封结构的示意图；

图3为本实用新型的一种阀芯后端密封结构的结构示意图；

图4为本实用新型的一种阀芯后端密封结构的膜片组合件的结构示意图。

具体实施方式

为了能更好地对本实用新型的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例并结合附图进行详细地说明：

请参阅图3和图4，本实用新型的一种阀芯后端密封结构应用于球阀的实施例，包括位于阀体和阀座的配合间隙内的膜片组合件、压紧结构、弹簧3、石墨环4和石墨衬垫5。

膜片组合件包括石墨压环101、弹簧座102、膜片103、膜片外环104、膜片内环105和对开环106。弹簧座102设置在阀座600和阀体500之间，通过弹簧3与阀体500接触，通过垫片6与阀座600接触。弹簧座102的径向外侧设置有石墨压环101，石墨压环101将石墨环4和石墨衬垫5压紧在弹簧座102和阀体500的配合间隙内。石墨压环101通过垫片6与阀体500接触。压紧结构位于阀体和阀座之间，将膜片103、膜片外环104和膜片内环105压紧在阀体500和石墨压环101上，对开环106设置在膜片外环104、膜片内环105与膜片103的间隙内。膜片103的两端8进行密封焊处理。石墨环4可采用柔性石墨、金属包覆柔性石墨、柔性石墨带内部金属衬或代用编制石墨、编制石墨带内部金属衬等压制成型。

在本实施例中，压紧机构包括牵制环201、膜片压环202、四开环203；牵制环201和膜片压环202间设有螺钉204，通过螺钉204的锁紧将膜片103、膜片外环104和膜片内环105沿径向压紧在阀体500上，四开环203设置在膜片压环201和阀体500间，对膜片压环201起到限位作用。除了本实施例的设计之外，膜片103也可使用螺纹旋合压紧方式，或采用焊接连接方式进行压紧固定；膜片103采用延展性良好的金属制成，通常为单波波膜片形式，如需应用于移动量较大的密封结构中可设计为多波膜片形式。

现有技术在浮动阀座的球阀阀座与阀体之间采用的橡胶O型圈密封，使用压力也因使用介质和阀门通径而受到限制。如压力过大，橡胶O型圈有可能被高压挤出或损坏。如应用于气体工况中，当阀门的公称通径大于DN150时，最高压力应不超过10MPa，否则就必须采取防爆措施。现有技术采用的阀座与阀体间石墨密封环密封结构，虽然耐温最高可达600℃，但不耐高压，特别是当温度或压力变化较大时，石墨密封环易被击穿，从而导致阀座密封***密封泄漏。又因石墨材料的热膨胀系数大，大截面的石墨密封环在高温状态下易使阀体与阀座间胀死，使浮动阀座失去活塞效应，从而使阀门的密封失效。大截面的石墨密封环在高温状态下受热膨胀的影响，还容易使阀门操作扭矩增大，使阀门操作困难。

本实用新型的一种多工况阀门密封结构，牵制环201和膜片压环202间的螺钉204将石墨压环101左侧的垫片6以及石墨环4压紧在阀体上，并使其实现完全密封；弹簧3的作用力使弹簧座102将弹簧座102右侧的两处垫片6压紧在阀座600的底平面上，并形成平面密封。阀座600与阀体500之间的配合圆周面采用膜片密封形式，膜片103在弹簧力的作用下产生弯曲，并推动阀座600的密封圈向阀芯700压紧，实现阀座密封面与阀芯700之间的低压密封。由于阀座600与阀体500间的密封中径小于于阀座密封面与阀芯700的密封中径，介质压力的作用会进一步加强阀座600的活塞效应，确保了阀门的高压密封。本实用新型的密封结构是采用阀芯后端密封，当介质通过膜片外环104与膜片内环105之间的流道孔快速进入到膜片组合件内部，介质力使膜片103向两端撑开，由于阀座600与阀体500间的密封中径小于于阀座密封面与球体的密封中径，阀座所受到的综合作用力会与介质流动方向相反，进一步加强阀芯700后端阀座的活塞效应，确保了阀门的高压密封，同时加强了膜片压环202与阀体500之间的可靠密封。由于采用阀芯后端密封，阀芯700不受介质力推动阀座600及其他芯部零件压向阀芯700的力，因此该阀的启闭力矩将比阀芯前端密封小。本实用新型的一种多工况阀门密封结构可适用于-256℃～+770℃之间的任何温度工况，无现有技术-70℃～+200℃的工况条件限制，适用范围广。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。

Claims (5)

1.一种阀芯后端密封结构，包括位于阀体和阀座的配合间隙内的膜片组合件、压紧结构、弹簧、石墨环和石墨衬垫，其特征在于：

所述膜片组合件包括石墨压环、弹簧座、膜片、膜片外环、膜片内环和对开环；所述弹簧座设置在所述阀座和所述阀体之间，通过所述弹簧与所述阀体接触，通过垫片与所述阀座接触；所述弹簧座的径向外侧设置有石墨压环，所述石墨压环将所述石墨环和所述石墨衬垫压紧在所述弹簧座和所述阀体的配合间隙内；所述压紧结构位于所述阀体和所述阀座之间，将所述膜片、所述膜片外环和所述膜片内环压紧在阀体和石墨压环上；所述对开环设置在所述膜片外环、所述膜片内环与所述膜片的间隙内。

2.根据权利要求1所述的一种阀芯后端密封结构，其特征在于，所述压紧机构包括牵制环、膜片压环、四开环或三开环；所述牵制环和所述膜片压环间设有螺钉，通过所述螺钉的锁紧将所述膜片、所述膜片外环和所述膜片内环沿径向压紧在所述阀体上；所述四开环或三开环设置在所述膜片压环和所述阀体间，对所述膜片压环起到限位作用。

3.根据权利要求1所述的一种阀芯后端密封结构，其特征在于，所述压紧机构采用螺纹旋合压紧的结构对所述膜片和石墨密封环产生径向压紧力。

4.根据权利要求1所述的一种阀芯后端密封结构，其特征在于，所述膜片与所述阀座焊接。

5.根据权利要求1所述的一种阀芯后端密封结构，其特征在于，所述石墨密封环采用柔性石墨或金属包覆柔性石墨或柔性石墨带内部金属衬或编织石墨或编织石墨带内部金属衬压制成型。