[發明專利]一種高壓閥門的中法蘭密封結構

無效

• 申請號: 201410163104.4
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號: CN103968074A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 章華
• 申請（專利權）人: 章華
• 主分類號: F16J15/10
• 分類號: F16J15/10;F16K27/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種閥門結構，具體涉及一種高壓閥門的中法蘭密封結構。

背景技術

閥門中法蘭部位的密封性能決定了閥門在使用時能否杜絕外漏，通常中低壓閥門的中法蘭處采用非金屬墊片或纏繞墊片便能滿足使用要求，而高壓閥門除了采油和石化等應用工況所使用的部分產品采用金屬環墊密封外，一般均采用壓力密封結構來滿足高壓工況時閥門中腔的密封要求，即采用在安裝于閥門中腔上端環槽內的四開環和閥蓋外表下端的圓錐形密封表面之間設置楔形的壓力密封環來實現密封，壓力密封環多采用柔性石墨材料壓制成型。由于柔性石墨制成的壓力密封環抗壓強度不高，在壓力等級更高的大口徑閥門上使用時其可靠性不能滿定使用要求，因此在2500Lb及以上壓力等級的大口徑閥門中一般以采用奧氏體不銹鋼材質或其它軟鋼材質的金屬壓力密封環為主；另外，當使用工況為強氧化性介質時，也不能使用柔性石墨密封環而必須使用不銹鋼材質的密封環。

高壓閥門上現行使用金屬壓力密封環的結構存在如下幾個缺點：1、閥體、閥蓋相關部位要堆焊不銹鋼耐蝕層，使得這些零件的加工過程由一次加工成形變為：粗加工、堆焊熱處理、精加工多道加工工序，尤其是閥門口徑較大時其所增加的加工時間和成本是較大的；2、由于金屬壓力密封環加工時的剛性較差、易變形，加工精度如圓度等較難保證，另外如閥體等零件密封表面的加工粗糙度有時達不到密封要求，等等，這些加工因素都會影響到閥門中腔的密封性能和密封可靠性，這一點目前在國產閥門上要表現得更為明顯一些；3、閥蓋錐形密封表面一般為奧氏體不銹鋼堆焊面，密封環有時也會采用不銹鋼材質，在閥蓋受壓上移、壓力密封環的楔部被漲開、楔緊的過程中，閥蓋和密封環的錐形密封表面存在高比壓的相對滑動，由于奧氏體不銹鋼材料的抗擦傷、抗咬合能力較差，因此這一楔緊過程易導致密封表面的狀態受到破壞，從而導致密封性能受到影響。4、結構偏于復雜，零部件較多，制造成本相對較高；5、受制造精度的影響，壓力密封結構的閥蓋在受壓上移時易因其密封錐面各方位可能的上移量不均衡而使閥蓋填料函處產生偏向一側的力，導致閥門的啟閉扭矩增大，嚴重時則會導致閥桿表面產生拉傷；6、與閥體、閥蓋采用法蘭連接的結構相比，采用壓力密封結構會明顯增加閥體中口高度和閥門總體高度，尤其是對于大口徑的高壓鍛造閥門來說，閥體中口高度如果過高的話將會較大地增加閥體中腔的加工難度和加工成本；7、金屬壓力密封環采用軟鋼制造時，表面一般需要采用鍍銀處理，制造成本高。

另外，不管是壓力密封結構還是纏繞墊和非金屬墊片或者金屬環墊密封結構，均只有一道密封設置，高壓介質一旦突破密封圈的封阻后便會產生外泄，對于要求杜絕介質外泄漏這一閥門的基本而又重要的密封要求來說，密封結構設計的冗余度偏低，尤其是當閥門使用在腐蝕性介質、對人和環境有害的介質或者是高溫高壓介質等使用工況、對控制介質的外泄漏有更嚴格的要求的場合時，上述這些密封結構的密封性能和密封可靠性如果能夠在結構設計上得到加強，對閥門的使用將會具有較為重要的意義。

發明內容

為了克服現有的高壓閥門的中法蘭密封結構所存在的上述的不足之處，本發明提供了一種結構簡單，能夠明顯改善閥門的閥體、閥蓋部位的密封性能和密封可靠性，降低產品制造成本和生產難度，降低閥門總體高度，更好地保證閥門穩定可靠工作的高壓閥門的中法蘭密封結構。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種高壓閥門的中法蘭密封結構，包括閥體、閥蓋和金屬密封圈，閥體和閥蓋的連接為以螺柱、螺母進行緊固的法蘭連接結構，其主要技術方案為：圓環形的金屬密封圈的截面為上下對稱結構，金屬密封圈的靠內徑處為壓力密封段，所述的壓力密封段包括由金屬密封圈內徑中部向外挖去的圓環形的承壓空腔部、金屬密封圈上下表面靠近內徑側的環形面與承壓空腔部上下表面之間的實體所構成的彈性密封舌部、金屬密封圈上下表面位于彈性密封舌部外側并向內凹進的環形的減薄凹陷部；在壓力密封段的外側至少還包括金屬齒形密封段和纏繞墊密封段兩者中的一個；所述的金屬齒形密封段為在金屬密封圈的上下表面在刻除若干個等間距排列的凹槽后留下的等寬的窄的同心圓環面，所述的纏繞墊密封段為在金屬密封圈的上下表面設置向內凹進的環形的階梯平面并在該凹進的階梯平面內放置纏繞墊片。

本技術方案可以將上述的壓力密封段、金屬齒形密封段、纏繞墊密封段根據產品的密封要求組合出如下的幾種密封結構：

密封結構由內向外依次由壓力密封段、金屬齒形密封段、纏繞墊密封段構成三重密封；

密封結構由內向外依次由壓力密封段、纏繞墊密封段、金屬齒形密封段構成三重密封；