專利名稱：用于球閥的金屬密封件及包括該密封件的球閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于球閥的金屬密封件以及包括該密封件的球閥。
背景技術(shù)：
在涉及在管道中輸送流體的工程技術(shù)中公知的是，需要用閥門截斷所述管道，所 述閥門能連接兩個管段，并且能夠允許或中斷通過管段的流體的流動。這種連接結(jié)構(gòu)中非常重要的是球閥，球閥即這樣一種閥門在該閥門內(nèi)，通過置于 閥門主體內(nèi)的球來控制流動的流通或中斷，該球上設(shè)置有一直徑與管道直徑大致相同的貫 通孔，該球能在打開位置和關(guān)閉位置之間旋轉(zhuǎn)操作，在所述打開位置，所述貫通孔與流動方 向同軸，在所述關(guān)閉位置，所述貫通孔橫向于流動方向，并且在所述閥門內(nèi)，球與管道之間 的密封是利用在相互接觸的相應(yīng)的相對表面之間布置的環(huán)形密封件來實現(xiàn)的。為了使球腔達(dá)到密封狀態(tài)，該閥門具有同軸布置在閥主體和球之間的環(huán)，該環(huán)經(jīng) 由彈性裝置軸向壓靠在所述球上，從而確保密封表面和球本身之間的接觸；該密封表面通 常是由所述環(huán)自身的金屬表面構(gòu)成，所述環(huán)被以不同方式制作和/或處理，或者該密封表 面由適當(dāng)配置的密封件構(gòu)成，沿軸向?qū)⑺雒芊饧涸谒霏h(huán)的專用閥座上。盡管這些密封件可以執(zhí)行它們的功能，但其具有缺點，這些缺點在實踐中尤其限 制密封件在高溫和/或高壓應(yīng)用中的使用，在所述高溫和/或高壓應(yīng)用中，金屬密封件雖然 更好地適用，但是價格非常昂貴，一方面是因為球的接觸面和作為閥座的環(huán)都要進(jìn)行硬化 處理，另一方面是因為需要進(jìn)行機加工來調(diào)整和確保球和兩個密封環(huán)的接觸面之間完美配
I=I O此外，如與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的

圖1至北所示，在實踐中還會發(fā)生如下情況在高壓應(yīng) 用過程中，球和密封件在液壓的作用下容易變形，這些變形在球區(qū)域和密封件區(qū)域不規(guī)則， 密封件與球的外表面不再能完好契合，從而導(dǎo)致出現(xiàn)了未能接觸的區(qū)域，因此閥門密封不 嚴(yán)發(fā)生泄漏?，F(xiàn)有技術(shù)的示例在GB2206952中有描述，GB2206952公開了一種浮動型閥門，即通 過置靠在固定密封環(huán)上的球的運動而提供密封作用，所描述的密封環(huán)是由薄彈性板組成， 所述薄彈性板像彈簧一樣撓曲，從而與球表面相契合。由此得出結(jié)論，如果所述表面不均一，那么相互接觸不準(zhǔn)確，會發(fā)生泄漏現(xiàn)象；而 且，需要指出的是，與球接觸的環(huán)的表面是由外圍環(huán)形唇緣4A形成的，允許環(huán)發(fā)生變形的 切口 4C形成在與密封面相對的表面上。在US 4，421，895中描述了現(xiàn)有技術(shù)的另一個例子，其中控制盤相對于固定的密 封環(huán)旋轉(zhuǎn)；在這種情況下，密封環(huán)也是有彈性的，相對于控制盤上相應(yīng)的表面觀起作用的 密封表面30b沒有滾花(milled)區(qū)，反而滾花區(qū)形成在與保持環(huán)36相接觸的后表面上。因此，提出的技術(shù)問題是提供一種用于球閥的金屬密封件，同時所述球閥的類型 是在球和閥主體之間形成有密封腔，這種密封件可以在很低和/或很高溫度和/或在高操 作壓力下使用，從而在截止閥存在變形的情況下仍確保閥門密封。
與此問題相關(guān)地還要求這種閥門的生產(chǎn)和組裝應(yīng)該既容易又價格低廉，同時還能 適用于現(xiàn)存的、而不是專門設(shè)計的閥門。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于具有球的球閥的金屬密封件，所述密封件包括環(huán)形 主體，所述環(huán)形主體在縱向方向上的厚度大并且是剛性的；以及環(huán)形唇緣，所述環(huán)形唇緣的 前表面用于與球的表面相互接觸，其特征在于，用于進(jìn)行相互接觸的所述前表面包括內(nèi)嵌 的徑向凹槽。本發(fā)明還提供了一種球閥，包括閥門主體，其設(shè)置有容納球的閥座，所述球具 有共軸的貫通開口，并且所述球能夠從閥門關(guān)閉位置旋轉(zhuǎn)操作至閥門打開位置，或者從閥 門打開位置旋轉(zhuǎn)操作至閥門關(guān)閉位置；共軸的金屬密封件，其布置在所述閥門主體和球之 間，并作用于所述球的外表面，所述金屬密封件包括在縱向方向上厚度大的剛性環(huán)形主體 和環(huán)形唇緣，所述環(huán)形唇緣的前表面用于與所述球的表面相互接觸，其特征在于，用于接觸 的所述前表面具有多個內(nèi)嵌的徑向凹槽。
具體實施例方式參照附圖，進(jìn)一步的詳細(xì)資料將從下面關(guān)于本發(fā)明主題的實施例的非限制性例子 的描述中獲得，其中圖Ia顯示已知的球閥處于關(guān)閉位置時沿縱向豎直面的剖面；圖Ib顯示在球變形的情況下圖Ia所示密封件的放大詳圖；圖加顯示在變形的情況下圖1所示帶有所述環(huán)的球的透視圖；圖2b顯示圖加所示球與環(huán)之間沒有接觸的區(qū)域的放大詳圖；圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的密封環(huán)的接觸側(cè)的透視圖；圖4顯示根據(jù)圖3沿環(huán)的徑向平面的剖面；圖5顯示圖2中環(huán)的外側(cè)環(huán)形邊緣的局部細(xì)節(jié)剖面；圖6顯示圖2中環(huán)的徑向凹槽的放大的局部細(xì)節(jié)；圖7a顯示根據(jù)本發(fā)明的球閥處于關(guān)閉位置時的縱向豎直剖面；圖7b顯示在球變形的情況下圖7a所示密封件的放大詳圖；圖fe顯示在變形的情況下根據(jù)本發(fā)明帶有所述環(huán)的球的透視圖；圖8b顯示根據(jù)本發(fā)明在球與環(huán)之間的接觸區(qū)域的放大詳圖。
具體實施例方式如圖1所示，假定只為方便描述考慮，并且在不加任何限制地設(shè)定一對參考軸線， 即平行于流動方向的縱向參考軸線X-X和橫向的Y-Y參考軸線的情況下，根據(jù)本發(fā)明的球 閥在附圖中以示例的方式示出，其形式為耳軸(trunnion)類型的三部分閥門，實質(zhì)上包 括閥門主體10，該閥門主體10設(shè)置有容納球30的閥座，球30具有共軸的圓柱開口 31，并 且能夠利用傳統(tǒng)裝置(未顯示)將球30從閥門關(guān)閉位置(圖1)轉(zhuǎn)動操作至閥門打開位置 (未顯示)ο所述閥門還包括兩個相對的端部凸緣20，所述端部凸緣在球的相對兩側(cè)固定于閥 門主體10上，并且設(shè)計用于為管道(未顯示)提供連接。金屬軸向密封件50位于每個凸緣20和球30之間，以便與球30的外表面30a形成干涉，所述密封件相對于所述外表面30a形成密封，從而產(chǎn)生了球腔12。如與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的圖Ia至2b所示，傳統(tǒng)類型的密封閥50由于球30的不規(guī)則 變形引起密封件50和球30本身之間的相互接觸的缺失而不能保持密封作用，這是因為密 封件不能適應(yīng)該變形。如圖3至圖6所示，本發(fā)明設(shè)想一種由環(huán)51所形成的金屬軸向密封件50，所述環(huán) 51在縱向X-X上厚度大，為剛性，并且相對于球?qū)崿F(xiàn)密封的邊緣51a包括環(huán)形唇緣52，與球 30形成接觸的前表面5 具有多個在徑向上延伸的內(nèi)嵌(inset)徑向凹槽53。根據(jù)優(yōu)選實施例，設(shè)想該徑向凹槽53如下-彼此之間以規(guī)則的角間距分隔開；-將唇緣52的實體/空隙之比限定在10%至70%之間；-以長寬尺寸比大于1形成。如圖7a至圖8b所示，即使是在傳統(tǒng)密封件不能正常工作而發(fā)生泄漏的高工作壓 力和很高和/或很低溫度的環(huán)境中，配備有根據(jù)本發(fā)明的密封件的閥門10也能夠無泄漏工 作，根據(jù)本發(fā)明的密封件能夠跟隨球30的不規(guī)則變形，保持各表面間的完好相互接觸。因此，現(xiàn)在很清楚，利用根據(jù)本發(fā)明的閥門能得到密封腔和軸向密封面，其尤其 適合于很高和/或很低溫度和/或高壓下應(yīng)用，同時流體也可以是磨蝕性的，其也適用于 大直徑的閥門，這是因為帶有徑向內(nèi)嵌凹槽的密封唇緣的特殊構(gòu)造確保了唇緣自身在徑向 方向上和相對于環(huán)與球之間的接觸平面均發(fā)生彈性彎曲，使環(huán)發(fā)生彈性改變以適應(yīng)球的 不規(guī)則變形，結(jié)果是使用壽命長，同時密封作用好，這在該業(yè)界中被稱為“氣密性(biAble tight)”。而且，可以在不必進(jìn)行損壞各個部分的操作的情況下很容易地更換這種密封件， 所述密封件可以在不必同時更換密封件和球的同時進(jìn)行更換，使得在所述密封件出現(xiàn)磨損 的情況下，對閥門的維護(hù)容易又迅速；此外，更換密封件不需要使用特殊的技術(shù)，因此最終 用戶也可以操作，而不必將閥門送至制造商處。
權(quán)利要求
1.一種用于具有球(30)的球閥(10)的金屬密封件(50)，所述密封件包括環(huán)形主體 (51)，所述環(huán)形主體在縱向方向(X-X)上的厚度大并且是剛性的；以及環(huán)形唇緣(52)，所述 環(huán)形唇緣的前表面(52a)用于與球(30)的表面相互接觸，其特征在于，用于進(jìn)行相互接觸 的所述前表面(52a)包括內(nèi)嵌的徑向凹槽(53)。
2.如權(quán)利要求1所述的密封件，其特征在于，所述凹槽(5 在所述環(huán)形唇緣的直徑較 大的一側(cè)上沿徑向敞開。
3.如權(quán)利要求1所述的密封件，其特征在于，所述徑向凹槽(53)以規(guī)則的角間距彼此 間隔開。
4.如權(quán)利要求1所述的密封件，其特征在于，所述徑向凹槽(53)限定有范圍在10%至 70%之間的環(huán)形唇緣(52)的接觸表面的實體/空隙之比。
5.如權(quán)利要求1所述的密封件，其特征在于，所述徑向凹槽(53)以大于1的長寬尺寸 比形成。
6.一種球閥，包括-閥門主體(10)，其設(shè)置有容納球(30)的閥座，所述球具有共軸的貫通開口(31)，并且 所述球能夠從閥門關(guān)閉位置旋轉(zhuǎn)操作至閥門打開位置，或者從閥門打開位置旋轉(zhuǎn)操作至閥 門關(guān)閉位置；-共軸的金屬密封件(50)，其布置在所述閥門主體(10)和球(30)之間，并作用于所述 球的外表面，所述金屬密封件包括在縱向方向(X-X)上厚度大的剛性環(huán)形主體(51)和環(huán)形 唇緣(52)，所述環(huán)形唇緣的前表面(52a)用于與所述球(30)的表面相互接觸，其特征在于， 用于接觸的所述前表面(52a)具有多個內(nèi)嵌的徑向凹槽(53)。
7.如權(quán)利要求6所述的球閥，其特征在于，所述球閥具有固定的球(30)和在所述縱向 方向上浮動的密封件(50)。
全文摘要
一種用于具有球(30)的球閥(10)的金屬密封件(50)，其包括環(huán)形主體(51)和用于與球(30)的表面相互接觸的唇緣(52)，這種密封件包括在接觸唇緣(52)中內(nèi)嵌的徑向凹槽(53)。
文檔編號F16K5/20GK102080732SQ201010576828
公開日2011年6月1日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者V·里卡爾迪 申請人:凱撒博內(nèi)蒂股份公司