本發(fā)明涉及液化天然氣管線球閥技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低溫上裝式固定球閥。

背景技術(shù)：

液化天然氣(Liquefied Natural Gas，簡稱LNG)無色、無味、無毒且無腐蝕性，是公認(rèn)的地球上最干凈的能源，其主要成分是甲烷。液化天然氣通過在常壓下將氣態(tài)天然氣冷卻至-162℃得到。

低溫上裝式固定球閥是天然氣液化站、接收站等工藝管線上常用的球閥，用于隔斷液化天然氣，所謂上裝式球閥是指裝配時(shí)閥座、球體等部件由閥體上部裝入閥體，便于固定球閥的維護(hù)?，F(xiàn)有的低溫上裝式固定球閥中，閥桿的一端通過鍵連接與球體連接，另一端穿過閥蓋后與執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接，執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過閥桿帶動(dòng)球體旋轉(zhuǎn)從而實(shí)現(xiàn)閥門的開啟與關(guān)閉。閥座與閥體之間通過泛塞密封圈進(jìn)行密封。由于液化天然氣汽化溫度較低，當(dāng)溫度大于-162℃時(shí)，液化天然氣的體積會(huì)迅速膨脹，導(dǎo)致閥腔內(nèi)部壓力急劇升高，存在安全隱患。因此，低溫上裝式固定球閥中還設(shè)置有壓力泄放結(jié)構(gòu)，保證閥門的安全。目前，主要通過閥座與閥體之間的泛塞密封圈泄放壓力。

綜上，在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下問題：現(xiàn)有低溫上裝式固定球閥利用泛塞密封圈泄放壓力容易導(dǎo)致泛塞密封圈密封性能變差；球體與閥桿連接后整體行位公差難于保證，導(dǎo)致閥座上下游密封圈與球體貼合不夠緊密，造成密封泄漏；球體重量全部由上下游閥座承擔(dān)，使上下游閥座受垂直力，不利于閥座密封。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種密封性能好、易于加工、裝配的低溫上裝式固定球閥。

具體而言，包括以下的技術(shù)方案：

一種低溫上裝式固定球閥，所述低溫上裝式固定球閥包括：閥體、球體、上游閥座、下游閥座、閥蓋、閥桿、連接支架以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述球體位于所述閥體內(nèi)部；所述上游閥座和下游閥座位于所述球體與閥體之間并且位于所述球體兩側(cè)，所述上游閥座和下游閥座與所述閥體之間設(shè)置有閥座固定環(huán)；所述閥體與閥蓋之間通過螺栓與螺母連接；所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)固定在連接支架上并且與所述閥桿連接；其中，所述球體的上下兩端分別設(shè)置有上短軸和下短軸，且所述上短軸和下短軸與所述球體為一體結(jié)構(gòu)，所述閥桿與所述上短軸連接；所述上游閥座與所述閥體之間還設(shè)置有第一彈性補(bǔ)償部件、第一單向密封泛塞密封圈以及第二單向密封泛塞密封圈；所述下游閥座與所述閥體之間還設(shè)置有第一彈性補(bǔ)償部件以及雙向密封泛塞密封圈；所述上游閥座為階梯式結(jié)構(gòu)且可沿水平方向移動(dòng)；所述下游閥座為階梯式結(jié)構(gòu)且可沿水平方向移動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述閥蓋內(nèi)設(shè)置有填料函，所述填料函內(nèi)設(shè)置有填料軸承以及墊圈；所述填料軸承為階梯式結(jié)構(gòu)；所述填料軸承與所述墊圈之間設(shè)置有第四單向密封泛塞密封圈。

進(jìn)一步地，所述下短軸與所述閥體之間設(shè)置有第三彈性補(bǔ)償部件。

進(jìn)一步地，所述上短軸與所述閥蓋之間設(shè)置有上軸承，所述下短軸與所述閥體之間設(shè)置有下軸承。

進(jìn)一步地，所述上軸承以及下軸承均包括不銹鋼外殼以及聚三氟氯乙烯內(nèi)襯。

進(jìn)一步地，所述第一彈性補(bǔ)償部件包括對中環(huán)、隔離墊板以及碟形彈簧。

進(jìn)一步地，所述上短軸上端設(shè)置有扁槽或者方孔，所述閥桿下端設(shè)置有與所述扁槽或者方孔相配合的接頭。

進(jìn)一步地，所述閥體與所述閥蓋的密封面之間設(shè)置有第三單向密封泛塞密封圈以及纏繞墊片。

進(jìn)一步地，所述上游閥座與所述球體的密封面之間以及所述下游閥座與所述球體的密封面之間設(shè)置有閥座密封圈。

進(jìn)一步地，所述上游閥座的臺階的級數(shù)為4～6級。

進(jìn)一步地，所述螺母與所述閥蓋之間設(shè)置有第二彈性補(bǔ)償部件。

進(jìn)一步地，所述閥座固定環(huán)與所述上游閥座、下游閥座連接的位置處設(shè)置 有護(hù)板。

進(jìn)一步地，所述閥體上設(shè)置有排污孔。

進(jìn)一步地，所述閥座密封圈(13)底部開設(shè)有閥座密封圈壓入排氣工藝孔。

優(yōu)選地，所述閥座密封圈的材質(zhì)為聚三氟氯乙烯。

優(yōu)選地，所述閥體的材質(zhì)為CF8M(GB/T12230-2005)，含碳量可適當(dāng)減小。

優(yōu)選地，所述填料為石墨。

本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案的有益效果：

本發(fā)明實(shí)施例提供的低溫上裝式固定球閥中，在球體的上下兩端分別設(shè)置上、下短軸并且與球體采用一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，閥桿只承受扭矩而不承受球體給予的剪切力。不僅便于提高尺寸精度而且避免了傳統(tǒng)的閥桿既承擔(dān)扭矩又承擔(dān)剪切力易造成的傳動(dòng)失效和裝配后行位公差差。上游閥座采用階梯式設(shè)計(jì)，且上游閥座與閥體的密封面之間設(shè)置有空隙，當(dāng)固定球閥中腔(即閥體、閥蓋以及球體所形成的空間)壓力較高時(shí)，上游閥座會(huì)在壓力的作用下向著閥體移動(dòng)，從而使上游閥座與球體之間形成空隙，壓力從上游閥座與球體之間的空隙泄放，一方面保證了固定球閥的安全，另一方面避免了通過泛塞密封圈泄放壓力導(dǎo)致泛塞密封圈密封性能降低的問題。本發(fā)明實(shí)施例提供的低溫上裝式固定球閥尺寸精度高、密封性能好，使用壽命長，能夠滿足在-162℃下使用的要求。當(dāng)閥門的口徑達(dá)到6寸以上時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例提供的固定球閥的各項(xiàng)性能仍然能夠滿足要求。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的低溫上裝式固定球閥的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中A位置處的局部放大圖；

圖3為圖1中B位置處的局部放大圖；

圖4為圖1中C位置處的局部放大圖；

圖5為圖1中D位置處的局部放大圖；

圖6為圖1中E位置處的局部放大圖。

圖中附圖標(biāo)記分別表示：

1、閥體；2、第三彈性補(bǔ)償部件；3、球體；

4、下軸承；5、上短軸；6、下短軸；

7、第一彈性補(bǔ)償部件；701、對中環(huán)；

702、碟形彈簧；703、隔離墊板；

8、閥座固定環(huán)；801、護(hù)板；

9、第一單向密封泛塞密封圈；10、第二單向密封泛塞密封圈；

11、上游閥座；12、下游閥座；13、閥座密封圈；

14、第三單向密封泛塞密封圈；15、纏繞墊片；

16、雙向密封泛塞密封圈；17、第二彈性補(bǔ)償部件；

18、上軸承；19、閥蓋；20、閥桿；21、墊圈；

22、第四單向密封泛塞密封圈；23、填料軸承；

24、填料；25、連接支架；26、執(zhí)行機(jī)構(gòu)；27、排污孔。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種低溫上裝式固定球閥，參見圖1并結(jié)合圖2～圖6，該低溫上裝式固定球閥包括：閥體1、球體3、上游閥座11、下游閥座12、閥蓋19、閥桿20、連接支架25以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)26；球體3位于閥體1內(nèi)部；上游閥座11和下游閥座12位于球體3與閥體1之間并且位于球體3兩側(cè)，上游閥座11和下游閥座12與閥體1之間設(shè)置有閥座固定環(huán)8；閥體1與閥蓋19之間通過螺栓與螺母連接；執(zhí)行機(jī)構(gòu)26固定在連接支架25上并且與閥桿20連接；其中，球體3的上下兩端分別設(shè)置有上短軸5和下短軸6，且上短軸5和下短軸6與球體3為一體結(jié)構(gòu)，閥桿20與上短軸5連接；上游閥座11與閥體1之間還設(shè)置有第一彈性補(bǔ)償部件7、第一單向密封泛塞密封圈9以及第二單向密封泛塞密封圈10；下游閥座12與所述閥體1之間還設(shè)置有第一彈性補(bǔ)償部件7以及雙向密封泛塞密封圈16；上游閥座11為階梯式結(jié)構(gòu)且可沿水平方向移動(dòng)；下游閥 座12為階梯式結(jié)構(gòu)且可沿水平方向移動(dòng)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的低溫上裝式固定球閥的工作原理為：將閥體1的兩端分別與液化天然氣工藝管線連接，從閥體1的上部將上游閥座11、一體化結(jié)構(gòu)的球體3和第一彈性補(bǔ)償部件7以及下游閥座12等裝入閥體1，然后利用螺栓和螺母將閥蓋19與閥體1連接，最后將閥桿20的兩端分別和上短軸5與執(zhí)行機(jī)構(gòu)26連接。其中，上游閥座11安裝在流通介質(zhì)輸入的一側(cè)，下游閥座12安裝在流通介質(zhì)輸出的一側(cè)；利用第一彈性補(bǔ)償部件7分別將上游閥座11、下游閥座12與球體3壓緊，上游閥座11與閥體1之間通過第一單向密封泛塞密封圈9、第二單向密封泛塞密封圈10進(jìn)行密封，下游閥座12與閥體1之間通過雙向密封泛塞密封圈16進(jìn)行雙向密封。通過轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)26，帶動(dòng)球體3旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)閥門的開啟與關(guān)閉。上游閥座11、下游閥座12均采用階梯式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，與閥體1和閥座固定環(huán)8之間留有空隙，并且如圖2、圖3所示，上游閥座11和下游閥座12上的安裝孔的軸線為水平方向，用于固定上、下游閥座和閥座固定環(huán)8的銷釘也沿水平方向安裝，銷釘與安裝孔之間間隙配合。因此，本發(fā)明實(shí)施例提供的低溫上裝式固定球閥中上游閥座11和下游閥座12能夠沿水平方向移動(dòng)。

本發(fā)明實(shí)施例的低溫上裝式固定球閥中采用單閥桿設(shè)計(jì)，球體3上、下兩端分別設(shè)置上短軸5和下短軸6，且為一體結(jié)構(gòu)，這樣有利于球體3在閥體1中的安裝固定而且有利于球體3的轉(zhuǎn)動(dòng)，閥桿20只承受扭矩而不承受球體3給予的剪切力。同時(shí)將上短軸5、球體3以及下短軸6制造為一個(gè)整體，有利于保證尺寸精度。特別是當(dāng)閥門口徑達(dá)到6寸以上時(shí)，如果采用傳統(tǒng)的鍵連接的方式連接球體3與閥桿20，球體3以及上閥桿20上的鍵槽的形位公差很難達(dá)到要求；而采用本發(fā)明實(shí)施例的一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則能夠有效避免上述問題。

本發(fā)明實(shí)施例的低溫上裝式固定球閥采用階梯式閥座泄壓方式進(jìn)行壓力泄放，當(dāng)固定球閥中腔(即閥體1、閥蓋19以及球體3所形成的空間)壓力較高時(shí)，上游閥座11會(huì)在壓力的作用下向著閥體1移動(dòng)，從而使上游閥座11與球體3之間形成空隙，此時(shí)壓力就從上游閥座11與球體3之間的空隙泄放；當(dāng)中腔壓力恢復(fù)正常后，在第一彈性補(bǔ)償部件7的作用下重新使上游閥座11與球體3壓緊。在保證固定球閥使用安全的同時(shí)，避免通過泛塞密封圈泄放壓力導(dǎo)致泛塞密封圈密封性能降低的問題。

綜上，本發(fā)明實(shí)施例提供的低溫上裝式固定球閥尺寸精度高、密封性能好、使用壽命長，能夠滿足在-162℃下使用的要求。當(dāng)閥門的口徑達(dá)到6寸以上時(shí)，各項(xiàng)性能仍然能夠滿足要求。

在上述的低溫上裝式固定球閥中，第一單向密封泛塞密封圈9、以及第二單向密封泛塞密封圈10采用常用的U型泛塞密封圈，U型的開口方向應(yīng)當(dāng)與流通介質(zhì)的流動(dòng)方向平行。第一單向密封泛塞密封圈9以及第二單向密封泛塞密封圈10的開口方向相反。雙向密封泛塞密封圈16可以采用圖3所示的雙O型泛塞密封圈，即將兩個(gè)O型泛塞密封圈組合形成一個(gè)整體。

在上述的低溫上裝式固定球閥中，如圖4所示，閥蓋19內(nèi)設(shè)置有填料函，用于裝填填料24。在填料函的下部設(shè)置有填料軸承23以及墊圈21；其中，填料軸承23為階梯式結(jié)構(gòu)，直徑較大的一端向上。填料24裝填在填料軸承23的上方，墊圈設(shè)置在填料軸承23的下方，填料軸承23與墊圈21之間設(shè)置有第四單向密封泛塞密封圈22，以提高密封性能。第四單向密封泛塞密封圈22可以采用常用的U型泛塞密封圈，其開口方向豎直向下。填料24的具體成分沒有嚴(yán)格限定，本領(lǐng)域常用的用于密封的填料均可，例如可以為石墨。

在上述的低溫上裝式固定球閥中，可以在下短軸6底部與閥體1之間設(shè)置第三彈性補(bǔ)償部件2，以彌補(bǔ)尺寸的誤差(如圖5所示)。特別是對于口徑6寸以上的大口徑固定球閥來說，能夠降低加工的難度。第三彈性補(bǔ)償部件2的具體形式?jīng)]有嚴(yán)格的限定，例如可以為碟形彈簧。

在上述的低溫上裝式固定球閥中，為了減小上短軸5以及下短軸6的磨損并且有利于傳動(dòng)，可以在下短軸6與閥體1之間設(shè)置下軸承4，在上短軸5與閥蓋19之間設(shè)置上軸承18。為了滿足-162℃的低溫使用要求以及大口徑固定球閥的尺寸精度要求，上軸承18和下軸承4可以采用奧氏體不銹鋼與聚三氟氯乙烯(polychlorotrifluoroethylene，PCTFE)的組合軸承，即軸承的外殼為奧氏體不銹鋼外殼，在外殼內(nèi)部設(shè)置聚三氟氯乙烯內(nèi)襯。

在上述的低溫上裝式固定球閥中，第一彈性補(bǔ)償部件7可以采用蝶形彈簧。當(dāng)采用多個(gè)碟形彈簧時(shí)，為了防止出現(xiàn)碟形彈簧對中不準(zhǔn)的問題，可以采用以下的方式：如圖2所示，第一彈性補(bǔ)償部件7包括對中環(huán)701、碟形彈簧702以及隔離墊板703。其中，隔離墊板703位于相鄰的兩個(gè)碟形彈簧之間，對中環(huán)701用于對多個(gè)碟形彈簧進(jìn)行對中。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，第一彈性補(bǔ) 償部件7還可以采用其他的形式，只要具有彈性能夠?qū)⑸嫌伍y座11和下游閥座12壓緊在球體3上即可。

在上述的低溫上裝式固定球閥中，閥桿20與上短軸5的連接方式?jīng)]有嚴(yán)格的限定，只要閥桿20能夠帶動(dòng)球體3轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)閥門的開啟與關(guān)閉即可。例如可以在上短軸5上端設(shè)置扁槽或者方孔，在閥桿20下端設(shè)置與扁槽或者方孔相配合的接頭，從而將閥桿20與上短軸5連接。

在上述的低溫上裝式固定球閥中，如圖5所示，閥體1與閥蓋19的密封面之間采用第三單向密封泛塞密封圈14和纏繞墊片15組合密封形式進(jìn)行密封。其中纏繞墊片15可以為金屬纏繞墊片；第三單向密封泛塞密封圈14可以采用U型泛塞密封圈，其開口方向沿水平方向設(shè)置。

在上述的低溫上裝式固定球閥中，上游閥座11與球體3的密封面之間以及下游閥座12與球體3的密封面之間設(shè)置有閥座密封圈13。由于該固定球閥需要在-162℃的低溫環(huán)境下長時(shí)間使用，因此閥座密封圈13的材質(zhì)應(yīng)采用耐低溫性能良好的材質(zhì)，例如可以為聚三氟氯乙烯。閥座密封圈13底部還開設(shè)有閥座密封圈壓入排氣工藝孔。

在上述的低溫上裝式固定球閥中，上游閥座11的臺階的級數(shù)沒有嚴(yán)格的限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定，例如可以為4級、5級、6級等。下游閥座12的臺階的級數(shù)也沒有嚴(yán)格的限定，例如可以為2級、3級、4級等。

在上述的低溫上裝式固定球閥中，由于在低溫環(huán)境中閥蓋19和閥體1的尺寸會(huì)產(chǎn)生一定的收縮，從而使螺母松動(dòng)導(dǎo)致閥蓋19和閥體1連接不牢固。為了防止螺母松動(dòng)，可以在螺母和閥體1之間設(shè)置第二彈性補(bǔ)償部件17。第二彈性補(bǔ)償部件17的具體形式也沒有嚴(yán)格的限定，例如可以為碟形彈簧。

在上述的低溫上裝式固定球閥中，為了防止顆粒物進(jìn)入閥座發(fā)生卡阻，閥座固定環(huán)8與上游閥座11、下游閥座12連接的位置處設(shè)置有護(hù)板801。

在上述的低溫上裝式固定球閥中，為了便于閥體1內(nèi)部的清潔和維護(hù)，可以在閥體1的底部設(shè)置排污孔27。

在上述的低溫上裝式固定球閥中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)26的具體形式本發(fā)明實(shí)施例不作特殊限制，本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)手段均可，例如可以采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

在上述的低溫上裝式固定球閥中，閥體1所用材料應(yīng)當(dāng)具有良好的耐低溫 性能，例如可以采用CF8M不銹鋼(GB/T12230-2005)，含碳量可適當(dāng)減小。

綜上，本發(fā)明實(shí)施例提供的低溫上裝式固定球閥在具備上裝式固定球閥檢修方便的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，還具有良好的耐低溫性能、密封性能以及傳動(dòng)能力，能夠滿足液化天然氣行業(yè)天然氣液化站、接收站等工藝管線上對固定球閥耐低溫、零泄漏以及使用壽命長的要求。

以上所述僅是為了便于本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明的技術(shù)方案，并不用以限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。