一種浮動軟密封焊接球閥的密封結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種浮動軟密封焊接球閥的密封結(jié)構(gòu)，包括延長管、加強平墊、球墊座、球墊、側(cè)壁O型圈和圓柱彈簧，所述球墊緊靠著球體，與球體形成一個密封面B；所述球墊座的一側(cè)表面連接球墊，另一側(cè)表面連接加強平墊，所述球墊和延長管接觸面之間設(shè)置有至少一個側(cè)壁O型圈，所述延長管的兩個內(nèi)表面緊接加強平墊和球墊，形成一個密封面A；所述加強平墊中設(shè)有孔，該孔與圓柱彈簧相適配，所述圓柱彈簧壓縮安裝于該孔內(nèi)；所述延長管內(nèi)表面與加強平墊外表面相接觸，加強平墊可沿著延長管內(nèi)表面滑動。本實用新型有效的解決了傳統(tǒng)的蝶形彈簧變形失效之難題。
【專利說明】一種浮動軟密封焊接球閥的密封結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及球閥【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是浮動軟密封焊接球閥的密封結(jié)構(gòu)及其校核方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通常浮動軟密封焊接球閥根據(jù)其結(jié)構(gòu)可分為固定式和浮動式兩種。當結(jié)構(gòu)設(shè)計采用浮動式結(jié)構(gòu)時，球體在介質(zhì)的壓力作用下緊壓在出口端的密封面上，達到密封目的；一旦閥體進出口壓力差較大時，扭距就會很大。由于閥桿可以吸收管線介質(zhì)壓力產(chǎn)生的推力，并且可以減少球體和球墊之間的摩擦，因此即使在全壓差下，操作閥門的扭矩仍然要求很低，球閥開關(guān)自如。浮動軟密封焊接球閥最適宜直接做開閉使用，但近來的發(fā)展已將浮動軟密封焊接球閥設(shè)計成使它具有節(jié)流和控制流量之用。
[0003]傳統(tǒng)的浮動軟密封焊接球閥結(jié)構(gòu)見圖1所示:通常由球體1、進口端密封部件2、出口端密封部件3、閥桿4組成，其中，球體I是重要的啟閉件，利用球體I繞閥桿4的旋轉(zhuǎn)90°實現(xiàn)球閥開啟和關(guān)閉的目的。
[0004]防止球閥泄漏的進口端密封部件2，見圖2所示，傳統(tǒng)設(shè)計上一般由蝶形彈簧22、側(cè)壁O型圈26、球墊21、球墊座25、平墊24和延長管23等組成。其密封原理如下:
[0005]I)當管道內(nèi)介質(zhì)壓力很低時，蝶形彈簧22的作用力保證密封面B處的密封。
[0006]2)當管道內(nèi)介質(zhì)壓力較高時，介質(zhì)作用力在球體I上，推動整個球體I移動貼緊出口端密封部件3，密封面B處實現(xiàn)密封；在蝶形彈簧22及介質(zhì)的作用下，使進口端密封部件2的密封面B處貼緊球面，實現(xiàn)進口端的密封，即實現(xiàn)雙向密封。
[0007]但當閥門通徑較大時，如200mm以上時，上述閥門結(jié)構(gòu)原理就有缺陷和不合理性，具體如下:
[0008]①根據(jù)浮動軟密封焊接球閥的結(jié)構(gòu)特點可得:一、閥門密封圈總作用力有介質(zhì)作用力和閥座預(yù)緊力兩部分組成，介質(zhì)作用力由設(shè)計要求決定，為減小密封圈的總作用力，應(yīng)盡量保證閥座預(yù)緊力剛好滿足密封材料的最小預(yù)緊力。二、雖然閥門設(shè)計結(jié)構(gòu)為浮動式，但是應(yīng)該保證球體I不能在介質(zhì)的作用下偏移，如若偏移會導(dǎo)致閥門扭矩過大，造成閥門操作困難，甚至無法操作。
[0009]②如果選用蝶形彈簧:一般焊接浮動球閥門設(shè)計壓力PN25，即管道允許最大工作壓力2.5MPa，保證球體I不發(fā)生偏移方法有兩個:一、壓平蝶形彈簧22，顯然不合適，因為碟簧最佳工作狀態(tài)是其最大壓縮量10%—75%，長期在介質(zhì)的作用下，蝶形彈簧22作用力會慢慢減弱，甚至?xí)l(fā)生永久性變形，無法恢復(fù)，閥門密封效果會變差，根本滿足不了閥門幾十年的壽命要求。二、蝶形彈簧22達到最大壓縮量的75%，由計算知蝶形彈簧22的作用力為近10萬牛頓，這樣閥門的扭矩太大，閥門會操作困難。當?shù)螐椈勺饔昧μ髸r，在閥門裝配過程閥座的側(cè)面(密封面B)很容易被破壞，從而使蝶形彈簧失效；蝶形彈簧失效后，在低壓的情況下，進口端將無法密封；一旦管道內(nèi)雜質(zhì)損壞出口端處球墊21，就將很難再實現(xiàn)雙向密封。[0010]③相對講，蝶形彈簧工序多:開模、沖裁、成型、熱處理、表面處理的成本也較高。一般較大規(guī)格的焊接浮動軟密封球閥并不適合使用蝶形彈簧。
實用新型內(nèi)容
[0011]本實用新型所要解決的是:針對上述蝶形彈簧的缺陷或不足，提供一種新型的密封結(jié)構(gòu)及其設(shè)計方法，以此來解決傳統(tǒng)浮動軟密封焊接球閥上的蝶形彈簧發(fā)生永久性變形、失效之難題。
[0012]本實用新型提供了一種浮動軟密封焊接球閥的密封結(jié)構(gòu)，如圖3所示，包括延長管23、加強平墊27、球墊座25、球墊21和側(cè)壁O型圈26，還包括圓柱彈簧28，所述球墊21緊靠著球體1，與球體I形成一個密封面B ;所述球墊座25的一側(cè)表面連接球墊21，另一側(cè)表面連接加強平墊27，所述球墊21和延長管23接觸面之間設(shè)置有至少一個側(cè)壁O型圈26，所述延長管26的兩個內(nèi)表面緊貼加強平墊27和球墊21，形成一個密封面A ;所述加強平墊27中設(shè)有孔，該孔與圓柱彈簧28相適配，所述圓柱彈簧28壓縮安裝于該孔內(nèi)；所述延長管23內(nèi)表面與加強平墊27外表面相接觸，加強平墊27可沿著延長管23內(nèi)表面滑動。
[0013]優(yōu)選的，所述球墊21采用含量15%碳纖維的強化聚四氟乙烯制作。
[0014]所述加強平墊27上的孔的數(shù)量為20?25個。
[0015]所述延長管23采用表面高溫磷化處理；所述球墊座25采用表面鍍鉻處理；所述加強平墊27采用表面鍍鉻處理；所述密封面A涂抹防銹脂。
[0016]本實用新型的浮動軟密封焊接球閥密封結(jié)構(gòu)的有益效果如下:
[0017](I)本實用新型的浮動軟密封焊接球閥密封結(jié)構(gòu)，將傳統(tǒng)的浮動軟密封焊接球閥密封結(jié)構(gòu)中獨立分開的兩個零件平墊24和蝶形彈簧22合二為一，由一個加強平墊27為主體的和一個可吸收壓力和能量的圓柱彈簧28組成的新型密封結(jié)構(gòu)來替代，從而從根本上解決傳統(tǒng)浮動軟密封焊接球閥上的蝶形彈簧22發(fā)生永久性變形、失效、閥門偏心造成扭矩過大之難題。
[0018](2)本實用新型的浮動軟密封焊接球閥密封結(jié)構(gòu)，即使在開關(guān)次數(shù)變多，密封面B處有磨損的情況下，依然可以靠圓柱彈簧28的作用力實現(xiàn)密封面B處的密封，即使管道內(nèi)的雜質(zhì)破壞一端密封面，或管道內(nèi)壓力很低，但仍有彈簧作用力可以保證閥門密封。
[0019](3)所述延長管23內(nèi)表面與加強平墊27外表面相接觸，加強平墊27可沿著延長管23內(nèi)表面滑動，即不采用傳統(tǒng)的焊接結(jié)構(gòu)。這樣優(yōu)點有三個:一、閥門進口端介質(zhì)的作用力可以推動球墊貼近球面，增強球墊21的密封效果，二、加強平墊27鍍鉻處理，可增加內(nèi)部結(jié)構(gòu)的美觀，三、可以減少焊接成本。
[0020](4)本實用新型浮動軟密封焊接球閥密封結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，易于操作和維修，成本低，特別適合于通徑在200mm到400mm 口徑浮動軟密封焊接球閥應(yīng)用場合，使用壽命可達50年以上，遠遠大于鑄鋼球閥?？蓮V泛應(yīng)用于城市燃氣、城市供熱、石油化工、造船、鋼鐵、調(diào)壓站、發(fā)電廠等各類管道設(shè)備上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1:浮動軟密封焊接球閥關(guān)閉時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2:傳統(tǒng)的浮動軟密封焊接球閥采用蝶形彈簧密封結(jié)構(gòu)示意圖。[0023]圖3:本實用新型的浮動軟密封焊接球閥的密封結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖4:本實用新型的浮動軟密封焊接球閥的密封結(jié)構(gòu)中參數(shù)示意圖。
[0025]圖5:本實用新型的浮動軟密封焊接球閥的密封結(jié)構(gòu)的圓柱彈簧示意圖。
[0026]其中:1.球體、2.進口端密封部件、3.出口端密封部件、4.閥桿、21.球墊、22.蝶形彈簧、23.延長管、24.平墊、25.球墊座、26.側(cè)壁O型圈、27加強平墊、28圓柱彈簧。
【具體實施方式】
[0027]為詳細說明本實用新型的技術(shù)內(nèi)容，下面將結(jié)合實施例并配合附圖予以詳細說明。
[0028]實施例1:
[0029]參閱圖3，本實用新型的一種浮動軟密封焊接球閥的密封結(jié)構(gòu)，包括延長管23、加強平墊27、球墊座25、球墊21和側(cè)壁O型圈26，還包括圓柱彈簧28，所述球墊21緊靠著球體1，與球體I形成一個密封面B ;所述球墊座25的一側(cè)表面連接球墊21，另一側(cè)表面連接加強平墊27，所述球墊21和延長管23接觸面之間設(shè)置有至少一個側(cè)壁O型圈26，所述延長管23的兩個內(nèi)表面緊貼加強平墊27和球墊21，形成一個密封面A ;這兩個密封面A和B分別與延長管23和球墊21緊密接觸，保證閥門在關(guān)閉狀態(tài)條件下，介質(zhì)長時間不從閥門進出口端泄漏出去。根據(jù)設(shè)計要求，所述加強平墊27中設(shè)有孔，該孔與圓柱彈簧28相適配，所述圓柱彈簧28壓縮安裝于該孔內(nèi)；形成一個由所述加強平墊27為主體的內(nèi)嵌圓柱彈簧28的復(fù)合彈性部件。
[0030]同時，所述延長 管23內(nèi)表面與加強平墊27外表面相接觸，加強平墊27可沿著延長管23內(nèi)表面滑動。
[0031]優(yōu)選的，所述球墊21采用含量15%碳纖維的強化聚四氟乙烯制作。
[0032]所述加強平墊27上的孔的數(shù)量為20~25個。
[0033]所述延長管23采用表面高溫磷化處理；所述球墊座25采用表面鍍鉻處理；所述加強平墊27采用表面鍍鉻處理；所述密封面A涂抹防銹脂，這種防銹脂應(yīng)與球閥金屬材料、橡膠件、塑料件及工作介質(zhì)均相容。
[0034]實施例2:
[0035]參閱圖4和圖5，將本實用新型的焊接球閥密封結(jié)構(gòu)的校核方法詳細說明如下:
[0036]第一步、浮動軟密封全焊接球閥密封比壓計算公式:qMP<q<[q] (I)用該公式計算密封結(jié)構(gòu)的主要關(guān)鍵尺寸，當滿足焊接浮動球閥密封比壓計算公式qMP < q < [q]時，密封結(jié)構(gòu)尺寸合理。
[0037]式中:
[0038](I)極限比Sqw= (1.8+0.9PN) / (bM / 10)1/2(2)
[0039]其中:PN:設(shè)計壓力，MPa ；
[0040]bM:球墊21上的密封面寬度，mm;
[0041]⑵計算比壓Q=(Dm^Dmn)PN / 4 (Dmw-Dmn)(3)
[0042]其中:球墊21密封面外徑，mm ；
[0043]Dmn:球墊21密封面內(nèi)徑，mm ；
[0044](3)許用比壓[q]，與材質(zhì)有關(guān)，可以查表得到。[0045]根據(jù)上述公式，可初步確定焊接球閥密封結(jié)構(gòu)各關(guān)鍵尺寸，比如球墊21上的密封面寬度bM、球墊21密封面外徑Dmw、球墊21密封面內(nèi)徑Dm，并根據(jù)球墊21的材料許用比壓[q]來確定密封結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理。
[0046]第二步、圓柱彈簧28選擇合理性判據(jù)方法:
[0047]判據(jù)公式:
【權(quán)利要求】
1.一種浮動軟密封焊接球閥的密封結(jié)構(gòu)，包括延長管(23)、加強平墊(27)、球墊座(25)、球墊(21)和側(cè)壁O型圈(26)，其特征在于:還包括圓柱彈簧(28)， 所述球墊座(25)的一側(cè)表面連接球墊(21)，另一側(cè)表面連接加強平墊(27)，所述球墊(21)和延長管(23)接觸面之間設(shè)置有至少一個側(cè)壁O型圈(26)，所述延長管(23)的兩個內(nèi)表面緊貼加強平墊(27)和球墊(21)，形成一個密封面(A)； 所述加強平墊(27)中設(shè)有孔，該孔與圓柱彈簧(28)相適配，所述圓柱彈簧(28)壓縮安裝于該孔內(nèi)； 所述延長管(23)內(nèi)表面與加強平墊(27)外表面相接觸，加強平墊(27)可沿著延長管(23)內(nèi)表面滑動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種浮動軟密封焊接球閥的密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述球墊(21)采用含量15%碳纖維的強化聚四氟乙烯制作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種浮動軟密封焊接球閥的密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述加強平墊(27)上的孔的數(shù)量為20?25個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種浮動軟密封焊接球閥的密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述延長管(23)采用表面高溫磷化處理；所述球墊座(25)采用表面鍍鉻處理；所述加強平墊(27)采用表面鍍鉻處理；所述密封面(A)涂抹防銹脂。
【文檔編號】F16K5/08GK203500552SQ201320612527
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月28日
【發(fā)明者】徐慶杰, 王虎, 徐翔, 孫虎, 顧明, 王才樂, 孫明偉 申請人:江蘇威爾迪威閥業(yè)有限公司