一種特大口徑全焊接固定球球閥雙密封結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種特大口徑全焊接固定球球閥雙密封結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在連接管與球體的連接面上的一級密封結(jié)構(gòu)和二級密封結(jié)構(gòu)，所述一級密封結(jié)構(gòu)和二級密封結(jié)構(gòu)形成由內(nèi)到外依次設(shè)置的串聯(lián)式密封結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供的一種特大口徑全焊接固定球球閥雙密封結(jié)構(gòu)，密封結(jié)構(gòu)采用雙密封結(jié)構(gòu)，第一級密封結(jié)構(gòu)靠近球閥流通通道邊緣處，起到主密封的作用；第二級密封結(jié)構(gòu)做為第一級密封結(jié)構(gòu)的泄漏保護密封結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)谝患壝芊獬霈F(xiàn)流體介質(zhì)泄漏，則由第二級密封結(jié)構(gòu)進行流體介質(zhì)泄漏保護密封。兩級密封結(jié)構(gòu)共同作用，從而顯著提高球閥密封的性能。
【專利說明】
一種特大口徑全焊接固定球球閥雙密封結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及閥門的密封結(jié)構(gòu)與性能技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種特大口徑全焊接固定球球閥雙密封結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于特大口徑全焊接固定球球閥上面，實現(xiàn)雙向雙密封功能。
【背景技術(shù)】
[0002]球閥的啟閉件是一個球體，利用球體繞閥桿的軸線旋轉(zhuǎn)90°，實現(xiàn)開啟和關(guān)閉的目的。球閥的結(jié)構(gòu)主要由閥體、球體、密封結(jié)構(gòu)、啟閉傳動機構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)組成。由于球閥具有流體阻力小、密封性能好、可靠性高、啟閉速度快等突出優(yōu)點，不僅使它在一般工業(yè)管道上得到廣泛的應(yīng)用，而且在實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、交通運輸業(yè)、國防工業(yè)和提高人民生活水平等各方面亦被普遍采用。根據(jù)國內(nèi)機械行業(yè)標準規(guī)定，對于公稱尺寸DN^= 1400mm的閥門為特大口徑閥門。球閥就結(jié)構(gòu)原理而言，可以分為固定球球閥和浮動球球閥。所謂固定球球閥，即球體由上下兩支撐軸支撐固定轉(zhuǎn)動的。隨著科技進步和社會發(fā)展，特大口徑全焊接球閥得到越來越大重視和設(shè)計應(yīng)用。由于是全焊接的閥體，可以直接埋于地下，使球閥內(nèi)件不受侵蝕，使用壽命長，使得全焊接球閥特別適宜用于城鎮(zhèn)中的供熱、埋地管道石油、天然氣的輸送以及海底長輸管線上。
[0003]球閥零泄漏的密封性能和較低的啟閉力矩，一直是球閥設(shè)計人員追求的目標。球閥的密封指標由內(nèi)泄漏和外泄漏要求確定，國家標準規(guī)定非金屬密封球閥的密封性按GB/T13927-2008《通用閥門壓力試驗》的A級執(zhí)行，要求“在試驗持續(xù)時間內(nèi)無可見泄漏”；航天行業(yè)標準規(guī)定地面氣體管路系統(tǒng)用球閥“在0.05MPa和1.1倍公稱壓力的氣壓條件下，保壓3min，內(nèi)泄漏率應(yīng)不大于3*10—5Pa.m3/s(無氣泡溢出)；在1.1倍公稱壓力的氣壓條件下，保壓3min，外泄漏率應(yīng)不大于1*10—5Pa.m3/s(無氣泡溢出)?！?br>[0004]目前，球閥的密封結(jié)構(gòu)設(shè)計方法有很多，有的通過注入密封脂來加強密封性能，有的通過對閥座和閥體的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計來改善密封性能。中國專利CN205315765U公開了一種全焊接球閥，該密封閥座為具有一橫向端和一縱向端的L形結(jié)構(gòu)，且所述橫向端與縱向端之間的連接角上開設(shè)有一缺口槽，該密封閥座的縱向端上還開設(shè)有一介質(zhì)進入通道，且所述介質(zhì)進入通道的內(nèi)端口延伸至缺口槽上。中國專利CN104913078A公開了一種油氣管道全焊接球閥，該閥座由閥座本體及分別設(shè)置在閥座本體上的O形圈1、0形圈Π、防火圈、支撐圈、支撐彈簧、密封圈、彈性柱組成。雖然這些改進都能起到一定改善密封性能的作用，但密封結(jié)構(gòu)由于受到流體介質(zhì)的作用以及周邊環(huán)境的影響，球閥很容易產(chǎn)生流體介質(zhì)泄漏，由于沒有介質(zhì)泄漏保護密封結(jié)構(gòu)，因而達不到最終超高的密封效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:對于特大口徑全焊接固定球球閥，由于球閥結(jié)構(gòu)尺寸特別大，需要的啟閉力矩就很大，為了擁有較小的啟閉力矩，就要合理的控制密封面的密封比壓，然而對于特大口徑球閥密封比壓很難控制得當(dāng)，就很容易發(fā)生介質(zhì)泄漏的問題。因此針對球閥密封結(jié)構(gòu)很難保證良好密封、出現(xiàn)介質(zhì)泄漏的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種特大口徑全焊接固定球球閥雙密封結(jié)構(gòu)，在球閥的球面上設(shè)置兩級密封機構(gòu)以提高球閥的密封性。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所要采用的技術(shù)方案是:一種特大口徑全焊接固定球球閥雙密封結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在連接管與球體的連接面上的一級密封結(jié)構(gòu)和二級密封結(jié)構(gòu)，所述一級密封結(jié)構(gòu)和二級密封結(jié)構(gòu)形成由內(nèi)到外依次設(shè)置的串聯(lián)式密封結(jié)構(gòu)。采用由內(nèi)到外串聯(lián)式兩級密封結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)谝患壝芊饨Y(jié)構(gòu)出現(xiàn)介質(zhì)泄漏，則由第二級密封結(jié)構(gòu)進行介質(zhì)泄漏密封保護，顯著提高了球閥密封性能。
[0007]進一步，所述一級密封結(jié)構(gòu)靠近球閥流通通道為主密封結(jié)構(gòu)，包括第一球墊和第一球墊座，所述第一球墊座一端與所述連接管連接，另一端設(shè)有第一凹槽，所述第一球墊一端置于所述第一凹槽內(nèi)，根據(jù)設(shè)計要求，確定球墊初始密封比壓，由裝配止口定位來控制第一球墊和球體壓緊配合來達到初始預(yù)緊密封的作用，所述第一球墊另一端與所述球體表面緊密貼合。一級密封結(jié)構(gòu)采用設(shè)置在連接管和球體之間的一個第一球墊和一個第一球墊座組成，并且靠近球閥流通通道邊緣處，第一球墊緊貼在球體上，實現(xiàn)一級密封。
[0008]進一步，為了更好的貼合和密封，所述第一球墊與所述球體貼合的一端具有與所述球體表面匹配的第一弧形面。
[0009]優(yōu)選的，所述第一凹槽為U型凹槽。
[0010]進一步，為了使一級密封結(jié)構(gòu)的第一球墊產(chǎn)生向球體方向的壓力使貼合更加緊密，所述連接管與所述第一球墊座連接處的內(nèi)壁上設(shè)有環(huán)形凹槽，且所述連接管內(nèi)壁與所述第一球墊座內(nèi)壁平齊。閥門密封主要靠流體介質(zhì)作用在第一球墊座上從而使第一球墊產(chǎn)生作用與球體的壓力達到密封效果，為了保證第一球墊與球體之間的緊密貼合，在第一球墊座與連接管的連接面上開設(shè)環(huán)形凹槽，當(dāng)有介質(zhì)從通道內(nèi)流過時，環(huán)形凹槽內(nèi)充滿介質(zhì)，依次通過第一球墊座和第一球墊在球體表面產(chǎn)生壓緊力，進一步提高了密封效果，內(nèi)壁平齊可以減小對介質(zhì)的阻力。
[0011 ]進一步，所述二級密封結(jié)構(gòu)包括第二球墊和第二球墊座，所述第二球墊座一端與所述連接管連接，另一端設(shè)有第二凹槽，所述第二球墊一端置于所述第二凹槽內(nèi)，所述第二球墊另一端與所述球體表面貼合，且所述第二球墊外側(cè)與所述連接管連接。
[0012]進一步，所述二級密封結(jié)構(gòu)還包括第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈，所述第二球墊與所述連接管的連接端上沿所述連接管的軸線方向依次設(shè)有第一環(huán)形槽和第二環(huán)形槽，所述第一密封圈置于所述第一環(huán)形槽內(nèi)，所述第二密封圈置于所述第二環(huán)形槽內(nèi)，所述連接管上設(shè)有第三環(huán)形槽，所述第二球墊座上設(shè)有凸臺，所述第三密封圈置于所述第三環(huán)形凹槽內(nèi)，且所述凸臺插入所述第三環(huán)形凹槽內(nèi)使所述第三密封圈封閉在所述第三環(huán)形槽內(nèi)。
[0013]優(yōu)選的，所述第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈均為O型密封圈。
[0014]進一步，所述二級密封結(jié)構(gòu)還包括多個預(yù)緊彈簧，所述預(yù)緊彈簧位于所述第三密封圈外側(cè)，所述連接管與所述第二球墊座相對的側(cè)面上設(shè)有數(shù)量與所述預(yù)緊彈簧數(shù)量相同的盲孔，所述預(yù)緊彈簧一端置于所述盲孔內(nèi)，另一端抵接在所述第二球墊座上，所述預(yù)緊彈簧的彈力通過所述第二球墊座使所述第二球墊與所述球體表面緊密貼合。
[0015]進一步，為了更好的貼合和密封，所述第二球墊與所述球體貼合的一端具有與所述球體表面匹配的第二弧形面。
[0016]優(yōu)選的，所述第二凹槽的為L型凹槽。
[0017]二級密封結(jié)構(gòu)設(shè)置在一級密封機構(gòu)外側(cè)，主要由一組預(yù)緊彈簧、一個第二球墊、一個第二球墊座和三個側(cè)壁密封圈組成，其中，預(yù)緊彈簧提供初始密封預(yù)緊力，使第二球墊緊貼在球體上，側(cè)壁密封圈設(shè)置在連接管的連接面上，防止流體介質(zhì)沿連接管內(nèi)壁泄漏，起到密封的作用。
[0018]進一步，所述連接管端部焊接有管道。采用焊接的連接方式，提高了連接的強度和可靠性，也有助于密封。
[0019]本發(fā)明提供的一種特大口徑全焊接固定球球閥雙密封結(jié)構(gòu)，具有以下優(yōu)點:
[0020](I)顯著提高密封性能:密封結(jié)構(gòu)采用雙密封結(jié)構(gòu)，第一級密封結(jié)構(gòu)靠近球閥流通通道邊緣處，起到主密封的作用；第二級密封結(jié)構(gòu)做為第一級密封結(jié)構(gòu)的泄漏保護密封結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)谝患壝芊獬霈F(xiàn)流體介質(zhì)泄漏，則由第二級密封結(jié)構(gòu)進行流體介質(zhì)泄漏保護密封。預(yù)緊彈簧提供初始密封預(yù)緊力，側(cè)壁O型圈起到流體介質(zhì)不能通過連接管外壁泄漏密封的作用。兩個密封結(jié)構(gòu)共同作用，從而顯著提高球閥密封的性能；
[0021 ] (2)密封結(jié)構(gòu)簡單，制造方便:首先，球墊座和球墊結(jié)構(gòu)簡單，沒有復(fù)雜的弧度，特殊的邊角，便于加工制造;其次兩個球墊座共同裝配在一個連接管上，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。
【附圖說明】
[0022]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0023]圖1是本發(fā)明球閥的一半的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是圖1中A的雙密封結(jié)構(gòu)的放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中:1、管道，2、連接管，3、球體，4、流通通道，5、第一球墊，6、第一球墊座，7、第一凹槽，8、預(yù)緊彈簧，9、第二球墊，10、第二球墊座，11、第一密封圈，12、第二密封圈，13、第三密封圈，14、第二凹槽，15、第一環(huán)形槽，16、第二環(huán)形槽，17、凸臺，18、第三環(huán)形凹槽，19、盲孔，20、環(huán)形凹槽。
【具體實施方式】
[0026]現(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細的說明。此圖為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
[0027]如圖1所示，本發(fā)明中涉及的球閥采用全焊接的連接方式，具有無外漏、免維護、可埋地、剛度好、重量輕和壽命長等顯著優(yōu)點，球體3由上下兩支撐軸固定轉(zhuǎn)動，球閥整體采用對稱結(jié)構(gòu)，密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計也為對稱結(jié)構(gòu)。
[0028]如圖2所示，本發(fā)明的一種特大口徑全焊接固定球球閥雙密封結(jié)構(gòu)，包括管道1、連接管2、球體3以及設(shè)置在連接管2與球體3的連接面上的一級密封結(jié)構(gòu)和二級密封結(jié)構(gòu)，所述一級密封結(jié)構(gòu)和二級密封結(jié)構(gòu)形成由內(nèi)到外依次設(shè)置的串聯(lián)式密封結(jié)構(gòu)，管道I與連接管2焊接連接。
[0029]所述一級密封結(jié)構(gòu)靠近球閥流通通道4為主密封結(jié)構(gòu)，包括第一球墊5和第一球墊座6，所述第一球墊座6是斷面為矩形的環(huán)形結(jié)構(gòu)，第一球墊座6—端與所述連接管2連接，另一端設(shè)有第一凹槽7，所述第一凹槽7為U型凹槽，第一球墊5是斷面為直角梯形的環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述第一球墊5直角腰一端置于所述第一凹槽7內(nèi)，所述第一球墊5斜腰一端設(shè)有與所述球體3表面匹配的第一弧形面，第一球墊5通過第一弧形面與所述球體3表面緊密貼合，連接管2與第一球墊座6連接處的內(nèi)壁上設(shè)有環(huán)形凹槽20，且連接管2內(nèi)壁與第一球墊座6內(nèi)壁平齊。
[0030]所述二級密封結(jié)構(gòu)包括一組預(yù)緊彈簧8、一個第二球墊9、一個第二球墊座10和三個O型密封圈，三個O型密封圈分別為第一密封圈11、第二密封圈12和第三密封圈13。
[0031]第二球墊座10是斷面為倒置T形的環(huán)形結(jié)構(gòu)，預(yù)緊彈簧8和第二球墊9分別位于第二球墊座10的兩側(cè)，第二球墊座10靠近球體3的一側(cè)設(shè)有第二凹槽14，所述第二凹槽14為L形凹槽，第二球墊9 一端置于所述第二凹槽14內(nèi)，所述第二球墊9與所述球體3貼合的一端具有與所述球體3表面匹配的第二弧形面，第二球墊9通過第二弧形面與所述球體3表面緊密貼合。
[0032]所述第二球墊9外側(cè)與所述連接管2貼合，第二球墊9與所述連接管2的連接面上沿所述連接管2的軸線方向依次設(shè)有第一環(huán)形槽15和第二環(huán)形槽16，所述第一密封圈11置于所述第一環(huán)形槽15內(nèi)，所述第二密封圈12置于所述第二環(huán)形槽16內(nèi)。
[0033]所述第二球墊座10下方靠近連接管2的一側(cè)上設(shè)有凸臺17，所述連接管2與凸臺17相對的位置上設(shè)有第三環(huán)形凹槽18，所述第三密封圈13置于所述第三環(huán)形凹槽18內(nèi)，且所述凸臺17插入所述第三環(huán)形凹槽18內(nèi)使所述第三密封圈13封閉在所述第三環(huán)形槽18內(nèi)。
[0034]所述預(yù)緊彈簧8位于所述第三密封圈13外側(cè)，所述連接管2與所述第二球墊座10相對的側(cè)面上設(shè)有數(shù)量與所述預(yù)緊彈簧8數(shù)量相同的盲孔19，所述預(yù)緊彈簧8—端置于所述盲孔19內(nèi)，另一端抵接在所述第二球墊座10上，所述預(yù)緊彈簧8的彈力通過所述第二球墊座10使所述第二球墊9與所述球體3表面緊密貼合，預(yù)緊彈簧8和盲孔19沿連接管2的周向均勻分布。
[0035]以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)的工作人員完全可以在不偏離本發(fā)明的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術(shù)范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
【主權(quán)項】
1.一種特大口徑全焊接固定球球閥雙密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括設(shè)置在連接管(2)與球體(3)的連接面上的一級密封結(jié)構(gòu)和二級密封結(jié)構(gòu)，所述一級密封結(jié)構(gòu)和二級密封結(jié)構(gòu)形成由內(nèi)到外依次設(shè)置的串聯(lián)式密封結(jié)構(gòu)。2.如權(quán)利要求1所述的特大口徑全焊接固定球球閥雙密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述一級密封結(jié)構(gòu)靠近球閥流通通道(4)為主密封結(jié)構(gòu)，包括第一球墊(5)和第一球墊座(6)，所述第一球墊座(6)—端與所述連接管(2)連接，另一端設(shè)有第一凹槽(7)，所述第一球墊(5)—端置于所述第一凹槽(7)內(nèi)，所述第一球墊(5)另一端與所述球體(3)表面壓緊貼合。3.如權(quán)利要求2所述的特大口徑全焊接固定球球閥雙密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一球墊(5)與所述球體(3)貼合的一端具有與所述球體(3)表面匹配的第一弧形面。4.如權(quán)利要求3所述的特大口徑全焊接固定球球閥雙密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一凹槽(7)為U型凹槽。5.如權(quán)利要求2所述的特大口徑全焊接固定球球閥雙密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述連接管(2)與所述第一球墊座(6)連接處的內(nèi)壁上設(shè)有環(huán)形凹槽(20)，且所述連接管(2)內(nèi)壁與所述第一球墊座(6)內(nèi)壁平齊。6.如權(quán)利要求1所述的特大口徑全焊接固定球球閥雙密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述二級密封結(jié)構(gòu)包括第二球墊(9)和第二球墊座(10)，所述第二球墊座(10) —端與所述連接管(2)連接，另一端設(shè)有第二凹槽(14)，所述第二球墊(9)一端置于所述第二凹槽(14)內(nèi)，所述第二球墊(9)另一端與所述球體(3)表面貼合，且所述第二球墊(9)外側(cè)與所述連接管(2)連接。7.如權(quán)利要求6所述的特大口徑全焊接固定球球閥雙密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述二級密封結(jié)構(gòu)還包括第一密封圈(11)、第二密封圈(12)和第三密封圈(13)，所述第二球墊(9)與所述連接管(2)的連接端上沿所述連接管(2)的軸線方向依次設(shè)有第一環(huán)形槽(15)和第二環(huán)形槽(16)，所述第一密封圈(11)置于所述第一環(huán)形槽(15)內(nèi)，所述第二密封圈(12)置于所述第二環(huán)形槽(16)內(nèi)，所述連接管(2)上設(shè)有第三環(huán)形槽，所述第二球墊座(10)上設(shè)有凸臺(17)，所述第三密封圈(13)置于所述第三環(huán)形凹槽(18)內(nèi)，且所述凸臺(17)插入所述第三環(huán)形凹槽(18)內(nèi)使所述第三密封圈(13)封閉在所述第三環(huán)形槽內(nèi)。8.如權(quán)利要求7所述的特大口徑全焊接固定球球閥雙密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一密封圈(11)、第二密封圈(12)和第三密封圈(13)均為O型密封圈。9.如權(quán)利要求7所述的特大口徑全焊接固定球球閥雙密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述二級密封結(jié)構(gòu)還包括多個預(yù)緊彈簧(8)，所述預(yù)緊彈簧(8)位于所述第三密封圈(13)外側(cè)，所述連接管(2)與所述第二球墊座(10)相對的側(cè)面上設(shè)有數(shù)量與所述預(yù)緊彈簧(8)數(shù)量相同的盲孔(19)，所述預(yù)緊彈簧(8)—端置于所述盲孔(19)內(nèi)，另一端抵接在所述第二球墊座(10)上，所述預(yù)緊彈簧(8)的彈力通過所述第二球墊座(10)使所述第二球墊(9)與所述球體(3)表面緊密貼合。10.如權(quán)利要求9所述的特大口徑全焊接固定球球閥雙密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第二球墊(9)與所述球體(3)貼合的一端具有與所述球體(3)表面匹配的第二弧形面。
【文檔編號】F16K5/20GK106090284SQ201610629268
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月3日 公開號201610629268.0, CN 106090284 A, CN 106090284A, CN 201610629268, CN-A-106090284, CN106090284 A, CN106090284A, CN201610629268, CN201610629268.0
【發(fā)明人】陸怡, 陳政云, 姚潤鹽
【申請人】常州大學(xué)