[發(fā)明專利]一種多工況閥門密封結(jié)構(gòu)

在審

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• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107559449A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉其斌;鄭志成;劉敏;陳成
• 申請（專利權(quán)）人: 上海閥門廠股份有限公司
• 主分類號: F16K5/06
• 分類號: F16K5/06;F16K5/20
• 代理公司: 上海兆豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(有限合伙)31241
• 代理人: 章蔚強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于閥門領(lǐng)域的多工況閥門密封結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

在高、低溫工況下，對閥門的流阻特性、密封性能等要求特別高，因此，工程中大多選用球閥及閘閥。其中球閥一般采用了活塞式浮動閥座，在彈簧載荷和介質(zhì)壓力的作用下，可自動補(bǔ)償因溫度變化引起材料收縮或伸脹的間隙，保證了閥座與閥芯間的密封性能。但浮動閥座與閥體間的密封一直是該類閥門的軟肋，工程中常發(fā)生泄漏，嚴(yán)重影響了工程系統(tǒng)的運(yùn)行。

附圖1是目前市場上帶浮動閥座的球閥閥座600與閥體500間的密封結(jié)構(gòu)。閥座600與閥體500間的密封采用橡膠O型圈，橡膠材料的特性決定了其在低溫工況下會發(fā)生脆化斷裂，在高壓工況下會被燒損，它的使用溫度范圍只能在-70℃～+200℃之間，不適用低溫度-256℃～-70℃和高溫+200℃～+770℃之間的工況。

在高溫工況條件下，球閥閥座600與閥體500間目前市場上采用類似附圖2的密封結(jié)構(gòu)。雖然這種密封結(jié)構(gòu)的耐溫最高能達(dá)到600℃，但石墨密封環(huán)在高壓狀態(tài)下容易使石墨材料從閥體500與閥座600的配合縫隙中擠出，因而該結(jié)構(gòu)不耐高壓。石墨材料的熱膨脹系數(shù)較大，大截面的石墨密封環(huán)在高溫狀態(tài)下容易使閥體500與閥座600間脹死，使浮動閥座600失去活塞效應(yīng)，從而使閥門的密封失效。同時，大截面的石墨密封環(huán)在高溫狀態(tài)下受熱膨脹的影響，還容易使閥門操作扭矩增大，使閥門操作困難。這些就是采用這種結(jié)構(gòu)的閥門性能不穩(wěn)定的主要原因。這種結(jié)構(gòu)不能實(shí)現(xiàn)單一閥座雙向密封功能，只有當(dāng)介質(zhì)從閥芯前端流入時，閥芯前的閥座才能實(shí)現(xiàn)密封功能，而閥芯后的閥座不能實(shí)現(xiàn)密封。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多工況閥門密封結(jié)構(gòu)，用以解決高低溫、大流量工況下的浮動閥座與閥體之間、浮動閥座與球體或閘板等閥芯部件之間的密封泄漏問題。

實(shí)現(xiàn)上述目的的一種技術(shù)方案是：一種多工況閥門密封結(jié)構(gòu)，包括閥芯前端密封結(jié)構(gòu)；

所述閥芯前密封結(jié)構(gòu)位于閥座和閥體之間，包括膜片、石墨密封環(huán)和壓緊機(jī)構(gòu)；所述膜片包括膜片外環(huán)和膜片內(nèi)環(huán)，所述膜片外環(huán)位于所述閥座徑向外側(cè)，所述膜片內(nèi)環(huán)卡接在閥座內(nèi)，所述膜片外環(huán)的閥體一側(cè)以及所述膜片內(nèi)環(huán)的兩側(cè)分別設(shè)有石墨密封環(huán)；所述壓緊機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述膜片的徑向外側(cè)，位于所述膜片和所述閥體之間，將所述膜片和所述石墨密封環(huán)沿徑向壓緊在閥體的臺階結(jié)構(gòu)以及閥座上。

作為優(yōu)選，所述壓緊機(jī)構(gòu)包括牽制環(huán)、膜片壓環(huán)、四開環(huán)或三開環(huán)；所述牽制環(huán)和所述膜片壓環(huán)間設(shè)有螺釘，共同將所述膜片和所述石墨密封環(huán)沿徑向壓緊在閥體上，所述四開環(huán)或三開環(huán)設(shè)置在膜片壓環(huán)和閥體間，對所述膜片壓環(huán)起到限位作用。

作為優(yōu)選，所述壓緊機(jī)構(gòu)采用螺紋旋合壓緊的結(jié)構(gòu)對所述膜片和石墨密封環(huán)產(chǎn)生徑向壓緊力。

作為優(yōu)選，所述膜片與所述閥座焊接。

進(jìn)一步的，所述石墨密封環(huán)采用柔性石墨或金屬包覆柔性石墨或柔性石墨帶內(nèi)部金屬襯或編織石墨或編織石墨帶內(nèi)部金屬襯壓制成型。

本發(fā)明的一種多工況閥門密封結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于球閥或閘閥密封系統(tǒng)中，作為可拆卸的閥座與閥體之間的密封結(jié)構(gòu)，使球閥或閘閥在同時有兩個對稱閥座的情況下實(shí)現(xiàn)雙向密封，在閥芯前端密封結(jié)構(gòu)的介質(zhì)力和彈簧預(yù)載荷結(jié)構(gòu)的彈簧力的共同作用下，對閥座施加壓沿閥門通道方向的力，以起到密封作用。閥座初始密封比壓的建立是依靠閥座后的彈簧力及膜片的初始變形回彈力，即使在極小壓差的情況下，也能確保足夠的密封比壓，無需介質(zhì)推力，實(shí)現(xiàn)雙向密封。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有帶浮動閥座的球閥的閥座與閥體間采用橡膠O型圈的密封結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖2為現(xiàn)有帶浮動閥座的球閥的閥座與閥體間采用單一、大截面石墨密封環(huán)的密封結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖3為使用本發(fā)明的一種多工況閥門密封結(jié)構(gòu)的閥門的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖1中A部的本發(fā)明的一種多工況閥門密封結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)放大圖。

具體實(shí)施方式

為了能更好地對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行理解，下面通過具體地實(shí)施例并結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)地說明：

請參閱圖3和圖4，是本發(fā)明的一種多工況閥門密封結(jié)構(gòu)應(yīng)用于球閥的實(shí)施例，包括閥芯前端密封結(jié)構(gòu)100和彈簧預(yù)載荷結(jié)構(gòu)200。